Množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní jednotky množstva paliva sa nazýva výhrevnosť (Q) alebo, ako sa niekedy hovorí, výhrevnosť alebo výhrevnosť, ktorá je jednou z hlavných charakteristík paliva. .

Výhrevnosť plynov sa zvyčajne označuje 1 m 3, prijaté za normálnych podmienok.

V technických výpočtoch normálne podmienky znamenajú stav plynu pri teplote 0 ° C a pri tlaku 760 mmHg čl. Objem plynu za týchto podmienok je označený nm 3(normálny meter kubický).

Pri priemyselných meraniach plynu v súlade s GOST 2923-45 sa normálne podmienky berú ako teplota 20 ° C a tlak 760 mmHg čl. Objem plynu pripisovaný týmto podmienkam, na rozdiel od nm 3 zavolám m 3 (meter kubický).

Výhrevnosť plynov (Q)) vyjadrené v kcal / nm e alebo v kcal / m3.

Pre skvapalnené plyny sa výhrevnosť uvádza 1 kg.

Rozlišujte medzi vyššou (Q in) a nižšou (Q n) výhrevnosťou. Spalné teplo zohľadňuje kondenzačné teplo vodnej pary vznikajúcej pri spaľovaní paliva. Čistá výhrevnosť nezohľadňuje teplo obsiahnuté vo vodnej pare produktov spaľovania, pretože vodné nádrže nekondenzujú, ale sú odvádzané so splodinami horenia.

Pojmy Qin a Qn sa vzťahujú len na tie plyny, ktorých spaľovaním sa uvoľňuje vodná para (tieto pojmy sa nevzťahujú na oxid uhoľnatý, ktorý pri spaľovaní nevytvára vodnú paru).

Pri kondenzácii vodnej pary sa uvoľňuje teplo rovnajúce sa 539 kcal / kg. Okrem toho, keď sa kondenzát ochladí na 0 ° C (. alebo 20 ° C), resp., uvoľní sa teplo v množstve 100 alebo 80 kcal / kg.

Celkovo sa v dôsledku kondenzácie vodnej pary uvoľní viac ako 600 tepla. kcal / kg,čo je rozdiel medzi hrubou a čistou výhrevnosťou plynu. Pre väčšinu plynov používaných v mestských dodávkach plynu je tento rozdiel 8-10%.

Výhrevné hodnoty niektorých plynov sú uvedené v tabuľke. 3.

Na zásobovanie mestským plynom sa v súčasnosti používajú plyny, ktoré majú spravidla výhrevnosť najmenej 3500 kcal / nm 3. Vysvetľuje to skutočnosť, že v mestských podmienkach sa plyn dodáva potrubím na značné vzdialenosti. Ak je výhrevnosť nízka, treba podávať veľké množstvo. To nevyhnutne vedie k zväčšeniu priemerov plynovodov a v dôsledku toho k zvýšeniu investícií do kovu a finančných prostriedkov na výstavbu plynárenských sietí a k zvýšeniu prevádzkových nákladov. Významnou nevýhodou plynov s nízkou výhrevnosťou je, že vo väčšine prípadov obsahujú značné množstvo oxidu uhoľnatého, čo zvyšuje nebezpečenstvo pri používaní plynu, ako aj pri servise sietí a inštalácií.

Plyn s výhrevnosťou menšou ako 3500 kcal / nm 3 najčastejšie sa používa v priemysle, kde nie je potrebné prepravovať ho na veľké vzdialenosti a je jednoduchšie organizovať spaľovanie. Pre dodávku mestského plynu je žiaduce mať konštantnú výhrevnosť. Kolísanie, ako sme už uviedli, nie je povolené viac ako 10 %. Veľká zmena výhrevnosti plynu si vyžaduje novú úpravu a niekedy aj zmenu veľkého počtu štandardizovaných horákov pre domáce spotrebiče, čo je spojené so značnými ťažkosťami.

Klasifikácia horľavých plynov

Na dodávku plynu do miest a priemyselných podnikov sa používajú rôzne horľavé plyny, ktoré sa líšia pôvodom, chemickým zložením a fyzikálnymi vlastnosťami.

Podľa pôvodu sa horľavé plyny delia na prírodné alebo prírodné a umelé, vyrábané z tuhých a kvapalných palív.

Zemné plyny sa vyrábajú z vrtov čisto plynových polí alebo ropných polí spolu s ropou. Plyny z ropných polí sa nazývajú pridružené plyny.

Plyny z polí čistého plynu sú najmä metán s malým obsahom ťažkých uhľovodíkov. Vyznačujú sa stálym zložením a výhrevnosťou.

Pridružené plyny spolu s metánom obsahujú značné množstvo ťažkých uhľovodíkov (propán a bután). Zloženie a výhrevnosť týchto plynov sa značne líšia.

Umelé plyny sa vyrábajú v špeciálnych plynárňach - alebo sa získavajú ako vedľajší produkt pri spaľovaní uhlia v hutníckych závodoch, ako aj v ropných rafinériách.

