Kas yra kuras?
Tai vienas komponentas arba medžiagų mišinys, galintis chemiškai transformuotis, susijusius su šilumos išsiskyrimu. Skirtingi tipai degalai skiriasi kiekybiniu juose esančios oksiduojančios medžiagos kiekiu, kuris naudojamas šiluminei energijai išleisti.
IN plačiąja prasme kuras yra energijos nešiklis, tai yra potenciali potencialios energijos rūšis.
klasifikacija
Šiuo metu kuras pagal agregacijos būseną skirstomas į skystą, kietą, dujinį.
Iki sunkaus natūrali išvaizda apima akmenį ir malkas, antracitą. Briketai, koksas, termoantracitas yra dirbtinės atmainos kietojo kuro.
Skysčiams priskiriamos medžiagos, kuriose yra organinės kilmės medžiagų. Pagrindiniai jų komponentai yra: deguonis, anglis, azotas, vandenilis, siera. Dirbtinis skystas kuras bus įvairios dervos, mazutas.
Tai įvairių dujų mišinys: etileno, metano, propano, butano. Be jų, in dujinis kuras turi anglies dioksido ir smalkės, vandenilio sulfidas, azotas, vandens garai, deguonis.
Kuro indikatoriai
Pagrindinis degimo rodiklis. Formulė nustatyti kaloringumas laikomas termochemijoje. paskirstyti " etaloninis kuras“, o tai reiškia 1 kilogramo antracito kaloringumo vertę.
Buitinė šildymo alyva skirta deginti mažos galios šildymo įrenginiuose, kurie yra gyvenamosiose patalpose, šilumos generatoriuose, naudojamuose Žemdirbystė pašarams džiovinti, konservuoti.
Savitoji kuro degimo šiluma yra tokia vertė, kuri parodo šilumos kiekį, susidarantį visiškai sudeginus 1 m 3 tūrio arba vieno kilogramo masės kurą.
Norint išmatuoti šią vertę, naudojami J / kg, J / m 3, kalorijos / m 3. Degimo šilumai nustatyti naudokite kalorimetrijos metodą.
Didėjant savitajai kuro degimo šilumai, mažėja savitosios kuro sąnaudos, o koeficientas naudingas veiksmas išlieka ta pati vertė.
Medžiagų degimo šiluma – tai energijos kiekis, išsiskiriantis oksiduojant kietą, skystą, dujinę medžiagą.
Jį lemia cheminė sudėtis, taip pat degiosios medžiagos agregacijos būsena.
Degimo produktų savybės
Didesnė ir mažesnė kaloringumas siejamas su vandens agregacijos būkle medžiagose, gautose sudegus kurą.
Bendrasis kaloringumas yra šilumos kiekis, išsiskiriantis visiškai sudegus medžiagai. Į šią vertę įeina vandens garų kondensacijos šiluma.
Mažesnė darbinė šilumingumas yra ta vertė, kuri atitinka šilumos išsiskyrimą degimo metu, neatsižvelgiant į vandens garų kondensacijos šilumą.
Latentinė kondensacijos šiluma yra vandens garų kondensacijos energijos vertė.
Matematinis santykis
Didesnis ir mažesnis kaloringumas yra susiję su tokiu ryšiu:
Q B = Q H + k (W + 9 H)
čia W yra vandens kiekis degiojoje medžiagoje masės (%);
H – vandenilio kiekis (masės %) degiojoje medžiagoje;
k - koeficientas 6 kcal/kg
Skaičiavimo metodai
Didesnis ir mažesnis šilumingumas nustatomas dviem pagrindiniais metodais: skaičiuojamuoju ir eksperimentiniu.
Eksperimentiniams skaičiavimams naudojami kalorimetrai. Pirmiausia jame sudeginamas kuro mėginys. Šiluma, kuri tokiu atveju išsiskirs, visiškai sugeriama vandens. Turint idėją apie vandens masę, galima nustatyti jo degimo šilumos vertę keičiant jo temperatūrą.
Ši technika laikoma paprasta ir efektyvi, ji reikalauja tik techninės analizės duomenų žinių.
Skaičiavimo metodu didžiausia ir mažiausia kaloringumas apskaičiuojamas pagal Mendelejevo formulę.
Q p H = 339 C p + 1 030 H p -109 (O p - S p) - 25 W p (kJ / kg)
Atsižvelgiama į anglies, deguonies, vandenilio, vandens garų, sieros kiekį darbinėje kompozicijoje (procentais). Šilumos kiekis degimo metu nustatomas atsižvelgiant į etaloninį kurą.
Dujų degimo šiluma leidžia atlikti preliminarius skaičiavimus, nustatyti tam tikros rūšies kuro naudojimo efektyvumą.
Kilmės ypatybės
Norint suprasti, kiek šilumos išsiskiria deginant tam tikrą kurą, reikia turėti supratimą apie jo kilmę.
