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 det kvantitativa innehållet av oxidationsmedlet i dem, som används för att frigöra termisk energi.
V vid mening bränsle är en energibärare, det vill säga en potentiell typ av potentiell energi.
Klassificering
För närvarande är bränslen uppdelad enligt deras aggregationstillstånd i flytande, fast, gasformig.
För hårt naturligt utseende inkluderar sten och ved, antracit. Briketter, koks, termoantracit är artificiella sorter fast bränsle.
Vätskor inkluderar ämnen som innehåller ämnen av organiskt ursprung. Deras huvudkomponenter är: syre, kol, kväve, väte, svavel. Konstgjorda flytande bränsle kommer att vara en mängd olika hartser, eldningsolja.
Det är en blandning av olika gaser: eten, metan, propan, butan. Förutom dem, i gasformigt bränsle har koldioxid och kolmonoxid, vätesulfid, kväve, vattenånga, syre.
Bränsleindikatorer
Huvudindikatorn på förbränning. Formel att bestämma värmevärde betraktas i termokemi. fördela " referensbränsle”, vilket innebär värmevärdet på 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.
Bränslets specifika förbränningsvärme är ett sådant värde att det visar mängden värme som bildas vid 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 / m 3, kalori / m 3. För att bestämma förbränningsvärmen, använd kalorimetrimetoden.
Med en ökning av bränslets specifika förbränningsvärme minskar den specifika bränsleförbrukningen och koefficienten användbar åtgärd förblir samma värde.
Förbränningsvärme av ämnen är mängden energi som frigörs vid oxidation av ett fast, flytande, gasformigt ämne.
Det bestäms av den kemiska sammansättningen, såväl som tillståndet för aggregation av det brännbara ämnet.
Funktioner hos förbränningsprodukter
Det högre och lägre värmevärdet är associerat med tillståndet för aggregation av vatten i de ämnen som erhålls efter förbränning av bränsle.
Bruttovärmevärdet är mängden värme som frigörs vid fullständig förbränning av ett ämne. Detta värde inkluderar värmen från kondensation av vattenånga.
Det lägre arbetsvärmevärdet är det värde som motsvarar värmeavgivningen vid förbränning utan hänsyn till kondensationsvärmet av vattenånga.
Det latenta kondensationsvärmet är värdet av kondensationsenergin av vattenånga.
Matematiskt förhållande
Det högre och lägre värmevärdet är relaterat till följande förhållande:
Q B = Q H + k(W + 9H)
där W är mängden i vikt (i %) vatten i det brännbara ämnet;
H är mängden väte (viktprocent) i det brännbara ämnet;
k - koefficient på 6 kcal/kg
Beräkningsmetoder
Det högre och lägre värmevärdet bestäms av två huvudmetoder: beräknat och experimentellt.
Kalorimetrar används för experimentella beräkningar. Först bränns ett prov av bränsle i den. Värmen som kommer att frigöras i detta fall absorberas helt av vattnet. Med en uppfattning om vattnets massa är det möjligt att bestämma värdet på dess förbränningsvärme genom att ändra dess temperatur.
Denna teknik anses enkel och effektiv, den förutsätter endast kunskap om teknisk analysdata.
I beräkningsmetoden beräknas högsta och lägsta värmevärde enligt Mendeleevs formel.
Q p H \u003d 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). Mängden värme under förbränning bestäms med hänsyn till referensbränslet.
Förbränningsvärmen av gas gör att du kan göra preliminära beräkningar för att identifiera effektiviteten av användningen av en viss typ av bränsle.
Funktioner av ursprung
För att förstå hur mycket värme som frigörs vid förbränning av ett visst bränsle 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 utförs genom flera steg. Först bildas torv, sedan erhålls brunt och stenkol, sedan bildas antracit. De huvudsakliga källorna till bildning av fast bränsle är löv, trä och barr. Döende, delar av växter, när de utsätts för luft, förstörs av svampar och bildar torv. Dess ackumulering förvandlas till en brun massa, sedan erhålls brun gas.
