Acasă Fructe de pădure Puterea calorică a metanului kcal m3. Combustibil gazos

Fructe de pădure

Puterea calorică a metanului kcal m3. Combustibil gazos

În fiecare zi, aprinzând arzătorul de pe aragaz, puțini oameni se gândesc la cât timp în urmă au început să extragă gaz. La noi, dezvoltarea sa a început în secolul al XX-lea. Înainte de asta, el a fost pur și simplu găsit în timp ce extragea produse petroliere. Puterea calorică a gazelor naturale este atât de mare încât astăzi această materie primă este pur și simplu de neînlocuit, iar analogii săi de înaltă calitate nu au fost încă dezvoltați.

Tabelul cu puterea calorică vă va ajuta să alegeți combustibilul pentru încălzirea locuinței

Caracteristica combustibilului fosil

Gazul natural este un combustibil fosil important care ocupă o poziție de lider în bilanțele de combustibil și energie ale multor țări. Pentru a furniza combustibil orașului și tot felul de întreprinderi tehnice consuma o varietate de gaze combustibile, deoarece gazele naturale sunt considerate periculoase.

Ecologiștii cred că gazul este cel mai curat combustibil, eliberând mult mai puțin atunci când este ars. substanțe otrăvitoare decât lemn de foc, cărbune, ulei. Acest combustibil este folosit de oameni în fiecare zi și conține un aditiv precum un odorant; se adaugă în instalațiile echipate în raport de 16 miligrame la 1.000 de metri cubi de gaz.

O componentă importantă a substanței este metanul (aproximativ 88-96%), restul sunt alte substanțe chimice:

butan;
sulfat de hidrogen;
propan;
azot;
oxigen.

În acest videoclip, ne vom uita la rolul cărbunelui:

Cantitatea de metan din combustibil natural depinde direct de domeniul său.

Tipul de combustibil descris constă din componente hidrocarburi și non-hidrocarburi. Combustibilii fosili naturali sunt în principal metan, care include butan și propan. În afară de componentele de hidrocarburi, combustibilul fosil descris conține azot, sulf, heliu și argon. Și, de asemenea, există vapori de lichid, dar numai în câmpurile de gaz și petrol.

Tipuri de depozite

Se remarcă prezența mai multor tipuri de zăcăminte de gaze. Ele sunt împărțite în următoarele tipuri:

gaz;
ulei.

Al lor semn distinctiv este conținutul de hidrocarburi. Zăcămintele de gaze conțin aproximativ 85-90% din substanța prezentată, câmpurile petroliere nu conțin mai mult de 50%. Restul procentului este ocupat de substanțe precum butanul, propanul și uleiul.

Un dezavantaj imens al originii uleiului este considerat a fi spălarea din tipuri diferite aditivi. Sulful este folosit ca impuritate în întreprinderile tehnice.

Consumul de gaze naturale

Butanul este consumat ca combustibil în benzinăriile auto, iar pentru alimentarea brichetelor se folosește o substanță organică numită „propan”. Acetilena este foarte inflamabilă și este utilizată la sudarea și tăierea metalelor.

Combustibilii fosili sunt folosiți în viața de zi cu zi:

coloane;
aragaz;

Acest tip de combustibil este considerat cel mai bugetar și inofensiv, singurul dezavantaj fiind emisia dioxid de carbon când arde în atmosferă. Oamenii de știință de pe întreaga planetă caută un înlocuitor pentru energia termică.

Valoare calorica

Puterea calorică a gazelor naturale este cantitatea de căldură generată atunci când o unitate de combustibil este arsă suficient. Cantitatea de căldură degajată în timpul arderii se referă la un metru cub luat în condiții naturale.

Capacitatea termică a gazelor naturale se măsoară în următorii termeni:

kcal / nm 3;
kcal/m3.

Există o putere termică mare și scăzută:

Înalt. Se ia în considerare căldura vaporilor de apă generată în timpul arderii combustibilului.
Scăzut. Nu ține cont de căldura conținută de vapori de apă, deoarece astfel de vapori nu se condensează, ci pleacă cu produse de ardere. Datorită acumulării de vapori de apă, formează o cantitate de căldură egală cu 540 kcal/kg. În plus, atunci când condensul se răcește, căldura iese de la 80 la o sută de kcal / kg. În general, datorită acumulării de vapori de apă, se generează mai mult de 600 kcal / kg, aceasta este caracteristica distinctivă între performanța de încălzire ridicată și scăzută.

Pentru marea majoritate a gazelor consumate în sistemul urban de distribuție a combustibililor, diferența este egală cu 10%. Pentru a asigura orașele cu gaz, puterea calorică a acestuia trebuie să fie mai mare de 3500 kcal/Nm 3. Acest lucru se explică prin faptul că alimentarea se realizează printr-o conductă pe distanțe lungi. Dacă puterea calorică este scăzută, atunci aportul său crește.