Plyny vyrobené z uhlia sa u nás využívajú na zásobovanie mestským plynom vo veľmi obmedzenom množstve a ich podiel neustále klesá. Zároveň rastie produkcia a spotreba skvapalnených uhľovodíkových plynov, získavaných z pridružených ropných plynov v plynárňach a rafinériách ropy pri rafinácii ropy. Skvapalnené ropné plyny používané na zásobovanie mestským plynom pozostávajú predovšetkým z propánu a butánu.

Zloženie plynu

Druh plynu a jeho zloženie do značnej miery určuje oblasť použitia plynu, schému a priemery plynárenskej siete, konštrukčné riešenia plynových horákov a jednotlivých plynovodných jednotiek.

Spotreba plynu závisí od výhrevnosti, a teda od priemerov plynovodov a podmienok spaľovania plynu. Pri použití plynu v priemyselných zariadeniach je veľmi dôležitá teplota spaľovania a rýchlosť šírenia plameňa a stálosť zloženia plynného paliva. Zloženie plynov, ako aj ich fyzikálno-chemické vlastnosti závisia predovšetkým od druhu a spôsobu získavania plynov.

Horľavé plyny sú mechanické zmesi rôznych plynov.<как го­рючих, так и негорючих.

Horľavá časť plynného paliva obsahuje: vodík (H 2) - plyn bez farby, chuti a zápachu, jeho výhrevnosť je 2579 kcal / nm 3 \ metán (CH 4) je bezfarebný plyn bez chuti a zápachu, ktorý je hlavnou horľavou súčasťou zemných plynov, jeho výhrevnosť je 8555 kcal / nm 3; oxid uhoľnatý (CO) je plyn bez farby, chuti a zápachu, vzniká nedokonalým spaľovaním akéhokoľvek paliva, je veľmi jedovatý, výhrevnosť 3018 kcal / nm 3;ťažké uhľovodíky (CpHt), Pod týmto menom<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 *.

Nehorľavá časť plynného paliva zahŕňa: oxid uhličitý (CO 2), kyslík (O 2) a dusík (N 2).

Nehorľavá časť plynov sa zvyčajne nazýva balast. Zemné plyny sa vyznačujú vysokou výhrevnosťou a úplnou absenciou oxidu uhoľnatého. Zároveň (množstvo polí, hlavne plyno-ropných polí, obsahuje veľmi jedovatý (a korozívne korozívny plyn - sírovodík (H 2 S). Väčšina umelých uhoľných plynov obsahuje značné množstvo vysoko toxického plynu - oxidu uhoľnatého). CO). Prítomnosť oxidu v plyne) uhlík a iné toxické látky sú vysoko nežiaduce, pretože komplikujú výrobu prevádzkových prác a zvyšujú nebezpečenstvo pri použití plynu. Okrem hlavných zložiek obsahuje zloženie plynov rôzne nečistoty , ktorého špecifická hodnota je zanedbateľná. aj pri miliónoch kubických metrov plynu celkové množstvo nečistôt dosahuje významnú hodnotu. a počas prevádzky.

Množstvo a zloženie nečistôt závisí od spôsobu výroby alebo ťažby plynu a stupňa jeho čistenia. Najškodlivejšie nečistoty sú prach, decht, naftalén, vlhkosť a zlúčeniny síry.

Prach sa objavuje v plyne pri výrobe (ťažbe) alebo pri preprave plynu potrubím. Decht je produktom tepelného rozkladu paliva a spája sa s mnohými umelými plynmi. V prítomnosti prachu v plyne živica prispieva k tvorbe zátok z dechtu a bahna a upchávaniu plynovodov.

Naftalén sa bežne vyskytuje v umelých uhoľných plynoch. Pri nízkych teplotách sa naftalén zráža v potrubiach a spolu s inými pevnými a kvapalnými nečistotami zmenšuje prietokovú plochu plynovodov.

Vlhkosť vo forme pár sa nachádza takmer vo všetkých prírodných a umelých plynoch. Do zemných plynov sa dostáva v samotnom plynovom poli v dôsledku kontaktu plynu s vodnou hladinou a umelé plyny sú počas výrobného procesu nasýtené vodou. Prítomnosť vlhkosti v plyne vo veľkých množstvách je nežiaduca, pretože znižuje výhrevnosť hodnota plynu. , vlhkosť pri spaľovaní plynu odvádza značné množstvo tepla spolu so splodinami horenia do atmosféry. body) treba vypustiť. To si vyžaduje inštaláciu špeciálnych lapačov kondenzátu a ich odvádzanie.

Medzi zlúčeniny síry, ako už bolo uvedené, patrí sírovodík, ako aj sírouhlík, merkaptán atď. Tieto zlúčeniny sú nielen škodlivé pre ľudské zdravie, ale spôsobujú aj výraznú koróziu potrubí.

Z ďalších škodlivých nečistôt treba poznamenať amoniak a zlúčeniny kyanidu, ktoré sa nachádzajú najmä v uhoľných plynoch. Prítomnosť zlúčenín amoniaku a kyanidu vedie k zvýšenej korózii kovového potrubia.

Prítomnosť oxidu uhličitého a dusíka v horľavých plynoch je tiež nežiaduca. Tieto plyny sa nezúčastňujú spaľovacieho procesu, sú balastom, ktorý znižuje výhrevnosť, čo vedie k zväčšeniu priemeru plynovodov a zníženiu ekonomickej efektívnosti využívania plynného paliva.