På högt tryck och temperatur, brun gas förvandlas till kol, sedan ackumuleras bränslet i form av antracit.
Förutom organiskt material finns det ytterligare ballast i bränslet. En organisk del är den del som bildades av organiskt material: väte, kol, kväve, syre. Förutom dessa kemiska element innehåller den ballast: fukt, aska.
Ugnsteknik involverar tilldelning av arbetande, torr, såväl som brännbar massa av bränt bränsle. Arbetsmassan kallas bränslet i sin ursprungliga form, levererat till konsumenten. Torrvikt 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 svart och brunt kol - 80%, och i antracit når den 95 viktprocent. Beroende på denna indikator ändras mängden värme som frigörs under förbränning av bränsle. Väte är den näst viktigaste beståndsdelen i något bränsle. I kontakt med syre bildar det fukt, vilket avsevärt minskar det termiska värdet av något bränsle.
Dess andel varierar från 3,8 i oljeskiffer till 11 i eldningsolja. Syre, som är en del av bränslet, fungerar som barlast.
Det är inte värmealstrande kemiskt element påverkar därför värdet på förbränningsvärmen negativt. Förbränning av kväve som finns i fri eller bunden form i förbränningsprodukter, anses vara skadliga föroreningar, så mängden är klart begränsad.
Svavel ingår i bränslets sammansättning 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 det kemiska elementet, vars närvaro i naturligt bränsle är mycket oönskad. När man kommer in i arbetsrummet orsakar svavelföreningar betydande förgiftning av driftpersonalen.
Det finns tre typer av aska beroende på dess ursprung:
- primär;
- sekundär;
- tertiär.
Den primära formen bildas av de mineralämnen som finns i växter. Sekundär aska bildas som ett resultat av intag av växtrester av sand och jord under formationsbildningen.
Tertiär aska visar sig vara en del av bränslet i processen för utvinning, lagring och även dess transport. Med en betydande avsättning av aska sker en minskning av värmeöverföringen på värmeytan på pannenheten, vilket minskar mängden värmeöverföring till vatten från gaser. Stor mängd aska påverkar pannans drift negativt.
Till sist
Ett betydande inflytande på förbränningsprocessen av alla typer av bränsle utövas av flyktiga ämnen. Ju större deras uteffekt, desto större volym kommer flamfronten att vara. Till exempel, kol, torv, lätt fatta eld, processen åtföljs av obetydliga värmeförluster. Koksen som blir kvar efter avlägsnande av flyktiga föroreningar innehåller endast mineral- och kolföreningar. Beroende på bränslets egenskaper varierar mängden värme avsevärt.
Beroende på den kemiska sammansättningen särskiljs tre stadier av bildandet av fasta bränslen: torv, brunkol, kol.
Naturligt trä används i små pannanläggningar. Mestadels används träflis, sågspån, plattor, bark, själva veden används i små mängder. Beroende på träslag varierar mängden värme som frigörs avsevärt.
När värmevärdet minskar får ved vissa fördelar: snabb antändlighet, minimal askhalt och frånvaro av spår av svavel.
Tillförlitlig information om sammansättningen av naturliga eller syntetiska bränslen, deras 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 bli de mest effektiva och billiga att använda i en viss situation.
Tabellerna visar massaspecifikt förbränningsvärme för bränsle (flytande, fast och gasformigt) och vissa andra brännbara material. Bränslen som: kol, ved, koks, torv, fotogen, olja, alkohol, bensin, naturgas etc. beaktas.
Lista över tabeller:
I en exoterm oxidationsreaktion omvandlas dess kemiska energi till termisk energi med frigöring av en viss mängd värme. Den framväxande värmeenergi kallas bränslets förbränningsvärme. Det beror på dess kemiska sammansättning, fuktighet och är den viktigaste. Bränslets värmevärde, avsett 1 kg massa eller 1 m 3 volym, bildar det massa- eller volymetriska specifika värmevärdet.