Gamtoje yra skirtingi variantai kietasis kuras, kuris skiriasi savo sudėtimi ir savybėmis.
Jo formavimas atliekamas keliais etapais. Pirmiausia susidaro durpės, po to gaunama rudoji ir kietoji anglys, tada susidaro antracitas. Pagrindiniai kietojo kuro susidarymo šaltiniai yra lapai, mediena ir spygliai. Augalų dalis miršta, patekusi į orą, sunaikina grybai, susidaro durpės. Jo sankaupa virsta ruda mase, tada gaunamos rudos dujos.
At aukštas spaudimas ir temperatūros, rudos dujos virsta anglimi, tada kuras kaupiasi antracito pavidalu.
Be organinių medžiagų, kure yra ir papildomo balasto. Organinė dalis yra ta dalis, iš kurios susidarė organinės medžiagos: vandenilis, anglis, azotas, deguonis. Be šių cheminių elementų, jame yra balasto: drėgmės, pelenų.
Krosnies technologija apima darbinės, sausos ir degiosios sudegusio kuro masės paskirstymą. Darbinė masė vadinama pradinės formos kuru, tiekiama vartotojui. Sausas svoris yra kompozicija, kurioje nėra vandens.
Sudėtis
Vertingiausi komponentai yra anglis ir vandenilis.
Šių elementų yra bet kokio tipo degaluose. Durpėse ir medienoje anglies procentas siekia 58 procentus, kietosiose ir rudosiose anglyse – 80%, antracite siekia 95 masės procentus. Priklausomai nuo šio rodiklio, keičiasi kuro degimo metu išsiskiriančios šilumos kiekis. Vandenilis yra antras pagal svarbą bet kurio kuro elementas. Susilietus su deguonimi, susidaro drėgmė, kuri žymiai sumažina bet kokio kuro šiluminę vertę.
Jo procentas svyruoja nuo 3,8 skalūnuose iki 11 mazute. Deguonis, kuris yra kuro dalis, veikia kaip balastas.
Tai negeneruoja šilumos cheminis elementas, todėl neigiamai veikia degimo šilumos vertę. Azoto, esančio laisvoje arba surišta forma degimo produktuose, laikomas kenksmingomis priemaišomis, todėl jo kiekis yra aiškiai ribojamas.
Siera į degalų sudėtį įtraukta sulfatų, sulfidų, taip pat sieros dioksido dujų pavidalu. Kai hidratuojamas, sieros oksidai sudaro sieros rūgštį, kuri sunaikina katilo įranga, neigiamai veikia augmeniją ir gyvus organizmus.
Štai kodėl siera yra cheminis elementas, kurio buvimas natūraliame kure yra labai nepageidautinas. Patekę į darbo kambarį sieros junginiai smarkiai apnuodija palydovus.
Priklausomai nuo jų kilmės, yra trys pelenų rūšys:
- pirminis;
- antrinis;
- tretinis.
Pirminė forma susidaro iš augaluose esančių mineralinių medžiagų. Antriniai pelenai susidaro, kai formavimosi metu smėlis ir žemė patenka į augalų liekanas.
Tretiniai pelenai yra kuro dalis gavybos, sandėliavimo, o taip pat ir transportavimo procese. Esant dideliam pelenų nusėdimui, sumažėja šilumos perdavimas ant katilo bloko šildymo paviršiaus, sumažėja šilumos perdavimo vandeniui iš dujų kiekis. Puiki suma pelenai neigiamai veikia katilo darbą.
Pagaliau
Didelę įtaką bet kurios rūšies kuro degimo procesui daro lakiųjų. Kuo didesnė jų galia, tuo didesnis bus liepsnos priekio tūris. Pavyzdžiui, anglis, durpės lengvai užsidega, procesą lydi nežymūs šilumos nuostoliai. Pašalinus lakias priemaišas likusiame kokse yra tik mineralinių ir anglies junginių. Priklausomai nuo kuro savybių, šilumos kiekis labai skiriasi.
Priklausomai nuo cheminės sudėties, išskiriami trys kietojo kuro susidarymo etapai: durpės, lignitas, anglis.
Natūrali mediena naudojama mažose katilinėse. Dažniausiai naudojamos medžio drožlės, pjuvenos, plokštės, žievė, pačios malkos naudojamos nedideliais kiekiais. Priklausomai nuo medienos rūšies, išsiskiriančios šilumos kiekis labai skiriasi.
Mažėjant kaloringumui, malkos įgyja tam tikrų privalumų: greitas degumas, minimalus pelenų kiekis, nelieka sieros pėdsakų.
Patikima informacija apie natūralaus ar sintetinio kuro sudėtį, jų kaloringumą yra puikus būdas atlikti termocheminius skaičiavimus.
Šiuo metu yra reali galimybė identifikuoti tuos pagrindinius kietojo, dujinio, skystojo kuro variantus, kurie konkrečioje situacijoje taps efektyviausiu ir nebrangiausiu naudoti.
