Doğalgazın gerçek kalorifik değeri. Gaz yakıtı

DOĞAL GAZLARIN FİZİKSEL VE ​​KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

sen doğal gazlar rengi, kokusu, tadı yok.

Doğal gazların ana göstergeleri şunları içerir: bileşim, kalorifik değer, yoğunluk, yanma ve tutuşma sıcaklığı, patlama limitleri ve patlama basıncı.

Saf gaz sahalarından çıkan doğal gazlar çoğunlukla metan (%82-98) ve diğer hidrokarbonlardan oluşmaktadır.

Yanıcı gaz yanıcı ve yanıcı olmayan maddeler içerir. Yanıcı gazlar şunları içerir: hidrokarbonlar, hidrojen, hidrojen sülfür. Yanıcı olmayan gazlar şunları içerir: karbondioksit, oksijen, nitrojen ve su buharı. Bileşimleri düşüktür ve %0,1-0,3 C02 ve %1-14 N2 tutarındadır. Ekstraksiyondan sonra, içeriği 0,02 g/m3'ü geçmemesi gereken zehirli gaz hidrojen sülfür gazdan uzaklaştırılır.

Yanma ısısı, 1 m3 gazın tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. Yanma ısısı gazın kcal/m3, kJ/m3 cinsinden ölçülür. Kuru doğalgazın kalorifik değeri 8000-8500 kcal/m3'tür.

Bir maddenin kütlesinin hacmine oranıyla hesaplanan değere maddenin yoğunluğu denir. Yoğunluk kg/m3 cinsinden ölçülür. Doğal gazın yoğunluğu tamamen bileşimine bağlıdır ve c = 0,73-0,85 kg/m3 aralığındadır.

Herhangi bir yanıcı gazın en önemli özelliği ısı çıkışıdır; Maksimum sıcaklık Gazın tamamen yanması ile elde edilirse Gerekli miktar yanma havası, yanmanın kimyasal formüllerine tam olarak karşılık gelir ve gazın ve havanın başlangıç ​​​​sıcaklığı sıfırdır.

Doğal gazların ısı çıkışı yaklaşık 2000 -2100 °C, metan - 2043 °C'dir. Fırınlardaki gerçek yanma sıcaklığı, ısı çıkışından önemli ölçüde düşüktür ve yanma koşullarına bağlıdır.

Ateşleme sıcaklığı, karışımın bir ateşleme kaynağı olmadan tutuştuğu hava-yakıt karışımının sıcaklığıdır. Doğal gazda ise 645-700 °C aralığındadır.

Tüm yanıcı gazlar patlayıcıdır ve açık aleve veya kıvılcıma maruz kaldığında tutuşabilir. Ayırt etmek alev yayılımının alt ve üst konsantrasyon limiti yani karışımın patlamasının mümkün olduğu alt ve üst konsantrasyon. Gazların alt patlama limiti %3÷6, üst limit ise %12÷16'dır.

Patlayıcı limitler.

Aşağıdaki miktarda gaz içeren bir gaz-hava karışımı:

%5'e kadar - yanmıyor;

%5 ila 15 arası - patlar;

% 15'ten fazla - hava sağlandığında yanar.

Doğal gaz patlaması sırasındaki basınç 0,8-1,0 MPa'dır.

Tüm yanıcı gazlar insan vücudunda zehirlenmelere neden olabilir. Ana toksik maddeler şunlardır: karbon monoksit (CO), hidrojen sülfür (H2S), amonyak (NH3).

Doğalgazın kokusu yoktur. Sızıntıyı tespit etmek için gaza koku verilir (yani belirli bir koku verilir). Kokulandırma etil merkaptan kullanılarak gerçekleştirilir. Kokulandırma gaz dağıtım istasyonlarında (GDS) yapılmaktadır. Doğal gazın %1'i havaya karıştığında kokmaya başlar. Uygulama, şehir şebekelerine giren doğal gazın kokulandırılması için ortalama etil merkaptan oranının 1.000 m3 gaz başına 16 g olması gerektiğini göstermektedir.

Katı ve karşılaştırıldığında sıvı yakıt Doğal gaz birçok yönden kazanır:

Daha fazla açıklanan göreceli ucuzluk kolay yol madencilik ve taşımacılık;

Atmosfere kül veya katı parçacık salınımı yok;

Yüksek kalorifik değer;

Yanma için yakıt hazırlanmasına gerek yoktur;

Hizmet çalışanlarının işleri kolaylaştırılıyor ve işlerinin sıhhi ve hijyenik koşulları iyileştiriliyor;

İş süreçlerini otomatikleştirme koşulları basitleştirilmiştir.

Gaz boru hattı bağlantı ve bağlantı elemanlarındaki sızıntılardan dolayı olası sızıntılar nedeniyle doğalgaz kullanımı özel dikkat ve dikkat gerektirir. Gazın %20'den fazlasının bir odaya nüfuz etmesi boğulmaya neden olabilir ve kapalı bir hacimde bulunması durumunda %5 ila %15'i gaz-hava karışımının patlamasına neden olabilir. Eksik yanma, düşük konsantrasyonlarda bile işletme personelinin zehirlenmesine yol açan toksik karbon monoksit CO üretir.

