Prosječna kalorijska vrijednost prirodnog plina. Specifična toplota sagorevanja goriva i zapaljivih materijala

FIZIČKA I HEMIJSKA SVOJSTVA PRIRODNIH GASOVA

At prirodni gasovi nema boje, mirisa, ukusa.

Glavni pokazatelji prirodnih gasova uključuju: sastav, toplotu sagorevanja, gustinu, temperaturu sagorevanja i paljenja, granice eksplozivnosti i pritisak eksplozije.

Prirodni gasovi sa čistih gasnih polja uglavnom se sastoje od metana (82-98%) i drugih ugljovodonika.

Zapaljivi gas sadrži zapaljive i nezapaljive materije. Zapaljivi gasovi uključuju: ugljovodonike, vodonik, vodonik sulfid. Nezapaljivi materijali uključuju: ugljični dioksid, kisik, dušik i vodenu paru. Njihov sastav je nizak i iznosi 0,1-0,3% CO 2 i 1-14% N 2 . Nakon ekstrakcije iz gasa se izdvaja otrovni gas sumporovodik, čiji sadržaj ne bi trebalo da prelazi 0,02 g/m3.

Kalorična vrijednost je količina topline koja se oslobađa tokom potpuno sagorevanje 1 m3 plina. Toplota sagorevanja se meri u kcal/m3, kJ/m3 gasa. Kalorična vrijednost suhog prirodnog plina je 8000-8500 kcal/m 3 .

Vrijednost izračunata omjerom mase tvari i njenog volumena naziva se gustina tvari. Gustina se mjeri u kg/m3. Gustina prirodnog gasa u potpunosti zavisi od njegovog sastava i kreće se u granicama c = 0,73-0,85 kg/m3.

Najvažnija karakteristika bilo kojeg zapaljivog plina je toplinska snaga, tj. Maksimalna temperatura postignuto potpunim sagorevanjem gasa, ako potreban iznos Vazduh za sagorevanje tačno odgovara hemijskim formulama sagorevanja, a početna temperatura gasa i vazduha je nula.

Toplotni kapacitet prirodnih gasova je oko 2000 -2100 °C, metana - 2043 °C. Stvarna temperatura sagorevanja u pećima je mnogo niža od toplotne snage i zavisi od uslova sagorevanja.

Temperatura paljenja je temperatura mješavine zraka i goriva pri kojoj se smjesa zapali bez izvora paljenja. Za prirodni plin je u rasponu od 645-700 °C.

Svi zapaljivi gasovi su eksplozivni, mogu se zapaliti otvorenim plamenom ili varnicom. Razlikovati donji i gornji granica koncentraciješirenje plamena , tj. donje i gornje koncentracije pri kojima je moguća eksplozija smjese. donja granica eksplozivnost gasova je 3÷6%, gornja 12÷16%.

Granice eksplozivnosti.

Smjesa plina i zraka koja sadrži količinu plina:

do 5% - ne gori;

od 5 do 15% - eksplodira;

više od 15% - gori kada se dovodi zrak.

Pritisak prilikom eksplozije prirodnog gasa je 0,8-1,0 MPa.

Svi zapaljivi gasovi mogu izazvati trovanje ljudskog organizma. Glavne toksične supstance su: ugljen monoksid (CO), sumporovodik (H 2 S), amonijak (NH 3).

Prirodni gas nema miris. Da bi se utvrdilo curenje, gas se odorizira (tj. daje mu se specifičan miris). Sprovođenje odorizacije se vrši upotrebom etil merkaptana. Sprovesti odorizaciju na gasnim distributivnim stanicama (GDS). Kada 1% prirodnog gasa uđe u vazduh, počinje da se oseća njegov miris. Praksa pokazuje da bi prosječna količina etil merkaptana za odorizaciju prirodnog plina koji se isporučuje u gradsku mrežu trebala biti 16 g na 1.000 m3 gasa.

U poređenju sa tvrdim i tečno gorivo prirodni gas pobjeđuje na mnogo načina:

Relativna jeftinost, što se objašnjava više lakši način rudarstvo i transport;

Nema pepela i uklanjanja čvrstih čestica u atmosferu;

Visoka toplota sagorevanja;

Nije potrebna priprema goriva za sagorevanje;

Uslužnim radnicima se olakšava rad i poboljšavaju sanitarno-higijenski uslovi njihovog rada;

Olakšava automatizaciju radnih procesa.

Zbog mogućih curenja kroz nepropusnost na priključcima i spojevima gasovoda, upotreba prirodnog gasa zahteva posebnu pažnju i oprez. Prodiranje više od 20% plina u prostoriju može dovesti do gušenja, a ako je prisutan u zatvorenom volumenu od 5 do 15% može izazvati eksploziju mješavine plina i zraka. Nepotpuno sagorijevanje proizvodi otrov ugljen monoksid CO, koji i u malim koncentracijama dovodi do trovanja servisera.

Prema poreklu prirodni gasovi se dele u dve grupe: suvi i masni.

Suha gasovi su gasovi mineralnog porekla i nalaze se u područjima povezanim sa sadašnjom ili prošlom vulkanskom aktivnošću. Suhi plinovi se sastoje gotovo isključivo od samog metana sa zanemarljivom količinom balastnih sastojaka (dušik, ugljen-dioksid) i imaju kalorijsku vrijednost Qn=7000÷9000 kcal/nm3.

masno plinovi prate naftna polja i obično se akumuliraju u gornjim slojevima. Po svom poreklu, masni gasovi su bliski nafti i sadrže mnogo ugljovodonika koji se lako kondenzuju. Kalorična vrijednost tečni gasovi Qn=8000-15000 kcal/nm3

Prednosti plinovitih goriva uključuju jednostavnost transporta i sagorijevanja, odsustvo pepela vlage i značajnu jednostavnost kotlovske opreme.

Kao i prirodni gasovi Koriste se i veštački zapaljivi gasovi dobijeni tokom obrade čvrsta goriva, ili kao rezultat rada industrijske instalacije kao otpadni gasovi. Vještački gasovi se sastoje od zapaljivih gasova nepotpunog sagorevanja goriva, balastnih gasova i vodene pare i dele se na bogate i siromašne, sa prosečnom kalorijskom vrednošću od 4500 kcal/m3 i 1300 kkam3, respektivno. Sastav gasova: vodonik, metan, druga ugljovodonična jedinjenja CmHn, sumporovodik H 2 S, negorivi gasovi, ugljen dioksid, kiseonik, azot i mala količina vodene pare. Balast - dušik i ugljični dioksid.

Dakle, sastav suhog plinovitog goriva može se predstaviti kao sljedeća mješavina elemenata:

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

Sastav vlažnog plinovitog goriva izražava se na sljedeći način:

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

Toplota sagorevanja suho gasovito gorivo kJ/m3 (kcal/m3) po 1 m3 gasa u normalnim uslovima određuje se na sledeći način:

Qn \u003d 0,01,

Gdje je Qi kalorijska vrijednost odgovarajućeg plina.