Lentelėse pateikiama kuro (skysto, kieto ir dujinio) ir kai kurių kitų degiųjų medžiagų savitoji degimo šiluma. Atsižvelgiama į tokį kurą kaip: anglis, malkos, koksas, durpės, žibalas, nafta, alkoholis, benzinas, gamtinės dujos ir kt.
Lentelių sąrašas:
Egzoterminėje kuro oksidacijos reakcijoje jo cheminė energija paverčiama šilumine energija, išskiriant tam tikrą šilumos kiekį. Atsirandantis šiluminė energija vadinama kuro degimo šiluma. Tai priklauso nuo jo cheminės sudėties, drėgmės ir yra pagrindinis. Degalų šilumingumas, nurodytas 1 kg masės arba 1 m 3 tūrio, sudaro masės arba tūrinį specifinį šilumingumą.
Savitoji kuro degimo šiluma – tai šilumos kiekis, išsiskiriantis visiškai sudegus kietojo, skystojo ar dujinio kuro masės ar tūrio vienetui. Tarptautinėje vienetų sistemoje ši vertė matuojama J / kg arba J / m 3.
Kuro savitoji degimo šiluma gali būti nustatyta eksperimentiškai arba apskaičiuota analitiškai. Eksperimentiniai kaloringumo nustatymo metodai yra pagrįsti praktiniu kuro degimo metu išsiskiriančios šilumos kiekio matavimu, pavyzdžiui, kalorimetre su termostatu ir degimo bomba. Žinomos cheminės sudėties degalų savitoji degimo šiluma gali būti nustatyta pagal Mendelejevo formulę.
Yra didesnė ir mažesnė savitoji degimo šiluma. Bendrasis kaloringumas yra lygus maksimalus skaičiusšiluma, išsiskirianti visiško kuro degimo metu, atsižvelgiant į šilumą, sunaudotą kuro drėgmei išgaruoti. Grynasis kaloringumas mažesnė vertė didesnė kondensacijos šilumos, kuri susidaro iš kuro drėgmės ir organinės masės vandenilio, kuris degdamas virsta vandeniu, verte.
Nustatyti kuro kokybės rodiklius, taip pat atlikti šilumos inžinerinius skaičiavimus paprastai naudoja mažiausią savitąją degimo šilumą, kuri yra svarbiausia kuro šiluminė ir eksploatacinė charakteristika, pateikta toliau pateiktose lentelėse.
Savitoji kietojo kuro (anglies, malkų, durpių, kokso) degimo šiluma
Lentelėje pateiktos sauso kietojo kuro savitosios degimo šilumos vertės MJ/kg. Lentelėje degalai išdėstyti pagal pavadinimą abėcėlės tvarka.
Iš nagrinėjamo kietojo kuro didžiausią šiluminę vertę turi koksinės anglys - jos savitoji degimo šiluma yra 36,3 MJ/kg (arba 36,3·10 6 J/kg SI vienetais). Be to, didelis kaloringumas būdingas anglims, antracitui, anglis ir rudosios anglies.
Žemo energetinio efektyvumo degalai yra mediena, malkos, parakas, šaldiklis, skalūnai. Pavyzdžiui, malkų savitoji degimo šiluma yra 8,4 ... 12,5, o parako - tik 3,8 MJ / kg.
Kuro | |
---|---|
Antracitas | 26,8…34,8 |
Medienos granulės (granulės) | 18,5 |
Malkos sausos | 8,4…11 |
Sausos beržinės malkos | 12,5 |
dujų koksas | 26,9 |
aukštakrosnių koksas | 30,4 |
puskokso | 27,3 |
Milteliai | 3,8 |
Šiferis | 4,6…9 |
Naftos skalūnai | 5,9…15 |
Tvirtas raketinis kuras | 4,2…10,5 |
Durpės | 16,3 |
pluoštinės durpės | 21,8 |
Frezavimo durpės | 8,1…10,5 |
Durpių trupiniai | 10,8 |
Rudos anglys | 13…25 |
Rudosios anglies (briketai) | 20,2 |
Rudosios anglies (dulkės) | 25 |
Donecko anglis | 19,7…24 |
anglis | 31,5…34,4 |
Anglis | 27 |
Koksinės anglys | 36,3 |
Kuznecko anglis | 22,8…25,1 |
Čeliabinsko anglis | 12,8 |
Ekibastuzo anglis | 16,7 |
freztorf | 8,1 |
Šlakas | 27,5 |
Savitoji skystojo kuro (alkoholio, benzino, žibalo, alyvos) degimo šiluma
Pateikta skystojo kuro ir kai kurių kitų organinių skysčių savitosios degimo šilumos lentelė. Pažymėtina, kad tokiems degalams kaip benzinas, dyzelinas ir alyva pasižymi dideliu šilumos išsiskyrimu degimo metu.
