Çfarë është karburanti?

Ky është një komponent ose një përzierje e substancave që janë të afta për transformime kimike të lidhura me lëshimin e nxehtësisë. Tipe te ndryshme Lëndët djegëse ndryshojnë në përmbajtjen sasiore të agjentit oksidues në to, i cili përdoret për çlirimin e energjisë termike.

NË kuptimi i gjerë karburanti është një bartës energjie, domethënë një lloj potencial i energjisë potenciale.

Klasifikimi

Aktualisht, lëndët djegëse ndahen sipas gjendjes së tyre të grumbullimit në të lëngshme, të ngurta, të gazta.

Te veshtira pamje natyrale përfshijnë gurin dhe dru zjarri, antracit. Briketat, koksi, termoantraciti janë lloje të lëndëve djegëse të ngurta artificiale.

Lëngjet përfshijnë substanca që përmbajnë substanca me origjinë organike. Përbërësit kryesorë të tyre janë: oksigjeni, karboni, azoti, hidrogjeni, squfuri. Karburanti i lëngshëm artificial do të jetë një shumëllojshmëri rrëshirash, nafte.

Është një përzierje e gazrave të ndryshëm: etilen, metan, propan, butan. Përveç tyre, lëndët djegëse të gazta përmbajnë dioksid karboni dhe oksid karboni, sulfur hidrogjeni, azoti, avujt e ujit, oksigjeni.

Treguesit e karburantit

Treguesi kryesor i djegies. Formula për të përcaktuar vlera kalorifike konsiderohen në termokimi. ndaj" karburant referencë”, që nënkupton vlerën kalorifike të 1 kilogram antracit.

Vaji i ngrohjes shtëpiake është i destinuar për djegie në pajisjet e ngrohjes me fuqi të ulët, të cilat ndodhen në ambiente banimi, gjeneratorë të nxehtësisë që përdoren në bujqësia për tharjen e foragjereve, konservimin.

Nxehtësia specifike e djegies së karburantit është një vlerë e tillë që tregon sasinë e nxehtësisë që formohet gjatë djegies së plotë të karburantit me një vëllim prej 1 m 3 ose një masë prej një kilogrami.

Për të matur këtë vlerë, përdoren J / kg, J / m 3, kalori / m 3. Për të përcaktuar nxehtësinë e djegies, përdorni metodën e kalorimetrisë.

Me një rritje ngrohje specifike djegia e karburantit, konsumi specifik i karburantit zvogëlohet dhe koeficienti veprim i dobishëm mbetet e njëjta vlerë.

Nxehtësia e djegies së substancave është sasia e energjisë së çliruar gjatë oksidimit të një lënde të ngurtë, të lëngët, të gaztë.

Përcaktohet nga përbërja kimike, si dhe nga gjendja e grumbullimit të substancës së djegshme.

Karakteristikat e produkteve të djegies

Vlera kalorifike më e lartë dhe më e ulët shoqërohet me gjendjen e grumbullimit të ujit në substancat e marra pas djegies së karburantit.

Vlera bruto kalorifike është sasia e nxehtësisë që çlirohet gjatë djegies së plotë të një substance. Kjo vlerë përfshin nxehtësinë e kondensimit të avullit të ujit.

Vlera më e ulët kalorifike e punës është vlera që korrespondon me çlirimin e nxehtësisë gjatë djegies pa marrë parasysh nxehtësinë e kondensimit të avullit të ujit.

Nxehtësia latente e kondensimit është vlera e energjisë së kondensimit të avullit të ujit.

Marrëdhënia matematikore

Vlera kalorifike më e lartë dhe më e ulët lidhen nga marrëdhënia e mëposhtme:

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

ku W është sasia ndaj peshës (në %) e ujit në substancën e djegshme;

H është sasia e hidrogjenit (% në masë) në substancën e djegshme;

k - koeficienti prej 6 kcal/kg

Metodat e llogaritjes

Vlera kalorifike më e lartë dhe më e ulët përcaktohet me dy metoda kryesore: të llogaritura dhe eksperimentale.

Kalorimetrat përdoren për llogaritjet eksperimentale. Së pari, një mostër e karburantit digjet në të. Nxehtësia që do të çlirohet në këtë rast absorbohet plotësisht nga uji. Duke pasur një ide për masën e ujit, është e mundur të përcaktohet vlera e nxehtësisë së tij të djegies duke ndryshuar temperaturën e tij.

Kjo teknikë konsiderohet e thjeshtë dhe efektive, ajo supozon vetëm njohjen e të dhënave të analizës teknike.

Në metodën e llogaritjes, vlera kalorifike më e lartë dhe më e ulët llogaritet sipas formulës së Mendelejevit.

Q p H \u003d 339C p + 1030H p -109 (O p -S p) - 25 W p (kJ / kg)

Ai merr parasysh përmbajtjen e karbonit, oksigjenit, hidrogjenit, avullit të ujit, squfurit në përbërjen e punës (në përqindje). Sasia e nxehtësisë gjatë djegies përcaktohet duke marrë parasysh karburantin e referencës.

Nxehtësia e djegies së gazit ju lejon të bëni llogaritjet paraprake, për të identifikuar efikasitetin e përdorimit të një lloji të caktuar të karburantit.

Karakteristikat e origjinës

Për të kuptuar se sa nxehtësi lirohet gjatë djegies së një karburanti të caktuar, është e nevojshme të kemi një ide për origjinën e tij.

Në natyrë ka variante të ndryshme lëndë djegëse të ngurta, të cilat ndryshojnë në përbërje dhe veti.

Formimi i tij kryhet në disa faza. Fillimisht formohet torfe, pastaj fitohet qymyr kafe dhe i fortë, më pas formohet antraciti. Burimet kryesore të formimit të lëndëve djegëse të ngurta janë gjethet, druri dhe gjilpërat. Duke vdekur, pjesët e bimëve, kur ekspozohen ndaj ajrit, shkatërrohen nga kërpudhat, duke formuar torfe. Grumbullimi i tij kthehet në një masë kafe, pastaj përftohet gaz kafe.

Në shtypje e lartë dhe temperatura, gazi kafe kthehet në qymyr, pastaj karburanti grumbullohet në formën e antracitit.

Përveç lëndës organike, në karburant ka çakëll shtesë. Një pjesë organike është ajo pjesë që është formuar nga çështje organike: hidrogjeni, karboni, azoti, oksigjeni. Përveç këtyre elementeve kimike, ai përmban çakëll: lagështi, hi.

Teknologjia e furrës përfshin ndarjen e masës së punës, të thatë, si dhe të djegshme të karburantit të djegur. Masa e punës quhet karburanti në formën e tij origjinale, i furnizuar për konsumatorin. Pesha e thatë është një përbërje në të cilën nuk ka ujë.

Përbërja

Komponentët më të vlefshëm janë karboni dhe hidrogjeni.

Këta elementë gjenden në çdo lloj karburanti. Në torfe dhe dru, përqindja e karbonit arrin 58 përqind, në qymyrin e zi dhe kafe - 80%, dhe në antracit arrin 95 përqind të peshës. Në varësi të këtij treguesi, sasia e nxehtësisë së lëshuar gjatë djegies së karburantit ndryshon. Hidrogjeni është elementi i dytë më i rëndësishëm i çdo karburanti. Duke kontaktuar me oksigjenin, ajo formon lagështi, e cila redukton ndjeshëm vlerën termike të çdo karburanti.

Përqindja e tij varion nga 3.8 në argjilë nafte deri në 11 në naftë. Oksigjeni, i cili është pjesë e karburantit, vepron si çakëll.

Nuk prodhon nxehtësi element kimik, pra, ndikon negativisht në vlerën e nxehtësisë së djegies. Djegia e azotit që përmbahet në të lirë ose formë e lidhur në produktet e djegies, konsiderohet papastërti e dëmshme, kështu që sasia e tij është qartësisht e kufizuar.