Doğal gazlar kökenlerine göre kuru ve yağlı olmak üzere iki gruba ayrılır.

Kuru gazlar mineral kökenli gazlardır ve mevcut veya geçmişteki volkanik faaliyetlerle ilişkili alanlarda bulunurlar. Kuru gazlar neredeyse tamamen önemsiz miktarda balast bileşeni (azot, karbondioksit) içeren metandan oluşur ve Qn = 7000÷9000 kcal/nm3 kalorifik değerine sahiptir.

Yağ gazlar eşlik ediyor petrol yatakları ve genellikle üst katmanlarda birikir. Islak gazlar kökenleri itibarıyla petrole yakındır ve kolaylıkla yoğunlaşabilen birçok hidrokarbon içerir. Kalorifik değer sıvı gazlar Qn=8000-15000 kcal/nm3

Gaz yakıtın avantajları arasında taşıma ve yanma kolaylığı, kül ve nem olmaması ve kazan ekipmanının önemli ölçüde basitliği yer alır.

İle birlikte doğal gazlarİşleme sırasında elde edilen yapay yanıcı gazlar da kullanılır katı yakıtlar veya endüstriyel tesislerin işletilmesi sonucu atık gaz olarak ortaya çıkar. Yapay gazlar, yakıtın eksik yanmasından kaynaklanan yanıcı gazlardan, balast gazlarından ve su buharından oluşur ve ortalama kalorifik değeri sırasıyla 4500 kcal/m3 ve 1300 kcal/m3 olan zengin ve fakir olarak ayrılır. Gazların bileşimi: hidrojen, metan, diğer hidrokarbon bileşikleri CmHn, hidrojen sülfür H2S, yanıcı olmayan gazlar, karbondioksit, oksijen, nitrojen ve az miktarda su buharı. Balast – nitrojen ve karbondioksit.

Böylece, kuru gaz halindeki yakıtın bileşimi aşağıdaki element karışımı olarak temsil edilebilir:

CO + H2 + ∑CmHn + H2S + CO2 + O2 + N2 =%100.

Islak gaz yakıtın bileşimi şu şekilde ifade edilir:

CO + H2 + ∑CmHn + H2S + CO2 + O2 + N2 + H2O = %100.

Yanma ısısı kuru 1 m3 gaz başına gaz yakıt kJ/m3 (kcal/m3) normal koşullarşu şekilde tanımlanır:

Qn= 0.01,

Burada Qi karşılık gelen gazın yanma ısısıdır.

Gaz halindeki yakıtın kalorifik değeri Tablo 3'te verilmiştir.

Patlama gazı Yüksek fırınlarda dökme demirin eritilmesi sırasında oluşur. Verimi ve kimyasal bileşimi, şarjın ve yakıtın özelliklerine, fırının çalışma moduna, proses yoğunlaştırma yöntemlerine ve diğer faktörlere bağlıdır. Gaz çıkışı, dökme demir tonu başına 1500-2500 m3 arasında değişmektedir. Yanıcı olmayan bileşenlerin (N2 ve CO2) yüksek fırın gazındaki payı yaklaşık% 70'tir ve bu da düşük termal performansını belirler ( düşük ısı gaz yanması 3-5 MJ/m3'tür).

Yüksek fırın gazı yakarken yanma ürünlerinin maksimum sıcaklığı (CO2 ve H2O'nun ayrışması için ısı kayıpları ve ısı tüketimi dikkate alınmadan) 400-1500 0 C'dir. Gaz ve hava yanmadan önce ısıtılırsa yanma ürünlerinin sıcaklığı önemli ölçüde artırılabilir.

Ferroalaşım gazı Demir alaşımlarının cevher indirgeme fırınlarında eritilmesi sırasında oluşur. Kapalı fırınlardan çıkan gaz, yakıt SER'leri (ikincil) olarak kullanılabilir. enerji kaynakları). Açık fırınlarda havanın serbest erişimi nedeniyle gaz üstte yanar. Ferroalaşım gazının verimi ve bileşimi, eritilmiş malzemenin derecesine bağlıdır.

alaşım, yük bileşimi, fırın çalışma modu, gücü vb. Gaz bileşimi: %50-90 CO, %2-8 H2, %0,3-1 CH4, O2<1%, 2-5% CO 2 , остальное N 2 . Максимальная температура продуктов сгорания равна 2080 ^0 C. Запылённость газа составляет 30-40 г/м^3 .

Dönüştürücü gazı Oksijen dönüştürücülerde çeliğin eritilmesi sırasında oluşur. Gaz esas olarak karbon monoksitten oluşur; verimi ve bileşimi, eritme sırasında önemli ölçüde değişir. Saflaştırma sonrasında gaz bileşimi yaklaşık olarak şu şekildedir: %70-80 CO; %15-20 C02; %0,5-0,8 02; %3-12 N2. Gazın yanma ısısı 8,4-9,2 MJ/m3'tür. Maksimum yanma sıcaklığı 2000 0 C'ye ulaşır.

