Hem Bär Värmevärde för metan kcal m3. Gasformigt bränsle

Bär

Värmevärde för metan kcal m3. Gasformigt bränsle

Varje dag, när man slår på brännaren på köksspisen, är det få som tänker på hur länge sedan gasproduktionen började. I vårt land började dess utveckling på nittonhundratalet. Innan detta hittades det helt enkelt vid utvinning av petroleumprodukter. Värmevärdet för naturgas är så högt att idag är detta råmaterial helt enkelt oersättligt, och dess högkvalitativa analoger har ännu inte utvecklats.

Värdetabellen hjälper dig att välja bränsle för uppvärmning av ditt hem

Funktioner hos fossila bränslen

Naturgas är ett viktigt fossilt bränsle som har en ledande position i bränsle- och energibalansen i många länder. För att leverera bränsle till staden och alla typer av tekniska företag förbrukar olika brandfarliga gaser, eftersom naturgas anses vara farlig.

Miljövänner tror att gas är det renaste bränslet, när den förbränns släpper den ut mycket mindre giftiga ämnenän ved, kol, olja. Detta bränsle används dagligen av människor och innehåller en tillsats som ett luktämne; det tillsätts i utrustade installationer i ett förhållande av 16 milligram per tusen kubikmeter gas.

En viktig komponent i ämnet är metan (cirka 88-96%), resten är andra kemikalier:

butan;
vätesulfid;
propan;
kväve;
syre.

I den här videon kommer vi att titta på kolets roll:

Mängden metan i naturligt bränsle beror direkt på dess insättning.

Den beskrivna typen av bränsle består av kolväte- och icke-kolvätekomponenter. Naturliga fossila bränslen är i första hand metan, som inkluderar butan och propan. Förutom kolvätekomponenterna innehåller det beskrivna fossila bränslet kväve, svavel, helium och argon. Flytande ångor finns också, men bara i gas- och oljefält.

Typer av inlåning

Det finns flera typer av gasfyndigheter. De är indelade i följande typer:

gas;
olja.

Deras särdragär kolvätehalten. Gasfyndigheter innehåller cirka 85-90% av det aktuella ämnet, oljefält innehåller inte mer än 50%. Resterande procentsatser upptas av ämnen som butan, propan och olja.

En stor nackdel med oljeproduktion är dess spolning från olika sorter tillsatser Svavel används som en förorening i tekniska företag.

Naturgasförbrukning

Butan förbrukas som bränsle på bensinstationer och ett organiskt ämne som kallas propan används för att fylla på tändare. Acetylen är ett mycket brandfarligt ämne och används vid svetsning och metallskärning.

Fossila bränslen används i vardagen:

kolumner;
gasspis;

Denna typ av bränsle anses vara den mest billiga och ofarliga, den enda nackdelen är utsläpp koldioxid när den bränns in i atmosfären. Forskare över hela planeten letar efter en ersättning för termisk energi.

Värmevärde

Värmevärdet för naturgas är mängden värme som genereras när en enhet bränsle förbränns tillräckligt. Mängden värme som frigörs vid förbränning avser en kubikmeter tagen under naturliga förhållanden.

Naturgasens termiska kapacitet mäts i följande indikatorer:

kcal/nm3;
kcal/m3.

Det finns högt och lågt värmevärde:

Hög. Tänker på värmen från vattenånga som genereras under bränsleförbränning.
Låg. Det tar inte hänsyn till värmen som finns i vattenånga, eftersom sådana ångor inte kondenserar, utan lämnar med förbränningsprodukter. På grund av ackumuleringen av vattenånga bildar den en mängd värme som motsvarar 540 kcal/kg. När kondensatet svalnar kommer det dessutom värme från 80 till hundra kcal/kg. I allmänhet, på grund av ackumulering av vattenånga, bildas mer än 600 kcal/kg, detta är den särskiljande egenskapen mellan hög och låg värmeeffekt.

För de allra flesta gaser som förbrukas i stadsbränsledistributionssystemet motsvarar skillnaden 10 %. För att förse städer med gas måste dess värmevärde vara mer än 3500 kcal/nm 3 . Detta förklaras av att tillförseln sker genom en rörledning över långa avstånd. Om värmevärdet är lågt ökar dess utbud.

Om naturgasens värmevärde är mindre än 3500 kcal/nm 3 används den oftare inom industrin. Den behöver inte transporteras över långa sträckor, och förbränningen blir mycket lättare. Stora ändringar värmevärde gas behöver ofta justeras och ibland bytas ut stor kvantitet standardiserade brännare av hushållssensorer, vilket leder till svårigheter.