Toplota sagorevanja gasovitog goriva data je u tabeli 3.

Plin iz visoke peći nastale tokom topljenja gvožđa u visokim pećima. Njegov prinos i hemijski sastav zavise od svojstava punjenja i goriva, načina rada peći, načina intenziviranja procesa i drugih faktora. Učinak gasa se kreće od 1500-2500 m 3 po toni sirovog gvožđa. Udio negorivih komponenti (N 2 i CO 2) u visokopećnom plinu je oko 70%, što uzrokuje njegove niske termičke karakteristike (najniža kalorijska vrijednost plina je 3-5 MJ/m 3).

Pri sagorevanju visokopećnog gasa maksimalna temperatura produkata sagorevanja (bez toplotnih gubitaka i potrošnje toplote za disocijaciju CO 2 i H 2 O) je 400-1500 0 C. Ako se gas i vazduh zagreju pre sagorevanja, temperatura produkata sagorevanja može biti značajno povećana.

ferolegirani gas nastaju tokom topljenja ferolegura u pećima za redukciju rude. Plin dolazi iz zatvorene pećnice, može se koristiti kao gorivo SER (sekundarni energetski resursi). U otvorenim pećima, zbog slobodnog pristupa zraka, plin gori na vrhu. Prinos i sastav gasa ferolegure zavise od kvaliteta istopljenog

legura, sastav punjenja, način rada peći, njena snaga itd. Sastav gasa: 50-90% CO, 2-8% H 2 , 0,3-1% CH 4 , O 2<1%, 2-5% CO 2 , остальное N 2 . Максимальная температура продуктов сгорания равна 2080 ^0 C. Запылённость газа составляет 30-40 г/м^3 .

konverter gas nastaje tokom taljenja čelika u pretvaračima kiseonika. Gas se sastoji uglavnom od ugljičnog monoksida, njegov prinos i sastav tokom topljenja značajno se mijenjaju. Nakon prečišćavanja, sastav gasa je otprilike sljedeći: 70-80% CO; 15-20% CO 2 ; 0,5-0,8% O 2 ; 3-12% N 2. Toplota sagorevanja gasa je 8,4-9,2 MJ/m 3 . Maksimalna temperatura sagorevanja dostiže 2000 0 C.

gas koksne peći nastaje tokom koksovanja ugljenog punjenja. U crnoj metalurgiji se koristi nakon ekstrakcije hemijskih proizvoda. Sastav koksnog gasa zavisi od svojstava uglja i uslova koksovanja. Zapreminski udjeli komponenti u gasu su u sljedećim granicama, %: 52-62H 2 ; 0,3-0,6 O 2 ; 23,5-26,5 CH 4; 5,5-7,7 CO; 1,8-2,6 CO 2 . Toplina sagorijevanja je 17-17,6 MJ / m ^ 3, maksimalna temperatura produkata izgaranja je 2070 0 S.

Plinsko gorivo dijeli se na prirodno i vještačko i mješavina je gorivih i negorivih plinova koja sadrži određenu količinu vodene pare, a ponekad i prašine i katrana. Količina gasnog goriva je izražena u kubnim metrima u normalnim uslovima (760 mm Hg i 0°C), a sastav se izražava u zapreminskim procentima. Pod sastavom goriva podrazumijeva se sastav njegovog suhog plinovitog dijela.

gorivo prirodnog gasa

Najzastupljenije plinsko gorivo je prirodni plin, koji ima visoku kalorijsku vrijednost. Osnova prirodnog gasa je metan, čiji je sadržaj 76,7-98%. Ostala gasovita ugljovodonična jedinjenja su deo prirodnog gasa od 0,1 do 4,5%.

Tečni plin je proizvod prerade nafte - sastoji se uglavnom od mješavine propana i butana.

Prirodni gas (CNG, NG): metan CH4 više od 90%, etan C2 H5 manje od 4%, propan C3 H8 manje od 1%

Tečni gas (LPG): propan C3 H8 više od 65%, butan C4 H10 manje od 35%

Zapaljivi gasovi uključuju: vodonik H 2, metan CH 4, druga ugljovodonična jedinjenja C m H n, sumporovodik H 2 S i negorivi gasovi, ugljen dioksid CO2, kiseonik O 2, azot N 2 i malu količinu vodene pare H 2 O. Indeksi m i P na C i H karakteriziraju spojeve različitih ugljikovodika, na primjer, za metan CH 4 t = 1 i n= 4, za etan S 2 N b t = 2 i n= b itd.

Sastav suvog gasovitog goriva (u zapreminskim procentima):

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

Negorivi dio suhog plinovitog goriva - balast - je dušik N i ugljični dioksid CO 2 .

Sastav vlažnog plinovitog goriva izražava se na sljedeći način:

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

Toplota sagorevanja, kJ / m (kcal / m 3), 1 m 3 čistog suvog gasa u normalnim uslovima određuje se na sledeći način:

Q n s = 0,01,

gdje je Qco, Q n 2 , Q sa m n n Q n 2 s. - toplota sagorevanja pojedinačnih gasova koji čine mešavinu, kJ / m 3 (kcal / m 3); CO, H 2, Cm H n , H 2 S - komponente koje čine gasnu mešavinu, % po zapremini.

Kalorična vrijednost 1 m3 suhog prirodnog plina u normalnim uvjetima za većinu domaćih nalazišta iznosi 33,29 - 35,87 MJ/m3 (7946 - 8560 kcal/m3). Karakteristike gasovitog goriva date su u tabeli 1.

Primjer. Odredite neto kalorijsku vrijednost prirodnog plina (pod normalnim uvjetima) sljedećeg sastava:

H 2 S = 1%; CH 4 = 76,7%; C 2 H 6 = 4,5%; C 3 H 8 = 1,7%; C 4 H 10 = 0,8%; C 5 H 12 = 0,6%.

Zamjenom u formulu (26) karakteristike gasova iz tabele 1 dobijamo:

Q ns = 0,01 = 33981 kJ / m 3 ili

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 / m

Tabela 1. Karakteristike gasovitih goriva

Gas	Oznaka	Toplota sagorevanja Q n s
		KJ/m3	kcal/m3
Vodonik	H,	10820	2579
ugljen monoksid	SO	12640	3018
hidrogen sulfid	H 2 S	23450	5585
Metan	CH 4	35850	8555
Ethane	C 2 H 6	63 850	15226
Propan	C 3 H 8	91300	21795
Butan	C 4 H 10	118700	22338
Pentane	C 5 H 12	146200	34890
Etilen	C 2 H 4	59200	14107
propilen	C 3 H 6	85980	20541
Butilen	C 4 H 8	113 400	27111
Benzen	C 6 H 6	140400	33528

Kotlovi tipa DE troše od 71 do 75 m3 prirodnog plina za proizvodnju jedne tone pare. Cijena plina u Rusiji u septembru 2008 iznosi 2,44 rubalja po kubnom metru. Shodno tome, tona pare koštat će 71 × 2,44 = 173 rubalja 24 kopejki. Stvarni trošak tone pare u tvornicama je za DE kotlove najmanje 189 rubalja po toni pare.