Kok gazı Kömür karışımının koklaşması sırasında oluşur. Demir metalurjisinde kimyasal ürünlerin ekstraksiyonundan sonra kullanılır. Kok fırını gazının bileşimi, kömür şarjının özelliklerine ve koklaşma koşullarına bağlıdır. Gazdaki bileşenlerin hacim oranları aşağıdaki sınırlar dahilindedir, %: 52-62H2; 0,3-0,6 02; 23.5-26.5 CH4; 5.5-7.7 CO; 1.8-2.6 C02. Yanma ısısı 17-17,6 MJ/m^3, yanma ürünlerinin maksimum sıcaklığı 2070 0 C'dir.

Organik kökenli maddeler, yandığında belirli miktarda termal enerji açığa çıkaran yakıtları içerir. Isı üretimi, yüksek verimlilik ve özellikle insan sağlığına ve çevreye zararlı maddeler olmak üzere yan etkilerin bulunmaması ile karakterize edilmelidir.

Şömineye yükleme kolaylığı için ahşap malzeme 30 cm uzunluğa kadar tek tek elemanlar halinde kesilir, kullanım verimliliğini artırmak için yakacak odun mümkün olduğu kadar kuru olmalı ve yanma süreci nispeten yavaş olmalıdır. Birçok bakımdan meşe ve huş ağacı, ela ve dişbudak gibi sert ağaçlardan ve alıçtan elde edilen ahşaplar tesislerin ısıtılması için uygundur. Yüksek reçine içeriği, artan yanma hızı ve düşük kalorifik değeri nedeniyle iğne yapraklı ağaçlar bu konuda önemli ölçüde yetersizdir.

Isıl değerin değerinin ahşabın yoğunluğundan etkilendiği anlaşılmalıdır.

Tortul kayalardan elde edilen bitki kökenli doğal bir malzemedir.

Bu tür katı yakıt karbon ve diğer kimyasal elementleri içerir. Malzemenin yaşına bağlı olarak türlere ayrılması vardır. Kahverengi kömür en genç tür olarak kabul edilir, bunu taşkömürü takip eder ve antrasit diğer tüm türlerden daha yaşlıdır. Yanıcı maddenin yaşı aynı zamanda genç malzemede daha fazla bulunan nem içeriğini de belirler.

Kömürün yanması sırasında çevre kirliliği meydana gelir ve kazan ızgaralarında cüruf oluşur ve bu da normal yanmaya bir dereceye kadar engel oluşturur. Malzemede kükürt bulunması da atmosfer için olumsuz bir faktördür, çünkü hava boşluğunda bu element sülfürik asite dönüştürülür.

Ancak tüketicilerin sağlıklarından endişe etmemesi gerekiyor. Özel müşterilerle ilgilenen bu malzemenin üreticileri, içindeki kükürt içeriğini azaltmaya çalışıyor. Kömürün ısıl değeri aynı tür içerisinde dahi farklılık gösterebilmektedir. Fark, alt türün özelliklerine, mineral içeriğine ve üretim coğrafyasına bağlıdır. Katı yakıt olarak sadece saf kömür değil aynı zamanda briketler halinde preslenmiş düşük zenginleştirilmiş kömür cürufu da bulunur.

Peletler (yakıt granülleri), endüstriyel olarak odun ve bitki atıklarından üretilen katı yakıtlardır: talaş, ağaç kabuğu, karton, saman.

Toz haline getirilen hammadde kurutulur ve belirli bir şekle sahip granüller halinde çıktığı bir granülatöre dökülür. Kütleye viskozite eklemek için bir bitki polimeri olan lignin kullanılır. Üretim sürecinin karmaşıklığı ve yüksek talep, peletlerin maliyetini belirler. Malzeme özel donanımlı kazanlarda kullanılır.

Yakıt türleri, işlendikleri malzemeye bağlı olarak belirlenir:

• her türden ağacın yuvarlak kerestesi;
• pipet;
• turba;
• ayçiçeği kabuğu.

Yakıt peletlerinin sahip olduğu avantajlar arasında aşağıdaki niteliklere dikkat etmek önemlidir:

• Çevre dostu;
• deforme olmama ve mantarlara karşı direnç;
• açık havada bile kolay saklama;
• yanmanın tekdüzeliği ve süresi;
• nispeten düşük maliyet;
• Çeşitli ısıtma cihazları için kullanım imkanı;
• özel donanımlı bir kazana otomatik yükleme için uygun granül boyutu.

Briketler

Briketler birçok yönden peletlere benzeyen katı yakıtlardır. Üretimleri için aynı malzemeler kullanılır: talaş, talaş, turba, kabuk ve saman. Üretim sürecinde ham maddeler ezilir ve sıkıştırılarak briket haline getirilir. Bu malzeme aynı zamanda çevre dostu bir yakıttır. Açık havada bile saklanması uygundur. Bu yakıtın düzgün, düzgün ve yavaş yanması hem şöminelerde, sobalarda hem de kalorifer kazanlarında gözlemlenebilir.

Yukarıda tartışılan çevre dostu katı yakıt türleri, ısı üretimi için iyi bir alternatiftir. Yakıldığında çevre üzerinde olumsuz etkiye sahip olan ve ayrıca yenilenemeyen fosil termal enerji kaynaklarıyla karşılaştırıldığında, alternatif yakıtlar belirgin avantajlara ve nispeten düşük bir maliyete sahiptir ve bu, belirli tüketici kategorileri için önemlidir.