Squfuri përfshihet në përbërjen e lëndës djegëse në formën e sulfateve, sulfideve dhe gjithashtu si gazra të dioksidit të squfurit. Kur hidratohet, oksidet e squfurit formojnë acid sulfurik, i cili shkatërron pajisjet e bojlerit, ndikon negativisht në vegjetacionin dhe organizmat e gjallë.

Kjo është arsyeja pse squfuri është elementi kimik, prania e të cilit në karburant natyrorështë shumë e padëshirueshme. Kur futeni në dhomën e punës, përbërjet e squfurit shkaktojnë helmim të konsiderueshëm të personelit operativ.

Ekzistojnë tre lloje të hirit në varësi të origjinës së tij:

• fillore;
• dytësore;
• terciare.

Forma primare formohet nga substancat minerale që përmbahen në bimë. Hiri dytësor formohet si rezultat i gëlltitjes së mbetjeve bimore nga rëra dhe toka gjatë formimit të formimit.

Hiri terciar rezulton të jetë pjesë e karburantit në procesin e nxjerrjes, ruajtjes, si dhe transportimit të tij. Me një depozitim të konsiderueshëm të hirit, ka një ulje të transferimit të nxehtësisë në sipërfaqen e ngrohjes të njësisë së bojlerit, zvogëlon sasinë e transferimit të nxehtësisë në ujë nga gazrat. Sasi e madhe hiri ndikon negativisht në funksionimin e bojlerit.

Së fundi

Një ndikim të rëndësishëm në procesin e djegies së çdo lloj karburanti ushtrohet nga të paqëndrueshme. Sa më i madh prodhimi i tyre, aq më i madh do të jetë vëllimi i pjesës së përparme të flakës. Për shembull, qymyri, torfe, bie lehtësisht nga zjarri, procesi shoqërohet me humbje të parëndësishme të nxehtësisë. Koksi që mbetet pas heqjes së papastërtive të avullueshme përmban vetëm përbërje minerale dhe karboni. Në varësi të karakteristikave të karburantit, sasia e nxehtësisë ndryshon ndjeshëm.

Në varësi të përbërjes kimike, dallohen tre faza të formimit të lëndëve djegëse të ngurta: torfe, linjit, qymyr.

Druri natyral përdoret në impiantet e vogla të kaldajave. Kryesisht përdoren patate të skuqura druri, tallash, pllaka, lëvore, vetë drutë e zjarrit përdoren në sasi të vogla. Në varësi të llojit të drurit, sasia e nxehtësisë së lëshuar ndryshon ndjeshëm.

Ndërsa vlera kalorifike zvogëlohet, dru zjarri fiton disa avantazhe: ndezshmëri e shpejtë, përmbajtje minimale e hirit dhe mungesë e gjurmëve të squfurit.

Informacioni i besueshëm në lidhje me përbërjen e lëndëve djegëse natyrore ose sintetike, vlerën e tyre kalorifike, është një mënyrë e shkëlqyer për të kryer llogaritjet termokimike.

Aktualisht, ekziston një mundësi reale për të identifikuar ato opsione kryesore për lëndët djegëse të ngurta, të gazta, të lëngshme që do të bëhen më efikaset dhe më të lira për t'u përdorur në një situatë të veçantë.

Karburanti i gazit ndahet në natyror dhe artificial dhe është një përzierje e gazrave të djegshëm dhe jo të djegshëm që përmbajnë një sasi të caktuar avulli uji, dhe nganjëherë pluhur dhe katran. sasi karburant me gaz e shprehur në metra kub në kushte normale (760 mm Hg dhe 0 ° C), dhe përbërja - si përqindje në vëllim. Nën përbërjen e karburantit kuptoni përbërjen e pjesës së tij të gaztë të thatë.

karburant me gaz natyror

Karburanti më i zakonshëm i gazit është gazi natyror, i cili ka një vlerë të lartë kalorifike. Baza e gazit natyror është metani, përmbajtja e të cilit është 76,7-98%. Përbërjet e tjera të gazta hidrokarbure janë pjesë e gazit natyror nga 0,1 në 4,5%.

Gaz i lëngshëm produkt i rafinimit të naftës - përbëhet kryesisht nga një përzierje e propanit dhe butanit.

Gazi natyror (CNG, NG): metan CH4 më shumë se 90%, etan C2 H5 më pak se 4%, propan C3 H8 më pak se 1%

Gaz i lëngshëm (LPG): propan C3 H8 më shumë se 65%, butan C4 H10 më pak se 35%

Gazet e djegshme përfshijnë: hidrogjen H 2, metan CH 4, Përbërje të tjera hidrokarbure C m H n, sulfid hidrogjeni H 2 S dhe gazra jo të djegshëm, dioksid karboni CO2, oksigjen O 2, azot N 2 dhe jo sasi të konsiderueshme avujt e ujit H 2 O. Indekset m Dhe P në C dhe H karakterizojnë përbërjet e hidrokarbureve të ndryshme, për shembull, për metanin CH 4 t = 1 dhe n= 4, për etanin С 2 Н b t = 2 Dhe n= b etj.

Përbërja e karburantit të gaztë të thatë (në përqindje nga vëllimi):

CO + H 2 + 2 C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 = 100%.

Pjesa jo e djegshme e karburantit të gaztë të thatë - çakëlli - është azoti N dhe dioksidi i karbonit CO 2 .

Përbërja e karburantit të gaztë të lagësht shprehet si më poshtë:

CO + H 2 + Σ C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O \u003d 100%.

Nxehtësia e djegies, kJ / m (kcal / m 3), 1 m 3 gaz i pastër i thatë në kushte normale përcaktohet si më poshtë:

Q n s \u003d 0,01,

ku Qco, Q n 2, Q me m n n Q n 2 s. - nxehtësia e djegies së gazeve individuale që përbëjnë përzierjen, kJ / m 3 (kcal / m 3); CO, H 2, Cm H n , H 2 S - komponentët që përbëjnë përzierje gazi, % sipas vëllimit.

Nxehtësia e djegies së 1 m3 gaz natyror të thatë në kushte normale për shumicën e fushave shtëpiake është 33,29 - 35,87 MJ / m3 (7946 - 8560 kcal / m3). Karakteristikat e karburantit të gaztë janë dhënë në tabelën 1.

Shembull. Përcaktoni vlerën kalorifike neto të gazit natyror (në kushte normale) të përbërjes së mëposhtme:

H2S = 1%; CH 4 = 76,7%; C2H6 = 4,5%; C3H8 = 1.7%; C4H10 = 0,8%; C 5 H 12 = 0,6%.

Duke zëvendësuar në formulën (26) karakteristikat e gazeve nga Tabela 1, marrim:

Q ns \u003d 0,01 \u003d 33981 kJ / m 3 ose

Q ns \u003d 0,01 (5585,1 + 8555 76,7 + 15 226 4,5 + 21 795 1,7 + 28 338 0,8 + 34 890 0,6) \u003d 8109 kcal / m.

Tabela 1. Karakteristikat e karburantit të gaztë

Gazi	Emërtimi	Nxehtësia e djegies Q n s
		KJ/m3	kcal/m3
Hidrogjeni	H,	10820	2579
oksid karboni	KËSHTU QË	12640	3018
sulfide hidrogjenit	H 2 S	23450	5585
Metani	CH 4	35850	8555
Etani	C 2 H 6	63 850	15226
Propani	C 3 H 8	91300	21795
Butani	C 4 H 10	118700	22338
Pentani	C 5 H 12	146200	34890
Etileni	C 2 H 4	59200	14107
Propileni	C 3 H 6	85980	20541
Butilen	C 4 H 8	113 400	27111
Benzeni	C 6 H 6	140400	33528

Kaldajat e tipit DE konsumojnë nga 71 deri në 75 m3 gaz natyror për të prodhuar një ton avull. Kostoja e gazit në Rusi në shtator 2008 është 2.44 rubla për metër kub. Rrjedhimisht, një ton avull do të kushtojë 71 × 2.44 = 173 rubla 24 kopecks. Kosto reale ton avull në fabrika është për kaldaja DE është të paktën 189 rubla për ton avull.