Savitoji alkoholio ir acetono degimo šiluma yra žymiai mažesnė nei tradicinių variklių kuro. Be to, dėl maža vertė skystas raketinis kuras turi kaloringumą ir - visiškai sudegus 1 kg šių angliavandenilių, išsiskirs atitinkamai 9,2 ir 13,3 MJ šilumos kiekis.
Kuro | Savitoji degimo šiluma, MJ/kg |
---|---|
Acetonas | 31,4 |
Benzinas A-72 (GOST 2084-67) | 44,2 |
Aviacinis benzinas B-70 (GOST 1012-72) | 44,1 |
Benzinas AI-93 (GOST 2084-67) | 43,6 |
Benzenas | 40,6 |
Žieminis dyzelinis kuras (GOST 305-73) | 43,6 |
Vasarinis dyzelinis kuras (GOST 305-73) | 43,4 |
Skystas raketinis kuras (žibalas + skystas deguonis) | 9,2 |
Aviacinis žibalas | 42,9 |
Apšvietimo žibalas (GOST 4753-68) | 43,7 |
ksilenas | 43,2 |
Daug sieros turintis mazutas | 39 |
Mažai sieros turintis mazutas | 40,5 |
Mažai sieros turintis mazutas | 41,7 |
Sieringas mazutas | 39,6 |
Metilo alkoholis (metanolis) | 21,1 |
n-butilo alkoholis | 36,8 |
Alyva | 43,5…46 |
Naftos metanas | 21,5 |
Toluenas | 40,9 |
Vaitspiritas (GOST 313452) | 44 |
etilenglikolis | 13,3 |
Etilo alkoholis (etanolis) | 30,6 |
Savitoji dujinio kuro ir degiųjų dujų degimo šiluma
Pateikiama dujinio kuro ir kai kurių kitų degiųjų dujų savitosios degimo šilumos lentelė, matmenimis MJ/kg. Iš nagrinėjamų dujų skiriasi didžiausios masės savitoji degimo šiluma. Visiškai sudegus vienam kilogramui šių dujų išsiskirs 119,83 MJ šilumos. Taip pat toks kuras, kaip gamtinės dujos, turi aukštą šiluminę vertę – specifinė gamtinių dujų degimo šiluma yra 41...49 MJ/kg (grynai 50 MJ/kg).
Kuro | Savitoji degimo šiluma, MJ/kg |
---|---|
1-butenas | 45,3 |
Amoniakas | 18,6 |
Acetilenas | 48,3 |
Vandenilis | 119,83 |
Vandenilis, mišinys su metanu (50 % H 2 ir 50 % CH 4 pagal masę) | 85 |
Vandenilis, mišinys su metanu ir anglies monoksidu (33-33-33 % masės) | 60 |
Vandenilis, mišinys su anglies monoksidu (50 % H 2 50 % CO 2 pagal masę) | 65 |
Aukštakrosnių dujos | 3 |
kokso krosnies dujinės | 38,5 |
SND suskystintos angliavandenilio dujos (propanas-butanas) | 43,8 |
Izobutanas | 45,6 |
Metanas | 50 |
n-butanas | 45,7 |
n-heksanas | 45,1 |
n-pentanas | 45,4 |
Susijusios dujos | 40,6…43 |
Gamtinių dujų | 41…49 |
Propadien | 46,3 |
Propanas | 46,3 |
Propilenas | 45,8 |
Propilenas, mišinys su vandeniliu ir anglies monoksidu (90–9–1 % masės) | 52 |
Etanas | 47,5 |
Etilenas | 47,2 |
Kai kurių degiųjų medžiagų savitoji degimo šiluma
Pateikiama kai kurių degiųjų medžiagų (medžio, popieriaus, plastiko, šiaudų, gumos ir kt.) savitos degimo šilumos lentelė. Reikėtų pažymėti medžiagas, turinčias didelį šilumos išsiskyrimą degimo metu. Šios medžiagos yra: guma įvairių tipų, putų polistirenas (stirolo putplastis), polipropilenas ir polietilenas.