Aynı zamanda bu tür yakıtların yangın tehlikesi de çok daha yüksektir. Bu nedenle bunların depolanması ve duvarlarda yangına dayanıklı malzeme kullanılması konusunda bazı güvenlik tedbirlerinin alınması gerekmektedir.

Sıvı ve gaz yakıtlar

Sıvı ve gaz halindeki yanıcı maddelerde ise durum şu şekildedir.

Yakıt nedir?

Bu, ısı salınımıyla ilişkili kimyasal dönüşümler yapabilen bir bileşen veya madde karışımıdır. Farklı yakıt türleri, termal enerjiyi serbest bırakmak için kullanılan oksitleyicinin kantitatif içeriği açısından farklılık gösterir.

Geniş anlamda yakıt bir enerji taşıyıcısıdır, yani potansiyel bir potansiyel enerji türüdür.

sınıflandırma

Şu anda yakıt türleri toplanma durumlarına göre sıvı, katı ve gaz halinde ayrılmaktadır.

Doğal sert malzemeler arasında taş, yakacak odun ve antrasit bulunur. Briket, kok, termoantrasit yapay katı yakıt türleridir.

Sıvılar, organik kökenli maddeler içeren maddeleri içerir. Ana bileşenleri şunlardır: oksijen, karbon, nitrojen, hidrojen, kükürt. Yapay sıvı yakıt çeşitli reçineler ve akaryakıt olacaktır.

Çeşitli gazların bir karışımıdır: etilen, metan, propan, bütan. Gaz halindeki yakıt bunlara ek olarak karbondioksit ve karbon monoksit, hidrojen sülfür, nitrojen, su buharı ve oksijen içerir.

Yakıt göstergeleri

Yanmanın ana göstergesi. Isıl değeri belirleme formülü termokimyada dikkate alınır. 1 kilogram antrasitin kalorifik değerini ifade eden “standart yakıt” yayarlar.

Evsel ısıtma yağı, konut binalarında bulunan düşük güçlü ısıtma cihazlarında, tarımda yem kurutma, konserve için kullanılan ısı jeneratörlerinde yanmaya yöneliktir.

Bir yakıtın özgül yanma ısısı, hacmi 1 m3 veya kütlesi bir kilogram olan yakıtın tamamen yanması sırasında ortaya çıkan ısı miktarını gösteren bir değerdir.

Bu değeri ölçmek için J/kg, J/m3, kalori/m3 kullanılır. Yanma ısısını belirlemek için kalorimetri yöntemi kullanılır.

Yakıtın özgül yanma ısısındaki artışla, özgül yakıt tüketimi azalır ve verimlilik değişmeden kalır.

Maddelerin yanma ısısı, katı, sıvı veya gaz halindeki bir maddenin oksidasyonu sırasında açığa çıkan enerji miktarıdır.

Kimyasal bileşimin yanı sıra yanıcı maddenin toplanma durumu ile belirlenir.

Yanma ürünlerinin özellikleri

Daha yüksek ve daha düşük kalorifik değerler, yakıtın yanmasından sonra elde edilen maddelerde suyun birikme durumuyla ilgilidir.

Daha yüksek kalorifik değer, bir maddenin tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. Bu değer aynı zamanda su buharının yoğunlaşma ısısını da içerir.

En düşük yanma çalışma ısısı, su buharının yoğunlaşma ısısını hesaba katmadan yanma sırasında ısı salınımına karşılık gelen değerdir.

Gizli yoğunlaşma ısısı, su buharının yoğunlaşma enerjisi miktarıdır.

Matematiksel ilişki

Daha yüksek ve daha düşük kalorifik değerler aşağıdaki ilişkiyle ilişkilidir:

QB = QH + k(W + 9H)

W, yanıcı bir maddedeki suyun ağırlıkça (% olarak) miktarıdır;

H, yanıcı maddedeki hidrojen miktarıdır (% kütlece);

k - 6 kcal/kg'a eşit katsayı

Hesaplamaları gerçekleştirme yöntemleri

Daha yüksek ve daha düşük kalorifik değerler iki ana yöntemle belirlenir: hesaplama ve deneysel.

Kalorimetreler deneysel hesaplamalar yapmak için kullanılır. İlk olarak, içinde bir yakıt örneği yakılır. Açığa çıkan ısının tamamı su tarafından emilir. Suyun kütlesi hakkında fikir sahibi olarak, sıcaklığındaki değişime göre yanma ısısının değerini belirleyebilirsiniz.

Bu tekniğin basit ve etkili olduğu düşünülmektedir; yalnızca teknik analiz verilerinin bilinmesini gerektirir.

Hesaplama yönteminde daha yüksek ve daha düşük kalorifik değerler Mendeleev formülü kullanılarak hesaplanır.

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

Çalışma bileşimindeki karbon, oksijen, hidrojen, su buharı, kükürt içeriğini (yüzde olarak) dikkate alır. Yanma sırasındaki ısı miktarı eşdeğer yakıt dikkate alınarak belirlenir.

Gazın yanma ısısı, ön hesaplamaların yapılmasına ve belirli bir yakıt türünün kullanımının etkinliğinin belirlenmesine olanak sağlar.