Kaldajat e tipit DKVR konsumojnë nga 103 deri në 118 m3 gaz natyror për të prodhuar një ton avull. Kostoja minimale e vlerësuar e një ton avulli për këto kaldaja është 103 × 2.44 = 251 rubla 32 kopecks. Kostoja reale e avullit për bimët është të paktën 290 rubla për ton.

Si të llogarisni konsumin maksimal të gazit natyror për një kazan me avull DE-25? Kjo Specifikimet teknike bojler. 1840 kube në orë. Por ju gjithashtu mund të llogaritni. 25 ton (25 mijë kg) duhet të shumëzohet me diferencën midis entalpive të avullit dhe ujit (666,9-105) dhe e gjithë kjo pjesëtohet me rendimentin e bojlerit prej 92,8% dhe nxehtësinë e djegies së gazit. 8300. dhe të gjitha

Karburanti me gaz artificial

Gazet artificiale të djegshme janë lëndë djegëse rëndësi lokale sepse kanë një vlerë kalorifike shumë më të ulët. Elementet e tyre kryesore të djegshme janë monoksidi i karbonit CO dhe hidrogjeni H2. Këto gazra përdoren brenda kufijve të prodhimit ku përftohen si lëndë djegëse për termocentralet teknologjike dhe ato të energjisë.

Të gjithë gazrat e djegshëm natyrorë dhe artificialë janë shpërthyes, të aftë për të ndezur në një flakë të hapur ose shkëndijë. Ekzistojnë kufijtë e poshtëm dhe të sipërm të eksplozivëve të gazit, d.m.th. Përqendrimet më të larta dhe më të ulëta të përqindjes në ajër. Kufiri i poshtëm i eksplozivitetit të gazeve natyrore varion nga 3% në 6%, ndërsa kufiri i sipërm varion nga 12% në 16%. Të gjitha gazrat e djegshme mund të shkaktojnë helmim të trupit të njeriut. Substancat kryesore toksike të gazeve të djegshme janë: monoksidi i karbonit CO, sulfuri i hidrogjenit H2S, amoniaku NH3.

Gazrat e djegshëm natyrorë, si dhe ato artificiale, janë të pangjyrë (të padukshëm), pa erë, gjë që i bën ata të rrezikshëm kur depërtojnë në brendësi të dhomës së bojlerit përmes rrjedhjeve në pajisjet e tubacionit të gazit. Për të shmangur helmimin, gazrat e djegshëm duhet të trajtohen me një aromë - një substancë me një erë të pakëndshme.

Marrja e monoksidit të karbonit CO në industri me gazifikimin e karburantit të ngurtë

Për qëllime industriale, monoksidi i karbonit merret nga gazifikimi i karburantit të ngurtë, d.m.th., shndërrimi i tij në lëndë djegëse të gaztë. Kështu që ju mund të merrni monoksid karboni nga çdo lëndë djegëse e ngurtë - qymyri fosil, torfe, dru zjarri, etj.

Procesi i gazifikimit të lëndës djegëse të ngurtë është paraqitur në një eksperiment laboratorik (Fig. 1). Mbushja e një tubi zjarrdurues me copa qymyr druri, ngroheni fort dhe lëreni oksigjenin të kalojë nga gazometri. Lërini gazrat që dalin nga tubi të kalojnë përmes një larës me ujë gëlqereje dhe më pas vendoseni në zjarr. Uji i gëlqeres bëhet i turbullt, gazi digjet me një flakë kaltërosh. Kjo tregon praninë e dioksidit të CO2 dhe monoksidit të karbonit CO në produktet e reaksionit.

Formimi i këtyre substancave mund të shpjegohet me faktin se kur oksigjeni bie në kontakt me qymyrin e nxehtë, ky i fundit fillimisht oksidohet në dioksid karboni: C + O 2 \u003d CO 2

Pastaj, duke kaluar nëpër qymyr të nxehtë, dioksidi i karbonit reduktohet pjesërisht prej tij në monoksid karboni: CO 2 + C \u003d 2 CO

Oriz. 1. Marrja e monoksidit të karbonit (përvojë laboratorike).

NË mjedisi industrial gazifikimi i lëndëve djegëse të ngurta kryhet në furrat e quajtura gjeneratorë të gazit.

Përzierja që rezulton e gazrave quhet gaz prodhues.

Pajisja e gjeneratorit të gazit është paraqitur në figurë. Është një cilindër çeliku me lartësi rreth 5 m dhe një diametër prej afërsisht 3.5 m, rreshtuar brenda tulla zjarrduruese. Nga lart, gjeneratori i gazit është i ngarkuar me karburant; Nga poshtë, ajri ose avujt e ujit furnizohen nga një tifoz përmes grilës.

Oksigjeni në ajër reagon me karbonin e karburantit, duke formuar dioksid karboni, i cili, duke u ngritur lart përmes një shtrese karburanti të nxehtë, reduktohet nga karboni në monoksid karboni.

Nëse në gjenerator fryhet vetëm ajri, atëherë fitohet një gaz, i cili në përbërjen e tij përmban monoksid karboni dhe azot të ajrit (si dhe një sasi të caktuar CO 2 dhe papastërti të tjera). Ky gaz gjenerues quhet gaz ajri.

Sidoqoftë, nëse avulli i ujit fryhet në gjenerator me qymyr të nxehtë, atëherë monoksidi i karbonit dhe hidrogjeni formohen si rezultat i reagimit: C + H 2 O \u003d CO + H 2

Kjo përzierje gazesh quhet gaz uji. Gazi i ujit ka një vlerë kalorifike më të lartë se gazi i ajrit, pasi, së bashku me monoksidin e karbonit, ai përmban edhe një gaz të dytë të djegshëm - hidrogjen. Gaz uji (gaz sintetik), një nga produktet e gazifikimit të lëndëve djegëse. Gazi i ujit përbëhet kryesisht nga CO (40%) dhe H2 (50%). Gazi i ujit është lëndë djegëse (vlera kalorifike 10,500 kJ/m3, ose 2730 kcal/mg) dhe në të njëjtën kohë lëndë e parë për sintezën e metanolit. Gazi i ujit, megjithatë, nuk mund të merret për një kohë të gjatë, pasi reagimi i formimit të tij është endotermik (me thithjen e nxehtësisë), dhe për këtë arsye karburanti në gjenerator ftohet. Për të mbajtur qymyrin të nxehtë, injektimi i avullit të ujit në gjenerator alternohet me injektimin e ajrit, oksigjeni i të cilit, siç dihet, reagon me karburantin për të çliruar nxehtësinë.

NË Kohët e fundit shpërthimi me avull-oksigjen filloi të përdorej gjerësisht për gazifikimin e karburantit. Fryrja e njëkohshme e avullit të ujit dhe oksigjenit përmes shtresës së karburantit bën të mundur kryerjen e vazhdueshme të procesit, rritjen e ndjeshme të produktivitetit të gjeneratorit dhe marrjen e gazit me përmbajtje të lartë hidrogjeni dhe monoksidi të karbonit.

Gjeneratorët modernë të gazit janë pajisje të fuqishme të veprimit të vazhdueshëm.

Kështu që kur karburanti furnizohet me gjeneratorin e gazit, i djegshëm dhe gazet helmuese nuk depërtoi në atmosferë, tamburi i ngarkimit është bërë i dyfishtë. Ndërsa karburanti hyn në një ndarje të kazanit, karburanti derdhet nga ndarja tjetër në gjenerator; kur daullja rrotullohet, këto procese përsëriten, ndërsa gjeneratori mbetet i izoluar nga atmosfera gjatë gjithë kohës. Shpërndarja uniforme e karburantit në gjenerator kryhet duke përdorur një kon, i cili mund të instalohet në lartësi të ndryshme. Kur ulet, qymyri shtrihet më afër qendrës së gjeneratorit; kur koni ngrihet, qymyri hidhet më afër mureve të gjeneratorit.

Largimi i hirit nga gjeneratori i gazit është i mekanizuar. Grila në formë koni rrotullohet ngadalë nga një motor elektrik. Në këtë rast, hiri zhvendoset në muret e gjeneratorit dhe hidhet në kutinë e hirit me pajisje speciale, nga ku hiqet periodikisht.