Kotlovi tipa DKVR troše od 103 do 118 m3 prirodnog gasa za proizvodnju jedne tone pare. Minimalni procijenjeni trošak tone pare za ove kotlove je 103 × 2,44 = 251 rublje 32 kopejke. Stvarni trošak pare za biljke je najmanje 290 rubalja po toni.

Kako izračunati maksimalnu potrošnju prirodnog plina za parni kotao DE-25? Ovo je specifikacija kotla. 1840 kocki na sat. Ali možete i izračunati. 25 tona (25 hiljada kg) mora se pomnožiti sa razlikom između entalpija pare i vode (666,9-105) i sve to podijeliti sa efikasnošću kotla od 92,8% i toplinom sagorijevanja plina. 8300. i sve

Vještačko plinsko gorivo

Umjetni zapaljivi plinovi su lokalna goriva, jer imaju mnogo nižu kaloričnu vrijednost. Njihovi glavni zapaljivi elementi su ugljen monoksid CO i vodonik H2. Ovi gasovi se koriste u granicama proizvodnje gde se dobijaju kao gorivo za tehnološke i elektrane.

Svi prirodni i umjetni zapaljivi plinovi su eksplozivni, mogu se zapaliti na otvorenom plamenu ili iskri. Postoje donja i gornja granica eksplozivnosti gasa, tj. najveće i najniže procentualne koncentracije u zraku. Donja granica eksplozivnosti prirodnih gasova kreće se od 3% do 6%, dok se gornja granica kreće od 12% do 16%. Svi zapaljivi gasovi mogu izazvati trovanje ljudskog organizma. Glavne toksične supstance zapaljivih gasova su: ugljen monoksid CO, sumporovodik H2S, amonijak NH3.

Prirodni zapaljivi gasovi, kao i veštački, su bezbojni (nevidljivi), bez mirisa, što ih čini opasnim kada prodre u unutrašnjost kotlarnice kroz nepropusne spojeve gasovoda. Da biste izbjegli trovanje, zapaljive plinove treba tretirati odorantom - tvari neugodnog mirisa.

Dobivanje ugljen monoksida CO u industriji gasifikacijom čvrstog goriva

Za industrijske potrebe, ugljen monoksid se dobija gasifikacijom čvrstog goriva, odnosno njegovom transformacijom u gasovito gorivo. Tako možete dobiti ugljični monoksid iz bilo kojeg čvrstog goriva - fosilnog uglja, treseta, drva za ogrjev, itd.

Proces gasifikacije čvrstog goriva prikazan je u laboratorijskom eksperimentu (sl. 1). Nakon što smo vatrostalnu cijev napunili komadićima drvenog uglja, snažno je zagrijemo i pustimo kisik da prođe kroz gasometar. Pustite da gasovi koji izlaze iz cevi prođu kroz mašinu za pranje krečnjaka, a zatim je zapalite. Krečna voda postaje mutna, gas gori plavkastim plamenom. Ovo ukazuje na prisustvo CO2 dioksida i ugljen monoksida CO u produktima reakcije.

Nastanak ovih tvari može se objasniti činjenicom da kada kisik dođe u kontakt s vrućim ugljem, potonji se prvo oksidira u ugljični dioksid: C + O 2 \u003d CO 2

Zatim, prolazeći kroz vrući ugalj, ugljični dioksid se njime djelomično reducira u ugljični monoksid: CO 2 + C \u003d 2CO

Rice. 1. Dobivanje ugljičnog monoksida (laboratorijsko iskustvo).

U industrijskim uslovima, gasifikacija čvrstih goriva se vrši u pećima koje se nazivaju gasni generatori.

Dobivena mješavina plinova naziva se proizvodni plin.

Uređaj generatora plina prikazan je na slici. To je čelični cilindar visine oko 5 m i prečnika od približno 3,5 m, iznutra obložena vatrostalnom opekom. Odozgo se plinski generator puni gorivom; Odozdo se zrak ili vodena para dovodi ventilatorom kroz rešetku.

Kiseonik u vazduhu reaguje sa ugljenikom goriva, formirajući ugljen-dioksid, koji se, uzdižući se kroz sloj vrućeg goriva, redukuje ugljenikom u ugljen monoksid.

Ako se u generator upuhuje samo zrak, onda se dobiva plin koji u svom sastavu sadrži ugljični monoksid i dušik zraka (kao i određenu količinu CO 2 i drugih nečistoća). Ovaj generatorski gas se naziva vazdušni gas.

Međutim, ako se vodena para upuhuje u generator s vrućim ugljem, tada se kao rezultat reakcije formiraju ugljični monoksid i vodik: C + H 2 O \u003d CO + H 2

Ova mešavina gasova se naziva vodeni gas. Vodeni plin ima veću kalorijsku vrijednost od plina iz zraka, jer njegov sastav, uz ugljični monoksid, uključuje i drugi zapaljivi plin - vodonik. Vodeni gas (sintetski gas), jedan od proizvoda gasifikacije goriva. Vodeni gas se sastoji uglavnom od CO (40%) i H2 (50%). Vodeni gas je gorivo (kalorična vrijednost 10.500 kJ/m3, odnosno 2730 kcal/mg) i istovremeno sirovina za sintezu metanola. Vodeni plin se, međutim, ne može dobiti dugo vremena, jer je reakcija njegovog nastanka endotermna (sa apsorpcijom topline), pa se gorivo u generatoru hladi. Da bi ugalj bio vruć, ubrizgavanje vodene pare u generator naizmjenično se s ubrizgavanjem zraka, čiji kisik, kao što je poznato, reagira s gorivom i oslobađa toplinu.

Nedavno se parno-kiseonički mlaz široko koristi za gasifikaciju goriva. Istovremeno duvanje vodene pare i kiseonika kroz sloj goriva omogućava kontinuirano odvijanje procesa, značajno povećanje produktivnosti generatora i dobijanje gasa sa visokim sadržajem vodonika i ugljen monoksida.

Moderni plinski generatori su moćni uređaji kontinuiranog djelovanja.

Tako da kada se gorivo dovodi u plinski generator, zapaljivi i otrovni plinovi ne prodiru u atmosferu, bubanj za punjenje je dvostruk. Dok gorivo ulazi u jedan odjeljak bubnja, gorivo se izlijeva iz drugog odjeljka u generator; kada se bubanj okreće, ovi procesi se ponavljaju, dok generator ostaje cijelo vrijeme izolovan od atmosfere. Ravnomjerna raspodjela goriva u generatoru vrši se pomoću konusa, koji se može ugraditi na različite visine. Kada se spusti, ugalj leži bliže centru generatora; kada se konus podigne, ugalj se baca bliže zidovima generatora.

