Co to jest paliwo?

Jest to jeden składnik lub mieszanina substancji zdolnych do przemian chemicznych związanych z wydzielaniem ciepła. Różne rodzaje Paliwa różnią się ilościową zawartością utleniacza, który służy do uwolnienia energii cieplnej.

W w szerokim znaczeniu Paliwo jest nośnikiem energii, czyli potencjalnym rodzajem energii potencjalnej.

Klasyfikacja

Obecnie paliwa dzieli się ze względu na stan skupienia na ciekłe, stałe i gazowe.

Do ciała stałego naturalny wygląd obejmują kamień i drewno opałowe, antracyt. Brykiety, koks, termoantracyt są rodzajami sztucznymi paliwo stałe.

Do cieczy zalicza się substancje zawierające substancje pochodzenia organicznego. Ich głównymi składnikami są: tlen, węgiel, azot, wodór, siarka. Sztucznym paliwem ciekłym będą różne żywice i olej opałowy.

Jest to mieszanina różnych gazów: etylenu, metanu, propanu, butanu. Oprócz nich paliwo gazowe zawiera dwutlenek węgla i tlenek węgla, siarkowodór, azot, para wodna, tlen.

Wskaźniki paliwa

Główny wskaźnik spalania. Wzór do ustalenia Wartość opałowa rozważane w termochemii. podkreślić " standardowe paliwo", co oznacza ciepło spalania 1 kilograma antracytu.

Domowy olej opałowy przeznaczony jest do spalania w urządzenia grzewcze o niewielkiej mocy, które znajdują się w pomieszczeniach mieszkalnych, w których wykorzystywane są generatory ciepła rolnictwo do suszenia paszy, konserwowania.

Ciepło właściwe spalania paliwa jest wielkością obrazującą ilość ciepła powstającego podczas spalania całkowite spalanie paliwo o objętości 1 m 3 lub masie jednego kilograma.

Do pomiaru tej wartości stosuje się J/kg, J/m3 i kalorie/m3. Aby określić ciepło spalania, stosuje się metodę kalorymetrii.

Wraz ze wzrostem ciepła właściwego spalania paliwa maleje specyficzne spożycie paliwa i współczynnika przydatna akcja pozostaje bez zmian.

Ciepło spalania substancji to ilość energii uwalnianej podczas utleniania substancji stałej, ciekłej lub gazowej.

Zależy to również od składu chemicznego stan skupienia substancja palna.

Cechy produktów spalania

Wyższe i niższe wartości opałowe związane są ze stanem skupienia wody w substancjach uzyskanych po spaleniu paliwa.

Wyższa wartość opałowa to ilość ciepła wydzielanego podczas całkowitego spalania substancji. Do tej wartości zalicza się także ciepło kondensacji pary wodnej.

Najniższa robocza wartość opałowa to wartość odpowiadająca wydzieleniu ciepła podczas spalania bez uwzględnienia ciepła skraplania pary wodnej.

Utajone ciepło kondensacji to ilość energii kondensacji pary wodnej.

Związek matematyczny

Wyższe i niższe wartości kaloryczne powiązane są następującą zależnością:

QB = QH + k(W + 9H)

gdzie W oznacza zawartość wagową (w %) wody w substancji palnej;

H to ilość wodoru (% masowych) w substancji palnej;

k - współczynnik równy 6 kcal/kg

Metody wykonywania obliczeń

Wyższą i niższą wartość opałową określa się dwiema głównymi metodami: obliczeniową i eksperymentalną.

Kalorymetry służą do wykonywania obliczeń eksperymentalnych. Najpierw spala się w nim próbkę paliwa. Wydzielone ciepło jest całkowicie pochłaniane przez wodę. Mając pojęcie o masie wody, na podstawie zmiany jej temperatury można określić wartość ciepła spalania.

Technika ta jest uważana za prostą i skuteczną; wymaga jedynie znajomości danych analizy technicznej.

W metodzie obliczeniowej wyższe i niższe wartości kaloryczne oblicza się za pomocą wzoru Mendelejewa.

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

Uwzględnia zawartość węgla, tlenu, wodoru, pary wodnej, siarki w kompozycji roboczej (w procentach). Ilość ciepła powstałego podczas spalania określa się biorąc pod uwagę paliwo równoważne.

Pozwala na to ciepło spalania gazu wstępne obliczenia, określić efektywność wykorzystania danego rodzaju paliwa.

Cechy pochodzenia

Aby zrozumieć, ile ciepła wydziela się podczas spalania określonego paliwa, należy mieć pojęcie o jego pochodzeniu.

W naturze istnieje różne warianty paliwa stałe, które różnią się składem i właściwościami.

Jego powstawanie przebiega w kilku etapach. Najpierw tworzy się torf, następnie węgiel brunatny i kamienny, a następnie antracyt. Głównymi źródłami paliwa stałego są liście, drewno i igły sosnowe. Kiedy części roślin obumierają i są wystawione na działanie powietrza, są niszczone przez grzyby i tworzą torf. Jego nagromadzenie zamienia się w brązową masę, po czym powstaje brązowy gaz.

Na wysokie ciśnienie krwi i temperaturze, gaz brunatny zamienia się w węgiel, następnie paliwo gromadzi się w postaci antracytu.

Oprócz materii organicznej paliwo zawiera dodatkowy balast. Za organiczną uważa się część, z której powstaje materia organiczna: wodór, węgiel, azot, tlen. Oprócz tych pierwiastków chemicznych zawiera balast: wilgoć, popiół.