Llambat e para me gaz u ndezën në Shën Petersburg në ishullin Aptekarsky në 1819. Gazi që përdorej fitohej nga gazifikimi i qymyrit. Quhej gaz i lehtë.

Shkencëtari i madh rus D. I. Mendeleev (1834-1907) ishte i pari që shprehu idenë se gazifikimi i qymyrit mund të kryhet drejtpërdrejt nën tokë, pa e hequr atë. Qeveria cariste nuk e vlerësoi propozimin e Mendelejevit.

Ideja e gazifikimit nëntokësor u mbështet ngrohtësisht nga V. I. Lenin. Ai e quajti atë "një nga triumfet e mëdha të teknologjisë". Gazifikimi nëntokësor u krye për herë të parë nga shteti sovjetik. Tashmë para Luftës së Madhe Patriotike, gjeneratorët nëntokësorë funksiononin në basenet e qymyrit në rajonin e Donetskut dhe Moskës në Bashkimin Sovjetik.

Figura 3 jep një ide për një nga metodat e gazifikimit nëntokësor.Në shtresën e qymyrit janë hedhur dy puse, të cilët lidhen në fund me një kanal. Në një kanal të tillë pranë njërit prej puseve i vihet zjarri qymyrit dhe aty furnizohet shpërthimi. Produktet e djegies, duke lëvizur përgjatë kanalit, ndërveprojnë me qymyrin e nxehtë, duke rezultuar në formimin e gazit të djegshëm, si në një gjenerator konvencional. Gazi del në sipërfaqe përmes pusit të dytë.

Gazi gjenerator përdoret gjerësisht për ngrohjen e furrave industriale - metalurgjike, koks dhe si lëndë djegëse në makina (Fig. 4).

Oriz. 3. Skema e gazifikimit nëntokësor të qymyrit.

Një numër produktesh organike, të tilla si lëndët djegëse të lëngshme, sintetizohen nga hidrogjeni dhe monoksidi i karbonit të gazit të ujit. Karburant i lëngshëm sintetik - karburant (kryesisht benzinë), i marrë nga sinteza nga monoksidi i karbonit dhe hidrogjeni në 150-170 gradë Celsius dhe një presion prej 0,7 - 20 MN / m2 (200 kgf / cm2), në prani të një katalizatori (nikel, hekur, kobalt). Prodhimi i parë i lëndëve djegëse të lëngëta sintetike u organizua në Gjermani gjatë Luftës së Dytë Botërore për shkak të mungesës së naftës. Lëndët djegëse të lëngshme sintetike nuk kanë marrë shpërndarje të gjerë për shkak të kostos së tyre të lartë. Gazi i ujit përdoret për të prodhuar hidrogjen. Për ta bërë këtë, gazi i ujit në një përzierje me avujt e ujit nxehet në prani të një katalizatori dhe si rezultat, hidrogjeni merret përveç atij tashmë të pranishëm në gazin e ujit: CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2

5. BILANCI TERMIK I DJEGJES

Konsideroni metodat për llogaritjen e bilancit të nxehtësisë së procesit të djegies së gazit, të lëngët dhe lëndë djegëse të ngurta. Llogaritja reduktohet në zgjidhjen e problemeve të mëposhtme.

· Përcaktimi i nxehtësisë së djegies (vlera kalorifike) e karburantit.

· Përcaktimi i temperaturës teorike të djegies.

5.1. Nxehtësia e DJEGJES

Reaksionet kimike shoqërohen me çlirimin ose thithjen e nxehtësisë. Kur lëshohet nxehtësia, reaksioni quhet ekzotermik, dhe kur absorbohet, quhet endotermik. Të gjitha reaksionet e djegies janë ekzotermike, dhe produktet e djegies janë komponime ekzotermike.

Lëshohet (ose absorbohet) gjatë kursit reaksion kimik nxehtësia quhet nxehtësia e reaksionit. Në reaksionet ekzotermike është pozitive, në reaksionet endotermike është negative. Reagimi i djegies shoqërohet gjithmonë me çlirimin e nxehtësisë. Nxehtësia e djegies Q g(J / mol) është sasia e nxehtësisë që lirohet gjatë djegies së plotë të një mol të një lënde dhe shndërrimit të një lënde të djegshme në produkte të djegies së plotë. Moli është njësia bazë SI për sasinë e një substance. Një mol është një sasi e tillë e një lënde që përmban po aq grimca (atome, molekula, etj.) sa ka atome në 12 g të izotopit të karbonit-12. Masa e një sasie të një lënde të barabartë me 1 mol (masa molekulare ose molare) numerikisht përkon me peshën molekulare relative të një lënde të caktuar.

Për shembull, pesha molekulare relative e oksigjenit (O 2) është 32, dioksid karboni(CO 2) është e barabartë me 44, dhe peshat molekulare përkatëse do të jenë të barabarta me M =32 g/mol dhe M =44 g/mol. Kështu, një mol oksigjen përmban 32 gram të kësaj substance, dhe një mol CO 2 përmban 44 gram dioksid karboni.

Në llogaritjet teknike, shpesh nuk përdoret nxehtësia e djegies Q g, dhe vlera kalorifike e karburantit P(J / kg ose J / m 3). Vlera kalorifike e një lënde është sasia e nxehtësisë që lirohet gjatë djegies së plotë të 1 kg ose 1 m 3 të një lënde. Për substancat e lëngshme dhe të ngurta, llogaritja kryhet për 1 kg, dhe për substancat e gazta, për 1 m 3.

Njohja e nxehtësisë së djegies dhe vlerës kalorifike të karburantit është e nevojshme për të llogaritur temperaturën e djegies ose shpërthimit, presionin e shpërthimit, shpejtësinë e përhapjes së flakës dhe karakteristika të tjera. Vlera kalorifike e karburantit përcaktohet ose eksperimentalisht ose me llogaritje. Në përcaktimin eksperimental të vlerës kalorifike, një masë e caktuar e karburantit të ngurtë ose të lëngshëm digjet në një bombë kalorimetrike, dhe në rastin e karburantit të gaztë, në një kalorimetër gazi. Këto pajisje matin nxehtësinë totale P 0, i lëshuar gjatë djegies së një kampioni të karburantit që peshon m. Vlera kalorifike Q g gjendet sipas formulës

Marrëdhënia ndërmjet nxehtësisë së djegies dhe
vlera kalorifike e karburantit

Për të vendosur një marrëdhënie midis nxehtësisë së djegies dhe vlerës kalorifike të një substance, është e nevojshme të shkruhet ekuacioni për reaksionin kimik të djegies.

Produkti i djegies së plotë të karbonit është dioksidi i karbonit:

C + O 2 → CO 2.

Produkti i djegies së plotë të hidrogjenit është uji:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

Produkti i djegies së plotë të squfurit është dioksidi i squfurit:

S + O 2 → SO 2.

Në të njëjtën kohë, azoti, halogjenët dhe elementë të tjerë jo të djegshëm lëshohen në një formë të lirë.

gaz i djegshëm

Si shembull, ne do të llogarisim vlerën kalorifike të metanit CH 4, për të cilin nxehtësia e djegies është e barabartë me Q g=882.6 .

Le të përcaktojmë peshë molekulare metani në përputhje me të formula kimike(CH 4):

М=1∙12+4∙1=16 g/mol.

Përcaktoni vlerën kalorifike të 1 kg metan:

Le të gjejmë vëllimin e 1 kg metan, duke ditur densitetin e tij ρ=0,717 kg/m 3 në kushte normale:

.

Përcaktoni vlerën kalorifike të 1 m 3 metan:

Vlera kalorifike e çdo gazi të djegshëm përcaktohet në mënyrë të ngjashme. Për shumë substanca të zakonshme, vlerat kalorifike dhe vlerat kalorifike janë matur me saktësi të lartë dhe janë dhënë në literaturën përkatëse të referencës. Këtu është një tabelë e vlerave kalorifike të disa substanca të gazta(Tabela 5.1). Vlera P në këtë tabelë është dhënë në MJ / m 3 dhe në kcal / m 3, pasi 1 kcal = 4,1868 kJ përdoret shpesh si njësi e nxehtësisë.