Denna situation leder till en ökning av gasledningens diametrar, samt ökade kostnader för metall, nätverksinstallation och drift. En stor nackdel med lågkalori fossila bränslen är det enorma innehållet av kolmonoxid, vilket ökar hotnivån under bränsledrift och underhåll av rörledningar, i sin tur, såväl som utrustning.

Den värme som frigörs vid förbränning, som inte överstiger 3500 kcal/nm 3, används oftast i industriell produktion, där det inte är nödvändigt att överföra det över en lång sträcka och lätt orsaka förbränning.

5. TERMISK FÖRBRÄNNINGSBALANS

Låt oss överväga metoder för att beräkna värmebalansen för förbränningsprocessen av gasformiga, flytande och fasta bränslen. Beräkningen handlar om att lösa följande problem.

· Bestämning av bränslets förbränningsvärme (värmevärde).

· Bestämning av teoretisk förbränningstemperatur.

5.1. FÖRBRÄNNINGSVÄRME

Kemiska reaktioner åtföljs av frigöring eller absorption av värme. När värme frigörs kallas reaktionen exoterm och när värme absorberas kallas den endoterm. Alla förbränningsreaktioner är exotermiska och förbränningsprodukter är exoterma föreningar.

Frigörs (eller absorberas) under flöde kemisk reaktion värme kallas reaktionsvärme. I exoterma reaktioner är det positivt, i endoterma reaktioner är det negativt. Förbränningsreaktionen åtföljs alltid av frigöring av värme. Förbränningsvärme Q g(J/mol) är mängden värme som frigörs vid fullständig förbränning av en mol av ett ämne och omvandlingen av ett brännbart ämne till produkter av fullständig förbränning. Mullvad är den grundläggande SI-enheten för kvantitet av ett ämne. En mol är mängden ämne som innehåller samma antal partiklar (atomer, molekyler etc.) som det finns atomer i 12 g av kol-12-isotopen. Massan av en mängd av ett ämne lika med 1 mol (molekyl- eller molmassa) sammanfaller numeriskt med den relativa molekylmassan för detta ämne.

Till exempel är den relativa molekylvikten för syre (O 2) 32, koldioxid (CO 2) är 44, och motsvarande molekylvikter kommer att vara M = 32 g/mol och M = 44 g/mol. Således innehåller en mol syre 32 gram av detta ämne och en mol CO 2 innehåller 44 gram koldioxid.

I tekniska beräkningar är det inte förbränningsvärmen som oftast används. Q g och bränslets värmevärde F(J/kg eller J/m3). Ett ämnes värmevärde är mängden värme som frigörs vid fullständig förbränning av 1 kg eller 1 m 3 av ett ämne. För flytande och fasta ämnen utförs beräkningen per 1 kg och för gasformiga ämnen - per 1 m 3.

Kunskap om förbränningsvärmen och bränslets värmevärde är nödvändig för att beräkna förbrännings- eller explosionstemperatur, explosionstryck, flamutbredningshastighet och andra egenskaper. Bränslets värmevärde bestäms antingen experimentellt eller genom beräkning. Vid experimentell bestämning av värmevärdet bränns en given massa fast eller flytande bränsle i en kalorimetrisk bomb, och i fallet med gasformigt bränsle, i en gaskalorimeter. Dessa instrument mäter den totala värmen F 0 frigörs under förbränning av ett prov av bränslevägning m. Värmevärde Q g hittas av formeln

Förhållandet mellan förbränningsvärmen och
bränslets värmevärde

För att upprätta ett samband mellan förbränningsvärmen och ett ämnes värmevärde är det nödvändigt att skriva ner ekvationen för den kemiska reaktionen vid förbränning.

Produkten av fullständig förbränning av kol är koldioxid:

C+O2 →CO2.

Produkten av fullständig förbränning av väte är vatten:

2H2+O2 →2H2O.

Produkten av fullständig förbränning av svavel är svaveldioxid:

S+O2 →SO2.

I detta fall frigörs kväve, halogener och andra obrännbara element i fri form.

Brännbart ämne - gas

Som ett exempel, låt oss beräkna värmevärdet för metan CH 4, för vilket förbränningsvärmen är lika med Q g=882.6 .

· Låt oss avgöra molekylvikt metan i enlighet med dess kemisk formel(SN 4):

M=1∙12+4∙1=16 g/mol.