Technologia spalania polega na oddzieleniu masy roboczej, suchej i palnej spalonego paliwa. Masa robocza to paliwo w oryginalnej postaci dostarczone konsumentowi. Sucha masa to kompozycja, w której nie ma wody.

Mieszanina

Najcenniejszymi składnikami są węgiel i wodór.

Pierwiastki te zawarte są w każdym rodzaju paliwa. W torfie i drewnie zawartość węgla sięga 58 proc., w węglu kamiennym i brunatnym – 80 proc., a w antracycie sięga 95 proc. wagowo. W zależności od tego wskaźnika zmienia się ilość ciepła wydzielanego podczas spalania paliwa. Wodór jest drugim najważniejszym pierwiastkiem każdego paliwa. Wiążąc się z tlenem tworzy wilgoć, która znacząco obniża wartość cieplną każdego paliwa.

Jego zawartość procentowa waha się od 3,8 w łupkach bitumicznych do 11 w oleju opałowym. Tlen zawarty w paliwie pełni rolę balastu.

Nie jest pierwiastkiem chemicznym wytwarzającym ciepło, dlatego negatywnie wpływa na wartość ciepła jego spalania. Spalanie azotu, zawartego w produktach spalania w postaci wolnej lub związanej, uznawane jest za szkodliwe zanieczyszczenia, dlatego jego ilość jest ściśle ograniczona.

Siarka zawarta jest w paliwie w postaci siarczanów, siarczków, a także w postaci gazowego dwutlenku siarki. Po uwodnieniu tlenki siarki tworzą kwas siarkowy, który niszczy wyposażenie kotła, negatywnie wpływa na roślinność i organizmy żywe.

Dlatego siarka jest pierwiastkiem chemicznym, którego obecność w paliwo naturalne jest wysoce niepożądane. Jeżeli związki siarki dostaną się do obszaru pracy, powodują znaczne zatrucie personelu obsługującego.

W zależności od pochodzenia wyróżnia się trzy rodzaje popiołu:

• podstawowy;
• wtórny;
• trzeciorzędowy

Widok główny jest tworzony z minerały, które występują w roślinach. Popiół wtórny powstaje w wyniku przedostania się resztek roślinnych do piasku i gleby podczas ich powstawania.

Popiół trzeciorzędowy pojawia się w składzie paliwa podczas wydobycia, przechowywania i transportu. Przy znacznym osadzaniu się popiołu następuje zmniejszenie wymiany ciepła na powierzchni grzewczej kotła, zmniejszając ilość ciepła przekazywanego do wody z gazów. Ogromna ilość popiołu negatywnie wpływa na pracę kotła.

Wreszcie

Substancje lotne mają istotny wpływ na proces spalania każdego rodzaju paliwa. Im większa jest ich moc, tym większa będzie objętość czoła płomienia. Łatwo zapalają się np. węgiel i torf, procesowi temu towarzyszą niewielkie straty ciepła. Koks pozostały po usunięciu lotnych zanieczyszczeń zawiera wyłącznie związki mineralne i węgiel. W zależności od właściwości paliwa ilość ciepła zmienia się znacząco.

W zależności od składu chemicznego wyróżnia się trzy etapy powstawania paliwa stałego: torf, węgiel brunatny i węgiel.

W małych instalacjach kotłowych stosuje się drewno naturalne. Wykorzystują głównie zrębki, trociny, płyty, korę, a samo drewno opałowe wykorzystuje się w niewielkich ilościach. W zależności od rodzaju drewna ilość wydzielanego ciepła znacznie się różni.

Wraz ze spadkiem ciepła spalania drewno opałowe zyskuje pewne zalety: szybką palność, minimalną zawartość popiołu i brak śladów siarki.

Rzetelna informacja o składzie paliwa naturalnego lub syntetycznego, jego wartości opałowej, to doskonały sposób na przeprowadzenie obliczeń termochemicznych.

Obecnie pojawiające się prawdziwa szansa identyfikując te główne warianty substancji stałych, gazowych, płynne paliwo, który będzie najskuteczniejszy i najtańszy w zastosowaniu w określonej sytuacji.

5.BILANS TERMICZNY SPALANIA

Rozważmy metody obliczeniowe bilans cieplny proces spalania paliw gazowych, ciekłych i stałych. Obliczenia sprowadzają się do rozwiązania następujących problemów.

· Oznaczanie ciepła spalania (wartości opałowej) paliwa.

· Wyznaczanie teoretycznej temperatury spalania.

5.1. CIEPŁO SPALANIA

Reakcjom chemicznym towarzyszy wydzielanie lub absorpcja ciepła. Kiedy ciepło jest uwalniane, reakcję nazywamy egzotermiczną, a gdy ciepło jest absorbowane, nazywamy ją endotermiczną. Wszystkie reakcje spalania są egzotermiczne, a produkty spalania są związkami egzotermicznymi.

Uwalniany (lub wchłaniany) podczas przepływu Reakcja chemiczna ciepło nazywa się ciepłem reakcji. W reakcjach egzotermicznych jest dodatni, w reakcjach endotermicznych jest ujemny. Reakcji spalania zawsze towarzyszy wydzielanie ciepła. Ciepło spalania Q g(J/mol) to ilość ciepła wydzielana podczas całkowitego spalania jednego mola substancji i przemiany substancji palnej w produkty całkowitego spalania. Mol jest podstawową jednostką ilości substancji w układzie SI. Jeden mol to ilość substancji zawierająca taką samą liczbę cząstek (atomów, cząsteczek itp.), ile atomów znajduje się w 12 g izotopu węgla-12. Masa ilości substancji równej 1 molowi (masa cząsteczkowa lub molowa) pokrywa się liczbowo ze względną masą cząsteczkową tej substancji.