Tabela 5.1

Vlera kalorifike lëndë djegëse të gazta

Substanca			Acetilen
P

lëng i djegshëm ose të ngurta

Si shembull, do të llogarisim vlerën kalorifike të alkoolit etilik C 2 H 5 OH, për të cilin nxehtësia e djegies Q g= 1373,3 kJ/mol.

Përcaktoni peshën molekulare të alkoolit etilik në përputhje me formulën e tij kimike (C2H5OH):

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

Përcaktoni vlerën kalorifike të 1 kg alkool etilik:

Vlera kalorifike e çdo lëndë djegëse të lëngshme dhe të ngurtë përcaktohet në mënyrë të ngjashme. Në tabelë. 5.2 dhe 5.3 tregojnë vlerat kalorifike P(MJ/kg dhe kcal/kg) për disa substanca të lëngshme dhe të ngurta.

Tabela 5.2

Vlera kalorike e lëndëve djegëse të lëngshme

Substanca		Alkool metil	Etanol			Naftë, naftë
P

Tabela 5.3

Vlera kalorike e lëndëve djegëse të ngurta

Substanca		dru i freskët	dru i thatë	qymyr kafe	Torfe e thatë	Antracit, koks
P

formula e Mendelejevit

Nëse vlera kalorifike e karburantit është e panjohur, atëherë ajo mund të llogaritet duke përdorur formulën empirike të propozuar nga D.I. Mendelejevi. Për ta bërë këtë, duhet të dini përbërjen elementare të karburantit (formula ekuivalente e karburantit), domethënë përqindja e elementëve të mëposhtëm në të:

Oksigjen (O);

Hidrogjen (H);

karboni (C);

Squfuri (S);

Hiri (A);

Uji (W).

Produktet e djegies së karburanteve përmbajnë gjithmonë avujt e ujit, i formuar si për shkak të pranisë së lagështisë në karburant, ashtu edhe gjatë djegies së hidrogjenit. Mbetjet e djegies largohen nga impianti industrial në një temperaturë mbi temperaturën e pikës së vesës. Prandaj, nxehtësia që lirohet gjatë kondensimit të avullit të ujit nuk mund të përdoret në mënyrë të dobishme dhe nuk duhet të merret parasysh në llogaritjet termike.

Për llogaritjen zakonisht përdoret vlera kalorifike neto. Q n karburanti, i cili merr parasysh humbjet e nxehtësisë me avujt e ujit. Për lëndët djegëse të ngurta dhe të lëngëta, vlera Q n(MJ / kg) përcaktohet afërsisht nga formula e Mendeleev:

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

ku në kllapa tregohet përmbajtja e përqindjes (në masë %) e elementeve përkatës në përbërjen e karburantit.

Kjo formulë merr parasysh nxehtësinë e reaksioneve të djegies ekzotermike të karbonit, hidrogjenit dhe squfurit (me një shenjë plus). Oksigjeni, i cili është pjesë e karburantit, zëvendëson pjesërisht oksigjenin në ajër, kështu që termi përkatës në formulën (5.1) merret me një shenjë minus. Kur lagështia avullohet, nxehtësia konsumohet, kështu që termi përkatës që përmban W merret gjithashtu me një shenjë minus.

Krahasimi i të dhënave të llogaritura dhe eksperimentale mbi vlerën kalorifike të lëndëve djegëse të ndryshme (dru, torfe, qymyr, vaj) tregoi se llogaritja sipas formulës së Mendelejevit (5.1) jep një gabim jo më shumë se 10%.

Vlera kalorifike neto Q n(MJ / m 3) e gazrave të djegshëm të thatë mund të llogariten me saktësi të mjaftueshme si shuma e produkteve të vlerës kalorifike të përbërësve individualë dhe përqindja e tyre në 1 m 3 karburant të gaztë.

Q n= 0,108[Н2] + 0,126[СО] + 0,358[CH 4] + 0,5[С 2 Н 2 ] + 0,234[Н 2 S ]…, (5,2)

ku në kllapa tregohet përmbajtja e përqindjes (vol.%) e gazeve përkatëse në përzierje.

Vlera mesatare kalorifike e gazit natyror është afërsisht 53.6 MJ/m3. Në gazrat e djegshëm të prodhuar artificialisht, përmbajtja e metanit CH 4 është e papërfillshme. Përbërësit kryesorë të djegshëm janë hidrogjeni H 2 dhe monoksidi i karbonit CO. Në gazin e furrës së koksit, për shembull, përmbajtja e H2 arrin (55 ÷ 60)%, dhe vlera kalorifike neto e një gazi të tillë arrin 17,6 MJ/m3. Në gazin e gjeneratorit, përmbajtja e CO ~ 30% dhe H 2 ~ 15%, ndërsa vlera kalorifike neto e gazit të gjeneratorit Q n= (5,2÷6,5) MJ/m 3 . Në gazin e furrës së shpërthimit, përmbajtja e CO dhe H 2 është më e vogël; magnitudë Q n= (4.0÷4.2) MJ/m 3 .

Konsideroni shembuj të llogaritjes së vlerës kalorifike të substancave duke përdorur formulën Mendeleev.

Le të përcaktojmë vlerën kalorifike të qymyrit, përbërja elementare e të cilit është dhënë në tabelë. 5.4.

Tabela 5.4

Përbërja elementare qymyr

Le të zëvendësojmë të dhënë në skedën. 5.4 të dhënat në formulën Mendeleev (5.1) (azoti N dhe hiri A nuk përfshihen në këtë formulë, pasi ato janë substanca inerte dhe nuk marrin pjesë në reaksionin e djegies):

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

Le të përcaktojmë sasinë e druve të zjarrit të nevojshëm për të ngrohur 50 litra ujë nga 10 ° C në 100 ° C, nëse 5% e nxehtësisë së lëshuar gjatë djegies shpenzohet për ngrohje, dhe kapaciteti i nxehtësisë së ujit nga\u003d 1 kcal / (kg ∙ deg) ose 4,1868 kJ / (kg ∙ deg). Përbërja elementare e druve të zjarrit është dhënë në tabelë. 5.5:

Tabela 5.5

Përbërja elementare e druve të zjarrit

	Le të gjejmë vlerën kalorifike të druve të zjarrit sipas formulës së Mendelejevit (5.1): Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. Përcaktoni sasinë e nxehtësisë së shpenzuar për ngrohjen e ujit kur digjen 1 kg dru zjarri (duke marrë parasysh faktin se 5% e nxehtësisë (a = 0,05) e lëshuar gjatë djegies shpenzohet për ngrohjen e tij): P 2=a Q n=0,05 17,12=0,86 MJ/kg. Përcaktoni sasinë e druve të zjarrit që nevojiten për të ngrohur 50 litra ujë nga 10°C në 100°C: kg. Kështu, për ngrohjen e ujit nevojiten rreth 22 kg dru zjarri.

Klasifikimi i gazrave të djegshëm

Për furnizimin me gaz të qyteteve dhe ndërmarrjet industriale përdoren gazra të ndryshëm të djegshëm, të ndryshëm në origjinë, përbërje kimike dhe veti fizike.

Nga origjina, gazrat e djegshëm ndahen në natyrorë, ose natyrorë, dhe artificialë, të prodhuar nga lëndë djegëse të ngurta dhe të lëngshme.

gazet natyrore nxirret nga puset e fushave të gazit të pastër ose vendburimet e naftës së bashku me naftën. Gazrat e fushave të naftës quhen gaze të shoqëruar.

Gazrat e fushave të gazit të pastër përbëhen kryesisht nga metani me një përmbajtje të vogël të hidrokarbureve të rënda. Ato karakterizohen nga qëndrueshmëria e përbërjes dhe vlera kalorifike.