Zloženie plynov používaných na dodávku mestského plynu musí spĺňať požiadavky GOST 6542-50 (tabuľka 1).

stôl 1

Priemerné hodnoty zloženia zemných plynov najznámejších polí v krajine sú uvedené v tabuľke. 2.

Z plynových polí (suché)

Výhrevnosť plynov

Množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní jednotky množstva paliva sa nazýva výhrevnosť (Q) alebo, ako sa niekedy hovorí, výhrevnosť alebo výhrevnosť, ktorá je jednou z hlavných charakteristík paliva. .

Výhrevnosť plynov sa zvyčajne označuje 1 m 3, prijaté za normálnych podmienok.

V technických výpočtoch normálne podmienky znamenajú stav plynu pri teplote 0 ° C a pri tlaku 760 mmHg čl. Objem plynu za týchto podmienok je označený nm 3(normálny meter kubický).

Pri priemyselných meraniach plynu v súlade s GOST 2923-45 sa normálne podmienky berú ako teplota 20 ° C a tlak 760 mmHg čl. Objem plynu pripisovaný týmto podmienkam, na rozdiel od nm 3 zavolám m 3 (meter kubický).

Výhrevnosť plynov (Q)) vyjadrené v kcal / nm e alebo v kcal / m3.

Pre skvapalnené plyny sa výhrevnosť uvádza 1 kg.

Rozlišujte medzi vyššou (Q in) a nižšou (Q n) výhrevnosťou. Spalné teplo zohľadňuje kondenzačné teplo vodnej pary vznikajúcej pri spaľovaní paliva. Čistá výhrevnosť nezohľadňuje teplo obsiahnuté vo vodnej pare produktov spaľovania, pretože vodné nádrže nekondenzujú, ale sú odvádzané so splodinami horenia.

Pojmy Qin a Qn sa vzťahujú len na tie plyny, ktorých spaľovaním sa uvoľňuje vodná para (tieto pojmy sa nevzťahujú na oxid uhoľnatý, ktorý pri spaľovaní nevytvára vodnú paru).

Pri kondenzácii vodnej pary sa uvoľňuje teplo rovnajúce sa 539 kcal / kg. Okrem toho, keď sa kondenzát ochladí na 0 ° C (. alebo 20 ° C), resp., uvoľní sa teplo v množstve 100 alebo 80 kcal / kg.

Celkovo sa v dôsledku kondenzácie vodnej pary uvoľní viac ako 600 tepla. kcal / kg,čo je rozdiel medzi hrubou a čistou výhrevnosťou plynu. Pre väčšinu plynov používaných v mestských dodávkach plynu je tento rozdiel 8-10%.

Výhrevné hodnoty niektorých plynov sú uvedené v tabuľke. 3.

Na zásobovanie mestským plynom sa v súčasnosti používajú plyny, ktoré majú spravidla výhrevnosť najmenej 3500 kcal / nm 3. Vysvetľuje to skutočnosť, že v mestských podmienkach sa plyn dodáva potrubím na značné vzdialenosti. Ak je výhrevnosť nízka, treba podávať veľké množstvo. To nevyhnutne vedie k zväčšeniu priemerov plynovodov a v dôsledku toho k zvýšeniu investícií do kovu a finančných prostriedkov na výstavbu plynárenských sietí a k zvýšeniu prevádzkových nákladov. Významnou nevýhodou plynov s nízkou výhrevnosťou je, že vo väčšine prípadov obsahujú značné množstvo oxidu uhoľnatého, čo zvyšuje nebezpečenstvo pri používaní plynu, ako aj pri servise sietí a inštalácií.

Plyn s výhrevnosťou menšou ako 3500 kcal / nm 3 najčastejšie sa používa v priemysle, kde nie je potrebné prepravovať ho na veľké vzdialenosti a je jednoduchšie organizovať spaľovanie. Pre dodávku mestského plynu je žiaduce mať konštantnú výhrevnosť. Kolísanie, ako sme už uviedli, nie je povolené viac ako 10 %. Veľká zmena výhrevnosti plynu si vyžaduje novú úpravu a niekedy aj zmenu veľkého počtu štandardizovaných horákov pre domáce spotrebiče, čo je spojené so značnými ťažkosťami.

Spalné teplo je určené chemickým zložením horľavej látky. Chemické prvky obsiahnuté v horľavej látke sú označené akceptovanými symbolmi S , N , O , N , S, a popol a voda - symboly A a W resp.

Collegiate YouTube

• 1 / 5

  Spalné teplo sa môže vzťahovať na pracovnú hmotu horľavej látky Q P (\ štýl zobrazenia Q ^ (P)), to znamená na horľavú látku vo forme, v akej sa dostáva k spotrebiteľovi; na sušinu Q C (\ štýl zobrazenia Q ^ (C)); na horľavú hmotu látky Q Γ (\ štýl zobrazenia Q ^ (\ Gamma)), teda na horľavú látku, ktorá neobsahuje vlhkosť a popol.

  Rozlišujte medzi najvyššími ( Q B (\ štýl zobrazenia Q_ (B))) a nižšie ( Q H (\ štýl zobrazenia Q_ (H))) spaľovacie teplo.