Kuro | Savitoji degimo šiluma, MJ/kg |
---|---|
Popierius | 17,6 |
Oda | 21,5 |
Mediena (barai, kurių drėgnis 14%) | 13,8 |
Mediena rietuvėse | 16,6 |
ąžuolas | 19,9 |
Eglės mediena | 20,3 |
medžio žalia | 6,3 |
Pušies mediena | 20,9 |
Kapronas | 31,1 |
Karbolito gaminiai | 26,9 |
Kartonas | 16,5 |
Stirolo-butadieno kaučiukas SKS-30AR | 43,9 |
Natūrali guma | 44,8 |
Sintetinė guma | 40,2 |
Guminis SCS | 43,9 |
Chloropreno guma | 28 |
Polivinilchlorido linoleumas | 14,3 |
Dviejų sluoksnių polivinilchlorido linoleumas | 17,9 |
Linoleumo polivinilchloridas veltinio pagrindu | 16,6 |
Linoleumo polivinilchloridas šiltu pagrindu | 17,6 |
Linoleumo polivinilchloridas audinio pagrindu | 20,3 |
Linoleumo guma (relin) | 27,2 |
Parafino kieta | 11,2 |
Polifoam PVC-1 | 19,5 |
Polifoam FS-7 | 24,4 |
Polyfoam FF | 31,4 |
Putų polistirenas PSB-S | 41,6 |
poliuretano putos | 24,3 |
medienos plaušų plokštės | 20,9 |
Polivinilchloridas (PVC) | 20,7 |
Polikarbonatas | 31 |
Polipropilenas | 45,7 |
Polistirenas | 39 |
Didelio tankio polietilenas | 47 |
Žemo slėgio polietilenas | 46,7 |
Guma | 33,5 |
Ruberoidas | 29,5 |
Suodžių kanalas | 28,3 |
Šienas | 16,7 |
Šiaudai | 17 |
Organinis stiklas (plexiglass) | 27,7 |
Tekstolitas | 20,9 |
Tol | 16 |
TNT | 15 |
Medvilnė | 17,5 |
Celiuliozė | 16,4 |
Vilna ir vilnos pluoštai | 23,1 |
Šaltiniai:
- GOST 147-2013 Kietasis mineralinis kuras. Didžiausio šilumingumo nustatymas ir apskaičiavimas žemesnė kaitra degimo.
- GOST 21261-91 Naftos produktai. Bendrojo šilumingumo nustatymo ir mažojo šilumingumo apskaičiavimo metodas.
- GOST 22667-82 Degiosios gamtinės dujos. Skaičiavimo metodas šilumingumo, santykinio tankio ir Wobbe skaičiui nustatyti.
- GOST 31369-2008 Gamtinės dujos. Šilumingumo, tankio, santykinio tankio ir Wobbe skaičiaus apskaičiavimas pagal komponentų sudėtį.
- Zemsky G. T. Neorganinių ir organinių medžiagų degumo savybės: žinynas M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.
Šilumos kiekis, išsiskiriantis visiškai sudeginus vienetinį kuro kiekį, vadinamas kaloringumo verte (Q) arba, kaip kartais vadinama, kaloringumu, arba kaloringumu, kuris yra viena iš pagrindinių kuro charakteristikų.
Dujų šilumingumas paprastai vadinamas 1 m 3, paimtas įprastomis sąlygomis.
Techniniuose skaičiavimuose normalios sąlygos suprantamos kaip dujų būsena esant 0 °C temperatūrai ir esant 760 °C slėgiui. mmHg Art. Pažymimas dujų tūris tokiomis sąlygomis nm 3(normalus kubinis metras).
Atliekant pramoninių dujų matavimus pagal GOST 2923-45, 20 ° C temperatūra ir 760 slėgis laikomi normaliomis sąlygomis. mmHg Art. Dujų tūris nurodytas šiomis sąlygomis, priešingai nm 3 mes paskambinsime m 3 (kubinis metras).
Dujų kaloringumas (Q)) išreikšta kcal/nm e arba viduje kcal/m3.
Suskystintoms dujoms šilumingumas nurodomas 1 kilogramas.
Yra didesnis (Q in) ir mažesnis (Q n) kaloringumas. Apskaičiuojant didžiausią šiluminę vertę, atsižvelgiama į vandens garų kondensacijos šilumą, susidariusią deginant kurą. Apskaičiuojant žemiausią šiluminę vertę, neatsižvelgiama į šilumą, esančią degimo produktų vandens garuose, nes vandens garai nesikondensuoja, o pašalinami kartu su degimo produktais.
Sąvokos Q in ir Q n taikomos tik toms dujoms, kurioms degant išsiskiria vandens garai (šios sąvokos netaikomos anglies monoksidui, kuris degdamas neišskiria vandens garų).
Kai vandens garai kondensuojasi, išsiskiria šiluma, lygi 539 kcal/kg. Be to, kai kondensatas atšaldomas iki 0°C (arba 20°C), šilumos išsiskiria atitinkamai 100 arba 80 kcal/kg.
Iš viso dėl vandens garų kondensacijos šilumos išsiskiria daugiau nei 600 kcal/kg, kuris yra skirtumas tarp dujų bendrosios ir žemiausios šilumingumo vertės. Daugumai dujų, naudojamų miesto dujų tiekimui, šis skirtumas yra 8-10%.
Kai kurių dujų šilumingumo vertės pateiktos lentelėje. 3.
Miesto dujų tiekimui šiuo metu naudojamos dujos, kurių kaloringumas paprastai yra ne mažesnis kaip 3500 kcal / nm 3. Tai paaiškinama tuo, kad miestų sąlygomis dujos vamzdžiais tiekiamos dideliais atstumais. Esant mažam kaloringumo kiekiui, reikia tiekti didelį kiekį. Dėl to neišvengiamai didėja dujotiekių skersmenys ir dėl to didėja investicijos į metalą ir lėšos dujų tinklų statybai, o vėliau ir eksploatacijos kaštai. Reikšmingas mažo kaloringumo dujų trūkumas yra tas, kad dažniausiai jose yra reikšminga suma anglies monoksido, kuris padidina pavojų naudojant dujas, taip pat aptarnaujant tinklus ir įrenginius.