Gazrat e lidhur, së bashku me metanin, përmbajnë një sasi të konsiderueshme të hidrokarbureve të rënda (propan dhe butan). Përbërja dhe vlera kalorifike e këtyre gazeve ndryshojnë shumë.

Gazrat artificiale prodhohen në speciale impiantet e gazit- ose i marrë si nënprodukt nga djegia e qymyrit në impiantet metalurgjike, si dhe në rafineritë e naftës.

Gazet e prodhuara nga qymyri përdoren në vendin tonë për furnizim me gaz urban në sasi shumë të kufizuara dhe graviteti i tyre specifik është vazhdimisht në rënie. Në të njëjtën kohë, prodhimi dhe konsumi i gazeve të hidrokarbureve të lëngshëm, të marra nga gazet e naftës shoqëruese në fabrikat e gazit-benzinës dhe rafineritë e naftës gjatë përpunimit të naftës, po rritet. Gazrat e lëngshëm të hidrokarbureve të përdorura për furnizimin me gaz urban përbëhen kryesisht nga propani dhe butani.

Përbërja e gazeve

Lloji i gazit dhe përbërja e tij paracaktojnë kryesisht hapësirën e gazit, skemën dhe diametrat e rrjetit të gazit, zgjidhjet e projektimit për djegësit e gazit dhe njësitë individuale të tubacioneve të gazit.

Konsumi i gazit varet nga vlera kalorifike, dhe rrjedhimisht diametrat e tubacioneve të gazit dhe kushtet për djegien e gazit. Gjatë përdorimit të gazit në instalimet industriale, temperatura e djegies dhe shpejtësia e përhapjes së flakës dhe qëndrueshmëria e përbërjes së karburantit të gazit janë shumë domethënëse. Përbërja e gazeve, si dhe vetitë fiziko-kimike ato në radhë të parë varen nga lloji dhe mënyra e përftimit të gazeve.

Gazrat e djegshëm janë përzierje mekanike të gazrave të ndryshëm<как го­рючих, так и негорючих.

Pjesa e djegshme e karburantit të gaztë përfshin: hidrogjen (H 2) - një gaz pa ngjyrë, shije dhe erë, vlera e tij më e ulët kalorifike është 2579. kcal / nm 3 \ metani (CH 4) - një gaz pa ngjyrë, pa shije dhe erë, është pjesa kryesore e djegshme e gazeve natyrore, vlera e tij më e ulët kalorifike është 8555 kcal / nm 3; monoksidi i karbonit (CO) - një gaz pa ngjyrë, pa shije dhe erë, i marrë nga djegia jo e plotë e çdo karburanti, shumë toksik, me vlerë kalorifike më të ulët 3018 kcal / nm 3; hidrokarburet e rënda (C p N t), Me këtë emër<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*.

Pjesa jo e djegshme e karburantit të gaztë përfshin: dioksid karboni (CO 2), oksigjen (O 2) dhe azot (N 2).

Pjesa jo e djegshme e gazeve quhet çakëll. Gazrat natyrorë karakterizohen me vlerë të lartë kalorifike dhe mungesë të plotë të monoksidit të karbonit. Në të njëjtën kohë, një numër fushash, kryesisht gazi dhe nafta, përmbajnë një gaz shumë toksik (dhe gërryes) - sulfid hidrogjeni (H 2 S). Shumica e gazeve artificiale të qymyrit përmbajnë një sasi të konsiderueshme gazi shumë toksik - monoksid karboni (CO Prania e oksidit në gaz karbon dhe substanca të tjera toksike është shumë e padëshirueshme, pasi ato ndërlikojnë prodhimin e punës operacionale dhe rrisin rrezikun gjatë përdorimit të gazit. Përveç përbërësve kryesorë, përbërja e gazeve përfshin papastërti të ndryshme, vlera specifike e së cilës është e papërfillshme në përqindje. Megjithatë, duke qenë se mijëra dhe madje miliona metra kub gaz, sasia totale e papastërtive arrin një vlerë të konsiderueshme. Shumë papastërti bien në tubacionet e gazit, gjë që përfundimisht çon në një ulje të xhiros, dhe ndonjëherë deri në një ndërprerje të plotë të rrjedhës së gazit. Prandaj, prania e papastërtive në gaz duhet të merret parasysh si në projektimin e tubacioneve të gazit. si dhe gjatë operimit.

Sasia dhe përbërja e papastërtive varet nga mënyra e prodhimit ose nxjerrjes së gazit dhe shkalla e pastrimit të tij. Papastërtitë më të dëmshme janë pluhuri, katrani, naftalina, lagështia dhe përbërjet e squfurit.

Pluhuri shfaqet në gaz gjatë prodhimit (nxjerrjes) ose gjatë transportit të gazit përmes tubacioneve. Rrëshira është një produkt i dekompozimit termik të karburantit dhe shoqëron shumë gazra artificialë. Në prani të pluhurit në gaz, rrëshira kontribuon në formimin e prizave të baltës së katranit dhe bllokimeve në tubacionet e gazit.

Naftalina zakonisht gjendet në gazrat artificiale të qymyrit. Në temperatura të ulëta, naftalina precipiton në tuba dhe, së bashku me papastërtitë e tjera të ngurta dhe të lëngshme, zvogëlon zonën e rrjedhës së tubacioneve të gazit.

Lagështia në formën e avujve gjendet në pothuajse të gjithë gazrat natyrorë dhe artificialë. Ai fut gazrat natyrorë në fushën e gazit për shkak të kontakteve të gazeve me sipërfaqen e ujit dhe gazet artificiale ngopen me ujë gjatë procesit të prodhimit.Prania e lagështisë në gaz në sasi të konsiderueshme është e padëshirueshme, pasi zvogëlon kalori Për më tepër, ai ka një kapacitet të lartë nxehtësie avullimi, lagështia gjatë djegies së gazit bart një sasi të konsiderueshme nxehtësie së bashku me produktet e djegies në atmosferë. Një përmbajtje e madhe lagështie në gaz është gjithashtu e padëshirueshme sepse, kondensimi kur gazi ftohet në "barrën e lëvizjes së tij nëpër tuba, mund të krijojë priza uji në tubacionin e gazit (në pikat më të ulëta) për t'u fshirë. Kjo kërkon instalimin e kolektorëve të veçantë të kondensatës dhe pompimin e tyre.

Komponimet e squfurit, siç u përmend tashmë, përfshijnë sulfid hidrogjeni, si dhe disulfid karboni, merkaptan, etj. Këto përbërje jo vetëm që ndikojnë negativisht në shëndetin e njeriut, por gjithashtu shkaktojnë korrozion të konsiderueshëm të tubave.

Papastërtitë e tjera të dëmshme përfshijnë komponimet e amoniakut dhe cianidit, të cilat gjenden kryesisht në gazrat e qymyrit. Prania e komponimeve të amoniakut dhe cianidit çon në rritjen e korrozionit të metalit të tubit.

Prania e dioksidit të karbonit dhe azotit në gazrat e djegshëm është gjithashtu e padëshirueshme. Këto gazra nuk marrin pjesë në procesin e djegies, duke qenë një çakëll që zvogëlon vlerën kalorifike, gjë që çon në një rritje të diametrit të tubacioneve të gazit dhe në uljen e efikasitetit ekonomik të përdorimit të karburantit të gaztë.

Përbërja e gazrave të përdorur për furnizimin me gaz urban duhet të plotësojë kërkesat e GOST 6542-50 (Tabela 1).

Tabela 1

Vlerat mesatare të përbërjes së gazeve natyrore të vendburimeve më të njohura në vend janë paraqitur në tabelë. 2.