Uklanjanje pepela iz generatora gasa je mehanizovano. Rešetka u obliku konusa se polako okreće pomoću elektromotora. U tom slučaju, pepeo se pomiče na zidove generatora i posebnim uređajima se baca u kutiju za pepeo, odakle se povremeno uklanja.

Prve plinske lampe zapaljene su u Sankt Peterburgu na Aptekarskom ostrvu 1819. godine. Plin koji je korišten je dobiven gasifikacijom uglja. Zvao se laki gas.

Veliki ruski naučnik D. I. Mendeljejev (1834-1907) prvi je izrazio ideju da se gasifikacija uglja može izvršiti direktno pod zemljom, bez podizanja. Carska vlada nije cijenila Mendeljejevljev prijedlog.

Ideju podzemne gasifikacije toplo je podržao V. I. Lenjin. On je to nazvao "jednim od velikih trijumfa tehnologije". Podzemnu gasifikaciju je po prvi put izvršila sovjetska država. Već prije Velikog Domovinskog rata, podzemni generatori su radili u ugljenim bazenima Donjecke i Moskovske regije u Sovjetskom Savezu.

Slika 3 daje predstavu o jednoj od metoda podzemne gasifikacije.U ugljeni sloj položena su dva bunara, koji su na dnu povezani kanalom. U takvom kanalu u blizini jednog bunara se pali ugalj i tu se vrši eksplozija. Proizvodi izgaranja, krećući se duž kanala, stupaju u interakciju s vrućim ugljem, što rezultira stvaranjem zapaljivog plina, kao u konvencionalnom generatoru. Gas izlazi na površinu kroz drugu bušotinu.

Generatorski plin se široko koristi za grijanje industrijskih peći – metalurških, koksnih i kao gorivo u automobilima (Sl. 4).

Rice. 3. Šema podzemne gasifikacije uglja.

Brojni organski proizvodi, kao što su tečna goriva, sintetiziraju se iz vodika i ugljičnog monoksida vodenog plina. Sintetičko tečno gorivo - gorivo (uglavnom benzin), dobijeno sintezom od ugljen monoksida i vodonika na 150-170 stepeni Celzijusa i pritisku od 0,7 - 20 MN/m2 (200 kgf/cm2), u prisustvu katalizatora (nikl, gvožđe, kobalt). Prva proizvodnja sintetičkih tečnih goriva organizovana je u Nemačkoj tokom 2. svetskog rata zbog nestašice nafte. Sintetička tečna goriva nisu dobila široku distribuciju zbog svoje visoke cijene. Vodeni plin se koristi za proizvodnju vodonika. Da bi se to postiglo, vodeni plin u mješavini s vodenom parom zagrijava se u prisustvu katalizatora i kao rezultat se dobiva vodik pored onog koji je već prisutan u vodenom plinu: CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2

5. TERMIČKA BILANSA SAGOREVANJA

Razmotrite metode za proračun toplinske ravnoteže procesa sagorijevanja plinovitih, tekućih i čvrstih goriva. Proračun se svodi na rješavanje sljedećih problema.

· Određivanje toplote sagorevanja (kalorične vrednosti) goriva.

· Određivanje teorijske temperature sagorevanja.

5.1. TOPLOTA GORENJA

Hemijske reakcije su praćene oslobađanjem ili apsorpcijom topline. Kada se toplota oslobodi, reakcija se naziva egzotermna, a kada se apsorbuje, naziva se endotermna. Sve reakcije sagorevanja su egzotermne, a produkti sagorevanja su egzotermna jedinjenja.

Toplota koja se oslobađa (ili apsorbuje) tokom hemijske reakcije naziva se toplota reakcije. Kod egzotermnih reakcija je pozitivan, kod endotermnih negativan. Reakcija sagorevanja je uvek praćena oslobađanjem toplote. Toplota sagorevanja Q g(J/mol) je količina topline koja se oslobađa prilikom potpunog sagorijevanja jednog mola tvari i transformacije zapaljive tvari u produkte potpunog izgaranja. Mol je osnovna SI jedinica za količinu supstance. Jedan mol je tolika količina tvari koja sadrži onoliko čestica (atoma, molekula itd.) koliko ima atoma u 12 g izotopa ugljika-12. Masa količine supstance jednake 1 molu (molekularna ili molarna masa) numerički se poklapa sa relativnom molekulskom težinom date supstance.

Na primjer, relativna molekulska težina kisika (O 2 ) je 32, ugljičnog dioksida (CO 2 ) je 44, a odgovarajuće molekulske težine bi bile M=32 g/mol i M=44 g/mol. Dakle, jedan mol kiseonika sadrži 32 grama ove supstance, a jedan mol CO 2 sadrži 44 grama ugljen-dioksida.

U tehničkim proračunima često se ne koristi toplota sagorevanja Q g, i kaloričnu vrijednost goriva Q(J / kg ili J / m 3). Kalorična vrijednost tvari je količina topline koja se oslobađa pri potpunom sagorijevanju 1 kg ili 1 m 3 tvari. Za tečne i čvrste tvari proračun se vrši po 1 kg, a za plinovite tvari po 1 m 3.

Poznavanje toplote sagorevanja i kalorijske vrednosti goriva neophodno je za izračunavanje temperature sagorevanja ili eksplozije, pritiska eksplozije, brzine širenja plamena i drugih karakteristika. Kalorična vrijednost goriva određuje se eksperimentalno ili proračunom. U eksperimentalnom određivanju kalorijske vrijednosti, data masa čvrstog ili tekućeg goriva se spaljuje u kalorimetrijskoj bombi, a u slučaju plinovitog goriva u plinskom kalorimetru. Ovi uređaji mjere ukupnu toplinu Q 0 , koji se oslobađa tokom sagorijevanja uzorka vaganja goriva m. Kalorična vrijednost Q g nalazi se prema formuli

Odnos između toplote sagorevanja i
kaloričnu vrijednost goriva

Da bi se uspostavila veza između toplote sagorevanja i kalorijske vrednosti neke supstance, potrebno je zapisati jednačinu za hemijsku reakciju sagorevanja.

Produkt potpunog sagorijevanja ugljika je ugljični dioksid:

C + O 2 → CO 2.

Produkt potpunog sagorevanja vodonika je voda:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

Produkt potpunog sagorevanja sumpora je sumpor dioksid:

S + O 2 → SO 2.

Istovremeno, dušik, halogenidi i drugi nezapaljivi elementi se oslobađaju u slobodnom obliku.

zapaljivim gasom

Kao primjer, izračunat ćemo kaloričnu vrijednost metana CH 4, za koju je toplina sagorijevanja jednaka Q g=882.6 .