Bränslets specifika förbränningsvärme är mängden värme som frigörs under den fullständiga förbränningen av en enhetsmassa eller volym av fast, flytande eller gasformigt bränsle. I International System of Units mäts detta värde i J / kg eller J / m 3.
Det specifika förbränningsvärmet för ett bränsle kan bestämmas experimentellt eller beräknas analytiskt. Experimentella metoder för att bestämma värmevärdet baseras på den praktiska mätningen av mängden värme som frigörs vid förbränning av bränsle, till exempel i en kalorimeter med en termostat och en förbränningsbomb. För ett bränsle med en känd kemisk sammansättning kan det specifika förbränningsvärmet bestämmas från Mendeleevs formel.
Det finns högre och lägre specifika förbränningsvärme. Bruttovärmevärdet är lika med det maximala antalet värme som frigörs under fullständig förbränning av bränslet, med hänsyn tagen till den värme som spenderas på förångningen av fukten som finns i bränslet. Netto värmevärde mindre värde högre med värdet av kondensationsvärmen, som bildas av fukten i bränslet och väte från den organiska massan, som övergår till vatten vid förbränning.
För att bestämma bränslekvalitetsindikatorer, såväl som i värmetekniska beräkningar använder vanligtvis den lägsta specifika förbränningsvärmen, vilket är den viktigaste termiska och driftsmässiga egenskapen för bränslet och anges i tabellerna nedan.
Specifik värme vid förbränning av fast bränsle (kol, ved, torv, koks)
Tabellen visar värdena för det specifika förbränningsvärmet för torrt fast bränsle i enheten MJ/kg. Bränslet i tabellen är ordnat efter namn i alfabetisk ordning.
Av de fasta bränslena har kokskol det högsta värmevärdet - dess specifika förbränningsvärme är 36,3 MJ/kg (eller 36,3·10 6 J/kg i SI-enheter). Dessutom är högt värmevärde karakteristiskt för kol, antracit, träkol och brunkol.
Bränslen med låg energieffektivitet inkluderar ved, ved, krut, freztorf, oljeskiffer. Till exempel är den specifika värmen för förbränning av ved 8,4 ... 12,5, och krut - endast 3,8 MJ / kg.
| Bränsle | |
|---|---|
| Antracit | 26,8…34,8 |
| Träpellets (piller) | 18,5 |
| Ved torr | 8,4…11 |
| Torr björkved | 12,5 |
| gaskoks | 26,9 |
| masugnskoks | 30,4 |
| halvkoks | 27,3 |
| Pulver | 3,8 |
| Skiffer | 4,6…9 |
| Oljeskiffer | 5,9…15 |
| Fast raketbränsle | 4,2…10,5 |
| Torv | 16,3 |
| fibrös torv | 21,8 |
| Fräsning av torv | 8,1…10,5 |
| Torvsmula | 10,8 |
| brunkol | 13…25 |
| Brunkol (briketter) | 20,2 |
| Brunkol (damm) | 25 |
| Donetsk kol | 19,7…24 |
| Träkol | 31,5…34,4 |
| Kol | 27 |
| Kokskol | 36,3 |
| Kuznetsk kol | 22,8…25,1 |
| Chelyabinsk kol | 12,8 |
| Ekibastuz kol | 16,7 |
| freztorf | 8,1 |
| Slagg | 27,5 |
Specifik värme vid förbränning av flytande bränsle (alkohol, bensin, fotogen, olja)
Tabellen över specifik förbränningsvärme för flytande bränsle och vissa andra organiska vätskor ges. Det bör noteras att bränslen som bensin, dieselbränsle och olja kännetecknas av hög värmeavgivning vid förbränning.