Nga fushat e gazit (të thata)

Ukraina perëndimore. . .	81,2	7,5	4,5	3,7	2,5	- .	0,1	0,5	0,735
Shebelinskoye ................................	92,9	4,5	0,8	0,6	0,6	____ .	0,1	0,5	0,603
Rajoni i Stavropolit. .	98,6	0,4	0,14	0,06		-	0,1	0,7	0,561
Rajoni i Krasnodarit. .	92,9		0,5	-	0,5	_	0,01	0,09	0,595
Saratov ................................	93,4	2,1	0,8	0,4	0,3	Gjurmët e këmbëve	0,3	2,7	0,576
Gazli, rajoni i Buharasë	96,7		0,35	0,4"			0,1	0,45	0,575
Nga fushat e naftës dhe gazit (të lidhura)
Romashkino ................................			18,5	6,2	4,7		0,1	11,5	1,07
				7,4	4,6	____	Gjurmët e këmbëve		1,112	__ .
Tuymazy ................................			18,4	6,8	4,6	____	0,1	7,1	1,062	-
Asi......		23,5		9,3	3,5	____	0,2	4,5	1,132	-
E guximshme.......... ................................ .				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	-
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 ;

Vlera kalorifike e gazeve

Sasia e nxehtësisë që çlirohet gjatë djegies së plotë të një sasie njësi të karburantit quhet vlera kalorifike (Q) ose, siç quhet nganjëherë, vlera kalorifike ose vlera kalorike, e cila është një nga karakteristikat kryesore të karburantit.

Vlera kalorifike e gazeve zakonisht quhet 1 m 3, merret në kushte normale.

Në llogaritjet teknike, kushtet normale kuptohen si gjendja e gazit në një temperaturë të barabartë me 0 ° C, dhe në një presion prej 760 mmHg Art. Vëllimi i gazit në këto kushte shënohet nm 3(metër kub normal).

Për matjet e gazit industrial në përputhje me GOST 2923-45, temperatura prej 20 ° C dhe presioni prej 760 merren si kushte normale mmHg Art. Vëllimi i gazit referuar këtyre kushteve, në kontrast me nm 3 ne do të thërrasim m 3 (metër kub).

Vlera kalorifike e gazeve (P)) shprehur në kcal/nm e ose në kcal / m 3.

Për gazrat e lëngshëm, vlera kalorifike i referohet 1 kg.

Ka vlerë kalorifike më të lartë (Q in) dhe më të ulët (Q n). Vlera kalorifike bruto merr parasysh nxehtësinë e kondensimit të avullit të ujit të formuar gjatë djegies së karburantit. Vlera kalorifike neto nuk merr parasysh nxehtësinë që përmbahet në avujt e ujit të produkteve të djegies, pasi avulli i ujit nuk kondensohet, por bartet me produktet e djegies.

Konceptet Q in dhe Q n vlejnë vetëm për ato gaze, gjatë djegies së të cilëve lirohet avulli i ujit (këto koncepte nuk vlejnë për monoksidin e karbonit, i cili nuk jep avull uji gjatë djegies).

Kur avulli i ujit kondensohet, nxehtësia lëshohet e barabartë me 539 kcal/kg. Përveç kësaj, kur kondensata ftohet në 0 ° C (ose 20 ° C), nxehtësia lirohet, përkatësisht, në sasinë 100 ose 80 kcal/kg.

Në total, për shkak të kondensimit të avullit të ujit, nxehtësia lëshohet më shumë se 600 kcal/kg, që është diferenca ndërmjet vlerës kalorifike bruto dhe neto të gazit. Për shumicën e gazrave të përdorur në furnizimin me gaz urban, kjo diferencë është 8-10%.

Vlerat e vlerës kalorifike të disa gazeve janë dhënë në tabelë. 3.

Për furnizimin me gaz urban, aktualisht përdoren gazra, të cilët, si rregull, kanë një vlerë kalorifike të paktën 3500 kcal / nm 3. Kjo shpjegohet me faktin se në kushtet e qyteteve gazi furnizohet përmes tubacioneve në distanca të konsiderueshme. Me një vlerë të ulët kalori, kërkohet të furnizohet një sasi e madhe. Kjo çon në mënyrë të pashmangshme në një rritje të diametrave të tubacioneve të gazit dhe, si pasojë, në një rritje të investimeve metalike dhe fondeve për ndërtimin e rrjeteve të gazit dhe, më pas, në një rritje të kostove operative. Një disavantazh i rëndësishëm i gazrave me kalori të ulët është se në shumicën e rasteve ato përmbajnë një sasi të konsiderueshme të monoksidit të karbonit, gjë që rrit rrezikun gjatë përdorimit të gazit, si dhe gjatë servisimit të rrjeteve dhe instalimeve.

Gaz me vlerë kalorifike më të vogël se 3500 kcal/nm 3 më shpesh përdoret në industri, ku nuk kërkohet transportimi i tij në distanca të gjata dhe është më e lehtë të organizohet djegia. Për furnizimin me gaz urban, është e dëshirueshme që të ketë një vlerë kalorifike konstante të gazit. Luhatjet, siç kemi përcaktuar tashmë, lejohen jo më shumë se 10%. Një ndryshim më i madh në vlerën kalorifike të gazit kërkon një rregullim të ri, dhe nganjëherë një ndryshim në një numër të madh djegësish të unifikuara për pajisjet shtëpiake, gjë që shoqërohet me vështirësi të konsiderueshme.

VETITË FIZIKE DHE KIMIKE TË GAZRAVE NATYRORE

Gazrat natyrorë nuk kanë ngjyrë, erë apo shije.

Treguesit kryesorë të gazrave natyrorë përfshijnë: përbërjen, nxehtësinë e djegies, dendësinë, temperaturën e djegies dhe ndezjes, kufijtë e eksplozivëve dhe presionin e shpërthimit.

Gazrat natyrorë nga fushat e gazit të pastër përbëhen kryesisht nga metani (82-98%) dhe hidrokarbure të tjera.

Gazi i djegshëm përmban substanca të djegshme dhe jo të djegshme. Gazet e djegshme përfshijnë: hidrokarburet, hidrogjenin, sulfurin e hidrogjenit. Në lëndët jo të ndezshme përfshihen: dioksidi i karbonit, oksigjeni, azoti dhe avujt e ujit. Përbërja e tyre është e ulët dhe arrin në 0,1-0,3% CO 2 dhe 1-14% N 2 . Pas nxjerrjes, nga gazi nxirret gazi toksik i sulfurit të hidrogjenit, përmbajtja e të cilit nuk duhet të kalojë 0,02 g/m3.

Vlera kalorifike është sasia e nxehtësisë që çlirohet gjatë djegies së plotë të 1 m3 gaz. Nxehtësia e djegies matet në kcal/m3, kJ/m3 gaz. Vlera kalorifike e gazit natyror të thatë është 8000-8500 kcal/m3.

Vlera e llogaritur nga raporti i masës së një lënde me vëllimin e saj quhet dendësia e substancës. Dendësia matet në kg/m3. Dendësia e gazit natyror varet tërësisht nga përbërja e tij dhe është brenda c = 0,73-0,85 kg/m3.

Karakteristika më e rëndësishme e çdo gazi të djegshëm është prodhimi i nxehtësisë, dmth. temperatura maksimale e arritur me djegien e plotë të gazit, nëse sasia e nevojshme e ajrit për djegie përputhet saktësisht me formulat kimike të djegies dhe temperaturën fillestare të gazit dhe ajrit. është zero.

Kapaciteti termik i gazrave natyrorë është rreth 2000 -2100 °C, metanit - 2043 °C. Temperatura aktuale e djegies në furra është shumë më e ulët se prodhimi i nxehtësisë dhe varet nga kushtet e djegies.

Temperatura e ndezjes është temperatura e përzierjes ajër-karburant në të cilën përzierja ndizet pa një burim ndezjeje. Për gazin natyror, ai është në intervalin 645-700 °C.

Të gjithë gazrat e djegshëm janë shpërthyes, të aftë për t'u ndezur me një flakë të hapur ose shkëndijë. Të dallojë kufiri i poshtëm dhe i sipërm i përqendrimit të përhapjes së flakës , d.m.th. përqendrimet e ulëta dhe të sipërme në të cilat është i mundur një shpërthim i përzierjes. Kufiri i poshtëm shpërthyes i gazeve është 3÷6%, kufiri i sipërm është 12÷16%.

Kufijtë e eksplozivëve.