Odredite molekulsku težinu metana u skladu sa njegovom hemijskom formulom (CH 4):

M=1∙12+4∙1=16 g/mol.

Odredite kalorijsku vrijednost 1 kg metana:

Nađimo zapreminu 1 kg metana, znajući njegovu gustinu ρ=0,717 kg/m 3 pod normalnim uslovima:

.

Odredite kalorijsku vrijednost 1 m 3 metana:

Kalorična vrijednost svih zapaljivih plinova određuje se na sličan način. Za mnoge uobičajene tvari, kalorijske vrijednosti i kalorijske vrijednosti izmjerene su s velikom preciznošću i date su u relevantnoj referentnoj literaturi. Dajemo tablicu vrijednosti za kaloričnu vrijednost nekih plinovitih tvari (tabela 5.1). Vrijednost Q u ovoj tabeli dat je u MJ / m 3 i u kcal / m 3, budući da se 1 kcal = 4,1868 kJ često koristi kao jedinica toplote.

Tabela 5.1

Kalorična vrijednost gasovitih goriva

Supstanca			Acetilen
Q

Zapaljiva tvar - tečna ili čvrsta

Kao primjer, izračunat ćemo kaloričnu vrijednost etil alkohola C 2 H 5 OH, za koju toplotu sagorijevanja Q g= 1373,3 kJ/mol.

Odredite molekulsku masu etil alkohola u skladu sa njegovom hemijskom formulom (C 2 H 5 OH):

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

Odredite kalorijsku vrijednost 1 kg etil alkohola:

Kalorična vrijednost svih tekućih i čvrstih zapaljivih tvari određuje se na sličan način. U tabeli. 5.2 i 5.3 pokazuju kalorijske vrijednosti Q(MJ/kg i kcal/kg) za neke tečne i čvrste supstance.

Tabela 5.2

Kalorična vrijednost tečnih goriva

Supstanca		Metil alkohol	Etanol			Lož ulje, ulje
Q

Tabela 5.3

Kalorična vrijednost čvrstih goriva

Supstanca		drvo svježe	suvo drvo	Mrki ugalj	Treset suvi	Antracit, koksa
Q

Mendeljejeva formula

Ako je kalorijska vrijednost goriva nepoznata, onda se može izračunati korištenjem empirijske formule koju je predložio D.I. Mendeljejev. Da biste to učinili, morate znati elementarni sastav goriva (ekvivalentnu formulu goriva), odnosno postotak sljedećih elemenata u njemu:

Kiseonik (O);

Vodonik (H);

Ugljik (C);

Sumpor (S);

Pepeo (A);

Voda (W).

Produkti sagorevanja goriva uvek sadrže vodenu paru, koja nastaje kako usled prisustva vlage u gorivu, tako i tokom sagorevanja vodonika. Otpadni proizvodi sagorevanja napuštaju industrijsko postrojenje na temperaturi iznad temperature rosišta. Stoga se toplina koja se oslobađa pri kondenzaciji vodene pare ne može korisno iskoristiti i ne treba je uzimati u obzir u termičkim proračunima.

Za proračun se obično koristi neto kalorijska vrijednost. Q n gorivo, koje uzima u obzir gubitke toplote sa vodenom parom. Za čvrsta i tečna goriva, vrijednost Q n(MJ / kg) približno se određuje formulom Mendeljejeva:

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

gdje je postotak (masenih %) sadržaja odgovarajućih elemenata u sastavu goriva naveden u zagradama.

Ova formula uzima u obzir toplinu reakcija egzotermnog izgaranja ugljika, vodika i sumpora (sa predznakom plus). Kiseonik, koji je deo goriva, delimično zamenjuje kiseonik u vazduhu, pa se odgovarajući pojam u formuli (5.1) uzima sa predznakom minus. Kada vlaga isparava, toplina se troši, pa se odgovarajući pojam koji sadrži W također uzima sa predznakom minus.

Poređenje proračunskih i eksperimentalnih podataka o kalorijskoj vrijednosti različitih goriva (drvo, treset, ugalj, nafta) pokazalo je da proračun prema formuli Mendeljejeva (5.1) daje grešku koja ne prelazi 10%.

Neto kalorijska vrijednost Q n(MJ/m 3) suvih zapaljivih gasova može se izračunati sa dovoljnom tačnošću kao zbir proizvoda toplotne vrednosti pojedinih komponenti i njihovog procenta u 1 m 3 gasovitog goriva.

Q n= 0.108[N 2 ] + 0.126[SO] + 0.358[CH 4 ] + 0.5[S 2 N 2 ] + 0.234[N 2 S ]…, (5.2)

pri čemu je procenat (vol.%) sadržaja odgovarajućih gasova u smeši naveden u zagradama.

Prosječna kalorijska vrijednost prirodnog plina je oko 53,6 MJ/m 3 . U umjetno proizvedenim zapaljivim plinovima sadržaj CH 4 metana je zanemariv. Glavne zapaljive komponente su vodonik H2 i ugljen monoksid CO. U plinu iz koksnih peći, na primjer, sadržaj H 2 dostiže (55 ÷ 60)%, a neto kalorična vrijednost takvog plina dostiže 17,6 MJ/m 3 . U generatorskom gasu sadržaj CO ~ 30% i H 2 ~ 15%, dok je neto kalorična vrednost generatorskog gasa Q n= (5,2÷6,5) MJ/m 3 . U plinu visoke peći sadržaj CO i H 2 je manji; magnitude Q n= (4,0÷4,2) MJ/m 3 .

Razmotrimo primjere izračunavanja kalorijske vrijednosti tvari pomoću formule Mendelejeva.

Odredimo kaloričnu vrijednost uglja, čiji je elementarni sastav dat u tabeli. 5.4.

Tabela 5.4

Elementarni sastav uglja

Zamijenimo dato u tab. 5.4 podaci u formuli Mendeljejeva (5.1) (dušik N i pepeo A nisu uključeni u ovu formulu, jer su inertne supstance i ne učestvuju u reakciji sagorevanja):

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

Odredimo količinu ogrevnog drva koja je potrebna za zagrijavanje 50 litara vode od 10°C do 100°C, ako se 5% topline koja se oslobađa pri sagorijevanju potroši na grijanje, a toplinski kapacitet vode sa\u003d 1 kcal / (kg ∙ stepen) ili 4,1868 kJ / (kg ∙ stepen). Elementarni sastav ogrevnog drveta dat je u tabeli. 5.5:

Tabela 5.5

Elementarni sastav ogrevnog drveta

	Nađimo kalorijsku vrijednost drva za ogrjev prema formuli Mendeljejeva (5.1): Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. Odredite količinu topline koja se troši na zagrijavanje vode pri sagorijevanju 1 kg drva za ogrjev (uzimajući u obzir činjenicu da se 5% topline (a = 0,05) koja se oslobađa tijekom sagorijevanja troši na zagrijavanje): Q 2=a Q n=0,05 17,12=0,86 MJ/kg. Odredite količinu ogrevnog drva koja je potrebna za zagrijavanje 50 litara vode od 10°C do 100°C: kg. Tako je za zagrijavanje vode potrebno oko 22 kg drva za ogrjev.