Dujos, kurių kaloringumas mažesnis nei 3500 kcal/nm 3 dažniausiai naudojamas pramonėje, kur nereikia jo gabenti dideliais atstumais ir lengviau organizuoti deginimą. Miesto dujų tiekimui pageidautina, kad dujų kaloringumas būtų pastovus. Svyravimai, kaip jau nustatėme, leidžiami ne daugiau kaip 10 proc. Didelis pokytis dujų kaloringumas reikalauja iš naujo reguliuoti, o kartais ir pakeisti didelis skaičius standartizuoti buitinių prietaisų degikliai, o tai susiję su dideliais sunkumais.
Degiųjų dujų klasifikacija
Miestų dujų tiekimui ir pramonės įmonės naudojamos įvairios degiosios dujos, kurios skiriasi savo kilme, chemine sudėtimi ir fizinėmis savybėmis.
Degiosios dujos pagal kilmę skirstomos į natūralias, arba natūralias, ir dirbtines, gaunamas iš kietojo ir skystojo kuro.
gamtines dujas išgaunamas iš grynų dujų telkinių gręžinių arba naftos telkinių kartu su nafta. Naftos telkinių dujos vadinamos susijusiomis dujomis.
Grynų dujų telkinių dujos daugiausia susideda iš metano su nedideliu sunkiųjų angliavandenilių kiekiu. Jiems būdingas sudėties ir kaloringumo pastovumas.
Susijusiose dujose kartu su metanu yra daug sunkiųjų angliavandenilių (propano ir butano). Šių dujų sudėtis ir kaloringumas labai skiriasi.
Dirbtinės dujos gaminamos ant specialių dujų gamyklos- arba gaunamas kaip šalutinis produktas deginant anglį metalurgijos įmonėse, taip pat naftos perdirbimo gamyklose.
Iš anglies gaminamos dujos mūsų šalyje miesto dujų tiekimui naudojamos labai ribotai, o jų savitasis svoris nuolat mažėja. Tuo pačiu metu didėja suskystintų angliavandenilių dujų, gaunamų iš susijusių naftos dujų dujų ir benzino gamyklose ir naftos perdirbimo gamyklose, gamyba ir suvartojimas naftos perdirbimo metu. Skystis angliavandenilių dujos naudojami miesto dujų tiekimui, daugiausia sudaryti iš propano ir butano.
Dujų sudėtis
Dujų rūšis ir jų sudėtis iš esmės nulemia dujų apimtį, dujų tinklo schemą ir skersmenis, dujų degiklių ir atskirų dujotiekio mazgų projektinius sprendimus.
Dujų suvartojimas priklauso nuo kaloringumo, taigi ir nuo dujotiekių skersmenų bei dujų degimo sąlygų. Naudojant dujas pramoniniuose įrenginiuose, degimo temperatūra ir liepsnos plitimo greitis bei sudėties pastovumas yra labai svarbūs. dujinis kuras Dujų sudėtis, taip pat fizikines chemines savybes jos pirmiausia priklauso nuo dujų rūšies ir gavimo būdo.
Degiosios dujos – tai mechaniniai įvairių dujų mišiniai<как горючих, так и негорючих.
Degiąją dujinio kuro dalį sudaro: vandenilis (H 2) - dujos be spalvos, skonio ir kvapo, jų žemesnis kaloringumas yra 2579 kcal / nm 3 \ metanas (CH 4) - bespalvės, beskonės ir bekvapės dujos, yra pagrindinė degioji gamtinių dujų dalis, jos mažesnė kaloringumas 8555 kcal / nm 3; anglies monoksidas (CO) – bespalvės, beskonės ir bekvapės dujos, gaunamos nevisiškai sudegus bet kokiam kurui, labai toksiškos, žemesnio kaloringumo 3018 kcal / nm 3; sunkieji angliavandeniliai (C p N t),Šiuo vardu<и формулой обозначается целый ряд углеводородов (этан - С2Н 6 , пропан - С 3 Нв, бутан- С4Н 10 и др.), низшая теплотворная способность этих газов колеблется от 15226 до 34890 kcal/nm*.
Į nedegią dujinio kuro dalį įeina: anglies dioksidas (CO 2), deguonis (O 2) ir azotas (N 2).