Dacă puterea calorică a gazelor naturale este mai mică de 3500 kcal / Nm 3, acesta este mai des folosit în industrie. Nu trebuie transportat pe secțiuni lungi ale căii și devine mult mai ușor de realizat arderea. Schimbari majore valoare calorica gazul necesită ajustări frecvente și, uneori, înlocuire un numar mare senzori de uz casnic arzător standardizat, ceea ce duce la dificultăți.

Această situație duce la o creștere a diametrelor conductei de gaz, precum și la creșterea costului metalului, a rețelelor de așezare și a exploatării. Marele dezavantaj al combustibililor fosili cu conținut scăzut de calorii este conținutul imens de monoxid de carbon, în acest sens, nivelul de amenințare crește în timpul funcționării combustibilului și în timpul întreținerii conductei, la rândul lor, precum și a echipamentelor.

Căldura degajată în timpul arderii, care nu depășește 3500 kcal/nm 3, este folosită cel mai adesea în productie industriala, unde nu trebuie să-l transferați pe o distanță lungă și să formați ușor arderea.

5.ECHILIBRUL TERMIC AL ARDERII

Să luăm în considerare metodele de calcul al bilanţului termic al procesului de ardere a combustibililor gazoşi, lichizi şi solizi. Calculul se reduce la rezolvarea următoarelor probleme.

· Determinarea căldurii de ardere (puterea calorică) a combustibilului.

· Determinarea temperaturii teoretice de ardere.

5.1. Căldura de ardere

Reacțiile chimice sunt însoțite de eliberarea sau absorbția de căldură. Când căldura este eliberată, reacția se numește exotermă, iar atunci când este absorbită, se numește endotermă. Toate reacțiile de ardere sunt exoterme, iar produsele de ardere sunt exoterme.

Eliberat (sau absorbit) atunci când curge reactie chimica căldura se numește căldură de reacție. În reacțiile exoterme este pozitiv, în reacțiile endoterme este negativ. Reacția de ardere este întotdeauna însoțită de eliberarea de căldură. Prin căldura arderii Q g(J/mol) este cantitatea de căldură care este eliberată în timpul arderii complete a unui mol de substanță și transformării unei substanțe combustibile în produse de ardere completă. Alunița este unitatea de bază SI a cantității de materie. Un mol este cantitatea dintr-o substanță în care există tot atâtea particule (atomi, molecule etc.) câte atomi sunt în 12 g izotop de carbon-12. Masa unei cantități dintr-o substanță egală cu 1 mol (masă moleculară sau molară) coincide numeric cu greutatea moleculară relativă a acestei substanțe.

De exemplu, greutatea moleculară relativă a oxigenului (O2) este 32, dioxidul de carbon (CO2) este 44, iar greutățile moleculare corespunzătoare sunt M = 32 g/mol și M = 44 g/mol. Astfel, un mol de oxigen conține 32 de grame din această substanță, iar un mol de CO 2 conține 44 de grame de dioxid de carbon.

În calculele tehnice, adesea nu se folosește căldura de ardere. Q g, și puterea calorică a combustibilului Q(J/kg sau J/m 3). Puterea calorică a unei substanțe este cantitatea de căldură care se degajă în timpul arderii complete a 1 kg sau 1 m 3 dintr-o substanță. Pentru substanțele lichide și solide, calculul se efectuează la 1 kg, iar pentru substanțele gazoase - la 1 m 3.

Cunoașterea căldurii de ardere și a puterii calorice a combustibilului este necesară pentru a calcula temperatura de ardere sau explozie, presiunea în timpul exploziei, viteza de propagare a flăcării și alte caracteristici. Puterea calorică a combustibilului se determină fie experimental, fie prin calcul. La determinarea experimentală a puterii calorice, o masă dată de combustibil solid sau lichid este arsă într-o bombă calorimetrică, iar în cazul combustibilului gazos, într-un calorimetru cu gaz. Cu ajutorul acestor aparate se măsoară căldura totală Q 0, eliberat în timpul arderii unei probe de combustibil cu o masă m... Valoare calorica Q g se gaseste prin formula

Relația dintre căldura de ardere și
puterea calorică a combustibilului

Pentru a stabili o relație între căldura de ardere și puterea calorică a unei substanțe, este necesar să scrieți ecuația reacției chimice de ardere.

Produsul arderii complete a carbonului este dioxidul de carbon:

C + O 2 → CO 2.

Produsul arderii complete a hidrogenului este apa:

2H2 + O2 → 2H2O.

Produsul arderii complete a sulfului este dioxidul de sulf:

S + O 2 → SO 2.

În același timp, azotul, halogenii și alte elemente incombustibile sunt eliberate în formă liberă.

Substanță combustibilă - gaz

De exemplu, să calculăm puterea calorică a metanului CH4, pentru care căldura de ardere este Q g=882.6 .

· Defini greutate moleculară metanul în conformitate cu acesta formula chimica(CH 4):

M = 1 ∙ 12 + 4 ∙ 1 = 16 g / mol.