  Pod vyššia výhrevnosť rozumieť množstvu tepla, ktoré sa uvoľní pri úplnom spaľovaní látky, vrátane kondenzačného tepla vodnej pary pri ochladzovaní produktov spaľovania.

  Čistá výhrevnosť zodpovedá množstvu tepla, ktoré sa uvoľní pri úplnom spaľovaní, s vylúčením kondenzačného tepla vodnej pary. Kondenzačné teplo vodnej pary sa tiež nazýva latentné teplo vyparovania (kondenzácia).

  Najnižšia a najvyššia výhrevnosť súvisí s pomerom: QB = QH + k (W + 9H) (\ štýl zobrazenia Q_ (B) = Q_ (V) + k (W + 9H)),

  kde k je koeficient rovný 25 kJ / kg (6 kcal / kg); W je množstvo vody v horľavej látke, % (hmotn.); H je množstvo vodíka v horľavej látke, % (hmotn.).

  Výpočet výhrevnosti

  Spalné teplo je teda množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spálení jednotkovej hmotnosti alebo objemu (pre plyn) horľavej látky a ochladení produktov spaľovania na teplotu rosného bodu. V tepelnotechnických výpočtoch sa berie spalné teplo ako 100 %. Latentné teplo spaľovania plynu je teplo, ktoré sa uvoľňuje pri kondenzácii vodnej pary obsiahnutej v produktoch horenia. Teoreticky môže dosiahnuť 11 %.

  V praxi nie je možné ochladiť splodiny horenia až do úplnej kondenzácie, a preto bol zavedený koncept najnižšieho spaľovacieho tepla (QHp), ktoré sa získa odpočítaním od najvyššieho spaľovacieho tepla výparného tepla vodnej pary. , obsiahnutých v látke a vytvorených pri jej spaľovaní. Na odparenie 1 kg vodnej pary sa spotrebuje 2514 kJ/kg (600 kcal/kg). Výhrevnosť sa určuje podľa vzorcov (kJ / kg alebo kcal / kg):

  QHP = QBP - 2514 ⋅ ((9 HP + WP) / 100) (\ štýl zobrazenia Q_ (H) ^ (P) = Q_ (B) ^ (P) -2514 \ cdot ((9H ^ (P) + W ^ (P)) / 100))(pre pevné)

  QHP = QBP - 600 ⋅ ((9 HP + WP) / 100) (\ štýl zobrazenia Q_ (H) ^ (P) = Q_ (B) ^ (P) -600 \ cdot ((9H ^ (P) + W ^ (P)) / 100))(pre kvapalnú látku), kde:

  2514 - výparné teplo pri teplote 0 ° C a atmosférickom tlaku, kJ / kg;

  H P (\ displaystyle H ^ (P)) a W P (\ štýl zobrazenia W ^ (P))- obsah vodíka a vodnej pary v pracovnom palive, %;

  9 je koeficient, ktorý ukazuje, že pri spaľovaní 1 kg vodíka v kombinácii s kyslíkom sa vytvorí 9 kg vody.

  Spaľné teplo je najdôležitejšou charakteristikou paliva, pretože určuje množstvo tepla získaného spaľovaním 1 kg tuhého alebo kvapalného paliva alebo 1 m³ plynného paliva v kJ / kg (kcal / kg). 1 kcal = 4,1868 alebo 4,19 kJ.

  Čistá výhrevnosť sa určuje experimentálne pre každú látku a je referenčnou hodnotou. Môže sa tiež stanoviť pre tuhé a kvapalné materiály so známym elementárnym zložením výpočtovou metódou podľa vzorca D.I. Mendeleeva, kJ/kg alebo kcal/kg:

  QHP = 339 ⋅ CP + 1256 ⋅ HP - 109 ⋅ (OP - SLP) - 25,14 ⋅ (9 ⋅ HP + WP) (\ štýl zobrazenia 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)))

  QHP = 81 ⋅ CP + 246 ⋅ HP - 26 ⋅ (OP + SLP) - 6 ⋅ WP (\ štýl zobrazenia Q_ (H) ^ (P) = 81 \ cdot C ^ (P) +246 \ cdot H ^ (P) -26 \ cdot (O ^ (P) + S_ (L) ^ (P)) - 6 \ cdot W ^ (P)), kde:

  C P (\ displaystyle C_ (P)), H P (\ displaystyle H_ (P)), O P (\ displaystyle O_ (P)), S L P (\ displaystyle S_ (L) ^ (P)), W P (\ štýl zobrazenia W_ (P))- obsah uhlíka, vodíka, kyslíka, prchavej síry a vlhkosti v pracovnej hmote paliva v % (hmotn.).

  Na porovnávacie výpočty sa používa takzvané konvenčné palivo, ktoré má špecifické spalné teplo 29308 kJ/kg (7000 kcal/kg).

  V Rusku sa tepelné výpočty (napríklad výpočet tepelného zaťaženia na určenie kategórie priestoru pre nebezpečenstvo výbuchu a požiaru) zvyčajne vykonávajú podľa najnižšieho spaľovacieho tepla, v USA, Veľkej Británii, Francúzsku - podľa k najvyššiemu. Vo Veľkej Británii a USA sa pred zavedením metrického systému merala výhrevnosť v britských tepelných jednotkách (BTU) na libru (lb) (1 Btu / lb = 2,326 kJ / kg).