Na przykład względna masa cząsteczkowa tlenu (O2) wynosi 32, dwutlenek węgla(CO2) wynosi 44, a odpowiadające masy cząsteczkowe będą wynosić M = 32 g/mol i M = 44 g/mol. Zatem jeden mol tlenu zawiera 32 gramy tej substancji, a jeden mol CO2 zawiera 44 gramy dwutlenku węgla.

W obliczeniach technicznych to nie ciepło spalania jest najczęściej wykorzystywane. Q g oraz wartość opałowa paliwa Q(J/kg lub J/m 3). Wartość opałowa substancji to ilość ciepła wydzielana podczas całkowitego spalania 1 kg lub 1 m 3 substancji. Do cieczy i ciała stałe obliczenia przeprowadza się na 1 kg, a dla gazowych - na 1 m 3.

Znajomość ciepła spalania i wartości opałowej paliwa jest konieczna do obliczenia temperatury spalania lub wybuchu, ciśnienia wybuchu, prędkości rozprzestrzeniania się płomienia i innych parametrów. Wartość opałową paliwa określa się doświadczalnie lub metodą obliczeniową. Przy doświadczalnym wyznaczaniu wartości opałowej daną masę paliwa stałego lub ciekłego spala się w bombie kalorymetrycznej, a w przypadku paliwa gazowego w kalorymetrze gazowym. Przyrządy te mierzą całkowite ciepło Q 0 wydzielający się podczas spalania próbki paliwa naważanej M. Wartość opałowa Q g znajduje się ze wzoru

Związek pomiędzy ciepłem spalania i
wartość kaloryczna paliwa

Aby ustalić związek między ciepłem spalania a wartością opałową substancji, należy zapisać równanie reakcji chemicznej spalania.

Produkt całkowite spalanie węgiel to dwutlenek węgla:

C+O2 →CO2.

Produktem całkowitego spalenia wodoru jest woda:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

Produktem całkowitego spalania siarki jest dwutlenek siarki:

S +O 2 →SO 2.

W tym przypadku azot, halogeny i inne niepalne pierwiastki uwalniają się w postaci wolnej.

Substancja palna - gaz

Jako przykład obliczmy wartość opałową metanu CH 4, dla którego ciepło spalania jest równe Q g=882.6 .

· Ustalmy waga molekularna metan zgodnie z art wzór chemiczny(CH4):

M=1∙12+4∙1=16 g/mol.

· Ustalmy wartość opałową 1 kg metanu:

· Znajdźmy objętość 1 kg metanu, znając jego gęstość ρ=0,717 kg/m3 w normalnych warunkach:

.

· Ustalmy wartość opałową 1 m 3 metanu:

W podobny sposób określa się wartość opałową wszelkich gazów palnych. W przypadku wielu powszechnych substancji mierzono ciepło spalania i wartości opałowe wysoka celność i są podane w odpowiedniej literaturze przedmiotu. Oto tabela wartości opałowych niektórych substancji gazowych (tabela 5.1). Ogrom Q w tej tabeli podano w MJ/m 3 i kcal/m 3, ponieważ 1 kcal = 4,1868 kJ jest często używany jako jednostka ciepła.

Tabela 5.1

Wartość opałowa paliw gazowych

Substancją łatwopalną jest ciecz lub solidny

Jako przykład obliczmy wartość opałową alkoholu etylowego C 2 H 5 OH, dla którego ciepło spalania wynosi Q g= 1373,3 kJ/mol.

· Wyznaczmy masę cząsteczkową alkoholu etylowego zgodnie z jego wzorem chemicznym (C 2 H 5 OH):

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

Określmy wartość opałową 1 kg alkoholu etylowego:

W podobny sposób określa się wartość opałową wszelkich materiałów palnych w postaci ciekłej i stałej. W tabeli Rysunki 5.2 i 5.3 przedstawiają wartości opałowe Q(MJ/kg i kcal/kg) dla niektórych cieczy i ciał stałych.

Tabela 5.2

Wartość opałowa paliw ciekłych

Tabela 5.3

Wartość opałowa paliw stałych

Wzór Mendelejewa

Jeżeli wartość opałowa paliwa nie jest znana, można ją obliczyć korzystając ze wzoru empirycznego zaproponowanego przez D.I. Mendelejew. Aby to zrobić, należy znać skład pierwiastkowy paliwa (wzór równoważnika paliwa), czyli procentową zawartość w nim następujących pierwiastków:

Tlen (O);

Wodór (H);

Węgiel (C);

Siarka (S);

Popiół (A);

Woda (W).

Produkty spalania paliwa zawsze zawierają para wodna, powstający zarówno na skutek obecności wilgoci w paliwie, jak i podczas spalania wodoru. Produkty spalania odpadów opuszczają zakład przemysłowy w temperaturze wyższej od punktu rosy. Dlatego też ciepło wydzielające się podczas kondensacji pary wodnej nie może być użytecznie wykorzystane i nie powinno być brane pod uwagę w obliczeniach cieplnych.

Do obliczeń zwykle używa się wartości opałowej netto Q rz paliwo, które bierze pod uwagę straty ciepła z parą wodną. Dla paliw stałych i ciekłych wartość Q rz(MJ/kg) określa się w przybliżeniu za pomocą wzoru Mendelejewa:

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

gdzie w nawiasach podano procentową (wagową) zawartość odpowiednich pierwiastków w składzie paliwa.