Să determinăm puterea calorică a 1 kg de metan:

Să aflăm volumul a 1 kg de metan, cunoscând densitatea lui ρ = 0,717 kg / m 3 în condiții normale:

· Să determinăm puterea calorică a 1 m 3 de metan:

Puterea calorică a oricăror gaze combustibile este determinată în mod similar. Pentru multe substanțe comune, valorile calorice și puterile calorice au fost măsurate cu mare precizie și sunt enumerate în literatura de referință relevantă. Iată un tabel cu puterea calorică a unora substante gazoase(Tabelul 5.1). Magnitudinea Qîn acest tabel este dat în MJ / m 3 și în kcal / m 3, deoarece adesea 1 kcal = 4,1868 kJ este folosit ca unitate de căldură.

Tabelul 5.1

Puterea calorică a combustibililor gazoși

Substanţă			Acetilenă
Q
Q

Substanță inflamabilă - lichid sau solid

De exemplu, să calculăm puterea calorică a alcoolului etilic C 2 H 5 OH, pentru care căldura de ardere este Q g= 1373,3 kJ/mol.

Determinăm greutatea moleculară a alcoolului etilic în conformitate cu formula sa chimică (C 2 H 5 OH):

M = 2 ∙ 12 + 5 ∙ 1 + 1 ∙ 16 + 1 ∙ 1 = 46 g / mol.

Determinați puterea calorică a 1 kg de alcool etilic:

Puterea calorică a oricăror combustibili lichizi și solizi este determinată în mod similar. Masa 5.2 și 5.3 arată puterea calorică Q(MJ/kg și kcal/kg) pentru unele substanțe lichide și solide.

Tabelul 5.2

Puterea calorică a combustibililor lichizi

Substanţă	Alcool metilic	Etanol	Păcură, ulei
Q
Q

Tabelul 5.3

Puterea calorică a combustibililor solizi

Substanţă	Copacul este proaspăt	Lemn uscat	Cărbune brun	Turba uscata	Antracit, cola
Q
Q

formula lui Mendeleev

Dacă puterea calorică a combustibilului este necunoscută, atunci aceasta poate fi calculată folosind formula empirică propusă de D.I. Mendeleev. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți compoziția elementară a combustibilului (formula echivalentă a combustibilului), adică procentul următoarelor elemente din acesta:

Oxigen (O);

Hidrogen (H);

Carbon (C);

sulf (S);

Frasin (A);

Apa (W).

Produșii de ardere ai combustibililor conțin întotdeauna vapor de apă, format atât din cauza prezenței umidității în combustibil, cât și în timpul arderii hidrogenului. Produsele reziduale de ardere părăsesc instalația industrială la temperaturi peste temperatura punctului de rouă. Prin urmare, căldura care se degajă în timpul condensării vaporilor de apă nu poate fi folosită util și nu trebuie luată în considerare în calculele termice.

Puterea calorică netă este de obicei utilizată pentru calcul. Q n combustibil, care ține cont de pierderile de căldură cu vaporii de apă. Pentru combustibilii solizi și lichizi, valoarea Q n(MJ / kg) este determinată aproximativ de formula lui Mendeleev:

Q n=0.339+1.025+0.1085 – 0.1085 – 0.025, (5.1)

unde conținutul procentual (% în greutate) al elementelor corespunzătoare din compoziția combustibilului este indicat în paranteze.

Această formulă ia în considerare căldura reacțiilor exoterme de ardere a carbonului, hidrogenului și sulfului (cu semnul plus). Oxigenul, care face parte din combustibil, înlocuiește parțial oxigenul din aer, prin urmare termenul corespunzător din formula (5.1) este luat cu semnul minus. Când umiditatea se evaporă, căldura este consumată, astfel încât termenul corespunzător care conține W este luat și cu semnul minus.

Compararea datelor calculate și experimentale privind puterea calorică a diferiților combustibili (lemn, turbă, cărbune, petrol) a arătat că calculul conform formulei Mendeleev (5.1) dă o eroare care nu depășește 10%.

Puterea calorică netă Q n(MJ / m 3) gazele combustibile uscate cu suficientă precizie pot fi calculate ca suma produselor din puterea calorică a componentelor individuale și procentul acestora în 1 m 3 de combustibil gazos.

Q n= 0,108 [Н 2] + 0,126 [СО] + 0,358 [СН 4] + 0,5 [С 2 Н 2] + 0,234 [Н 2 S] ..., (5,2)

unde conținutul procentual (volum %) al gazelor corespunzătoare din amestec este indicat între paranteze.

Puterea calorică medie a gazelor naturale este de aproximativ 53,6 MJ/m3. În gazele combustibile produse artificial, conținutul de CH 4 metan este nesemnificativ. Principalele componente combustibile sunt hidrogenul H2 și monoxidul de carbon CO. În gazul cuptorului de cocs, de exemplu, conținutul de H2 atinge (55 ÷ 60)%, iar puterea calorică netă a unui astfel de gaz ajunge la 17,6 MJ / m 3. În gazul generator, conținutul de CO este de ~ 30% și H2 este de ~ 15%, în timp ce puterea calorică inferioară a gazului generator este Q n= (5,2 ÷ 6,5) MJ / m 3. În gazul de furnal, conținutul de CO și H2 este mai mic; magnitudinea Q n= (4,0 ÷ 4,2) MJ / m 3.