  Látky a materiály	Čistá výhrevnosť Q H P (\ štýl zobrazenia Q_ (H) ^ (P)), MJ / kg
  Benzín	41,87
  Petrolej	43,54
  Papier: knihy, časopisy	13,4
  Drevo (tyče W = 14 %)	13,8
  Prírodná guma	44,73
  Linoleum, polyvinylchlorid	14,31
  Guma	33,52
  Staplové vlákno	13,8
  Polyetylén	47,14
  Expandovaný polystyrén	41,6
  Voľná ​​bavlna	15,7
  Plastové	41,87

  V tabuľkách je uvedené hmotnostné špecifické spalné teplo paliva (kvapalného, ​​tuhého a plynného) a niektorých ďalších horľavých materiálov. Uvažovalo sa o týchto palivách: uhlie, palivové drevo, koks, rašelina, petrolej, ropa, lieh, benzín, zemný plyn atď.

  Zoznam tabuliek:

  Počas exotermickej oxidačnej reakcie paliva sa jeho chemická energia premieňa na tepelnú energiu s uvoľnením určitého množstva tepla. Výsledná tepelná energia sa zvyčajne nazýva spaľovacie teplo paliva. Závisí od jeho chemického zloženia, vlhkosti a je hlavný. Spalné teplo paliva na 1 kg hmoty alebo 1 m 3 objemu tvorí hmotnostné alebo objemové špecifické spalné teplo.
  

  Merné spalné teplo paliva je množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spálení jednotky hmotnosti alebo objemu tuhého, kvapalného alebo plynného paliva. V medzinárodnom systéme jednotiek sa táto hodnota meria v J / kg alebo J / m3.

  Špecifické spalné teplo paliva možno určiť experimentálne alebo vypočítať analyticky. Experimentálne metódy stanovenia výhrevnosti sú založené na praktickom meraní množstva tepla uvoľneného pri spaľovaní paliva napríklad v kalorimetri s termostatom a spaľovacou bombou. Pre palivo so známym chemickým zložením možno špecifické spalné teplo určiť pomocou Mendelejevovho vzorca.

  Rozlišujte vyššie a nižšie špecifické spalné teplo. Najvyššia výhrevnosť sa rovná maximálnemu množstvu tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní paliva, berúc do úvahy teplo vynaložené na odparovanie vlhkosti obsiahnutej v palive. Najnižšie spaľovacie teplo je menšie ako hodnota najvyššieho o hodnotu kondenzačného tepla, ktoré vzniká z vlhkosti paliva a vodíka organickej hmoty, ktorý sa pri spaľovaní mení na vodu.

  Na určenie ukazovateľov kvality paliva, ako aj pri výpočtoch tepelnej techniky zvyčajne využívajú najnižšie špecifické spalné teplo, čo je najdôležitejšia tepelná a výkonová charakteristika paliva a je uvedená v tabuľkách nižšie.

  Merné spalné teplo tuhého paliva (uhlie, palivové drevo, rašelina, koks)

  V tabuľke sú uvedené hodnoty merného spalného tepla suchého tuhého paliva v MJ/kg. Palivo v tabuľke je zoradené abecedne podľa názvu.

  Najvyššiu výhrevnosť z uvažovaných tuhých palív má koksovateľné uhlie - jeho špecifické spalné teplo je 36,3 MJ / kg (resp. v jednotkách SI 36,3 · 10 6 J / kg). Okrem toho je vysoké spaľovacie teplo charakteristické pre uhlie, antracit, drevené uhlie a lignitové uhlie.

  Medzi palivá s nízkou energetickou účinnosťou patrí drevo, palivové drevo, pušný prach, mlynská rašelina, ropná bridlica. Napríklad špecifické teplo spaľovania palivového dreva je 8,4 ... 12,5 a strelný prach - iba 3,8 MJ / kg.

  Merné spalné teplo tuhého paliva (uhlie, palivové drevo, rašelina, koks)

  Palivo
  Antracit	26,8…34,8
  Drevené pelety (pelety)	18,5
  Suché palivové drevo	8,4…11
  Suché brezové palivové drevo	12,5
  Plynový koks	26,9
  Vysokopecný koks	30,4
  Polokoks	27,3
  Prášok	3,8
  Bridlica	4,6…9
  Horľavá bridlica	5,9…15
  Tuhé raketové palivo	4,2…10,5
  Rašelina	16,3
  Vláknitá rašelina	21,8
  Frézovanie rašeliny	8,1…10,5
  Rašelinová drť	10,8
  Hnedé uhlie	13…25
  Hnedé uhlie (brikety)	20,2
  Hnedé uhlie (prach)	25
  Donecké uhlie	19,7…24
  Drevené uhlie	31,5…34,4
  Čierne uhlie	27
  Koksovateľné uhlie	36,3
  Kuzneck uhlie	22,8…25,1
  Čeľabinské uhlie	12,8
  Ekibastuzské uhlie	16,7
  Freztorf	8,1
  Troska	27,5

  Špecifické spalné teplo kvapalného paliva (alkohol, benzín, petrolej, olej)

  Uvádza sa tabuľka merných spalných tepelných teplôt kvapalného paliva a niektorých ďalších organických kvapalín. Treba poznamenať, že také palivá, ako je benzín, nafta a olej, sa vyznačujú vysokým uvoľňovaním tepla počas spaľovania.