Wzór ten uwzględnia ciepło egzotermicznych reakcji spalania węgla, wodoru i siarki (ze znakiem plus). Tlen zawarty w paliwie częściowo zastępuje tlen w powietrzu, dlatego odpowiedni wyraz we wzorze (5.1) należy przyjmować ze znakiem minus. Kiedy wilgoć wyparowuje, zużywane jest ciepło, dlatego odpowiedni termin zawierający W jest również przyjmowany ze znakiem minus.

Porównanie danych obliczonych i doświadczalnych dotyczących wartości opałowej różnych paliw (drewno, torf, węgiel, olej) wykazało, że obliczenia przy użyciu wzoru Mendelejewa (5.1) dają błąd nie przekraczający 10%.

Wartosc kaloryczna netto Q rz(MJ/m 3) suchych gazów palnych można obliczyć z wystarczającą dokładnością jako sumę iloczynów wartości opałowej poszczególnych składników i ich odsetek w 1 m 3 paliwa gazowego.

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

gdzie w nawiasach podano procentową (objętościową) zawartość odpowiednich gazów w mieszaninie.

Średnia wartość opałowa gazu ziemnego wynosi około 53,6 MJ/m 3 . W sztucznie wytwarzanych gazach palnych zawartość metanu CH4 jest nieznaczna. Głównymi składnikami palnymi są wodór H2 i tlenek węgla CO. Przykładowo w gazie koksowniczym zawartość H2 sięga (55 ÷ 60)%, a dolna wartość opałowa takiego gazu sięga 17,6 MJ/m3. Gaz generatorowy zawiera CO ~ 30% i H 2 ~ 15%, natomiast niższa wartość opałowa gazu generatorowego wynosi Q rz= (5,2 6,5) MJ/m3. Zawartość CO i H 2 w gazie wielkopiecowym jest niższa; ogrom Q rz= (4,0 4,2) MJ/m 3.

Spójrzmy na przykłady obliczania wartości opałowej substancji za pomocą wzoru Mendelejewa.

Określmy wartość opałową węgla, którego skład pierwiastkowy podano w tabeli. 5.4.

Tabela 5.4

Skład pierwiastkowy węgla

· Zastąpmy podane w tabeli. 5.4 dane we wzorze Mendelejewa (5.1) (azot N i popiół A nie są uwzględnione w tym wzorze, ponieważ są substancjami obojętnymi i nie biorą udziału w reakcji spalania):

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

Obliczmy ilość drewna opałowego potrzebną do ogrzania 50 litrów wody od temperatury 10°C do 100°C, jeśli na ogrzanie zużyjemy 5% ciepła powstałego podczas spalania oraz pojemność cieplną wody Z=1 kcal/(kg∙deg) lub 4,1868 kJ/(kg∙deg). Skład pierwiastkowy drewna opałowego podano w tabeli. 5,5:

Tabela 5.5

Skład pierwiastkowy drewna opałowego

Ciepło spalania zależy od składu chemicznego substancji palnej. Pierwiastki chemiczne zawarte w substancji palnej są oznaczone akceptowanymi symbolami Z , N , O , N , S, a popiół i woda są symbolami A I W odpowiednio.

Encyklopedyczny YouTube

• 1 / 5

  Ciepło spalania można powiązać z masą roboczą substancji palnej Q P. (\ displaystyle Q ^ (P)), czyli do substancji palnej w postaci, w jakiej dociera ona do konsumenta; do suchej masy substancji Q do (\ displaystyle Q ^ (C)); do łatwopalnej masy substancji Q Γ (\ Displaystyle Q ^ (\ Gamma)), czyli do substancji palnej niezawierającej wilgoci i popiołu.

  Są wyższe ( Q b (\ displaystyle Q_ (B))) i niższe ( Q H. (\ displaystyle Q_ (H))) ciepło spalania.

  Pod wyższa wartość kaloryczna rozumieć ilość ciepła uwalnianego podczas całkowitego spalania substancji, w tym ciepło kondensacji pary wodnej podczas chłodzenia produktów spalania.

  Wartosc kaloryczna netto odpowiada ilości ciepła wydzielanego podczas całkowitego spalania, bez uwzględnienia ciepła kondensacji pary wodnej. Ciepło kondensacji pary wodnej nazywane jest również ciepłem kondensacji pary wodnej utajone ciepło parowania (kondensacji).

  Dolne i wyższe wartości kaloryczne powiązane są zależnością: Q b = Q H. + k (W + 9 H) (\ displaystyle Q_ (B) = Q_ (H) + k (W + 9 H)),

  gdzie k jest współczynnikiem równym 25 kJ/kg (6 kcal/kg); W to ilość wody w substancji palnej, % (masowo); H to ilość wodoru w substancji palnej,% (masowo).

  Obliczanie wartości opałowej

  Zatem wyższą wartością opałową jest ilość ciepła wydzielona podczas całkowitego spalenia jednostkowej masy lub objętości (w przypadku gazu) substancji palnej i ochłodzenia produktów spalania do temperatury punktu rosy. W obliczenia termotechniczne za 100% przyjmuje się wyższą wartość opałową. Ciepło utajone spalania gazu to ciepło wydzielające się podczas kondensacji pary wodnej zawartej w produktach spalania. Teoretycznie może osiągnąć 11%.