Să luăm în considerare exemple de calcul al puterii calorice a substanțelor conform formulei lui Mendeleev.

Să determinăm puterea calorică a cărbunelui, a cărei compoziție elementară este dată în tabel. 5.4.

Tabelul 5.4

Compoziția elementară cărbune

· Înlocuitor dat în tabel. 5.4 date în formula lui Mendeleev (5.1) (azotul N și cenușa A nu sunt incluse în această formulă, deoarece sunt substanțe inerte și nu participă la reacția de ardere):

Q n= 0,339 ∙ 37,2 + 1,025 ∙ 2,6 + 0,1085 ∙ 0,6–0,1085 ∙ 12–0,025 ∙ 40 = 13,04 MJ / kg.

Determinați cantitatea de lemn de foc necesară pentru a încălzi 50 de litri de apă de la 10 ° C la 100 ° C, dacă încălzirea consumă 5% din căldura degajată în timpul arderii și capacitatea de căldură a apei cu= 1 kcal / (kg ∙ grade) sau 4,1868 kJ / (kg ∙ grade). Compoziția elementară a lemnului de foc este dată în tabel. 5.5:

Tabelul 5.5

Compoziția elementară a lemnului de foc

Să aflăm puterea calorică a lemnului de foc după formula lui Mendeleev (5.1):

Q n= 0,339 ∙ 43 + 1,025 ∙ 7–0,1085 ∙ 41–0,025 ∙ 7 = 17,12 MJ / kg.

Determinați cantitatea de căldură consumată pentru încălzirea apei la arderea a 1 kg de lemn de foc (ținând cont că este nevoie de 5% din căldura (a = 0,05) degajată în timpul arderii pentru a o încălzi):

Q 2 = a Q n= 0,05 17,12 = 0,86 MJ/kg.

Determinați cantitatea de lemn de foc necesară pentru a încălzi 50 de litri de apă de la 10 ° C la 100 ° C:

kg.

Astfel, este nevoie de aproximativ 22 kg de lemn pentru a încălzi apa.

Ce este combustibilul?

Este o componentă sau un amestec de substanțe care sunt capabile de transformări chimice asociate cu eliberarea de căldură. Tipuri diferite Combustibilii se disting prin conținutul cantitativ al unui oxidant din ei, care este folosit pentru a elibera energie termică.

V în sens larg combustibilul este un purtător de energie, adică un tip potențial de energie potențială.

Clasificare

În prezent, tipurile de combustibil sunt împărțite în funcție de starea lor de agregare în lichid, solid și gazos.

La solid specii naturale includ piatră și lemn de foc, antracit. Brichetele, cocs, termoantracitul sunt soiuri de artificiale combustibil solid.

Substanțele care conțin substanțe de origine organică sunt clasificate ca lichide. Componentele lor principale sunt: oxigen, carbon, azot, hidrogen, sulf. Combustibil lichid artificial va fi o varietate de rășini, păcură.

Este un amestec de diverse gaze: etilenă, metan, propan, butan. Pe lângă acestea, combustibilul gazos conține dioxid de carbon și monoxid de carbon, hidrogen sulfurat, azot, vapori de apă, oxigen.

Indicatoare de combustibil

Principalul indicator al arderii. Formula de determinare a puterii calorice este luată în considerare în termochimie. aloca " combustibil echivalent„, Ceea ce înseamnă puterea calorică a 1 kilogram de antracit.

Uleiul pentru încălzire menajeră este destinat arderii în dispozitive de încălzire cu putere redusă care sunt situate în spații rezidențiale, generatoare de căldură utilizate în agricultură pentru uscarea furajelor, conserve.

Căldura specifică de ardere a combustibilului este o astfel de valoare care demonstrează cantitatea de căldură care se formează în timpul arderii complete a combustibilului cu un volum de 1 m 3 sau o masă de un kilogram.

Pentru a măsura această valoare, utilizați J / kg, J / m 3, calorie / m 3. Calorimetria este folosită pentru a determina puterea calorică.

La crestere căldura specifică arderea combustibilului, consumul specific de combustibil scade, iar coeficientul acțiune utilă ramane neschimbat.

Căldura de ardere a substanțelor este cantitatea de energie eliberată în timpul oxidării unei substanțe solide, lichide, gazoase.

Este determinată de compoziția chimică, precum și de starea de agregare a substanței combustibile.

Caracteristicile produselor de ardere

Cea mai mare și mai scăzută căldură de ardere este asociată cu starea de agregare a apei în substanțele obținute în urma arderii combustibilului.

Cea mai mare putere calorică este cantitatea de căldură degajată în timpul arderii complete a unei substanțe. Această valoare include și căldura de condensare a vaporilor de apă.

Cea mai scăzută căldură de lucru de ardere este valoarea care corespunde degajării de căldură în timpul arderii fără a lua în considerare căldura de condensare a vaporilor de apă.