  Špecifické spalné teplo alkoholu a acetónu je výrazne nižšie ako u tradičných motorových palív. Kvapalné raketové palivo má navyše relatívne nízku výhrevnosť a pri úplnom spálení 1 kg týchto uhľovodíkov sa uvoľní množstvo tepla 9,2 a 13,3 MJ.

  Špecifické spalné teplo kvapalného paliva (alkohol, benzín, petrolej, olej)

  Palivo	Špecifické spalné teplo, MJ / kg
  Acetón	31,4
  Benzín A-72 (GOST 2084-67)	44,2
  Letecký benzín B-70 (GOST 1012-72)	44,1
  Benzín AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
  benzén	40,6
  Zimná nafta (GOST 305-73)	43,6
  Letná motorová nafta (GOST 305-73)	43,4
  Kvapalné raketové palivo (kerozín + tekutý kyslík)	9,2
  Letecký petrolej	42,9
  Osvetľovací petrolej (GOST 4753-68)	43,7
  xylén	43,2
  Vykurovací olej s vysokým obsahom síry	39
  Vykurovací olej s nízkym obsahom síry	40,5
  Vykurovací olej s nízkym obsahom síry	41,7
  Sírany vykurovací olej	39,6
  Metylalkohol (metanol)	21,1
  n-butylalkohol	36,8
  Olej	43,5…46
  Metánový olej	21,5
  toluén	40,9
  Biely lieh (GOST 313452)	44
  Etylénglykol	13,3
  Etylalkohol (etanol)	30,6

  Špecifické spalné teplo plynného paliva a horľavých plynov

  Uvádza sa tabuľka merných spalných tepelných teplôt plynného paliva a niektorých iných horľavých plynov v MJ / kg. Z uvažovaných plynov sa líši najväčšie hmotnostné špecifické teplo spaľovania. Pri úplnom spálení jedného kilogramu tohto plynu sa uvoľní 119,83 MJ tepla. Také palivo, ako je zemný plyn, má tiež vysokú výhrevnosť - špecifické spalné teplo zemného plynu je 41 ... 49 MJ / kg (pre čistých 50 MJ / kg).

  Merné spalné teplo plynného paliva a horľavých plynov (vodík, zemný plyn, metán)

  Palivo	Špecifické spalné teplo, MJ / kg
  1-butén	45,3
  Amoniak	18,6
  acetylén	48,3
  Vodík	119,83
  Vodík, zmes s metánom (50 % H2 a 50 % CH4 hmotn.)	85
  Vodík, zmes s metánom a oxidom uhoľnatým (33-33-33 % hm.)	60
  Vodík zmiešaný s oxidom uhoľnatým (50 % H2 50 % CO2 hmotn.)	65
  Vysokopecný plyn	3
  Koksárenský plyn	38,5
  Skvapalnený ropný plyn (LPG) (propán-bután)	43,8
  izobután	45,6
  metán	50
  n-Bhutáne	45,7
  n-hexán	45,1
  n-pentán	45,4
  Pridružený plyn	40,6…43
  Zemný plyn	41…49
  Propadien	46,3
  Propán	46,3
  propylén	45,8
  Propylén, zmes s vodíkom a oxidom uhoľnatým (90% -9% -1% hmotnosti)	52
  etán	47,5
  Etylén	47,2

  Špecifické spalné teplo niektorých horľavých materiálov

  U niektorých horľavých materiálov (drevo, papier, plast, slama, guma a pod.) je uvedená tabuľka špecifických tepelných teplôt spaľovania. Za zmienku stoja materiály s vysokým spaľovacím teplom. Medzi tieto materiály patria: guma rôznych typov, expandovaný polystyrén (pena), polypropylén a polyetylén.

  Špecifické spalné teplo niektorých horľavých materiálov

  Palivo	Špecifické spalné teplo, MJ / kg
  Papier	17,6
  Koženka	21,5
  Drevo (tyče s vlhkosťou 14%)	13,8
  Drevo v hromadách	16,6
  dubové drevo	19,9
  Smrekové drevo	20,3
  Drevo je zelené	6,3
  Borovicové drevo	20,9
  Nylon	31,1
  Karbolitové produkty	26,9
  Kartón	16,5
  Styrén-butadiénová guma SKS-30AR	43,9
  Prírodná guma	44,8
  Syntetická guma	40,2
  Guma SKS	43,9
  Chloroprénový kaučuk	28
  Linoleum, polyvinylchlorid	14,3
  Dvojvrstvové polyvinylchloridové linoleum	17,9
  PVC linoleum na báze plsti	16,6
  Linoleum, polyvinylchlorid na teplom základe	17,6
  Linoleum, polyvinylchlorid na báze tkaniny	20,3
  Linoleová guma (relin)	27,2
  Parafinový vosk	11,2
  Polyfoam PVC-1	19,5
  Polystyrén FS-7	24,4
  Pena FF	31,4
  Expandovaný polystyrén PSB-S	41,6
  Polyuretánová pena	24,3
  Vláknitá doska	20,9
  Polyvinylchlorid (PVC)	20,7
  Polykarbonát	31
  Polypropylén	45,7
  Polystyrén	39
  Vysokotlakový polyetylén	47
  Nízkotlakový polyetylén	46,7
  Guma	33,5
  Strešný materiál	29,5
  Kanálové sadze	28,3
  seno	16,7
  Slamka	17
  Organické sklo (plexisklo)	27,7
  Textolit	20,9
  Tol	16
  TNT	15
  Bavlna	17,5
  Celulóza	16,4
  Vlna a vlnené vlákna	23,1