· Låt oss bestämma värmevärdet för 1 kg metan:

· Låt oss hitta volymen av 1 kg metan, med densiteten ρ=0,717 kg/m3 under normala förhållanden:

· Låt oss bestämma värmevärdet för 1 m 3 metan:

Värmevärdet för eventuella brännbara gaser bestäms på liknande sätt. För många vanliga ämnen har förbränningsvärme och värmevärden uppmätts med hög noggrannhet och anges i relevant referenslitteratur. Här är en tabell över värmevärdena för vissa gasformiga ämnen(Tabell 5.1). Magnitud F i denna tabell anges i MJ/m 3 och i kcal/m 3, eftersom 1 kcal = 4,1868 kJ ofta används som värmeenhet.

Tabell 5.1

Värmevärde för gasformiga bränslen

Ämne			Acetylen
F
F

Ett brandfarligt ämne är en vätska eller fast

Låt oss som ett exempel beräkna värmevärdet för etylalkohol C 2 H 5 OH, för vilken förbränningsvärmen är Q g= 1373,3 kJ/mol.

· Låt oss bestämma molekylvikten för etylalkohol i enlighet med dess kemiska formel (C 2 H 5 OH):

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

Låt oss bestämma värmevärdet för 1 kg etylalkohol:

Värmevärdet för eventuella flytande och fasta brännbara ämnen bestäms på liknande sätt. I tabell 5.2 och 5.3 visar värmevärdena F(MJ/kg och kcal/kg) för vissa vätskor och fasta ämnen.

Tabell 5.2

Värmevärde för flytande bränslen

Ämne	Metylalkohol	Etanol	Brännolja, olja
F
F

Tabell 5.3

Värmevärde för fasta bränslen

Ämne	Trädet är fräscht	Torrt trä	brunkol	Torr torv	Antracit, koks
F
F

Mendeleevs formel

Om bränslets värmevärde är okänt, kan det beräknas med den empiriska formeln som föreslås av D.I. Mendelejev. För att göra detta måste du känna till bränslets elementära sammansättning (motsvarande bränsleformel), det vill säga den procentuella halten av följande element i den:

syre (O);

Väte (H);

kol (C);

Svavel (S);

aska (A);

Vatten (W).

Bränsleförbränningsprodukter innehåller alltid vattenånga, bildas både på grund av närvaron av fukt i bränslet och under förbränning av väte. Avfallsförbränningsprodukter lämnar en industrianläggning vid en temperatur över daggpunkten. Därför kan värmen som frigörs vid kondensering av vattenånga inte användas på ett användbart sätt och bör inte tas med i beräkningen i termiska beräkningar.

Nettovärmevärdet används vanligtvis för beräkning Q n bränsle, som tar hänsyn till värmeförluster med vattenånga. För fasta och flytande bränslen värdet Q n(MJ/kg) bestäms ungefär av Mendeleevs formel:

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

där andelen (vikt-%) av motsvarande grundämnen i bränslesammansättningen anges inom parentes.

Denna formel tar hänsyn till värmen från exoterma förbränningsreaktioner av kol, väte och svavel (med ett plustecken). Syre som ingår i bränslet ersätter delvis syre i luften, så motsvarande term i formel (5.1) tas med ett minustecken. När fukt avdunstar förbrukas värme, så motsvarande term som innehåller W tas också med ett minustecken.

En jämförelse av beräknade och experimentella data om värmevärdet för olika bränslen (ved, torv, kol, olja) visade att beräkning med Mendeleevs formel (5.1) ger ett fel som inte överstiger 10 %.

Netto värmevärde Q n(MJ/m3) av torra brännbara gaser kan beräknas med tillräcklig noggrannhet som summan av produkterna av värmevärdet för enskilda komponenter och deras procentuella innehåll i 1 m3 gasformigt bränsle.

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

där andelen (volym-%) innehåll av motsvarande gaser i blandningen anges inom parentes.

I genomsnitt är naturgasens värmevärde cirka 53,6 MJ/m 3 . I artificiellt framställda brännbara gaser är innehållet av metan CH4 obetydligt. De främsta brandfarliga komponenterna är väte H2 och kolmonoxid CO. I koksugnsgas, till exempel, når H2-halten (55 ÷ 60) %, och det lägre värmevärdet för sådan gas når 17,6 MJ/m3. Generatorgasen innehåller CO ~ 30% och H 2 ~ 15%, medan det lägre värmevärdet för generatorgasen är Q n= (5,2÷6,5) MJ/m3. Halten av CO och H 2 i masugnsgas är lägre; magnitud Q n= (4,0÷4,2) MJ/m 3.

Låt oss titta på exempel på beräkning av ämnens värmevärde med hjälp av Mendeleev-formeln.

Låt oss bestämma värmevärdet för kol, vars elementära sammansättning anges i tabellen. 5.4.