Căldura latentă de condensare este valoarea energiei de condensare a vaporilor de apă.

Relație matematică

Puterea calorică cea mai mare și cea mai scăzută sunt legate de următoarea relație:

Q B = Q H + k (W + 9H)

unde W este cantitatea în greutate (în%) de apă dintr-o substanță combustibilă;

H este cantitatea de hidrogen (% din masă) din substanța combustibilă;

k este un factor de 6 kcal/kg

Metode de calcul

Cea mai mare și cea mai scăzută căldură de ardere este determinată prin două metode principale: calculată și experimentală.

Calorimetrele sunt folosite pentru a efectua calcule experimentale. În primul rând, o probă de combustibil este arsă în el. Căldura care va fi eliberată în acest caz este complet absorbită de apă. Având o idee despre masa apei, este posibil să se determine prin modificarea temperaturii acesteia, valoarea căldurii sale de ardere.

Această tehnică este considerată simplă și eficientă, presupune doar deținerea de informații despre datele analizei tehnice.

În metoda de calcul, căldura de ardere cea mai mare și cea mai scăzută este calculată folosind formula Mendeleev.

Q p H = 339C p + 1030H p -109 (O p -S p) - 25 W p (kJ / kg)

Se ia în considerare conținutul de carbon, oxigen, hidrogen, vapori de apă, sulf în compoziția de lucru (în procente). Cantitatea de căldură în timpul arderii se determină ținând cont de combustibilul de referință.

Căldura de ardere a gazului permite efectuarea unor calcule preliminare, care să dezvăluie eficiența utilizării unui anumit tip de combustibil.

Caracteristici de origine

Pentru a înțelege cât de multă căldură este eliberată în timpul arderii unui anumit combustibil, este necesar să aveți o idee despre originea acestuia.

Există în natură diferite variante combustibili solizi, care diferă ca compoziție și proprietăți.

Formarea sa se realizează în mai multe etape. Mai întâi se formează turba, apoi se obține cărbune maro și bituminos, apoi se formează antracitul. Principalele surse de formare a combustibilului solid sunt frunzele, lemnul și ace de pin. Murind, părțile plantelor atunci când sunt expuse la aer sunt distruse de ciuperci și formează turbă. Acumularea lui se transformă într-o masă maro, apoi se obține gaz maro.

La presiune ridicatași temperatură, gazul maro se transformă în cărbune, apoi combustibilul se acumulează sub formă de antracit.

Pe lângă materia organică, în combustibil există balast suplimentar. Partea din care s-a format materie organică: hidrogen, carbon, azot, oxigen. Pe lângă aceste elemente chimice, conține balast: umiditate, cenușă.

Tehnologia cuptorului presupune eliberarea de combustibil ars, de lucru, uscat și combustibil. Masa de lucru se numește combustibil în forma sa originală, furnizată consumatorului. Masa uscată este o compoziție în care nu există apă.

Compoziţie

Cele mai valoroase componente sunt carbonul și hidrogenul.

Aceste elemente se găsesc în orice tip de combustibil. În turbă și lemn, procentul de carbon ajunge la 58 la sută, în cărbune bituminos și brun - 80 la sută, iar în antracit ajunge la 95 la sută în greutate. În funcție de acest indicator, cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii combustibilului se modifică. Hidrogenul este al doilea cel mai important element din orice combustibil. Prin legarea cu oxigenul, formează umiditate, ceea ce reduce semnificativ valoarea termică a oricărui combustibil.

Procentul său variază de la 3,8 în șisturi petroliere la 11 în păcură. Oxigenul, care face parte din combustibil, acționează ca balast.

Nu generează căldură element chimic, prin urmare, afectează negativ valoarea căldurii de ardere. Arderea azotului conținut în liber sau formă legatăîn produsele de ardere, este considerată impurități nocive, prin urmare, cantitatea sa este clar limitată.

Sulful este inclus în combustibil sub formă de sulfați, sulfuri și, de asemenea, ca gaze sulfuroase. Când sunt hidratați, oxizii de sulf formează acid sulfuric, care distruge echipament cazan, afectează negativ vegetația și organismele vii.

De aceea sulful este acel element chimic, a cărui prezență în combustibilii naturali este extrem de nedorită. Dacă intră în camera de lucru, compușii de sulf provoacă otrăvire semnificativă a personalului de întreținere.

Există trei tipuri de cenușă, în funcție de originea sa:

primar;
secundar;
terţiar.

Specia primară este formată din minerale care se găsesc în plante. Cenușa secundară se formează ca urmare a pătrunderii reziduurilor vegetale de către nisip și pământ în timpul formării.

Cenușa terțiară este inclusă în compoziția combustibilului în timpul extracției, depozitării și transportului. Cu o depunere semnificativă de cenușă, există o scădere a transferului de căldură pe suprafața de încălzire a unității cazanului, reducând cantitatea de transfer de căldură către apă din gaze. O cantitate mare cenușa afectează negativ funcționarea cazanului.