  Zdroje:

  1. GOST 147-2013 Tuhé minerálne palivo. Stanovenie výhrevnosti a výpočet výhrevnosti.
  2. GOST 21261-91 Ropné produkty. Metóda stanovenia spalného tepla a výpočtu výhrevnosti.
  3. GOST 22667-82 Prírodné horľavé plyny. Metóda výpočtu na určenie výhrevnosti, relatívnej hustoty a Wobbeho čísla.
  4. GOST 31369-2008 Zemný plyn. Výpočet výhrevnosti, hustoty, relatívnej hustoty a Wobbeho čísla na základe zloženia komponentov.
  5. Zemsky G.T.

  Plynové palivo sa delí na prírodné a umelé a je zmesou horľavých a nehorľavých plynov obsahujúcich určité množstvo vodnej pary, niekedy aj prachu a dechtu. Množstvo plynného paliva je vyjadrené v kubických metroch za normálnych podmienok (760 mm Hg a 0 ° C) a zloženie je vyjadrené v objemových percentách. Zložením paliva sa rozumie zloženie jeho suchej plynnej časti.

  Palivo na zemný plyn

  Najbežnejším plynovým palivom je zemný plyn, ktorý má vysokú výhrevnosť. Základom zemného plynu je metán, ktorého obsah je 76,7-98%. Ostatné plynné uhľovodíkové zlúčeniny sa nachádzajú v zemnom plyne od 0,1 do 4,5 %.

  Skvapalnený plyn je produktom rafinácie ropy – tvorí ho najmä zmes propánu a butánu.

  Zemný plyn (CNG, NG): metán CH4 viac ako 90 %, etán C2 H5 menej ako 4 %, propán C3 H8 menej ako 1 %

  Skvapalnený plyn (LPG): propán C3 H8 viac ako 65 %, bután C4 H10 menej ako 35 %

  Zloženie horľavých plynov zahŕňa: vodík H 2, metán CH 4, Ostatné uhľovodíkové zlúčeniny C m H n, sírovodík H 2 S a nehorľavé plyny, oxid uhličitý CO2, kyslík O 2, dusík N 2 a malé množstvo vodná para H 2 O. Indexy m a NS na C a H charakterizujú zlúčeniny rôznych uhľovodíkov, napríklad pre metán CH4 t = 1 a n= 4, pre etán C2Hb t = 2 a n= b atď.

  Suché plynné zloženie paliva (objemové percentá):

  
  CO + H2 + 2 C m H n + H2S + C02 + 02 + N2 = 100 %.

  Nehorľavou zložkou suchého plynového paliva – balastu – je dusík N a oxid uhličitý CO 2 .

  Zloženie mokrého plynného paliva je vyjadrené takto:

  CO + H2 + Σ C m H n + H2S + C02 + 02 + N2 + H20 = 100 %.

  Spalné teplo, kJ / m (kcal / m 3), 1 m 3 čistého suchého plynu za normálnych podmienok sa určuje takto:

  Qn c = 0,01,

  kde Qco, Qn 2, Q s m n n Q n 2 s. - spaľovacie teplo jednotlivých plynov obsiahnutých v zmesi, kJ / m 3 (kcal / m 3); CO, H 2, CmHn,H2S - zložky, ktoré tvoria zmes plynov, obj.

  Spalné teplo 1 m3 suchého zemného plynu za normálnych podmienok pre väčšinu domácich polí je 33,29 – 35,87 MJ/m3 (7946 – 8560 kcal/m3). Charakteristiky plynných palív sú uvedené v tabuľke 1.

  Príklad. Určite výhrevnosť zemného plynu (za normálnych podmienok) s nasledujúcim zložením:

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

  Nahradením charakteristík plynov z tabuľky 1 do vzorca (26) dostaneme:

  Qns = 0,01 = 33981 kJ / m 3 or

  Qns = 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.