Menşe özellikleri

Belirli bir yakıt yandığında ne kadar ısı açığa çıktığını anlamak için onun kökeni hakkında fikir sahibi olmak gerekir.

Doğada, katı yakıtların bileşimleri ve özellikleri bakımından farklılık gösteren farklı versiyonları vardır.

Oluşumu birkaç aşamadan geçer. Önce turba oluşur, sonra kahverengi ve taş kömürü oluşur, ardından antrasit oluşur. Katı yakıt oluşumunun ana kaynakları yapraklar, odun ve çam iğneleridir. Bitkilerin bazı kısımları ölüp havaya maruz kaldığında mantarlar tarafından yok edilir ve turba oluşur. Birikimi kahverengi bir kütleye dönüşür, ardından kahverengi gaz elde edilir.

Yüksek basınç ve sıcaklıkta kahverengi gaz kömüre dönüşür, ardından yakıt antrasit şeklinde birikir.

Yakıtta organik maddenin yanı sıra ilave balast da bulunur. Organik, organik maddelerden oluşan kısım olarak kabul edilir: hidrojen, karbon, nitrojen, oksijen. Bu kimyasal elementlere ek olarak balast içerir: nem, kül.

Yanma teknolojisi, yanmış yakıtın çalışan, kuru ve yanıcı kütlesinin ayrılmasını içerir. Çalışma kütlesi, tüketiciye sağlanan orijinal haliyle yakıttır. Kuru kütle, içinde su bulunmayan bir bileşimdir.

Birleştirmek

En değerli bileşenler karbon ve hidrojendir.

Bu elementler her türlü yakıtta bulunur. Turba ve odunda karbon yüzdesi yüzde 58'e, taş ve kahverengi kömürde yüzde 80'e, antrasitte ise ağırlıkça yüzde 95'e ulaşıyor. Bu göstergeye bağlı olarak yakıtın yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarı değişir. Hidrojen herhangi bir yakıtın ikinci en önemli unsurudur. Oksijenle bağlandığında nem oluşturur ve bu da herhangi bir yakıtın termal değerini önemli ölçüde azaltır.

Yüzdesi bitümlü şistte 3,8 ile akaryakıtta 11 arasında değişmektedir. Yakıtın içerdiği oksijen balast görevi görür.

Isı üreten bir kimyasal element değildir, bu nedenle yanma ısısının değerini olumsuz etkiler. Yanma ürünlerinde serbest veya bağlı formda bulunan nitrojenin yanması, zararlı yabancı maddeler olarak kabul edilir, bu nedenle miktarı kesinlikle sınırlıdır.

Kükürt, yakıtta sülfatlar, sülfitler ve ayrıca kükürt dioksit gazları halinde bulunur. Sülfür oksitler hidratlandığında, kazan ekipmanını tahrip eden ve bitki örtüsünü ve canlı organizmaları olumsuz yönde etkileyen sülfürik asit oluşturur.

Bu nedenle kükürt, doğal yakıtta bulunması son derece istenmeyen bir kimyasal elementtir. Kükürt bileşikleri çalışma alanına girerse, işletme personelinin ciddi şekilde zehirlenmesine neden olurlar.

Kökenine bağlı olarak üç tür kül vardır:

• öncelik;
• ikincil;
• üçüncül

Birincil türler bitkilerde bulunan minerallerden oluşur. Oluşum sırasında bitki artıklarının kum ve toprağa karışması sonucu ikincil kül oluşur.

Üçüncül kül, ekstraksiyon, depolama ve taşıma sırasında yakıtın bileşiminde ortaya çıkar. Önemli kül birikmesiyle, kazan ünitesinin ısıtma yüzeyindeki ısı transferinde bir azalma meydana gelir ve bu da gazlardan suya ısı transfer miktarını azaltır. Çok miktarda kül, kazanın çalışmasını olumsuz yönde etkiler.

Nihayet

Uçucu maddeler her türlü yakıtın yanma süreci üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Çıkışları ne kadar büyük olursa, alev cephesinin hacmi de o kadar büyük olacaktır. Örneğin kömür ve turba kolayca tutuşur, sürece küçük ısı kayıpları eşlik eder. Uçucu yabancı maddelerin uzaklaştırılmasından sonra kalan kok yalnızca mineral ve karbon bileşiklerini içerir. Yakıtın özelliklerine bağlı olarak ısı miktarı önemli ölçüde değişir.

Kimyasal bileşime bağlı olarak katı yakıt oluşumunun üç aşaması vardır: turba, linyit ve kömür.

Küçük kazan tesisatlarında doğal ahşap kullanılmaktadır. Çoğunlukla talaş, talaş, levha, ağaç kabuğu kullanıyorlar ve yakacak odunun kendisi de küçük miktarlarda kullanılıyor. Ahşabın türüne bağlı olarak üretilen ısı miktarı önemli ölçüde değişir.

Yanma ısısı azaldıkça yakacak odun belirli avantajlar elde eder: hızlı yanıcılık, minimum kül içeriği ve kükürt izlerinin olmaması.