  W praktyce nie jest możliwe schłodzenie produktów spalania aż do całkowitej kondensacji, dlatego wprowadzono pojęcie niższej wartości opałowej (QHp), którą uzyskuje się poprzez odjęcie od wyższej wartości opałowej ciepła parowania pary wodnej zawartej zarówno w substancji i substancji powstających podczas jej spalania. Do odparowania 1 kg pary wodnej potrzeba 2514 kJ/kg (600 kcal/kg). Dolną wartość opałową określają wzory (kJ/kg lub kcal/kg):

  Q H. P. = Q b P - 2514 ⋅ ((9 H. P. + W. P.) / 100) (\ Displaystyle Q_ (H) ^ (P) = Q_ (B) ^ (P) -2514 \ cdot ((9H ^ (P) + W ^ (P))/100))(dla substancji stałych)

  Q H. P. = Q b P. - 600 ⋅ ((9 H. P. + W. P.) / 100) (\ Displaystyle Q_ (H) ^ (P) = Q_ (B) ^ (P) -600 \ cdot ((9H ^ (P) + W ^ (P))/100))(Dla substancja płynna), Gdzie:

  2514 - ciepło parowania w temperaturze 0°C i ciśnienie atmosferyczne, kJ/kg;

  H. P. (\ displaystyle H ^ (P)) I W. P. (\ displaystyle W ^ (P))- zawartość wodoru i pary wodnej w paliwie roboczym, %;

  9 to współczynnik pokazujący, że w wyniku spalenia 1 kg wodoru w połączeniu z tlenem powstaje 9 kg wody.

  Najwięcej jest ciepła spalania ważna cecha paliwo, gdyż określa ilość ciepła uzyskaną poprzez spalenie 1 kg paliwa stałego lub ciekłego albo 1 m3 paliwa gazowego w kJ/kg (kcal/kg). 1 kcal = 4,1868 lub 4,19 kJ.

  Dolna wartość opałowa jest ustalana doświadczalnie dla każdej substancji i stanowi wartość referencyjną. Można go również określić dla ciał stałych i materiały płynne, o znanym składzie pierwiastkowym, metodą obliczeniową zgodnie ze wzorem D.I. Mendelejewa, kJ/kg lub kcal/kg:

  Q H. P. = 339 ⋅ do P. + 1256 ⋅ H. P. - 109 ⋅ (O P. - S L. P.) - 25,14 ⋅ (9 ⋅ H. P. + W. P.) (\ Displaystyle Q_ (H) ^ (P) = 339 \ cdot C ^ (P) + 1256 \ cdot H^(P)-109\cdot (O^(P)-S_(L)^(P))-25,14\cdot (9\cdot H^(P)+W^(P)))

  Q H. P. = 81 ⋅ do P. + 246 ⋅ H. P. - 26 ⋅ (O P. + S L P.) - 6 ⋅ W. P. (\ Displaystyle Q_ (H) ^ (P) = 81 \ cdot C ^ (P) + 246 \ cdot H ^ (P) -26\cdot (O^(P)+S_(L)^(P))-6\cdot W^(P)), Gdzie:

  do P. (\ displaystyle C_ (P)), H. P. (\ displaystyle H_ (P)), O P. (\ displaystyle O_ (P)), S L P (\ displaystyle S_ (L) ^ (P)), W P (\ displaystyle W_ (P))- zawartość w masie roboczej paliwa węgla, wodoru, tlenu, lotnej siarki i wilgoci w% (wagowo).

  Do obliczeń porównawczych wykorzystuje się tzw. paliwo konwencjonalne, które posiada ciepło właściwe spalania równe 29308 kJ/kg (7000 kcal/kg).

  W Rosji obliczenia termiczne(na przykład obliczenie obciążenia cieplnego w celu określenia kategorii pomieszczenia według wybuchu i pożaru niebezpieczeństwo pożaru) zazwyczaj prowadzi się według niższej wartości opałowej, w USA, Wielkiej Brytanii, Francji – według najwyższej. W Wielkiej Brytanii i USA przed wprowadzeniem metrycznego systemu miar ciepło właściwe spalanie mierzono w brytyjskich jednostkach termicznych (BTU) na funt (funt) (1 Btu/lb = 2,326 kJ/kg).

  Substancje i materiały	Wartosc kaloryczna netto Q H. P. (\ displaystyle Q_ (H) ^ (P)), MJ/kg
  Benzyna	41,87
  Nafta oczyszczona	43,54
  Papier: książki, czasopisma	13,4
  Drewno (bloki W = 14%)	13,8
  Kauczuk naturalny	44,73
  Linoleum z polichlorku winylu	14,31
  Guma	33,52
  Włókno odcinkowe	13,8
  Polietylen	47,14
  Styropian ekspandowany	41,6
  Bawełna rozluźniona	15,7
  Plastikowy	41,87

  Do substancji pochodzenia organicznego zalicza się paliwa, które po spaleniu wydzielają pewną ilość energii cieplnej. Produkcja ciepła musi charakteryzować się wysoką wydajnością i brakiem ciepła skutki uboczne w szczególności substancji szkodliwych dla zdrowia człowieka i środowiska.

  Dla ułatwienia ładowania do paleniska materiał drzewny wtrącić się poszczególne elementy do 30 cm długości. Aby zwiększyć efektywność ich wykorzystania, drewno opałowe powinno być jak najbardziej suche, a proces spalania powinien przebiegać stosunkowo wolno. Pod wieloma względami drewno opałowe tego rodzaju nadaje się do ogrzewania pomieszczeń. twarde drewno, jak dąb i brzoza, leszczyna i jesion, głóg. Ze względu na dużą zawartość żywicy, zwiększona prędkość spalanie i niska wartość opałowa drzewa iglaste pod tym względem są znacznie gorsze.

  Należy rozumieć, że na wartość kaloryczności wpływa gęstość drewna.

  Ten naturalny materiał pochodzenia roślinnego, ekstrahowany ze skał osadowych.