Tabell 5.4

Elementär sammansättning kol

· Låt oss ersätta de som anges i tabellen. 5.4 data i Mendeleevs formel (5.1) (kväve N och aska A ingår inte i denna formel, eftersom de är inerta ämnen och inte deltar i förbränningsreaktionen):

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

Låt oss bestämma mängden ved som krävs för att värma 50 liter vatten från 10 ° C till 100 ° C, om 5 % av värmen som frigörs vid förbränning förbrukas för uppvärmning, och värmekapaciteten hos vattnet Med=1 kcal/(kg∙grader) eller 4,1868 kJ/(kg∙grader). Den elementära sammansättningen av ved anges i tabellen. 5,5:

Tabell 5.5

Elementär sammansättning av ved

· Låt oss ta reda på värmevärdet för ved med hjälp av Mendeleevs formel (5.1):

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

· Låt oss bestämma mängden värme som spenderas på uppvärmning av vatten när vi eldar 1 kg ved (med hänsyn till det faktum att 5 % av värmen (a = 0,05) som frigörs under förbränning går åt till att värma det):

F 2 =a Q n=0,05·17,12=0,86 MJ/kg.

· Låt oss bestämma mängden ved som krävs för att värma 50 liter vatten från 10°C till 100°C:

kg.

Det krävs alltså cirka 22 kg ved för att värma upp vatten.

Vad är bränsle?

Detta är en komponent eller en blandning av ämnen som är kapabla till kemiska omvandlingar i samband med frigöring av värme. Olika typer bränslen skiljer sig åt i sitt kvantitativa innehåll av oxidationsmedel, som används för att frigöra termisk energi.

I i vidare mening Bränsle är en energibärare, det vill säga en potentiell typ av potentiell energi.

Klassificering

För närvarande är bränsletyper indelade enligt deras aggregationstillstånd i flytande, fast och gasformig.

Till det fasta naturligt utseende inkluderar sten och ved, antracit. Briketter, koks, termoantracit är typer av konstgjorda fast bränsle.

Vätskor inkluderar ämnen som innehåller ämnen av organiskt ursprung. Deras huvudkomponenter är: syre, kol, kväve, väte, svavel. Konstgjort flytande bränsle kommer att vara en mängd olika hartser och eldningsolja.

Det är en blandning av olika gaser: eten, metan, propan, butan. Utöver dem innehåller gasformigt bränsle koldioxid och kolmonoxid, vätesulfid, kväve, vattenånga, syre.

Bränsleindikatorer

Huvudindikatorn på förbränning. Formeln för att bestämma värmevärdet beaktas i termokemi. markera " standardbränsle", vilket innebär förbränningsvärme av 1 kilo antracit.

Hushållseldningsolja är avsedd för förbränning i värmeanordningar med låg effekt, som är placerade i bostadslokaler, värmegeneratorer som används i lantbruk för torkning av foder, konservering.

Ett bränsles specifika förbränningsvärme är ett värde som visar den mängd värme som genereras under en fullständig förbränning av bränsle med en volym på 1 m 3 eller en massa på ett kilogram.

För att mäta detta värde används J/kg, J/m3, kalori/m3. För att bestämma förbränningsvärmen används kalorimetrimetoden.

Vid ökning specifik värme bränsleförbränning, specifik bränsleförbrukning reduceras och koefficienten användbar åtgärd förblir oförändrad.

Förbränningsvärme av ämnen är mängden energi som frigörs under oxidation av ett fast, flytande eller gasformigt ämne.

Det bestäms av den kemiska sammansättningen, såväl som tillståndet för aggregation av det brännbara ämnet.

Funktioner hos förbränningsprodukter

De högre och lägre värmevärdena är relaterade till tillståndet för aggregation av vatten i de ämnen som erhålls efter förbränning av bränsle.

Det högre värmevärdet är mängden värme som frigörs vid fullständig förbränning av ett ämne. Detta värde inkluderar även kondensationsvärme av vattenånga.

Den lägsta arbetsvärmen vid förbränning är det värde som motsvarar värmeavgivningen vid förbränning utan hänsyn till kondensationsvärmen av vattenånga.

Det latenta kondensationsvärmet är mängden energi för kondensation av vattenånga.

Matematiskt förhållande

De högre och lägre värmevärdena är relaterade till följande förhållande:

QB = QH + k(W + 9H)

där W är mängden i vikt (i %) vatten i ett brandfarligt ämne;

H är mängden väte (viktprocent) i det brännbara ämnet;

k - koefficient lika med 6 kcal/kg

Metoder för att utföra beräkningar

De högre och lägre värmevärdena bestäms av två huvudmetoder: beräkning och experimentell.