Doğal veya sentetik yakıtın bileşimi ve kalorifik değeri hakkında güvenilir bilgi, termokimyasal hesaplamalar yapmanın mükemmel bir yoludur.

Şu anda, belirli bir durumda kullanımı en etkili ve ucuz olacak katı, gazlı, sıvı yakıtlar için ana seçenekleri belirlemek için gerçek bir fırsat var.

Gaz yakıtı doğal ve yapay olarak ikiye ayrılır ve belirli miktarda su buharı, bazen de toz ve katran içeren yanıcı ve yanıcı olmayan gazların bir karışımıdır. Gaz yakıt miktarı normal koşullar altında (760 mm Hg ve 0 °C) metreküp cinsinden ifade edilir ve bileşimi hacimce yüzde olarak ifade edilir. Yakıtın bileşimi, kuru gazlı kısmının bileşimi olarak anlaşılmaktadır.

Doğal gaz yakıtı

En yaygın gaz yakıtı, yüksek kalorifik değere sahip olan doğal gazdır. Doğal gazın temeli, içeriği% 76,7-98 olan metandır. Diğer gaz halindeki hidrokarbon bileşikleri %0,1 ila %4,5 oranında doğal gaz içerir.

Sıvılaştırılmış gaz, petrol rafinerisinin bir ürünüdür; esas olarak propan ve bütan karışımından oluşur.

Doğal gaz (CNG, NG): metan CH4 %90'dan fazla, etan C2 H5 %4'ten az, propan C3 H8 %1'den az

Sıvılaştırılmış gaz (LPG): propan C3 H8 %65'ten fazla, bütan C4 H10 %35'ten az

Yanıcı gazların bileşimi şunları içerir: hidrojen H2, metan CH4, Diğer hidrokarbon bileşikleri CmHn, hidrojen sülfür H2S ve yanıcı olmayan gazlar, karbondioksit CO2, oksijen O2, nitrojen N2 ve az miktarda su buharı H2O. M Ve P C ve H'de çeşitli hidrokarbonların bileşiklerini, örneğin metan CH4'ü karakterize eder t = 1 ve N= 4, etan C2Nb için t = 2 Ve N= b vb.

Kuru gaz yakıtın bileşimi (hacimce yüzde):

CO + H 2 + 2 C m H n + H2S + C02 + O2 + N2 = %100.

Kuru gaz yakıtının yanıcı olmayan kısmı - balast - nitrojen N ve karbondioksit CO2'den oluşur.

Islak gaz yakıtın bileşimi şu şekilde ifade edilir:

CO + H 2 + Σ C m H n + H2S + C02 + O2 + N2 + H2O = %100.

Normal koşullar altında 1 m3 saf kuru gazın yanma ısısı, kJ/m (kcal/m3) aşağıdaki şekilde belirlenir:

Qns = 0,01,

burada Qso, Q n 2, Q cm n n Q n 2 S. - karışıma dahil edilen tek tek gazların yanma ısısı, kJ/m3 (kcal/m3); CO, H2, Cm H n, H 2 S - gaz karışımını oluşturan bileşenler, hacimce %.

1 m3 kuru doğalgazın normal şartlarda çoğu evsel saha için kalorifik değeri 33,29 - 35,87 MJ/m3 (7946 - 8560 kcal/m3)'tür. Gaz yakıtın özellikleri Tablo 1'de verilmiştir.

Örnek. Aşağıdaki bileşime ait doğal gazın (normal koşullar altında) alt kalorifik değerini belirleyin:

H2S = %1; CH4 = %76,7; C2H6 = %4,5; C3H8 = %1,7; C4H10 = %0,8; C5H12 = %0,6.

Tablo 1'deki gazların özelliklerini formül (26)'ya değiştirerek şunu elde ederiz:

Q ns = 0,01 = 33981 kJ/m3 veya

Q ns = 0,01 (5585,1 + 8555 76,7 + 15 226 4,5 + 21 795 1,7 + 28 338 0,8 + 34 890 0,6) = 8109 kcal/m3.

Tablo 1. Gaz halindeki yakıtın özellikleri

Gaz	Tanım	Yanma ısısı Soru-Cevap
		KJ/m3	Kcal/m3
Hidrojen	N,	10820	2579
Karbonmonoksit	CO	12640	3018
Hidrojen sülfit	H2S	23450	5585
Metan	4. Bölüm	35850	8555
Etan	C 2 H 6	63 850	15226
Propan	C 3 H 8	91300	21795
Bütan	C 4 H 10	118700	22338
Pentan	Ç 5 H 12	146200	34890
Etilen	C 2 H 4	59200	14107
Propilen	C3H6	85980	20541
butilen	C 4 H 8	113 400	27111
Benzen	C 6 H 6	140400	33528

DE tipi kazanlar 1 ton buhar üretmek için 71 ila 75 m3 arasında doğalgaz tüketmektedir. Eylül 2008 itibarıyla Rusya'da gazın maliyeti. metreküp başına 2,44 ruble. Bu nedenle bir ton buhar 71 × 2,44 = 173 ruble 24 kopek'e mal olacak. Fabrikalarda bir ton buharın gerçek maliyeti, DE kazanları için ton buhar başına en az 189 rubledir.