In cele din urma

Un efect semnificativ asupra procesului de ardere a oricărui tip de combustibil este exercitat de volatile... Cu cât puterea lor este mai mare, cu atât volumul frontului de flăcări va fi mai mare. De exemplu, cărbunele, turba, se aprind ușor, procesul este însoțit de pierderi de căldură nesemnificative. Cocsul, care rămâne după îndepărtarea impurităților volatile, conține doar compuși minerali și de carbon. În funcție de caracteristicile combustibilului, cantitatea de căldură variază semnificativ.

În funcție de compoziția chimică, există trei etape de formare a combustibilului solid: turbă, cărbune brun, cărbune.

Lemnul natural este folosit în instalațiile de cazane mici. Folosesc în principal așchii, rumeguș, plăci, scoarță, lemnul de foc în sine este folosit în cantități mici. În funcție de tipul de lemn, cantitatea de căldură degajată variază semnificativ.

Pe măsură ce căldura de ardere scade, lemnul de foc capătă anumite avantaje: inflamabilitate rapidă, conținut minim de cenușă și absența urmelor de sulf.

Informațiile fiabile despre compoziția combustibililor naturali sau sintetici, puterea lor calorică, reprezintă o modalitate excelentă de a efectua calcule termochimice.

În prezent, există o oportunitate reală de a identifica acele opțiuni principale pentru combustibilii solizi, gazoși, lichizi, care vor deveni cele mai eficiente și mai ieftine de utilizat într-o anumită situație.

Cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a unei unități de cantitate de combustibil se numește putere calorică (Q) sau, după cum se spune uneori, putere calorică sau putere calorică, care este una dintre principalele caracteristici ale combustibilului. .

Puterea calorică a gazelor se referă de obicei la 1 m 3, luate în condiții normale.

În calculele tehnice, condiții normale înseamnă starea gazului la o temperatură egală cu 0 ° C și, la o presiune de 760 mmHg Artă. Se notează volumul de gaz în aceste condiții nm 3(metru cub normal).

Pentru măsurătorile industriale ale gazelor în conformitate cu GOST 2923-45, condițiile normale sunt luate ca o temperatură de 20 ° C și o presiune de 760 mmHg Artă. Volumul de gaz atribuit acestor condiții, spre deosebire de nm 3 va apela m 3 (metru cub).

Puterea calorică a gazelor (Q)) exprimat în kcal / nm e sau în kcal/m3.

Pentru gazele lichefiate, puterea calorică se referă la 1 kg.

Distingeți puterea calorică mai mare (Q in) și mai mică (Q n). Puterea calorică brută ia în considerare căldura de condensare a vaporilor de apă generată în timpul arderii combustibilului. Puterea calorică netă nu ține cont de căldura conținută în vaporii de apă ai produselor de ardere, deoarece cutiile de apă nu se condensează, ci sunt duse cu produsele de ardere.

Conceptele de Q in și Q n se referă numai la acele gaze, a căror combustie emite vapori de apă (aceste concepte nu se aplică monoxidului de carbon, care nu produce vapori de apă în timpul arderii).

În timpul condensării vaporilor de apă, se eliberează căldură, egală cu 539 kcal / kg.În plus, atunci când condensul este răcit la 0 ° C (. Sau respectiv 20 ° C), căldura este eliberată în cantitate de 100 sau 80 kcal / kg.

În total, mai mult de 600 de căldură sunt eliberate din cauza condensării vaporilor de apă. kcal / kg, care este diferența dintre puterea calorică brută și cea netă a gazului. Pentru majoritatea gazelor utilizate în alimentarea cu gaze urbane, această diferență este de 8-10%.

Puterile calorice ale unor gaze sunt date în tabel. 3.

Pentru alimentarea cu gaze urbane se folosesc în prezent gaze care, de regulă, au o putere calorică de cel puțin 3500 kcal / nm 3. Acest lucru se explică prin faptul că în condiții urbane gazul este furnizat prin conducte pe distanțe considerabile. Dacă puterea calorică este scăzută, trebuie alimentată o cantitate mare. Acest lucru duce inevitabil la o creștere a diametrelor conductelor de gaz și, în consecință, la o creștere a investițiilor metalice și a fondurilor pentru construcția rețelelor de gaze și în următoarele: și la creșterea costurilor de exploatare. Un dezavantaj semnificativ al gazelor cu conținut scăzut de calorii este că în majoritatea cazurilor acestea conțin cantitate semnificativă monoxid de carbon, care crește pericolul la utilizarea gazului, precum și la întreținerea rețelelor și instalațiilor.

Gaz cu putere termică mai mică de 3500 kcal / nm 3 cel mai des folosit in industrie, unde nu este necesara transportul pe distante mari si este mai usor de organizat incinerarea. Pentru alimentarea cu gaze urbane, este de dorit să aibă o putere calorică constantă. Fluctuațiile, așa cum am stabilit deja, nu sunt permise mai mult de 10%. Schimbare mai mare puterea calorică a gazului necesită o nouă reglare și, uneori, schimbarea unui număr mare de arzătoare standardizate ale aparatelor de uz casnic, ceea ce este asociat cu dificultăți semnificative.