U tablicama su prikazane masene specifične topline sagorijevanja goriva (tečnog, čvrstog i plinovitog) i nekih drugih zapaljivih materijala. U obzir dolaze goriva kao što su: ugalj, ogrevno drvo, koks, treset, kerozin, nafta, alkohol, benzin, prirodni gas itd.

Lista tabela:

U egzotermnoj reakciji oksidacije goriva, njegova kemijska energija se pretvara u toplinsku energiju uz oslobađanje određene količine topline. Dobivena toplotna energija naziva se toplota sagorevanja goriva. Zavisi od njegovog hemijskog sastava, vlažnosti i glavni je. Kalorična vrijednost goriva, koja se odnosi na 1 kg mase ili 1 m 3 zapremine, formira masenu ili volumetrijsku specifičnu kalorijsku vrijednost.

Specifična toplota sagorevanja goriva je količina toplote koja se oslobađa tokom potpunog sagorevanja jedinice mase ili zapremine čvrstog, tečnog ili gasovitog goriva. U Međunarodnom sistemu jedinica, ova vrijednost se mjeri u J / kg ili J / m 3.

Specifična toplota sagorevanja goriva može se odrediti eksperimentalno ili izračunati analitički. Eksperimentalne metode za određivanje kalorijske vrijednosti zasnivaju se na praktičnom mjerenju količine topline koja se oslobađa pri sagorijevanju goriva, na primjer, u kalorimetru s termostatom i bombom za sagorijevanje. Za gorivo poznatog hemijskog sastava, specifična toplota sagorevanja može se odrediti iz Mendeljejevske formule.

Postoje veće i manje specifične toplote sagorevanja. Bruto kalorijska vrijednost jednaka je maksimalnoj količini topline koja se oslobađa tokom potpunog sagorijevanja goriva, uzimajući u obzir toplinu utrošenu na isparavanje vlage sadržane u gorivu. Niža kalorijska vrijednost je manja od veće vrijednosti za vrijednost toplote kondenzacije, koja nastaje od vlage goriva i vodonika organske mase, koji se pri sagorijevanju pretvara u vodu.

Za određivanje pokazatelja kvaliteta goriva, kao iu proračunima toplotne tehnike obično koriste najnižu specifičnu toplinu sagorijevanja, što je najvažnija termička i radna karakteristika goriva i data je u tabelama ispod.

Specifična toplota sagorevanja čvrstog goriva (ugalj, ogrevno drvo, treset, koks)

U tabeli su prikazane vrijednosti specifične topline sagorijevanja suhog čvrstog goriva u jedinici MJ/kg. Gorivo u tabeli je raspoređeno po nazivima po abecednom redu.

Od razmatranih čvrstih goriva, najvišu toplotnu vrijednost ima koksni ugalj - njegova specifična toplina sagorijevanja je 36,3 MJ/kg (ili 36,3·10 6 J/kg u SI jedinicama). Osim toga, visoka kalorična vrijednost karakteristična je za ugalj, antracit, drveni i mrki ugalj.

Goriva sa niskom energetskom efikasnošću uključuju drvo, ogrevno drvo, barut, freztorf, uljne škriljce. Na primjer, specifična toplina sagorijevanja drva za ogrjev je 8,4 ... 12,5, a baruta - samo 3,8 MJ / kg.

Specifična toplota sagorevanja čvrstog goriva (ugalj, ogrevno drvo, treset, koks)

Gorivo
Antracit	26,8…34,8
Drveni peleti (pilete)	18,5
Ogrevno drvo suvo	8,4…11
Ogrevno drvo od breze	12,5
gasni koks	26,9
koks iz visokih peći	30,4
polukoks	27,3
Puder	3,8
Slate	4,6…9
Uljni škriljci	5,9…15
Čvrsto gorivo	4,2…10,5
Treset	16,3
vlaknasti treset	21,8
Treset za mljevenje	8,1…10,5
Tresetna mrvica	10,8
Mrki ugalj	13…25
Mrki ugalj (briketi)	20,2
Mrki ugalj (prašina)	25
Donjeck ugalj	19,7…24
Ugalj	31,5…34,4
Ugalj	27
Koksni ugalj	36,3
Kuznjecki ugalj	22,8…25,1
Čeljabinsk ugalj	12,8
Ekibastuski ugalj	16,7
freztorf	8,1
Šljaka	27,5

Specifična toplota sagorevanja tečnog goriva (alkohol, benzin, kerozin, ulje)

Data je tabela specifične toplote sagorevanja tečnog goriva i nekih drugih organskih tečnosti. Treba napomenuti da goriva kao što su benzin, dizel gorivo i ulje karakteriše veliko oslobađanje toplote tokom sagorevanja.

Specifična toplota sagorevanja alkohola i acetona je znatno niža od tradicionalnih motornih goriva. Osim toga, tečno gorivo ima relativno nisku kalorijsku vrijednost i pri potpunim sagorijevanjem 1 kg ovih ugljikovodika oslobađa se količina topline jednaka 9,2 odnosno 13,3 MJ.

Specifična toplota sagorevanja tečnog goriva (alkohol, benzin, kerozin, ulje)

Gorivo	Specifična toplota sagorevanja, MJ/kg
Aceton	31,4
Benzin A-72 (GOST 2084-67)	44,2
Avio-benzin B-70 (GOST 1012-72)	44,1
Benzin AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
Benzen	40,6
Zimsko dizel gorivo (GOST 305-73)	43,6
Ljetno dizel gorivo (GOST 305-73)	43,4
Tečno gorivo (kerozin + tečni kiseonik)	9,2
Avijacijski kerozin	42,9
Rasvjetni kerozin (GOST 4753-68)	43,7
ksilen	43,2
Lož ulje sa visokim sadržajem sumpora	39
Lož ulje sa niskim sadržajem sumpora	40,5
Lož ulje sa niskim sadržajem sumpora	41,7
Sumporno lož ulje	39,6
Metil alkohol (metanol)	21,1
n-butil alkohol	36,8
Ulje	43,5…46
Naftni metan	21,5
Toluen	40,9
Vajt špirit (GOST 313452)	44
etilen glikol	13,3
etil alkohol (etanol)	30,6

Specifična toplota sagorevanja gasovitog goriva i zapaljivih gasova

Prikazana je tabela specifične toplote sagorevanja gasovitog goriva i nekih drugih gorivih gasova u dimenziji MJ/kg. Od razmatranih plinova razlikuje se najveća masena specifična toplina sagorijevanja. Potpunim sagorevanjem jednog kilograma ovog gasa oslobodiće se 119,83 MJ toplote. Takođe, gorivo kao što je prirodni gas ima visoku toplotnu vrednost - specifična toplota sagorevanja prirodnog gasa je 41 ... 49 MJ / kg (za čistih 50 MJ / kg).