Kalorimetrar används för att utföra experimentella beräkningar. Först bränns ett prov av bränsle i den. Värmen som kommer att frigöras absorberas helt av vattnet. Genom att ha en uppfattning om vattenmassan kan du genom förändringen i dess temperatur bestämma värdet på dess förbränningsvärme.

Denna teknik anses vara enkel och effektiv, den kräver bara kunskap om teknisk analysdata.

I beräkningsmetoden beräknas de högre och lägre värmevärdena med hjälp av Mendeleev-formeln.

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

Det tar hänsyn till innehållet av kol, syre, väte, vattenånga, svavel i arbetssammansättningen (i procent). Värmemängden vid förbränning bestäms med hänsyn till motsvarande bränsle.

Gasens förbränningsvärme gör det möjligt att göra preliminära beräkningar och bestämma effektiviteten av att använda en viss typ av bränsle.

Funktioner av ursprung

För att förstå hur mycket värme som frigörs när ett visst bränsle förbränns, är det nödvändigt att ha en uppfattning om dess ursprung.

I naturen finns det olika varianter fasta bränslen, som skiljer sig i sammansättning och egenskaper.

Dess bildande sker genom flera steg. Först bildas torv, sedan bildas brunt och stenkol, sedan bildas antracit. De huvudsakliga källorna till bildning av fast bränsle är löv, trä och tallbarr. När delar av växter dör och utsätts för luft, förstörs de av svampar och bildar torv. Dess ackumulering förvandlas till en brun massa, sedan erhålls brun gas.

På högt blodtryck och temperatur, brun gas förvandlas till kol, sedan ackumuleras bränslet i form av antracit.

Förutom organiskt material innehåller bränslet ytterligare ballast. Organiskt anses vara den del som bildas av organiskt material: väte, kol, kväve, syre. Förutom dessa kemiska element innehåller den ballast: fukt, aska.

Förbränningsteknik involverar separering av den arbetande, torra och brännbara massan av bränt bränsle. Arbetsmassan är det bränsle i sin ursprungliga form som levereras till konsumenten. Torr massa är en komposition där det inte finns något vatten.

Förening

De mest värdefulla komponenterna är kol och väte.

Dessa element finns i alla typer av bränsle. I torv och trä når andelen kol 58 procent, i hårt och brunt kol - 80%, och i antracit når det 95 viktprocent. Beroende på denna indikator ändras mängden värme som frigörs under bränsleförbränning. Väte är den näst viktigaste beståndsdelen i något bränsle. När det binder med syre, bildar det fukt, vilket avsevärt minskar det termiska värdet av eventuellt bränsle.

Dess andel varierar från 3,8 i oljeskiffer till 11 i eldningsolja. Syret som finns i bränslet fungerar som ballast.

Det är inte värmealstrande kemiskt element, därför negativt påverkar värdet av dess förbränningsvärme. Förbränning av kväve som finns i fritt eller bunden form i förbränningsprodukter, anses vara skadliga föroreningar, så dess kvantitet är klart begränsad.

Svavel ingår i bränsle i form av sulfater, sulfider och även som svaveldioxidgaser. När de hydratiseras bildar svaveloxider svavelsyra, som förstör pannutrustning, negativt påverkar växtlighet och levande organismer.

Det är därför svavel är ett kemiskt element vars närvaro i naturligt bränsle är extremt oönskad. Om svavelföreningar kommer in i arbetsområdet orsakar de betydande förgiftning av driftpersonal.

Det finns tre typer av aska beroende på dess ursprung:

primär;
sekundär;
tertiär

Den primära arten bildas av mineraler som finns i växter. Sekundär aska bildas som ett resultat av att växtrester kommer in i sand och jord under bildandet.

Tertiär aska förekommer i bränslesammansättningen under utvinning, lagring och transport. Med betydande askavsättning uppstår en minskning av värmeöverföringen på värmeytan på pannenheten, vilket minskar mängden värmeöverföring till vatten från gaser. Stor mängd aska har en negativ inverkan på pannans drift.

Till sist

Ett betydande inflytande på förbränningsprocessen av alla typer av bränsle utövas av flyktiga ämnen. Ju större effekt de har, desto större blir flamfrontens volym. Till exempel antänds kol och torv lätt, processen åtföljs av mindre värmeförluster. Koksen som blir kvar efter att ha avlägsnat flyktiga föroreningar innehåller endast mineral- och kolföreningar. Beroende på bränslets egenskaper ändras mängden värme avsevärt.