DKVR tipi kazanlar 1 ton buhar üretmek için 103 ila 118 m3 doğalgaz tüketmektedir. Bu kazanlar için bir ton buharın minimum tahmini maliyeti 103 × 2,44 = 251 ruble 32 kopektir. Fabrikalarda buharın gerçek maliyeti ton başına 290 rubleden az değil.

DE-25 buhar kazanının maksimum doğalgaz tüketimi nasıl hesaplanır? Bu kazanın teknik özellikleridir. Saatte 1840 küp. Ama aynı zamanda hesaplayabilirsiniz. 25 ton (25 bin kg), buhar ve su entalpileri arasındaki farkla (666,9-105) çarpılmalı ve tüm bunlar% 92,8 kazan verimliliğine ve gazın yanma ısısına bölünmelidir. 8300. ve bu kadar

Yapay gaz yakıtı

Yapay yanıcı gazlar, önemli ölçüde daha düşük kalorifik değere sahip oldukları için yerel öneme sahip bir yakıttır. Ana yanıcı elementleri karbon monoksit CO ve hidrojen H2'dir. Bu gazlar elde edildikleri üretim sahasında teknoloji ve enerji santrallerinde yakıt olarak kullanılmaktadır.

Tüm doğal ve yapay yanıcı gazlar patlayıcıdır ve açık alev veya kıvılcımla tutuşabilir. Gazın alt ve üst patlama limitleri vardır; havadaki en yüksek ve en düşük yüzde konsantrasyonu. Doğal gazların alt patlama sınırı %3 ile %6 arasında, üst sınırı ise %12 ile %16 arasında değişmektedir. Tüm yanıcı gazlar insan vücudunda zehirlenmelere neden olabilir. Yanıcı gazların ana toksik maddeleri şunlardır: karbon monoksit CO, hidrojen sülfür H2S, amonyak NH3.

Doğal yanıcı gazlar ve yapay olanlar renksiz (görünmez) ve kokusuzdur, bu da gaz boru hattı bağlantılarındaki sızıntılardan kazan dairesinin içine girmeleri halinde onları tehlikeli kılar. Zehirlenmeyi önlemek için, yanıcı gazlar, hoş olmayan bir kokuya sahip bir madde olan bir koku maddesi ile muamele edilmelidir.

Katı yakıtın gazlaştırılmasıyla endüstride karbon monoksit CO üretimi

Endüstriyel amaçlar için karbon monoksit, katı yakıtın gazlaştırılması, yani gaz yakıta dönüştürülmesiyle elde edilir. Bu şekilde herhangi bir katı yakıttan (fosil kömür, turba, yakacak odun vb.) karbon monoksit elde edebilirsiniz.

Katı yakıtın gazlaştırılması işlemi bir laboratuvar deneyinde gösterilmektedir (Şekil 1). Refrakter tüpü kömür parçalarıyla doldurduktan sonra kuvvetlice ısıtıyoruz ve gazometreden oksijenin geçmesine izin veriyoruz. Tüpten çıkan gazları kireçli suyla yıkayıcıdan geçirip ateşe verelim. Kireç suyu bulanıklaşır ve gaz mavimsi bir alevle yanar. Bu, reaksiyon ürünlerinde CO2 dioksit ve karbon monoksit CO'nun varlığını gösterir.

Bu maddelerin oluşumu, oksijenin sıcak kömürle temasa geçtiğinde, ikincisinin önce karbondioksite oksitlenmesiyle açıklanabilir: C + O2 = C02

Daha sonra sıcak kömürden geçerek karbondioksit kısmen karbon monoksite indirgenir: C02 + C = 2CO

Pirinç. 1. Karbon monoksit üretimi (laboratuvar deneyi).

Endüstriyel şartlarda katı yakıtın gazlaştırılması, gaz jeneratörü adı verilen fırınlarda gerçekleştirilir.

Ortaya çıkan gaz karışımına jeneratör gazı denir.

Gaz jeneratörü cihazı şekilde gösterilmiştir. Yaklaşık 5 yüksekliğinde çelik bir silindirdir. M ve çapı yaklaşık 3,5 M, içi refrakter tuğlalarla kaplanmıştır. Gaz jeneratörü yukarıdan yakıtla yüklenir; Alttan hava veya su buharı bir fan aracılığıyla ızgara aracılığıyla sağlanır.

Havadaki oksijen, yakıttaki karbonla reaksiyona girerek karbondioksit oluşturur ve bu, sıcak yakıt tabakasından geçerek karbon tarafından karbon monoksite indirgenir.

Jeneratöre yalnızca hava üflenirse, sonuçta karbon monoksit ve hava nitrojeni (aynı zamanda belirli miktarda CO2 ve diğer yabancı maddeler) içeren bir gaz elde edilir. Bu jeneratör gazına hava gazı denir.