  Ten rodzaj paliwa stałego zawiera węgiel i inne pierwiastki chemiczne. Istnieje podział materiału na rodzaje w zależności od jego wieku. Za najmłodszy uważany jest węgiel brunatny, następnie węgiel kamienny, a antracyt jest starszy niż wszystkie inne gatunki. Wiek substancji palnej determinuje także jej wilgotność, która jest większa w młodym materiale.

  Podczas spalania węgla dochodzi do zanieczyszczenia środowiska, a na rusztach kotła tworzy się żużel, który w pewnym stopniu utrudnia normalne spalanie. Obecność siarki w materiale jest również niekorzystnym czynnikiem dla atmosfery, ponieważ w przestrzeni powietrznej pierwiastek ten przekształca się w kwas siarkowy.

  Konsumenci nie powinni jednak obawiać się o swoje zdrowie. Producenci tego materiału, dbając o klientów prywatnych, dążą do zmniejszenia w nim zawartości siarki. Wartość opałowa węgla może się różnić nawet w obrębie tego samego gatunku. Różnica zależy od cech podgatunku i zawartości minerałów, a także od geografii produkcji. Jako paliwo stałe występuje nie tylko czysty węgiel, ale także niskowzbogacony żużel węglowy, sprasowany w brykiety.

  Pelety (granulki paliwowe) to paliwa stałe produkowane przemysłowo z odpadów drzewnych i roślinnych: wiórów, kory, tektury, słomy.

  Surowiec rozdrobniony na pył suszy się i wsypuje do granulatora, skąd wychodzi w postaci granulatu określony kształt. Aby zwiększyć lepkość masy, stosuje się polimer roślinny, ligninę. Złożoność proces produkcji i wysoki popyt determinują cenę pelletu. Materiał jest stosowany w specjalnie wyposażonych kotłach.

  Rodzaje paliw określa się w zależności od materiału, z którego są przetwarzane:

  • drewno okrągłe z drzew dowolnego gatunku;
  • słoma;
  • torf;
  • łuska słonecznika.

  Wśród zalet, jakie mają pellety paliwowe warto zwrócić uwagę na następujące cechy:

  • przyjazność dla środowiska;
  • niezdolność do odkształcenia i odporność na grzyby;
  • łatwe przechowywanie nawet na zewnątrz;
  • równomierność i czas spalania;
  • stosunkowo niski koszt;
  • Możliwość zastosowania do różnych urządzeń grzewczych;
  • odpowiedni rozmiar granulatu dla automatyczne pobieranie do specjalnie wyposażonego kotła.

  Brykiety

  Brykiety to paliwa stałe, które pod wieloma względami przypominają pellet. Do ich produkcji wykorzystuje się identyczne materiały: zrębki, wióry, torf, łuski i słomę. W procesie produkcyjnym surowce są kruszone i formowane w brykiety poprzez prasowanie. Materiał ten jest również przyjazny dla środowiska czyste paliwo. Wygodne jest nawet przechowywanie na dworze. Równomierne, równomierne i powolne spalanie tego paliwa można zaobserwować zarówno w kominkach i piecach, jak i kotłach grzewczych.

  Omówione powyżej rodzaje ekologicznych paliw stałych stanowią dobrą alternatywę dla wytwarzania ciepła. W porównaniu z kopalnymi źródłami energii cieplnej, które mają niekorzystny wpływ na spalanie środowisko i w dodatku są nieodnawialne, paliwo alternatywne ma wyraźne zalety i stosunkowo niski koszt, co jest ważne dla niektórych kategorii konsumentów.

  Jednocześnie zagrożenie pożarowe takich paliw jest znacznie wyższe. Dlatego konieczne jest podjęcie pewnych środków bezpieczeństwa w zakresie ich przechowywania i stosowania materiałów ognioodpornych na ściany.

  Paliwa ciekłe i gazowe

  Jeśli chodzi o ciekłe i gazowe substancje łatwopalne, sytuacja wygląda następująco.

  Klasyfikacja gazów palnych

  Do dostaw gazu do miast i przedsiębiorstw przemysłowych Wykorzystują różne gazy palne, różniące się pochodzeniem, składem chemicznym i właściwościami fizycznymi.

  Ze względu na pochodzenie gazy palne dzielą się na naturalne, naturalne i sztuczne, powstające z paliw stałych i ciekłych.

  Gazy naturalne wydobywany ze studni czystych pól gazowych lub pól naftowych wraz z ropą naftową. Gazy z pól naftowych nazywane są gazami towarzyszącymi.

  Gazy ze złóż czystego gazu składają się głównie z metanu z niewielką zawartością ciężkich węglowodorów. Charakteryzują się stałym składem i wartością opałową.

  Gazy towarzyszące wraz z metanem zawierają znaczną ilość ciężkich węglowodorów (propan i butan). Skład i wartość opałowa tych gazów są bardzo zróżnicowane.

  Sztuczne gazy produkowane są w specjalny sposób instalacje gazowe-lub otrzymywany jako produkt uboczny podczas spalania węgla w zakładach metalurgicznych, a także w zakładach rafinacji ropy naftowej.

  W naszym kraju gazy produkowane z węgla wykorzystywane są do zaopatrzenia miast w gaz w bardzo ograniczonych ilościach oraz środek ciężkości cały czas maleją. Jednocześnie rośnie produkcja i zużycie skroplonych gazów węglowodorowych otrzymywanych z towarzyszących gazów ropopochodnych w zakładach gazowo-benzynowych oraz w rafineriach ropy naftowej podczas rafinacji ropy naftowej. Płyn gazy węglowodorowe wykorzystywane do zasilania miast gazem, składają się głównie z propanu i butanu.