Specifična toplota sagorevanja gasovitog goriva i zapaljivih gasova (vodonik, prirodni gas, metan)

Gorivo	Specifična toplota sagorevanja, MJ/kg
1-Buten	45,3
Amonijak	18,6
Acetilen	48,3
Vodonik	119,83
Vodik, mješavina s metanom (50% H 2 i 50% CH 4 po masi)	85
Vodik, mješavina s metanom i ugljičnim monoksidom (33-33-33% po težini)	60
Vodik, mješavina sa ugljičnim monoksidom (50% H 2 50% CO 2 po masi)	65
Plin visoke peći	3
gas koksne peći	38,5
LPG ukapljeni ugljikovodični plin (propan-butan)	43,8
izobutan	45,6
Metan	50
n-butan	45,7
n-heksan	45,1
n-pentan	45,4
Povezani gas	40,6…43
Prirodni gas	41…49
Propadien	46,3
Propan	46,3
propilen	45,8
Propilen, mješavina sa vodonikom i ugljičnim monoksidom (90%-9%-1% po težini)	52
Ethane	47,5
Etilen	47,2

Specifična toplota sagorevanja nekih zapaljivih materijala

Data je tabela specifične toplote sagorevanja nekih zapaljivih materijala (drvo, papir, plastika, slama, guma, itd.). Treba napomenuti materijale sa visokim oslobađanjem toplote tokom sagorevanja. Takvi materijali uključuju: gumu raznih vrsta, ekspandirani polistiren (polistiren), polipropilen i polietilen.

Specifična toplota sagorevanja nekih zapaljivih materijala

Gorivo	Specifična toplota sagorevanja, MJ/kg
Papir	17,6
Leatherette	21,5
Drvo (šipke sa sadržajem vlage od 14%)	13,8
Drvo u hrpama	16,6
Hrastovo drvo	19,9
Drvo smreke	20,3
drvo zeleno	6,3
Borovo drvo	20,9
Kapron	31,1
Karbolit proizvodi	26,9
Karton	16,5
Stiren-butadien guma SKS-30AR	43,9
Prirodna guma	44,8
Sintetička guma	40,2
Rubber SCS	43,9
Kloroprenska guma	28
Linoleum od polivinilklorida	14,3
Dvoslojni polivinil hlorid linoleum	17,9
Linoleum polivinilklorid na bazi filca	16,6
Linoleum polivinil hlorid na toploj osnovi	17,6
Linoleum polivinilklorid na platnenoj osnovi	20,3
Linoleum guma (relin)	27,2
Parafin čvrst	11,2
Pena PVC-1	19,5
Pena FS-7	24,4
Polyfoam FF	31,4
Ekspandirani polistiren PSB-S	41,6
poliuretanska pjena	24,3
ploča od vlakana	20,9
polivinil hlorid (PVC)	20,7
Polikarbonat	31
polipropilen	45,7
Polistiren	39
Polietilen visoke gustine	47
Polietilen niskog pritiska	46,7
Guma	33,5
Ruberoid	29,5
Kanal čađi	28,3
Hay	16,7
Slama	17
Organsko staklo (pleksiglas)	27,7
Tekstolit	20,9
Tol	16
TNT	15
Pamuk	17,5
Celuloza	16,4
Vuna i vunena vlakna	23,1

Izvori:

1. GOST 147-2013 Čvrsto mineralno gorivo. Određivanje veće toplotne vrednosti i izračunavanje niže toplotne vrednosti.
2. GOST 21261-91 Naftni proizvodi. Metoda za određivanje bruto kalorijske vrijednosti i izračunavanje neto kalorijske vrijednosti.
3. GOST 22667-82 Zapaljivi prirodni gasovi. Metoda proračuna za određivanje kalorijske vrijednosti, relativne gustine i Vobeovog broja.
4. GOST 31369-2008 Prirodni plin. Proračun kalorijske vrijednosti, gustine, relativne gustine i Vobeovog broja na osnovu sastava komponenti.
5. Zemsky G. T. Zapaljiva svojstva neorganskih i organskih materijala: referentna knjiga M.: VNIIPO, 2016 - 970 str.

Šta je gorivo?

Ovo je jedna komponenta ili mješavina tvari koje su sposobne za kemijske transformacije povezane s oslobađanjem topline. Različite vrste goriva razlikuju se po kvantitativnom sadržaju oksidatora u njima, koji se koristi za oslobađanje toplinske energije.

U širem smislu, gorivo je nosilac energije, odnosno potencijalna vrsta potencijalne energije.

Klasifikacija

Trenutno se goriva dijele prema stanju agregacije na tečna, čvrsta i plinovita.

Kamen i ogrevno drvo, antracit se smatraju čvrstom prirodnom vrstom. Briketi, koks, termoantracit su vrste vještačkog čvrstog goriva.

Tečnosti obuhvataju supstance koje sadrže supstance organskog porekla. Njihove glavne komponente su: kiseonik, ugljenik, azot, vodonik, sumpor. Umjetno tekuće gorivo bit će razne smole, lož ulje.

To je mješavina raznih plinova: etilena, metana, propana, butana. Osim njih, plinovito gorivo sadrži ugljični dioksid i ugljični monoksid, sumporovodik, dušik, vodenu paru i kisik.

Indikatori goriva

Glavni indikator sagorevanja. Formula za određivanje kalorijske vrijednosti razmatra se u termohemiji. ispuštaju "referentno gorivo", što podrazumijeva kaloričnu vrijednost od 1 kilograma antracita.

Kućno lož ulje je namenjeno za sagorevanje u uređajima za grejanje male snage, koji se nalaze u stambenim prostorijama, generatorima toplote koji se koriste u poljoprivredi za sušenje stočne hrane, konzerviranje.

Specifična toplota sagorevanja goriva je takva vrednost da pokazuje količinu toplote koja nastaje pri potpunom sagorevanju goriva zapremine 1 m 3 ili mase od jednog kilograma.

Za mjerenje ove vrijednosti koriste se J / kg, J / m 3, kalorija / m 3. Za određivanje topline sagorijevanja koristite metodu kalorimetrije.

Sa povećanjem specifične toplote sagorevanja goriva, specifična potrošnja goriva se smanjuje, a efikasnost ostaje nepromenjena.

Toplota sagorevanja supstanci je količina energije koja se oslobađa tokom oksidacije čvrste, tečne, gasovite supstance.

Određuje se hemijskim sastavom, kao i stanjem agregacije zapaljive supstance.

Karakteristike proizvoda sagorevanja

Veća i niža kalorijska vrijednost povezana je sa stanjem agregacije vode u tvarima koje nastaju nakon sagorijevanja goriva.