Den specifika förbränningsvärmen för alkohol och aceton är betydligt lägre än traditionella motorbränslen. Dessutom ang lågt värde flytande drivmedel besitter värmevärdet och - med en fullständig förbränning av 1 kg av dessa kolväten kommer värmemängden motsvarande 9,2 respektive 13,3 MJ att frigöras.
| Bränsle | Specifik förbränningsvärme, MJ/kg |
|---|---|
| Aceton | 31,4 |
| Bensin A-72 (GOST 2084-67) | 44,2 |
| Flygbensin B-70 (GOST 1012-72) | 44,1 |
| Bensin AI-93 (GOST 2084-67) | 43,6 |
| Bensen | 40,6 |
| Vinterdiesel (GOST 305-73) | 43,6 |
| Sommardiesel (GOST 305-73) | 43,4 |
| Flytande drivmedel (fotogen + flytande syre) | 9,2 |
| Flygfotogen | 42,9 |
| Fotogenbelysning (GOST 4753-68) | 43,7 |
| xylen | 43,2 |
| Högsvavlig eldningsolja | 39 |
| Lågsvavlig eldningsolja | 40,5 |
| Lågsvavlig eldningsolja | 41,7 |
| Svavelhaltig eldningsolja | 39,6 |
| Metylalkohol (metanol) | 21,1 |
| n-butylalkohol | 36,8 |
| Olja | 43,5…46 |
| Olja metan | 21,5 |
| Toluen | 40,9 |
| White spirit (GOST 313452) | 44 |
| etylenglykol | 13,3 |
| Etylalkohol (etanol) | 30,6 |
Specifik värme vid förbränning av gasformigt bränsle och brännbara gaser
En tabell över det specifika förbränningsvärmet för gasformigt bränsle och några andra brännbara gaser i dimensionen MJ/kg presenteras. Av de övervägda gaserna skiljer sig den största massaspecifika förbränningsvärmen. Med en fullständig förbränning av ett kilo av denna gas kommer 119,83 MJ värme att frigöras. Ett bränsle som naturgas har också ett högt värmevärde - det specifika förbränningsvärmet för naturgas är 41 ... 49 MJ / kg (för rena 50 MJ / kg).
| Bränsle | Specifik förbränningsvärme, MJ/kg |
|---|---|
| 1-Buten | 45,3 |
| Ammoniak | 18,6 |
| Acetylen | 48,3 |
| Väte | 119,83 |
| Väte, blandning med metan (50 % H 2 och 50 % CH 4 i vikt) | 85 |
| Väte, blandning med metan och kolmonoxid (33-33-33 viktprocent) | 60 |
| Väte, blandning med kolmonoxid (50 % H 2 50 % CO 2 i vikt) | 65 |
| Masugnsgas | 3 |
| koksugnsgas | 38,5 |
| LPG flytande kolvätegas (propan-butan) | 43,8 |
| Isobutan | 45,6 |
| Metan | 50 |
| n-butan | 45,7 |
| n-hexan | 45,1 |
| n-pentan | 45,4 |
| Tillhörande gas | 40,6…43 |
| Naturgas | 41…49 |
| Propadien | 46,3 |
| Propan | 46,3 |
| Propylen | 45,8 |
| Propen, blandning med väte och kolmonoxid (90%-9%-1 viktprocent) | 52 |
| Etan | 47,5 |
| Eten | 47,2 |
Specifik förbränningsvärme av vissa brännbara material
En tabell ges över den specifika förbränningsvärmen för vissa brännbara material (trä, papper, plast, halm, gummi, etc.). Det bör noteras material med hög värmeavgivning under förbränning. Dessa material inkluderar: gummi olika typer, expanderad polystyren (styrofoam), polypropen och polyeten.