Nedegioji dujų dalis vadinama balastu. Gamtinės dujos pasižymi dideliu šilumingumu ir visišku anglies monoksido nebuvimu. Tuo pačiu metu daugelyje telkinių, daugiausia dujų ir naftos, yra labai toksiškų (ir ėsdinančių dujų) – vandenilio sulfido (H 2 S). Daugumoje dirbtinių anglies dujų yra daug labai toksiškų dujų – anglies monoksido (CO). Oksido buvimas dujose anglis ir kitos toksinės medžiagos yra labai nepageidautinos, nes jos apsunkina eksploatacinių darbų atlikimą ir padidina pavojų naudojant dujas. Be pagrindinių komponentų, dujų sudėtyje yra įvairių priemaišų, kurių konkreti vertė procentais yra nereikšminga.Tačiau, atsižvelgiant į tai, kad tūkstančiai ir net milijonai kubinių metrų dujų, bendras priemaišų kiekis pasiekia reikšmingą vertę.Daugelis priemaišų iškrenta į dujotiekius, o tai galiausiai lemia jų sumažėjimą. pralaidumas, o kartais iki visiško dujų srauto nutraukimo. Todėl projektuojant dujotiekius reikia atsižvelgti į dujose esančias priemaišas, taip pat eksploatacijos metu.
Priemaišų kiekis ir sudėtis priklauso nuo dujų gamybos ar išgavimo būdo ir jų gryninimo laipsnio. Žalingiausios priemaišos yra dulkės, derva, naftalenas, drėgmė ir sieros junginiai.
Dulkių atsiranda dujose gamybos (išgavimo) metu arba dujas transportuojant vamzdynais. Derva yra terminio kuro skilimo produktas ir yra kartu su daugeliu dirbtinių dujų. Dujose esant dulkėms, derva prisideda prie dervos ir purvo kamščių susidarymo ir užsikimšimų dujotiekiuose.
Naftalenas dažniausiai randamas dirbtinėse anglies dujose. Esant žemai temperatūrai, naftalenas nusėda vamzdžiuose ir kartu su kitomis kietomis ir skystomis priemaišomis sumažina dujotiekių srauto plotą.
Drėgmės garų pavidalu yra beveik visose natūraliose ir dirbtinėse dujose. Į gamtines dujas patenka pačiame dujų lauke dėl dujų sąlyčio su vandens paviršiumi, o dirbtinės dujos gamybos procese prisotinamos vandeniu.Dujose dideli kiekiai drėgmės nepageidautina, nes sumažina kaloringumą. Be to, jos turi didelę garavimo šiluminę galią, drėgmė degant dujoms kartu su degimo produktais išneša į atmosferą didelį šilumos kiekį.Didelis drėgmės kiekis dujose taip pat nepageidautinas, nes kondensuojantis dujos atšaldomos „judant per vamzdžius, gali susidaryti vandens kamščiai dujotiekyje (apatiniuose taškuose), kuriuos reikia pašalinti. Tam reikia įrengti specialius kondensato rinktuvus ir juos išsiurbti.
Sieros junginiai, kaip jau minėta, apima vandenilio sulfidą, taip pat anglies disulfidą, merkaptaną ir tt Šie junginiai ne tik neigiamai veikia žmonių sveikatą, bet ir sukelia didelę vamzdžių koroziją.
Kitos kenksmingos priemaišos yra amoniako ir cianido junginiai, kurių daugiausia yra anglies dujose. Amoniako ir cianido junginių buvimas padidina vamzdžių metalo koroziją.
Anglies dioksido ir azoto buvimas degiosiose dujose taip pat yra nepageidautinas. Šios dujos nedalyvauja degimo procese, nes yra balastas, mažinantis šiluminę vertę, todėl didėja dujotiekių skersmuo ir mažėja ekonominis dujinio kuro naudojimo efektyvumas.
Miesto dujų tiekimui naudojamų dujų sudėtis turi atitikti GOST 6542-50 reikalavimus (1 lentelė).
1 lentelė
Žymiausių šalies telkinių gamtinių dujų sudėties vidutinės vertės pateiktos lentelėje. 2.