  Skład gazów

  Rodzaj gazu i jego skład w dużej mierze determinują zakres zastosowania gazu, układ i średnice sieci gazowej, Konstruktywne decyzje palniki gazowe i poszczególne zespoły gazociągów.

  Zużycie gazu uzależnione jest od wartości opałowej, a co za tym idzie od średnicy gazociągów i warunków spalania gazu. Podczas używania gazu w instalacje przemysłowe temperatura spalania i prędkość rozprzestrzeniania się płomienia oraz stałość składu są bardzo istotne paliwo gazowe Skład gazów, a także właściwości fizykochemiczne Zależą one przede wszystkim od rodzaju i sposobu otrzymywania gazów.

  Gazy palne są mieszanki mechaniczne różne gazy<как го­рючих, так и негорючих.

  Do części palnej paliwa gazowego zalicza się: wodór (H2) – gaz bezbarwny, bez smaku i zapachu, jego dolna wartość opałowa wynosi 2579 kcal/nm 3\ metan (CH 4) - gaz pozbawiony koloru, smaku i zapachu, jest główną palną częścią gazów ziemnych, jego dolna wartość opałowa wynosi 8555 kcal/nm 3 ; tlenek węgla (CO) – bezbarwny, pozbawiony smaku i zapachu gaz powstający w wyniku niecałkowitego spalania dowolnego paliwa, bardzo toksyczny, o niższej wartości opałowej 3018 kcal/nm 3 ; węglowodory ciężkie (SpNt), To imię<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*.

  Do niepalnej części paliwa gazowego zalicza się: dwutlenek węgla (CO 2), tlen (O 2) i azot (N 2).

  Niepalna część gazów nazywana jest zwykle balastem. Gazy ziemne charakteryzują się wysoką wartością opałową i całkowitym brakiem tlenku węgla. Jednocześnie wiele złóż, głównie gazu i ropy, zawiera bardzo toksyczny (i żrący) gaz – siarkowodór (H 2 S). Większość sztucznych gazów węglowych zawiera znaczną ilość wysoce toksycznego gazu – tlenku węgla (CO ). Obecność tlenków w gazie, węgiel i inne substancje toksyczne są wysoce niepożądane, ponieważ komplikują pracę operacyjną i zwiększają ryzyko podczas używania gazu Oprócz głównych składników skład gazów zawiera różne zanieczyszczenia, których wartość jest specyficzna co jest znikome. Jeśli jednak wziąć pod uwagę, że gazociągami dostarczane są tysiące gazów, a nawet miliony metrów sześciennych gazu, wówczas całkowita ilość zanieczyszczeń osiąga znaczną wartość. Wiele zanieczyszczeń przedostaje się do gazociągów, co ostatecznie prowadzi do zmniejszenie ich przepustowości, a czasem nawet całkowite zaprzestanie przepływu gazu. Dlatego przy projektowaniu gazociągów i podczas ich eksploatacji należy uwzględnić obecność zanieczyszczeń w gazie.

  Ilość i skład zanieczyszczeń zależy od sposobu wytwarzania lub ekstrakcji gazu oraz stopnia jego oczyszczenia. Najbardziej szkodliwymi zanieczyszczeniami są pyły, smoła, naftalen, wilgoć i związki siarki.

  Pył pojawia się w gazie podczas procesu produkcyjnego (wydobycia) lub podczas transportu gazu rurociągami. Żywica jest produktem rozkładu termicznego paliwa i towarzyszy wielu sztucznym gazom. Jeżeli w gazie znajduje się pył, żywica przyczynia się do powstawania korków smołowych i zatorów w gazociągach.

  Naftalen powszechnie występuje w gazach węglowych wytwarzanych przez człowieka. W niskich temperaturach naftalen wytrąca się w rurach i wraz z innymi zanieczyszczeniami stałymi i ciekłymi zmniejsza powierzchnię przepływu gazociągów.

  Wilgoć w postaci pary występuje prawie we wszystkich gazach naturalnych i sztucznych. Do gazów ziemnych przedostaje się już w samym polu gazowym w wyniku kontaktu gazów z powierzchnią wody, a gazy sztuczne ulegają nasyceniu wodą w procesie produkcyjnym. Obecność wilgoci w gazie w znacznych ilościach jest niepożądana, gdyż obniża kaloryczność Ponadto ma dużą pojemność cieplną parowania, wilgoć podczas spalania gazu odprowadza do atmosfery znaczną ilość ciepła wraz z produktami spalania. Wysoka zawartość wilgoci w gazie jest również niepożądana, ponieważ podczas kondensacji gaz podczas przemieszczania się w rurach ulega ochłodzeniu, może to spowodować powstawanie w gazociągu (w dolnych punktach) korków wodnych, które należy usunąć. Wymaga to zainstalowania specjalnych kolektorów kondensatu i ich wypompowania.

  Do związków siarki, jak już wspomniano, zalicza się siarkowodór, a także dwusiarczek węgla, merkaptan itp. Związki te nie tylko mają szkodliwy wpływ na zdrowie człowieka, ale także powodują znaczną korozję rur.

  Do innych szkodliwych zanieczyszczeń zalicza się amoniak i związki cyjankowe, które występują głównie w gazach węglowych. Obecność amoniaku i związków cyjanku prowadzi do zwiększonej korozji metalu rury.

  Niepożądana jest także obecność dwutlenku węgla i azotu w gazach palnych. Gazy te nie biorą udziału w procesie spalania, pełniąc rolę balastu obniżającego wartość opałową, co prowadzi do zwiększenia średnicy gazociągów i zmniejszenia efektywności ekonomicznej wykorzystania paliwa gazowego.