| Bränsle | Specifik förbränningsvärme, MJ/kg |
|---|---|
| Papper | 17,6 |
| Läder | 21,5 |
| Trä (stänger med en fukthalt på 14%) | 13,8 |
| Ved i staplar | 16,6 |
| ekträ | 19,9 |
| Granved | 20,3 |
| trä grön | 6,3 |
| Furu | 20,9 |
| Kapron | 31,1 |
| Carbolite produkter | 26,9 |
| Kartong | 16,5 |
| Styren-butadiengummi SKS-30AR | 43,9 |
| Naturgummi | 44,8 |
| Syntetiskt gummi | 40,2 |
| Gummi SCS | 43,9 |
| Kloroprengummi | 28 |
| Polyvinylklorid linoleum | 14,3 |
| Tvåskikts polyvinylkloridlinoleum | 17,9 |
| Linoleumpolyvinylklorid på filtbasis | 16,6 |
| Linoleum polyvinylklorid på varm basis | 17,6 |
| Linoleumpolyvinylklorid på tygbasis | 20,3 |
| Linoleumgummi (relin) | 27,2 |
| Fast paraffin | 11,2 |
| Polyfoam PVC-1 | 19,5 |
| Polyfoam FS-7 | 24,4 |
| Polyfoam FF | 31,4 |
| Expanderad polystyren PSB-S | 41,6 |
| polyuretanskum | 24,3 |
| träfiberskiva | 20,9 |
| Polyvinylklorid (PVC) | 20,7 |
| Polykarbonat | 31 |
| Polypropen | 45,7 |
| Polystyren | 39 |
| Högdensitetspolyeten | 47 |
| Lågtryckspolyeten | 46,7 |
| Sudd | 33,5 |
| Ruberoid | 29,5 |
| Sotkanal | 28,3 |
| Hö | 16,7 |
| Sugrör | 17 |
| Ekologiskt glas (plexiglas) | 27,7 |
| Textolit | 20,9 |
| Till mig | 16 |
| TNT | 15 |
| Bomull | 17,5 |
| Cellulosa | 16,4 |
| Ull och ullfibrer | 23,1 |
Källor:
- GOST 147-2013 Fast mineralbränsle. Bestämning av bruttovärmevärdet och beräkning lägre värme förbränning.
- GOST 21261-91 Petroleumprodukter. Metod för bestämning av bruttovärmevärdet och beräkning av nettovärmevärdet.
- GOST 22667-82 Brännbara naturgaser. Beräkningsmetod för bestämning av värmevärde, relativ densitet och Wobbetal.
- GOST 31369-2008 Naturgas. Beräkning av värmevärde, densitet, relativ densitet och Wobbetal baserat på komponentsammansättning.
- Zemsky G. T. Brandfarliga egenskaper hos oorganiska och organiska material: referensbok M.: VNIIPO, 2016 - 970 sid.
Mängden värme som frigörs under den fullständiga förbränningen av en enhetsmängd bränsle kallas för värmevärdet (Q) eller, som det ibland kallas, värmevärdet, eller värmevärdet, som är en av bränslets huvudegenskaper.
Gasernas värmevärde brukar kallas 1 m 3, tas under normala förhållanden.
I tekniska beräkningar förstås normala förhållanden som gasens tillstånd vid en temperatur lika med 0 ° C och vid ett tryck på 760 mmHg Konst. Volymen gas under dessa förhållanden anges nm 3(normal kubikmeter).
För industriella gasmätningar i enlighet med GOST 2923-45 tas temperaturen på 20 ° C och trycket på 760 som normala förhållanden mmHg Konst. Volymen av gas hänvisade till dessa förhållanden, i motsats till nm 3 vi ringer m 3 (kubikmeter).
Gasernas värmevärde (Q)) uttryckt i kcal/nm e eller in kcal/m 3.
För flytande gaser hänvisas till värmevärdet 1 kg.
Det finns högre (Q in) och lägre (Q n) värmevärde. Bruttovärmevärdet tar hänsyn till kondensationsvärmen av vattenånga som bildas vid förbränning av bränsle. Nettovärmevärdet 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 gäller endast de gaser, under vilkas förbränning vattenånga frigörs (dessa begrepp gäller inte kolmonoxid, som inte ger 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 en mängd av 100 respektive 80 kcal/kg.