Iš dujų telkinių (sausas)
Vakarų Ukraina. . . | 81,2 | 7,5 | 4,5 | 3,7 | 2,5 | - . | 0,1 | 0,5 | 0,735 | |
Šebelinskoje .............................. | 92,9 | 4,5 | 0,8 | 0,6 | 0,6 | ____ . | 0,1 | 0,5 | 0,603 | |
Stavropolio sritis. . | 98,6 | 0,4 | 0,14 | 0,06 | - | 0,1 | 0,7 | 0,561 | ||
Krasnodaro sritis. . | 92,9 | 0,5 | - | 0,5 | _ | 0,01 | 0,09 | 0,595 | ||
Saratovas ................................... | 93,4 | 2,1 | 0,8 | 0,4 | 0,3 | Pėdsakai | 0,3 | 2,7 | 0,576 | |
Gazlis, Bucharos sritis | 96,7 | 0,35 | 0,4" | 0,1 | 0,45 | 0,575 | ||||
Iš naftos ir dujų telkinių (susiję) | ||||||||||
Romashkino ................................... | 18,5 | 6,2 | 4,7 | 0,1 | 11,5 | 1,07 | ||||
7,4 | 4,6 | ____ | Pėdsakai | 1,112 | __ . | |||||
Tuymazy ................................... | 18,4 | 6,8 | 4,6 | ____ | 0,1 | 7,1 | 1,062 | - | ||
Peleninis...... | 23,5 | 9,3 | 3,5 | ____ | 0,2 | 4,5 | 1,132 | - | ||
Paryškintas.............................................. | 2,5 | . ___ . | 1,5 | 0,721 | - | |||||
„Syzran-oil“ ................................... | 31,9 | 23,9 - | 5,9 | 2,7 | 0,8 | 1,7 | 1,6 | 31,5 | 0,932 | - |
Išimėjus .............................. | 42,4 | 20,5 | 7,2 | 3,1 | 2,8 | 1,040 | _ | |||
Andidžanas. ........................ | 66,5 | 16,6 | 9,4 | 3,1 | 3,1 | 0,03 | 0,2 | 4,17 | 0,801 ; | |
Dujų kaloringumas
Šilumos kiekis, išsiskiriantis visiškai sudeginus vienetinį kuro kiekį, vadinamas kaloringumo verte (Q) arba, kaip kartais vadinama, kaloringumu, arba kaloringumu, kuris yra viena iš pagrindinių kuro charakteristikų.
Dujų šilumingumas paprastai vadinamas 1 m 3, paimtas įprastomis sąlygomis.
Techniniuose skaičiavimuose normalios sąlygos suprantamos kaip dujų būsena esant 0 °C temperatūrai ir esant 760 °C slėgiui. mmHg Art. Pažymimas dujų tūris tokiomis sąlygomis nm 3(normalus kubinis metras).
Atliekant pramoninių dujų matavimus pagal GOST 2923-45, 20 ° C temperatūra ir 760 slėgis laikomi normaliomis sąlygomis. mmHg Art. Dujų tūris nurodytas šiomis sąlygomis, priešingai nm 3 mes paskambinsime m 3 (kubinis metras).
Dujų kaloringumas (Q)) išreikšta kcal/nm e arba viduje kcal/m3.
Suskystintoms dujoms šilumingumas nurodomas 1 kilogramas.
Yra didesnis (Q in) ir mažesnis (Q n) kaloringumas. Apskaičiuojant didžiausią šiluminę vertę, atsižvelgiama į vandens garų kondensacijos šilumą, susidariusią deginant kurą. Apskaičiuojant žemiausią šiluminę vertę, neatsižvelgiama į šilumą, esančią degimo produktų vandens garuose, nes vandens garai nesikondensuoja, o pašalinami kartu su degimo produktais.
Sąvokos Q in ir Q n taikomos tik toms dujoms, kurioms degant išsiskiria vandens garai (šios sąvokos netaikomos anglies monoksidui, kuris degdamas neišskiria vandens garų).
Kai vandens garai kondensuojasi, išsiskiria šiluma, lygi 539 kcal/kg. Be to, kai kondensatas atšaldomas iki 0°C (arba 20°C), šilumos išsiskiria atitinkamai 100 arba 80 kcal/kg.
Iš viso dėl vandens garų kondensacijos šilumos išsiskiria daugiau nei 600 kcal/kg, kuris yra skirtumas tarp dujų bendrosios ir žemiausios šilumingumo vertės. Daugumai dujų, naudojamų miesto dujų tiekimui, šis skirtumas yra 8-10%.
Kai kurių dujų šilumingumo vertės pateiktos lentelėje. 3.
Miesto dujų tiekimui šiuo metu naudojamos dujos, kurių kaloringumas paprastai yra ne mažesnis kaip 3500 kcal / nm 3. Tai paaiškinama tuo, kad miestų sąlygomis dujos vamzdžiais tiekiamos dideliais atstumais. Esant mažam kaloringumo kiekiui, reikia tiekti didelį kiekį. Dėl to neišvengiamai didėja dujotiekių skersmenys ir dėl to didėja investicijos į metalą ir lėšos dujų tinklų statybai, o vėliau ir eksploatacijos kaštai. Reikšmingas mažo kaloringumo dujų trūkumas yra tas, kad dažniausiai jose yra daug anglies monoksido, o tai padidina pavojų naudojant dujas, taip pat aptarnaujant tinklus ir įrenginius.
Dujos, kurių kaloringumas mažesnis nei 3500 kcal/nm 3 dažniausiai naudojamas pramonėje, kur nereikia jo gabenti dideliais atstumais ir lengviau organizuoti deginimą. Miesto dujų tiekimui pageidautina, kad dujų kaloringumas būtų pastovus. Svyravimai, kaip jau nustatėme, leidžiami ne daugiau kaip 10 proc. Didesnis dujų kaloringumo pokytis reikalauja naujo reguliavimo, o kartais ir daugybės vieningų buitinės technikos degiklių pakeitimo, o tai susiję su dideliais sunkumais.