Clasificarea gazelor combustibile

Pentru alimentarea cu gaze către orașe și întreprinderile industriale se folosesc diverse gaze combustibile, care diferă ca origine, compoziție chimică și proprietăți fizice.

După origine, gazele combustibile sunt împărțite în naturale, sau naturale și artificiale, produse din combustibili solizi și lichizi.

Gaze naturale sunt extrase din sonde de zăcăminte pur gaze sau zăcăminte de petrol pe parcurs cu petrol. Gazele din câmpurile petroliere se numesc gaze asociate.

Gazele din zăcămintele de gaze pure sunt în principal metan cu un conținut mic de hidrocarburi grele. Se caracterizează printr-o compoziție și putere calorică constante.

Gazele asociate, împreună cu metanul, conțin o cantitate semnificativă de hidrocarburi grele (propan și butan). Compoziția și puterea calorică a acestor gaze variază foarte mult.

Gazele artificiale sunt produse pe special fabrici de gaze-sau obținut ca produs secundar al arderii cărbunelui la uzine metalurgice, precum și la rafinăriile de petrol.

Gazele produse din cărbune sunt folosite în țara noastră pentru furnizarea gazelor urbane în cantități foarte limitate, iar proporția acestora este în continuă scădere. În același timp, producția și consumul de gaze de hidrocarburi lichefiate, obținute din gazele petroliere asociate la uzinele de gaz-benzină și la rafinăriile de petrol în timpul rafinării petrolului, este în creștere. Lichid gaze de hidrocarburi utilizate pentru alimentarea urbană cu gaze sunt compuse în principal din propan și butan.

Compoziția gazelor

Tipul de gaz și compoziția acestuia determină în mare măsură domeniul de aplicare a gazului, schema și diametrele rețelei de gaz, soluțiile de proiectare pentru arzătoare cu gaz și unități individuale de conducte de gaz.

Consumul de gaz depinde de puterea calorică, și de aici de diametrele conductelor de gaz și de condițiile de ardere a gazelor. Când gazul este utilizat în instalații industriale, temperatura de ardere și viteza de propagare a flăcării și constanța compoziției sunt foarte importante. combustibil gazos Compoziția gazelor, precum și proprietăți fizico-chimice ele depind în primul rând de tipul şi metoda de obţinere a gazelor.

Gazele combustibile sunt amestecuri mecanice de diferite gaze.<как горючих, так и негорючих.

Partea combustibila a combustibilului gazos include: hidrogenul (H 2) -gaz fara culoare, gust sau miros, puterea sa calorica neta este de 2579 kcal / nm 3 \ metanul (CH 4 ) este un gaz incolor, insipid și inodor, care este principala parte combustibilă a gazelor naturale, puterea calorică netă este de 8555 kcal / nm 3; monoxidul de carbon (CO) este un gaz fără culoare, gust sau miros, se dovedește din cauza arderii incomplete a oricărui combustibil, este foarte otrăvitor, putere calorică netă 3018 kcal / nm 3; hidrocarburi grele (C p H t), Cu acest nume<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 *.

Partea necombustibilă a combustibilului gazos include: dioxid de carbon (CO 2 ), oxigen (O 2) și azot (N 2).

Partea necombustibilă a gazelor se numește de obicei balast. Gazele naturale se caracterizează printr-o putere termică ridicată și o absență completă a monoxidului de carbon. În același timp (un număr de zăcăminte, în principal zăcăminte de petrol, conțin un gaz foarte otrăvitor (și corosiv corosiv - hidrogen sulfurat (H 2 S). Majoritatea gazelor artificiale de cărbune conțin o cantitate semnificativă de gaz foarte toxic - monoxid de carbon ( CO). Prezența oxidului în gaz) carbonul și alte substanțe toxice sunt extrem de nedorite, deoarece complică producția de muncă operațională și măresc pericolul la utilizarea gazului. Pe lângă componentele principale, compoziția gazelor include diverse impurități , a cărui valoare specifică este neglijabilă. chiar și milioane de metri cubi de gaz, cantitatea totală de impurități atinge o valoare semnificativă. , și în timpul funcționării.

Cantitatea și compoziția impurităților depind de metoda de producere sau extracție a gazului și de gradul de purificare a acestuia. Cele mai dăunătoare impurități sunt praful, gudronul, naftalina, umezeala și compușii cu sulf.

Praful apare în gaz în timpul producției (extracției) sau la transportul gazului prin conducte. Gudronul este un produs al descompunerii termice a combustibilului și este asociat cu multe gaze artificiale. În prezența prafului în gaz, rășina contribuie la formarea de dopuri de gudron și noroi și blocări ale conductelor de gaz.

Naftalina se găsește în mod obișnuit în gazele de cărbune artificial. La temperaturi scăzute, naftalina precipită în conducte și, împreună cu alte impurități solide și lichide, reduce aria de curgere a conductelor de gaz.