Beroende på den kemiska sammansättningen finns det tre stadier av fast bränslebildning: torv, brunkol och kol.

Naturträ används i små panninstallationer. De använder främst flis, sågspån, plattor, bark, och själva veden används i små mängder. Beroende på träslag varierar mängden värme som genereras avsevärt.

När förbränningsvärmen minskar får ved vissa fördelar: snabb antändlighet, minimal askhalt och frånvaro av spår av svavel.

Tillförlitlig information om sammansättningen av naturligt eller syntetiskt bränsle, dess värmevärde, är ett utmärkt sätt att utföra termokemiska beräkningar.

För närvarande finns det en verklig möjlighet att identifiera de viktigaste alternativen för fasta, gasformiga, flytande bränslen som kommer att vara de mest effektiva och billiga att använda i en viss situation.

Mängden värme som frigörs vid fullständig förbränning av en enhetsmängd bränsle kallas för värmevärde (Q) eller, som man ibland säger, värmevärde, eller värmevärde, vilket är en av bränslets främsta egenskaper.

Gasernas värmevärde brukar kallas 1 m 3, tas under normala förhållanden.

I tekniska beräkningar betyder normala förhållanden gasens tillstånd vid en temperatur på 0°C och vid ett tryck på 760 mmHg Konst. Volymen gas under dessa förhållanden anges nm 3(normal kubikmeter).

För industriella gasmätningar enligt GOST 2923-45 tas temperatur 20°C och tryck 760 som normala förhållanden mmHg Konst. Den gasvolym som tilldelas dessa förhållanden, i motsats till nm 3 vi ringer m 3 (kubikmeter).

Gasernas värmevärde (Q)) uttryckt i kcal/nm e eller in kcal/m3.

För flytande gaser kallas värmevärdet 1 kg.

Det finns högre (Qc) och lägre (Qn) värmevärden. Bruttovärmevärdet tar hänsyn till kondensationsvärmen av vattenånga som genereras under bränsleförbränning. Det lägre värmevärdet tar inte hänsyn till värmen som finns i förbränningsprodukternas vattenånga, eftersom vattenångan inte kondenserar utan förs bort med förbränningsprodukterna.

Begreppen Q in och Q n avser endast de gaser vars förbränning frigör vattenånga (dessa begrepp gäller inte kolmonoxid, som inte producerar vattenånga vid förbränning).

När vattenånga kondenserar frigörs värme lika med 539 kcal/kg. Dessutom, när kondensatet kyls till 0°C (eller 20°C), frigörs värme i mängden 100 respektive 80. kcal/kg.

Totalt frigörs mer än 600 värme på grund av kondensering av vattenånga. kcal/kg, vilket är skillnaden mellan gasens högre och lägre värmevärde. För de flesta gaser som används i stadsgasförsörjning är denna skillnad 8-10 %.

Värmevärdena för vissa gaser anges i tabellen. 3.

För stadsgasförsörjning används idag gaser som i regel har ett värmevärde på minst 3500 kcal/nm 3 . Detta förklaras av det faktum att gas tillförs i tätorter via rör över avsevärda avstånd. När värmevärdet är lågt måste en stor mängd tillföras. Detta leder oundvikligen till en ökning av gasledningarnas diametrar och, som en konsekvens, till en ökning av metallinvesteringar och medel för konstruktion av gasnät, och därefter till en ökning av driftskostnaderna. En betydande nackdel med lågkalorigaser är att de i de flesta fall innehåller betydande mängd kolmonoxid, vilket ökar faran vid användning av gas, samt vid service av nät och installationer.

Gasens värmevärde mindre än 3500 kcal/nm 3 används oftast inom industrin, där det inte är nödvändigt att transportera det över långa avstånd och det är lättare att organisera förbränningen. För stadsgasförsörjning är det önskvärt att ha ett konstant värmevärde för gas. Fluktuationer, som vi redan har konstaterat, tillåts inte mer än 10%. Större förändring värmevärde av gas kräver ny justering, och ibland byte av ett stort antal standardiserade brännare av hushållsapparater, vilket är förknippat med betydande svårigheter.

Klassificering av brandfarliga gaser

För gasförsörjning till städer och industriföretag De använder olika brandfarliga gaser som skiljer sig åt i ursprung, kemisk sammansättning och fysikaliska egenskaper.

Baserat på deras ursprung delas brännbara gaser in i naturliga, eller naturliga, och konstgjorda, framställda av fasta och flytande bränslen.

Naturgaser utvinns från brunnar i rena gasfält eller oljefält tillsammans med olja. Gaser från oljefält kallas associerade gaser.