Përzierje gaz-ajër që përmban sasinë e gazit:

deri në 5% - nuk digjet;

nga 5 në 15% - shpërthen;

më shumë se 15% - digjet kur furnizohet me ajër.

Presioni gjatë shpërthimit të gazit natyror është 0,8-1,0 MPa.

Të gjitha gazrat e djegshme mund të shkaktojnë helmim të trupit të njeriut. Substancat kryesore toksike janë: monoksidi i karbonit (CO), sulfuri i hidrogjenit (H 2 S), amoniaku (NH 3).

Gazi natyror nuk ka erë. Për të përcaktuar rrjedhjen, gazi aromatizohet (d.m.th., i japin një erë specifike). Kryerja e aromës kryhet duke përdorur etil merkaptan. Kryerja e aromës në stacionet e shpërndarjes së gazit (GDS). Kur 1% e gazit natyror hyn në ajër, era e tij fillon të ndihet. Praktika tregon se norma mesatare e etil mercaptanit për aromatizimin e gazit natyror që furnizohet në rrjetet e qytetit duhet të jetë 16 g për 1000 m3 gaz.

Krahasuar me lëndët djegëse të ngurta dhe të lëngshme, gazi natyror fiton në shumë mënyra:

Liria relative, e cila shpjegohet me një mënyrë më të lehtë të nxjerrjes dhe transportit;

Nuk ka hi dhe largim të grimcave të ngurta në atmosferë;

Nxehtësia e lartë e djegies;

Nuk kërkohet përgatitje e karburantit për djegie;

Lehtësohet puna e punonjësve të shërbimit dhe përmirësohen kushtet sanitare dhe higjienike të punës së tyre;

Lehtëson automatizimin e proceseve të punës.

Për shkak të rrjedhjeve të mundshme përmes rrjedhjeve në lidhjet dhe pajisjet e tubacioneve të gazit, përdorimi i gazit natyror kërkon kujdes dhe kujdes të veçantë. Depërtimi i më shumë se 20% të gazit në dhomë mund të çojë në mbytje, dhe nëse është i pranishëm në një vëllim të mbyllur nga 5 në 15%, mund të shkaktojë një shpërthim të përzierjes gaz-ajër. Djegia jo e plotë prodhon monoksid karboni toksik CO, i cili edhe në përqëndrime të ulëta çon në helmimin e personelit operativ.

Sipas origjinës së tyre, gazrat natyrorë ndahen në dy grupe: të thata dhe yndyrore.

E thatë gazrat janë gazra me origjinë minerale dhe gjenden në zona të lidhura me aktivitetin vullkanik të tanishëm ose të kaluar. Gazrat e thatë përbëhen pothuajse ekskluzivisht vetëm nga metani me përmbajtje të papërfillshme të përbërësve të çakëllit (azoti, dioksidi i karbonit) dhe kanë një vlerë kalorifike Qн=7000÷9000 kcal/nm3.

yndyrore gazrat shoqërojnë fushat e naftës dhe zakonisht grumbullohen në shtresat e sipërme. Nga origjina e tyre, gazrat yndyrorë janë afër naftës dhe përmbajnë shumë hidrokarbure lehtësisht të kondensueshme. Vlera kalorifike e gazeve të lëngëta Qн=8000-15000 kcal/nm3

Përparësitë e karburantit të gaztë përfshijnë lehtësinë e transportit dhe djegies, mungesën e lagështirës së hirit dhe thjeshtësinë e konsiderueshme të pajisjeve të bojlerit.

Krahas gazeve natyrore përdoren edhe gaze artificiale të djegshme, të marra gjatë përpunimit të lëndëve djegëse të ngurta, ose si rezultat i funksionimit të impianteve industriale si gazra të mbeturinave. Gazrat artificialë përbëhen nga gazra të djegshëm të djegies jo të plotë të karburantit, gazrave të çakëllit dhe avullit të ujit dhe ndahen në të pasur dhe të varfër, me një vlerë mesatare kalorifike përkatësisht 4500 kcal/m3 dhe 1300 kkam3. Përbërja e gazeve: hidrogjen, metan, komponime të tjera hidrokarbure CmHn, sulfur hidrogjeni H 2 S, gazra jo të djegshëm, dioksid karboni, oksigjen, azot dhe një sasi e vogël avulli uji. Çakëll - nitrogjen dhe dioksid karboni.

Kështu, përbërja e karburantit të gaztë të thatë mund të përfaqësohet si përzierja e mëposhtme e elementeve:

CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 \u003d 100%.

Përbërja e karburantit të gaztë të lagësht shprehet si më poshtë:

CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O \u003d 100%.

Nxehtësia e djegies thatë karburanti i gaztë kJ / m3 (kcal / m3) për 1 m3 gaz në kushte normale përcaktohet si më poshtë:

Qn \u003d 0.01,

Ku Qi është vlera kalorifike e gazit përkatës.

Nxehtësia e djegies së karburantit të gaztë është dhënë në tabelën 3.

Gaz i furrës së shpërthimit të formuara gjatë shkrirjes së hekurit në furrat e zjarrit. Rendimenti dhe përbërja kimike e tij varen nga vetitë e ngarkesës dhe karburantit, mënyra e funksionimit të furrës, metodat e intensifikimit të procesit dhe faktorë të tjerë. Prodhimi i gazit varion nga 1500-2500 m 3 për ton hekur. Përqindja e përbërësve jo të djegshëm (N 2 dhe CO 2) në gazin e furrës së shpërthimit është rreth 70%, gjë që shkakton performancën e ulët termike të tij (vlera kalorifike më e ulët e gazit është 3-5 MJ/m 3).

Kur digjet gazi i furrës së shpërthimit, temperatura maksimale e produkteve të djegies (duke përjashtuar humbjet e nxehtësisë dhe konsumin e nxehtësisë për ndarjen e CO 2 dhe H 2 O) është 400-1500 0 C. Nëse gazi dhe ajri nxehen para djegies, temperatura e produkteve të djegies mund të rritet ndjeshëm.

gaz ferroaliazh të formuara gjatë shkrirjes së ferroaliazheve në furrat e reduktimit të xeheve. Gazi i shkarkimit nga furrat e mbyllura mund të përdoret si lëndë djegëse SER (burime sekondare të energjisë). Në furrat e hapura, për shkak të hyrjes së lirë të ajrit, gazi digjet në pjesën e sipërme. Rendimenti dhe përbërja e gazit ferroaliazh varet nga shkalla e shkrirjes

aliazh, përbërja e ngarkesës, mënyra e funksionimit të furrës, fuqia e saj, etj. Përbërja e gazit: 50-90% CO, 2-8% H 2 , 0,3-1% CH 4 , O 2<1%, 2-5% CO 2 , остальное N 2 . Максимальная температура продуктов сгорания равна 2080 ^0 C. Запылённость газа составляет 30-40 г/м^3 .

gaz konvertues të formuara gjatë shkrirjes së çelikut në konvertuesit e oksigjenit. Gazi përbëhet kryesisht nga monoksidi i karbonit, rendimenti dhe përbërja e tij ndryshojnë ndjeshëm gjatë shkrirjes. Pas pastrimit, përbërja e gazit është afërsisht si më poshtë: 70-80% CO; 15-20% CO2; 0,5-0,8% O2; 3-12% N 2. Nxehtësia e djegies së gazit është 8,4-9,2 MJ/m 3 . Temperatura maksimale e djegies arrin 2000 0 C.

gazi i furrës së koksit formuar gjatë koksimit të ngarkesës së qymyrit. Në metalurgjinë e zezë, përdoret pas nxjerrjes së produkteve kimike. Përbërja e gazit të furrës së koksit varet nga vetitë e ngarkesës së qymyrit dhe kushtet e koksit. Fraksionet vëllimore të përbërësve në gaz janë brenda kufijve të mëposhtëm, %: 52-62H2; 0,3-0,6 O 2; 23,5-26,5 CH4; 5,5-7,7 CO; 1,8-2,6 CO 2 . Nxehtësia e djegies është 17-17,6 MJ / m ^ 3, temperatura maksimale e produkteve të djegies është 2070 0 С.