Sıcak kömürlü bir jeneratöre su buharı üflenirse reaksiyon, karbon monoksit ve hidrojen oluşumuyla sonuçlanır: C + H2O = CO + H2

Bu gaz karışımına su gazı denir. Su gazı, karbon monoksit ile birlikte ikinci bir yanıcı gaz olan hidrojeni de içerdiğinden, hava gazından daha yüksek bir kalorifik değere sahiptir. Yakıtların gazlaştırılması ürünlerinden biri olan su gazı (sentez gazı). Su gazı esas olarak CO (%40) ve H2 (%50)'den oluşur. Su gazı bir yakıttır (yanma ısısı 10.500 kJ/m3 veya 2730 kcal/mg) ve aynı zamanda metil alkol sentezi için bir hammaddedir. Ancak su gazı uzun süre üretilemez çünkü oluşumunun reaksiyonu endotermiktir (ısı emilimiyle) ve bu nedenle jeneratördeki yakıt soğur. Kömürü sıcak durumda tutmak için, jeneratöre su buharının enjeksiyonu, oksijenin yakıtla reaksiyona girerek ısıyı açığa çıkardığı bilinen havanın enjeksiyonu ile dönüşümlü olarak gerçekleştirilir.

Son zamanlarda yakıtın gazlaştırılmasında buhar-oksijen patlaması yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Su buharının ve oksijenin yakıt katmanından eşzamanlı olarak üflenmesi, sürecin sürekli çalışmasına olanak tanır, jeneratörün üretkenliğini önemli ölçüde artırır ve yüksek miktarda hidrojen ve karbon monoksit içeren gaz üretir.

Modern gaz jeneratörleri sürekli çalışan güçlü cihazlardır.

Gaz jeneratörüne yakıt beslendiğinde yanıcı ve zehirli gazların atmosfere girmesini önlemek için yükleme tamburu çift yapılmıştır. Yakıt tamburun bir bölmesine girerken, diğer bölmeden jeneratöre yakıt dökülür; tambur döndüğünde bu işlemler tekrarlanır ancak jeneratör her zaman atmosferden izole kalır. Jeneratördeki yakıtın düzgün dağıtımı, farklı yüksekliklere monte edilebilen bir koni kullanılarak gerçekleştirilir. İndirildiğinde kömür jeneratörün merkezine daha yakın düşer; koni kaldırıldığında ise kömür jeneratörün duvarlarına daha yakın fırlatılır.

Külün gaz jeneratöründen çıkarılması mekanizedir. Koni şeklindeki ızgara, bir elektrik motoru tarafından yavaşça döndürülür. Bu durumda kül, jeneratörün duvarlarına doğru kaydırılır ve özel cihazlar kullanılarak periyodik olarak çıkarıldığı kül kutusuna boşaltılır.

İlk gaz lambaları 1819'da St. Petersburg'da Aptekarsky Adası'nda yakıldı. Kullanılan gaz kömürün gazlaştırılmasıyla elde edildi. Buna aydınlatıcı gaz deniyordu.

Büyük Rus bilim adamı D.I. Mendeleev (1834-1907), kömürün gazlaştırılmasının dışarı çıkarılmadan doğrudan yeraltında gerçekleştirilebileceği fikrini ilk kez dile getirdi. Çarlık hükümeti Mendeleev'in bu teklifini beğenmedi.

Yeraltı gazlaştırma fikri V.I. Lenin tarafından sıcak bir şekilde desteklendi. Bunu "teknolojinin en büyük zaferlerinden biri" olarak nitelendirdi. Yeraltında gazlaştırma ilk kez Sovyet devleti tarafından gerçekleştirildi. Büyük Vatanseverlik Savaşı'ndan önce, Sovyetler Birliği'ndeki Donetsk ve Moskova Bölgesi kömür havzalarında yer altı jeneratörleri çalışıyordu.

Yeraltı gazlaştırma yöntemlerinden biri hakkında bir fikir Şekil 3'te verilmiştir. Kömür damarına, aşağıya bir kanalla bağlanan iki kuyu açılmıştır. Kuyulardan birinin yakınındaki böyle bir kanalda kömür ateşe verilir ve oraya patlama sağlanır. Kanal boyunca hareket eden yanma ürünleri sıcak kömürle etkileşime girerek geleneksel bir jeneratörde olduğu gibi yanıcı gaz oluşumuna neden olur. Gaz ikinci kuyudan yüzeye çıkıyor.

Üretici gaz, endüstriyel fırınların (metalurji, kok fırınları) ısıtılmasında ve arabalarda yakıt olarak yaygın olarak kullanılmaktadır (Şekil 4).

Pirinç. 3. Kömürün yer altı gazlaştırma şeması.

Su gazındaki hidrojen ve karbon monoksitten sıvı yakıt gibi bir takım organik ürünler sentezlenir. Sentetik sıvı yakıt, karbon monoksit ve hidrojenden 150-170 santigrat derecede ve 0,7 - 20 MN/m2 (200 kgf/cm2) basınçta, bir katalizör (nikel, demir, kobalt). Sentetik sıvı yakıtın ilk üretimi, 2. Dünya Savaşı sırasında petrol kıtlığı nedeniyle Almanya'da düzenlendi. Sentetik sıvı yakıt, yüksek maliyeti nedeniyle yaygın olarak kullanılmamaktadır. Hidrojen üretmek için su gazı kullanılır. Bunun için su buharıyla karıştırılan su gazı bir katalizör eşliğinde ısıtılır ve bunun sonucunda su gazında halihazırda bulunan hidrojene ek olarak hidrojen elde edilir: CO + H2O = CO2 + H2