Bruto kalorijska vrijednost je količina topline koja se oslobađa tokom potpunog sagorijevanja tvari. Ova vrijednost uključuje toplinu kondenzacije vodene pare.

Donja radna kalorijska vrijednost je vrijednost koja odgovara oslobađanju toplote tokom sagorevanja bez uzimanja u obzir toplote kondenzacije vodene pare.

Latentna toplota kondenzacije je vrednost energije kondenzacije vodene pare.

Matematički odnos

Viša i niža kalorijska vrijednost povezane su sljedećim odnosom:

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

gdje je W količina po težini (u %) vode u zapaljivoj tvari;

H je količina vodonika (% po masi) u zapaljivoj tvari;

k - koeficijent od 6 kcal/kg

Metode proračuna

Viša i niža kalorijska vrijednost određuju se pomoću dvije glavne metode: proračunske i eksperimentalne.

Kalorimetri se koriste za eksperimentalne proračune. Prvo se u njemu sagorijeva uzorak goriva. Toplina koja će se u ovom slučaju osloboditi voda u potpunosti apsorbira. Imajući ideju o masi vode, moguće je odrediti vrijednost njene topline sagorijevanja promjenom njene temperature.

Ova tehnika se smatra jednostavnom i efikasnom, ona podrazumeva samo poznavanje podataka tehničke analize.

U metodi proračuna, najveća i najniža kalorijska vrijednost se izračunavaju prema formuli Mendeljejeva.

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

Uzima u obzir sadržaj ugljenika, kiseonika, vodonika, vodene pare, sumpora u radnom sastavu (u procentima). Količina toplote tokom sagorevanja određuje se uzimajući u obzir referentno gorivo.

Toplina sagorevanja gasa omogućava vam da napravite preliminarne proračune, da identifikujete efikasnost upotrebe određene vrste goriva.

Osobine porijekla

Da bi se razumjelo koliko se topline oslobađa prilikom sagorijevanja određenog goriva, potrebno je imati predstavu o njegovom porijeklu.

U prirodi postoje različite vrste čvrstih goriva koje se razlikuju po sastavu i svojstvima.

Njegovo formiranje se odvija kroz nekoliko faza. Prvo se formira treset, zatim se dobija mrki i kameni ugalj, zatim nastaje antracit. Glavni izvori stvaranja čvrstog goriva su lišće, drvo i iglice. Umirući, dijelovi biljaka, kada su izloženi zraku, uništavaju se gljivicama, stvarajući treset. Njegova akumulacija se pretvara u smeđu masu, a zatim se dobija smeđi gas.

Pri visokom pritisku i temperaturi smeđi gas se pretvara u ugalj, a zatim se gorivo akumulira u obliku antracita.

Osim organske materije, u gorivu je i dodatni balast. Organskim smatramo onaj dio koji je nastao od organskih tvari: vodonika, ugljika, dušika, kisika. Pored ovih hemijskih elemenata, sadrži balast: vlagu, pepeo.

Tehnologija peći uključuje raspodjelu radne, suhe, kao i zapaljive mase sagorjelog goriva. Radna masa naziva se gorivo u svom izvornom obliku, koje se isporučuje potrošaču. Suha težina je sastav u kojem nema vode.

Compound

Najvrednije komponente su ugljenik i vodonik.

Ovi elementi se nalaze u bilo kojoj vrsti goriva. U tresetu i drvetu udio ugljika dostiže 58 posto, u kamenom i mrkom uglju - 80 posto, au antracitu 95 posto po težini. U zavisnosti od ovog indikatora, količina toplote koja se oslobađa tokom sagorevanja goriva se menja. Vodonik je drugi najvažniji element svakog goriva. U kontaktu s kisikom stvara vlagu, što značajno smanjuje toplinsku vrijednost bilo kojeg goriva.

Njegov procenat se kreće od 3,8 u uljnim škriljcima do 11 u lož ulju. Kiseonik, koji je dio goriva, djeluje kao balast.

Nije hemijski element koji stvara toplotu, pa negativno utiče na vrednost toplote sagorevanja. Sagorijevanje dušika sadržanog u slobodnom ili vezanom obliku u produktima sagorijevanja smatra se štetnim nečistoćama, pa je njegova količina jasno ograničena.

Sumpor je uključen u sastav goriva u obliku sulfata, sulfida, a takođe i kao gasovi sumpor-dioksida. Kada su hidrirani, oksidi sumpora stvaraju sumpornu kiselinu, koja uništava kotlovsku opremu i negativno utječe na vegetaciju i žive organizme.

Zato je sumpor hemijski element, čije je prisustvo u prirodnom gorivu vrlo nepoželjno. Prilikom ulaska u radnu prostoriju, jedinjenja sumpora izazivaju značajno trovanje operativnog osoblja.

Postoje tri vrste pepela u zavisnosti od porekla:

• primarni;
• sekundarni;
• tercijarni.

Primarni oblik nastaje od mineralnih tvari sadržanih u biljkama. Sekundarni pepeo nastaje kao rezultat gutanja biljnih ostataka pijeskom i zemljom tokom formiranja formacije.

Tercijarni pepeo se ispostavlja kao dio goriva u procesu ekstrakcije, skladištenja, ali i njegovog transporta. Uz značajno taloženje pepela, dolazi do smanjenja prijenosa topline na grijaćoj površini kotlovske jedinice, smanjuje se količina prijenosa topline na vodu iz plinova. Ogromna količina pepela negativno utječe na rad kotla.

Konačno

Isparljive tvari imaju značajan utjecaj na proces sagorijevanja bilo koje vrste goriva. Što je njihova snaga veća, to će biti veća zapremina fronta plamena. Na primjer, ugljen, treset, lako se zapaljuju, proces je praćen neznatnim gubicima topline. Koks koji ostaje nakon uklanjanja isparljivih nečistoća sadrži samo mineralne i ugljične spojeve. U zavisnosti od karakteristika goriva, količina toplote značajno varira.

U zavisnosti od hemijskog sastava, razlikuju se tri faze formiranja čvrstih goriva: treset, lignit, ugalj.

Prirodno drvo se koristi u malim kotlovnicama. Uglavnom se koristi sečka, piljevina, ploče, kora, a samo drvo se koristi u malim količinama. U zavisnosti od vrste drveta, količina oslobođene toplote značajno varira.

Kako se kalorijska vrijednost smanjuje, drvo za ogrjev stječe određene prednosti: brzu zapaljivost, minimalan sadržaj pepela i odsutnost tragova sumpora.

Pouzdane informacije o sastavu prirodnih ili sintetičkih goriva, njihovoj kalorijskoj vrijednosti, odličan su način za provođenje termohemijskih proračuna.

Trenutno postoji stvarna prilika da se identificiraju one glavne opcije za čvrsta, plinovita, tečna goriva koja će postati najefikasnija i najjeftinija za korištenje u određenoj situaciji.