Gaser från rena gasfält består huvudsakligen av metan med en liten halt av tunga kolväten. De kännetecknas av en konstant sammansättning och värmevärde.

Associerade gaser, tillsammans med metan, innehåller en betydande mängd tunga kolväten (propan och butan). Sammansättningen och värmevärdet för dessa gaser varierar kraftigt.

Konstgjorda gaser produceras speciellt gasanläggningar-eller erhålls som en biprodukt vid förbränning av kol i metallurgiska anläggningar, såväl som i oljeraffineringsanläggningar.

I vårt land används gaser som produceras av kol i mycket begränsade mängder för stadsgasförsörjning, och deras specifika vikt minskar ständigt. Samtidigt växer produktionen och förbrukningen av flytande kolvätegaser som erhålls från tillhörande petroleumgaser vid gas-bensinanläggningar och vid oljeraffinaderier under oljeraffinering. Flytande kolvätegaser, som används för stadsgasförsörjning, består huvudsakligen av propan och butan.

Sammansättning av gaser

Typen av gas och dess sammansättning bestämmer till stor del omfattningen av gasapplikationen, layouten och diametrarna för gasnätverket, designlösningar för gasbrännare och enskilda gasledningskomponenter.

Gasförbrukningen beror på värmevärdet och därmed gasledningarnas diametrar och gasförbränningsförhållandena. Vid användning av gas i industriella installationer är förbränningstemperatur och flamutbredningshastighet och sammansättningens konsistens mycket viktiga. gasbränsle Sammansättning av gaser, samt fysikalisk-kemiska egenskaper De beror främst på typen och metoden för att erhålla gaser.

Brännbara gaser är mekaniska blandningar av olika gaser<как горючих, так и негорючих.

Den brännbara delen av gasformigt bränsle inkluderar: väte (H 2) - en färglös, smak- och luktfri gas, dess lägre värmevärde är 2579 kcal/nm 3\ metan (CH 4) - en gas utan färg, smak och lukt, är den huvudsakliga brännbara delen av naturgaser, dess lägre värmevärde är 8555 kcal/nm3; kolmonoxid (CO) - en färglös, smaklös och luktfri gas, producerad genom ofullständig förbränning av något bränsle, mycket giftig, lägre värmevärde 3018 kcal/nm3; tunga kolväten (S p N t), Detta namnet<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*.

Den obrännbara delen av gasformigt bränsle inkluderar: koldioxid (CO 2), syre (O 2) och kväve (N 2).

Den obrännbara delen av gaser brukar kallas ballast. Naturgaser kännetecknas av högt värmevärde och en fullständig frånvaro av kolmonoxid. Samtidigt innehåller ett antal fyndigheter, främst gas och olja, en mycket giftig (och frätande) gas - vätesulfid (H 2 S) De flesta konstgjorda kolgaser innehåller en betydande mängd mycket giftig gas - kolmonoxid (CO) ). Närvaron av oxider i gasen kol och andra giftiga ämnen är mycket oönskade, eftersom de komplicerar driftarbetet och ökar faran vid användning av gas. Förutom huvudkomponenterna innehåller gasernas sammansättning olika föroreningar, det specifika värdet av vilket procentuellt sett är försumbart. Men om man betänker att gasledningar levererar tusentals och till och med miljoner kubikmeter gas, når den totala mängden föroreningar ett betydande värde. Många föroreningar faller ut i gasledningar, vilket i slutändan leder till en minskning i deras genomströmning, och ibland till ett fullständigt upphörande av gaspassage. Därför måste närvaron av föroreningar i gas beaktas vid utformning av gasledningar och under drift.

Mängden och sammansättningen av föroreningar beror på metoden för gasproduktion eller extraktion och graden av dess rening. De mest skadliga föroreningarna är damm, tjära, naftalen, fukt och svavelföreningar.

Damm uppstår i gas under produktionsprocessen (extraktion) eller under gastransport genom rörledningar. Harts är en produkt av termisk nedbrytning av bränsle och åtföljer många konstgjorda gaser. Om det finns damm i gasen bidrar hartset till bildandet av tjär-slamproppar och blockeringar av gasledningar.

Naftalen finns vanligtvis i konstgjorda kolgaser. Vid låga temperaturer faller naftalen ut i rören och, tillsammans med andra fasta och flytande föroreningar, minskar flödesarean för gasledningar.