Umiditatea sub formă de vapori se găsește în aproape toate gazele naturale și artificiale. Intră în gazele naturale în câmpul de gaze ca urmare a contactelor gazelor cu suprafața apei, iar gazele artificiale sunt saturate cu apă în timpul procesului de producție.Prezența umidității în gaz în cantități semnificative este nedorită, deoarece scade puterea calorică. valoarea gazului. , umiditatea în timpul arderii gazului transportă o cantitate semnificativă de căldură împreună cu produsele de ardere în atmosferă. puncte) pentru a fi șters. Acest lucru necesită instalarea unor sifone speciale de condens și evacuarea acestora.

Compușii cu sulf, așa cum sa menționat deja, includ hidrogen sulfurat, precum și disulfura de carbon, mercaptan etc. Acești compuși nu numai că au un efect dăunător asupra sănătății umane, dar provoacă și coroziune semnificativă a țevilor.

Printre alte impurități dăunătoare, trebuie remarcați amoniacul și compușii cu cianuri, care se găsesc în principal în gazele de cărbune. Prezența compușilor de amoniac și cianuri duce la creșterea coroziunii metalului conductei.

Prezența dioxidului de carbon și a azotului în gazele combustibile este, de asemenea, nedorită. Aceste gaze nu participă la procesul de ardere, fiind balast care reduce puterea calorică, ceea ce duce la creșterea diametrului conductelor de gaz și la scăderea eficienței economice a utilizării combustibilului gazos.

Compoziția gazelor utilizate pentru alimentarea cu gaze urbane trebuie să îndeplinească cerințele GOST 6542-50 (Tabelul 1).

tabelul 1

Valorile medii ale compoziției gazelor naturale din cele mai cunoscute câmpuri din țară sunt prezentate în tabel. 2.

Din zăcăminte de gaze (uscate)

Vestul Ucrainei. ... ...	81,2	7,5	4,5	3,7	2,5	- .	0,1	0,5	0,735
Shebelinskoe ...............................	92,9	4,5	0,8	0,6	0,6	____ .	0,1	0,5	0,603
Regiunea Stavropol. ...	98,6	0,4	0,14	0,06		-	0,1	0,7	0,561
Regiunea Krasnodar. ...	92,9		0,5	-	0,5	_	0,01	0,09	0,595
Saratov ...............................	93,4	2,1	0,8	0,4	0,3	Urme	0,3	2,7	0,576
Gazli, regiunea Bukhara	96,7		0,35	0,4"			0,1	0,45	0,575
Din zăcăminte de gaz și petrol (asociat)
Romashkino ...............................			18,5	6,2	4,7		0,1	11,5	1,07
				7,4	4,6	____	Urme		1,112	__ .
Tuymazy ...............................			18,4	6,8	4,6	____	0,1	7,1	1,062	-
frasin .......		23,5		9,3	3,5	____	0,2	4,5	1,132	-
Gras .......... .............................				2,5		. ___ .		1,5	0,721	-
Ulei de Syzran ...............................	31,9	23,9 -	5,9	2,7	0,8	1,7	1,6	31,5	0,932	-
Ishimbay ...............................	42,4		20,5	7,2	3,1	2,8			1,040	_
Andijan. ...............................	66,5	16,6	9,4	3,1	3,1	0,03	0,2	4,17	0,801 ;

Puterea calorică a gazelor

Puterea calorică a gazelor se referă de obicei la 1 m 3, luate în condiții normale.

Puterea calorică a gazelor (Q)) exprimat în kcal / nm e sau în kcal/m3.

Pentru gazele lichefiate, puterea calorică se referă la 1 kg.

Puterile calorice ale unor gaze sunt date în tabel. 3.

Pentru alimentarea cu gaze urbane se folosesc în prezent gaze care, de regulă, au o putere calorică de cel puțin 3500 kcal / nm 3. Acest lucru se explică prin faptul că în condiții urbane gazul este furnizat prin conducte pe distanțe considerabile. Dacă puterea calorică este scăzută, trebuie alimentată o cantitate mare. Acest lucru duce inevitabil la o creștere a diametrelor conductelor de gaz și, în consecință, la o creștere a investițiilor metalice și a fondurilor pentru construcția rețelelor de gaze și în următoarele: și la creșterea costurilor de exploatare. Un dezavantaj semnificativ al gazelor cu putine calorii este ca in cele mai multe cazuri contin o cantitate semnificativa de monoxid de carbon, ceea ce creste pericolul la utilizarea gazului, precum si la intretinerea retelelor si instalatiilor.

Gaz cu putere termică mai mică de 3500 kcal / nm 3 cel mai des folosit in industrie, unde nu este necesara transportul pe distante mari si este mai usor de organizat incinerarea. Pentru alimentarea cu gaze urbane, este de dorit să aibă o putere calorică constantă. Fluctuațiile, așa cum am stabilit deja, nu sunt permise mai mult de 10%. O modificare mare a puterii calorice a unui gaz necesită o nouă ajustare și, uneori, o modificare a unui număr mare de arzătoare standardizate pentru aparatele de uz casnic, care este asociată cu dificultăți semnificative.