  
  
  

  Skład gazów stosowanych do zaopatrzenia w gaz miejski musi spełniać wymagania GOST 6542-50 (tabela 1).

  Tabela 1

  Średnie wartości składu gazów ziemnych z najsłynniejszych złóż w kraju przedstawiono w tabeli. 2.

  Ze złóż gazowych (suchy)

  Zachodnia Ukraina. . .	81,2	7,5	4,5	3,7	2,5	- .	0,1	0,5	0,735
  Szebelinskoe............................................	92,9	4,5	0,8	0,6	0,6	____ .	0,1	0,5	0,603
  Obwód Stawropolski. .	98,6	0,4	0,14	0,06		-	0,1	0,7	0,561
  Region Krasnodarski. .	92,9		0,5	-	0,5	_	0,01	0,09	0,595
  Saratowskie...........................	93,4	2,1	0,8	0,4	0,3	Ślady	0,3	2,7	0,576
  Gazli, obwód Buchary	96,7		0,35	0,4"			0,1	0,45	0,575
  Ze złóż gazu i ropy (powiązane)
  Romaszkino............................			18,5	6,2	4,7		0,1	11,5	1,07
  				7,4	4,6	____	Ślady		1,112	__ .
  Tuymazy............................			18,4	6,8	4,6	____	0,1	7,1	1,062	-
  Szary......		23,5		9,3	3,5	____	0,2	4,5	1,132	-
  Tłuszcz........ ................................ .				2,5		. ___ .		1,5	0,721	-
  Syzran-nieft............................	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	_
  Andiżan. ..................................	66,5	16,6	9,4	3,1	3,1	0,03	0,2	4,17	0,801 ;

  Wartość opałowa gazów

  Ilość ciepła wydzielonego podczas całkowitego spalania jednostkowej ilości paliwa nazywana jest wartością opałową (Q) lub, jak się czasem mówi, wartością opałową lub wartością opałową, która jest jedną z głównych cech paliwa.

  Wartość opałowa gazów jest zwykle określana jako 1 m 3, podjęte w normalnych warunkach.

  W obliczeniach technicznych warunki normalne oznaczają stan gazu w temperaturze 0°C i pod ciśnieniem 760°C. mmHg Sztuka. Oznacza się objętość gazu w tych warunkach nm 3(normalny metr sześcienny).

  W przypadku pomiarów gazów przemysłowych zgodnie z GOST 2923-45, za normalne warunki przyjmuje się temperaturę 20°C i ciśnienie 760°C. mmHg Sztuka. Objętość gazu przypisana do tych warunków, w przeciwieństwie do nm 3 zadzwonimy M 3 (metr sześcienny).

  Wartość opałowa gazów (Q)) wyrażone w kcal/nm e lub w kcal/m3.

  W przypadku gazów skroplonych wartość opałową określa się jako 1 kg.

  Wyróżnia się wyższą (Qc) i niższą (Qn) wartość opałową. Wartość opałowa brutto uwzględnia ciepło kondensacji pary wodnej powstałej podczas spalania paliwa. Dolna wartość opałowa nie uwzględnia ciepła zawartego w parze wodnej produktów spalania, ponieważ para wodna nie skrapla się, lecz jest odprowadzana wraz z produktami spalania.

  Pojęcia Qin i Qn odnoszą się tylko do gazów, których spalanie uwalnia parę wodną (pojęcia te nie dotyczą tlenku węgla, który podczas spalania nie wytwarza pary wodnej).

  Kiedy para wodna skrapla się, uwalniane jest ciepło równe 539 kcal/kg. Dodatkowo, gdy kondensat zostanie schłodzony do temperatury 0°C (lub 20°C), wydziela się ciepło w ilości odpowiednio 100 lub 80. kcal/kg.

  W sumie w wyniku kondensacji pary wodnej uwalnia się ponad 600 ciepła. kcal/kg, czyli różnica pomiędzy wyższą i niższą wartością opałową gazu. W przypadku większości gazów stosowanych w gazownictwie miejskim różnica ta wynosi 8-10%.

  Wartości opałowe niektórych gazów podano w tabeli. 3.

  Do zaopatrzenia miast w gaz stosuje się obecnie gazy, które z reguły mają wartość opałową co najmniej 3500 kcal/nm 3 . Wyjaśnia to fakt, że na obszarach miejskich gaz dostarczany jest rurami na znaczne odległości. Gdy wartość opałowa jest niska, należy dostarczyć dużą ilość. Prowadzi to nieuchronnie do wzrostu średnic gazociągów, a w konsekwencji do wzrostu inwestycji metalowych i środków na budowę sieci gazowych, a w konsekwencji do wzrostu kosztów eksploatacji. Istotną wadą gazów niskokalorycznych jest to, że w większości przypadków zawierają one znaczną ilość tlenku węgla, co zwiększa zagrożenie podczas użytkowania gazu, a także podczas serwisowania sieci i instalacji.

  Wartość opałowa gazu poniżej 3500 kcal/nm 3 najczęściej stosowany w przemyśle, gdzie nie ma konieczności transportu go na duże odległości i łatwiej jest zorganizować spalanie. W przypadku dostaw gazu miejskiego pożądane jest posiadanie stałej wartości opałowej gazu. Wahania, jak już ustaliliśmy, są dozwolone nie więcej niż 10%. Większa zmiana kaloryczności gazu wymaga nowych dostosowań, a czasami wymiany dużej liczby znormalizowanych palników sprzętu AGD, co wiąże się ze znacznymi trudnościami.