Fukt i form av ånga finns i nästan alla naturliga och konstgjorda gaser. Det kommer in i naturgaser i själva gasfältet på grund av att gaser kommer i kontakt med vattenytan, och konstgjorda gaser mättas med vatten under produktionsprocessen. Närvaron av fukt i gasen i betydande mängder är oönskad, eftersom det minskar värmen. gasens värde. Dessutom har den en hög värmekapacitet för förångning, fukt under gasförbränning för bort en betydande mängd värme tillsammans med förbränningsprodukter till atmosfären. En hög fukthalt i gasen är också oönskad eftersom kondensering vid kylning gasen under dess rörelse genom rör, kan den skapa vattenpluggar i gasledningen (i de nedre punkterna) som måste tas bort. Detta kräver installation av speciella kondensatuppsamlare och utpumpning av dem.

Svavelföreningar, som redan noterats, inkluderar vätesulfid, såväl som koldisulfid, merkaptan, etc. Dessa föreningar har inte bara en skadlig effekt på människors hälsa, utan orsakar också betydande korrosion av rör.

Andra skadliga föroreningar inkluderar ammoniak och cyanidföreningar, som huvudsakligen finns i kolgaser. Närvaron av ammoniak och cyanidföreningar leder till ökad korrosion av rörmetall.

Närvaron av koldioxid och kväve i brandfarliga gaser är också oönskad. Dessa gaser deltar inte i förbränningsprocessen, eftersom de är ballast som minskar värmevärdet, vilket leder till en ökning av diametern på gasledningar och en minskning av den ekonomiska effektiviteten av att använda gasformigt bränsle.

Sammansättningen av gaser som används för stadsgasförsörjning måste uppfylla kraven i GOST 6542-50 (tabell 1).

bord 1

Medelvärdena för sammansättningen av naturgaser från de mest kända fälten i landet presenteras i tabell. 2.

Från gasfält (torrt)

Västra Ukraina. . .	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
Stavropol regionen. .	98,6	0,4	0,14	0,06		-	0,1	0,7	0,561
Krasnodar-regionen. .	92,9		0,5	-	0,5	_	0,01	0,09	0,595
Saratovskoe...................................	93,4	2,1	0,8	0,4	0,3	Fotspår	0,3	2,7	0,576
Gazli, Bukhara-regionen	96,7		0,35	0,4"			0,1	0,45	0,575
Från gas- och oljefält (tillhörande)
Romashkino ...................................			18,5	6,2	4,7		0,1	11,5	1,07
				7,4	4,6	____	Fotspår		1,112	__ .
Tuymazy...........................			18,4	6,8	4,6	____	0,1	7,1	1,062	-
Ashy......		23,5		9,3	3,5	____	0,2	4,5	1,132	-
Fett.................................................				2,5		. ___ .		1,5	0,721	-
Syzran-neft...................................	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 ;

Gasernas värmevärde

Gasernas värmevärde brukar kallas 1 m 3, tas under normala förhållanden.

Gasernas värmevärde (Q)) uttryckt i kcal/nm e eller in kcal/m3.

För flytande gaser kallas värmevärdet 1 kg.

Begreppen Q in och Q n avser endast de gaser vars förbränning frigör vattenånga (dessa begrepp gäller inte kolmonoxid, som inte producerar vattenånga vid förbränning).

När vattenånga kondenserar frigörs värme lika med 539 kcal/kg. Dessutom, när kondensatet kyls till 0°C (eller 20°C), frigörs värme i mängden 100 respektive 80. kcal/kg.

Värmevärdena för vissa gaser anges i tabellen. 3.

För stadsgasförsörjning används idag gaser som i regel har ett värmevärde på minst 3500 kcal/nm 3 . Detta förklaras av det faktum att gas tillförs i tätorter via rör över avsevärda avstånd. När värmevärdet är lågt måste en stor mängd tillföras. Detta leder oundvikligen till en ökning av gasledningarnas diametrar och, som en konsekvens, till en ökning av metallinvesteringar och medel för konstruktion av gasnät, och därefter till en ökning av driftskostnaderna. En betydande nackdel med lågkalorigaser är att de i de flesta fall innehåller en betydande mängd kolmonoxid, vilket ökar faran vid användning av gas, samt vid service av nätverk och installationer.

Gasens värmevärde mindre än 3500 kcal/nm 3 används oftast inom industrin, där det inte är nödvändigt att transportera det över långa avstånd och det är lättare att organisera förbränningen. För stadsgasförsörjning är det önskvärt att ha ett konstant värmevärde för gas. Fluktuationer, som vi redan har konstaterat, tillåts inte mer än 10%. En större förändring av gasens värmevärde kräver nya justeringar och ibland byte av ett stort antal standardiserade brännare av hushållsapparater, vilket är förenat med betydande svårigheter.