Totalt, på grund av kondensering av vattenånga, frigörs värme mer än 600 kcal/kg, vilket är skillnaden mellan gasens brutto- och nettovärmevärde. För de flesta gaser som används i stadsgasförsörjning är denna skillnad 8-10 %.
Värdena på värmevärdet för vissa gaser anges i tabellen. 3.
För stadsgasförsörjning används för närvarande gaser, som i regel har ett värmevärde på minst 3500 kcal / nm 3. Detta förklaras av det faktum att i städernas förhållanden tillförs gas genom rör över betydande avstånd. Med ett lågt värmevärde krävs att man tillför en stor mängd. Detta leder oundvikligen till en ökning av gasledningarnas diametrar och, som ett resultat, 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.
Gas med 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 förbränning. För stadsgasförsörjning är det önskvärt att ha ett konstant värmevärde för gas. Fluktuationer, som vi redan har konstaterat, tillåts inte mer än 10%. Stor förändring gasens värmevärde kräver en ny justering, och ibland en förändring ett stort antal standardiserade brännare för hushållsapparater, vilket är förenat med betydande svårigheter.
Klassificering av brännbara gaser
För gasförsörjning av städer och industriföretag olika brännbara gaser används, med olika ursprung, kemisk sammansättning och fysikaliska egenskaper.
Efter 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. Gaserna från oljefält kallas associerade gaser.
Gaserna från rena gasfält består huvudsakligen av metan med en liten halt av tunga kolväten. De kännetecknas av 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 på special gasanläggningar- eller erhålls som en biprodukt från förbränning av kol i metallurgiska anläggningar, såväl som i oljeraffinaderier.
Gaser som produceras av kol används i vårt land för urban gasförsörjning i mycket begränsade mängder, och deras specifika vikt minskar ständigt. Samtidigt växer produktionen och förbrukningen av flytande kolvätegaser, erhållna från tillhörande petroleumgaser vid gas-bensinanläggningar och oljeraffinaderier under oljeraffinering. Flytande kolvätegaser används för stadsgasförsörjning, består huvudsakligen av propan och butan.
Sammansättning av gaser
Typen av gas och dess sammansättning bestämmer till stor del omfattningen av gas, schemat och diametrarna för gasnätverket, designlösningarna för gasbrännare och enskilda gasledningsenheter.
Gasförbrukningen beror på värmevärdet och därmed gasledningarnas diametrar och villkoren för gasförbränning. Vid användning av gas i industriella installationer är förbränningstemperaturen och flamutbredningshastigheten och kompositionens beständighet mycket betydande. gasbränsle Sammansättningen 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 det gasformiga bränslet inkluderar: väte (H 2) - en gas utan färg, smak och lukt, dess lägre värmevärde är 2579 kcal / nm 3 \ metan (CH 4) - en färglös, smaklös och luktfri gas, är den huvudsakliga brännbara delen av naturgaser, dess lägre värmevärde är 8555 kcal/nm 3; kolmonoxid (CO) - en färglös, smaklös och luktfri gas, erhållen från ofullständig förbränning av något bränsle, mycket giftig, lägre värmevärde 3018 kcal/nm 3; tunga kolväten (CpNt), Med detta namn<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 det gasformiga bränslet inkluderar: koldioxid (CO 2), syre (O 2) och kväve (N 2).
Den obrännbara delen av gaser kallas ballast. Naturgaser kännetecknas av högt värmevärde och fullständig frånvaro av kolmonoxid. Samtidigt innehåller ett antal fält, 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 oxid i gasen kol och andra giftiga ämnen är mycket oönskat, eftersom de komplicerar produktionen av operativt arbete och ökar faran vid användning av gas.Förutom huvudkomponenterna inkluderar sammansättningen av gaser olika föroreningar, vars specifika värde är försumbart i procenttal.Men med tanke på att 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 av deras genomströmning, och ibland till ett fullständigt upphörande av gasflödet.Därför måste närvaron av föroreningar i gas beaktas både vid utformningen av gasledningar , såväl som under drift.
Mängden och sammansättningen av föroreningar beror på metoden för produktion eller utvinning av gas och graden av dess rening. De mest skadliga föroreningarna är damm, tjära, naftalen, fukt och svavelföreningar.
Damm uppstår i gas under produktion (extraktion) eller under gastransport genom rörledningar. Harts är en produkt av termisk nedbrytning av bränsle och åtföljer många konstgjorda gaser. I närvaro av damm i gasen bidrar hartset till bildandet av tjärslamproppar och blockeringar i 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 ångor finns i nästan alla naturliga och konstgjorda gaser. Det kommer in i naturgaser i själva gasfältet på grund av gasernas 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 leder bort en betydande mängd värme tillsammans med förbränningsprodukter till atmosfären. En hög fukthalt i gasen är också oönskad eftersom kondensering när gas kyls i "bördan av dess rörelse genom rör, kan det skapa vattenpluggar i gasledningen (i lägre punkter) som ska raderas. Detta kräver installation av speciella kondensatuppsamlare och utpumpning av dem.
Svavelföreningar, som redan nämnts, inkluderar vätesulfid, såväl som koldisulfid, merkaptan, etc. Dessa föreningar påverkar inte bara människors hälsa negativt, 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 brännbara gaser är också oönskad. Dessa gaser deltar inte i förbränningsprocessen, eftersom de är en 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 i 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 | |
| Shebelinskoye ................................... | 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 | ||
| Saratov ................................... | 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 olje- och gasfält (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 | - | ||
| Fet............................................... . | 2,5 | . ___ . | 1,5 | 0,721 | - | |||||
| Syzran-olja ................................... | 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
Mängden värme som frigörs under den fullständiga förbränningen av en enhetsmängd bränsle kallas för värmevärdet (Q) eller, som det ibland kallas, värmevärdet, eller värmevärdet, som är en av bränslets huvudegenskaper.
Gasernas värmevärde brukar kallas 1 m 3, tas under normala förhållanden.
I tekniska beräkningar förstås normala förhållanden som gasens tillstånd vid en temperatur lika med 0 ° C och vid ett tryck på 760 mmHg Konst. Volymen gas under dessa förhållanden anges nm 3(normal kubikmeter).
För industriella gasmätningar i enlighet med GOST 2923-45 tas temperaturen på 20 ° C och trycket på 760 som normala förhållanden mmHg Konst. Volymen av gas hänvisade till dessa förhållanden, i motsats till nm 3 vi ringer m 3 (kubikmeter).
Gasernas värmevärde (Q)) uttryckt i kcal/nm e eller in kcal/m 3.
För flytande gaser hänvisas till värmevärdet 1 kg.
Det finns högre (Q in) och lägre (Q n) värmevärde. Bruttovärmevärdet tar hänsyn till kondensationsvärmen av vattenånga som bildas vid förbränning av bränsle. Nettovärmevärdet 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 gäller endast de gaser, under vilkas förbränning vattenånga frigörs (dessa begrepp gäller inte kolmonoxid, som inte ger 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 en mängd av 100 respektive 80 kcal/kg.
Totalt, på grund av kondensering av vattenånga, frigörs värme mer än 600 kcal/kg, vilket är skillnaden mellan gasens brutto- och nettovärmevärde. För de flesta gaser som används i stadsgasförsörjning är denna skillnad 8-10 %.
Värdena på värmevärdet för vissa gaser anges i tabellen. 3.
För stadsgasförsörjning används för närvarande gaser, som i regel har ett värmevärde på minst 3500 kcal / nm 3. Detta förklaras av det faktum att i städernas förhållanden tillförs gas genom rör över betydande avstånd. Med ett lågt värmevärde krävs att man tillför en stor mängd. Detta leder oundvikligen till en ökning av gasledningarnas diametrar och, som ett resultat, 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.
Gas med 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 förbränning. 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 en ny justering, och ibland en förändring av ett stort antal enhetliga brännare för hushållsapparater, vilket är förknippat med betydande svårigheter.