  Stôl 1. Charakteristika plynných palív

  Plyn	Označenie	Teplo spaľovania Q n s
  		KJ / m3	Kcal / m3
  Vodík	H,	10820	2579
  Oxid uhoľnatý	CO	12640	3018
  Sírovodík	H 2 S	23450	5585
  metán	CH 4	35850	8555
  etán	C2H6	63 850	15226
  Propán	C3H8	91300	21795
  bután	C4H10	118700	22338
  pentán	C5H12	146200	34890
  Etylén	C2H4	59200	14107
  propylén	C3H6	85980	20541
  butylén	C4H8	113 400	27111
  benzén	C6H6	140400	33528

  Kotly DE spotrebujú na výrobu jednej tony pary od 71 do 75 m3 zemného plynu. Cena plynu v Rusku za september 2008 je 2,44 rubľov za meter kubický. V dôsledku toho bude tona pary stáť 71 × 2,44 = 173 rubľov 24 kopejok. Skutočné náklady na tonu pary v továrňach sú najmenej 189 rubľov na tonu pary pre kotly DE.

  Kotly DKVR spotrebujú na výrobu jednej tony pary od 103 do 118 m3 zemného plynu. Minimálne odhadované náklady na tonu pary pre tieto kotly sú 103 × 2,44 = 251 rubľov 32 kopeckov. Skutočné náklady na paru pre továrne sú najmenej 290 rubľov za tonu.

  Ako vypočítať maximálnu spotrebu zemného plynu pre parný kotol DE-25? Toto sú technické vlastnosti kotla. 1840 kociek za hodinu. Ale môžete počítať. 25 ton (25 tis. kg) treba vynásobiť rozdielom entalpií pary a vody (666,9-105) a to všetko rozdeliť na účinnosť kotla 92,8 % a spalné teplo plynu. 8300. a všetky

  Umelé plynové palivo

  Umelé horľavé plyny sú lokálne palivá, pretože majú výrazne nižšiu výhrevnosť. Ich hlavnými palivovými prvkami sú oxid uhoľnatý CO a vodík H2. Tieto plyny sa využívajú vo výrobe, kde sa vyrábajú ako palivo pre technologické a elektrárne.

  Všetky prírodné a umelé horľavé plyny sú výbušné a môžu sa vznietiť na otvorenom ohni alebo iskre. Rozlišuje sa dolná a horná medza výbušnosti plynu, t.j. najvyššie a najnižšie percento jeho koncentrácie v ovzduší. Spodná hranica výbušnosti zemných plynov sa pohybuje od 3% do 6% a horná hranica - od 12% do 16%. Všetky horľavé plyny môžu otráviť ľudské telo. Hlavné toxické látky horľavých plynov sú: oxid uhoľnatý CO, sírovodík H2S, amoniak NH3.

  Prírodné horľavé plyny, ale aj umelé sú bezfarebné (neviditeľné), bez zápachu, čím sú nebezpečné pri prenikaní do vnútorných priestorov kotolne netesnosťami v armatúrach plynovodu. Aby sa predišlo otravám, horľavé plyny by mali byť ošetrené odorantom bez zápachu.

  Získavanie oxidu uhoľnatého CO v priemysle splyňovaním tuhého paliva

  Na priemyselné účely sa oxid uhoľnatý získava splyňovaním tuhého paliva, teda premenou na plynné palivo. Oxid uhoľnatý teda môžete získať z akéhokoľvek tuhého paliva – fosílneho uhlia, rašeliny, palivového dreva atď.

  Proces splyňovania tuhého paliva je znázornený na laboratórnom experimente (obr. 1). Po naplnení žiaruvzdornej trubice kúskami dreveného uhlia ju silne zahrejeme a necháme prejsť kyslíkom z plynomeru. Nechajte plyny vychádzajúce z trubice prejsť cez umývaciu fľašu s vápennou vodou a potom zapáľte. Vápenná voda sa zakalí, plyn horí modrastým plameňom. To indikuje prítomnosť oxidu CO2 a oxidu uhoľnatého CO v reakčných produktoch.

  Vznik týchto látok možno vysvetliť skutočnosťou, že keď sa kyslík dostane do kontaktu s horúcim uhlím, toto sa najskôr oxiduje na oxid uhličitý: C + 02 = C02

  Potom sa pri prechode horúcim uhlím oxid uhličitý čiastočne redukuje na oxid uhoľnatý: C02 + C = 2CO

  Ryža. 1. Získanie oxidu uhoľnatého (laboratórny pokus).

  V priemyselných podmienkach sa splyňovanie tuhého paliva uskutočňuje v peciach nazývaných generátory plynu.

  Výsledná zmes plynov sa nazýva generátorový plyn.

  Zariadenie na generátor plynu je znázornené na obrázku. Je to oceľový valec s výškou asi 5 m a priemer asi 3,5 m, vnútri obložené žiaruvzdornými tehlami. Plynový generátor je naplnený palivom zhora; zospodu cez rošt je vzduch alebo vodná para privádzaná ventilátorom.

  

  Kyslík vo vzduchu reaguje s uhlíkom v palive a vytvára oxid uhličitý, ktorý stúpajúc cez horúce lôžko paliva sa redukuje uhlíkom na oxid uhoľnatý.

  Ak sa do generátora vháňa iba vzduch, potom sa získa plyn, ktorý vo svojom zložení obsahuje oxid uhoľnatý a dusík vo vzduchu (ako aj určité množstvo CO 2 a iných nečistôt). Tento generátorový plyn sa nazýva vzduchový plyn.

  Ak sa vodná para vháňa do generátora s horúcim uhlím, potom v dôsledku reakcie vzniká oxid uhoľnatý a vodík: C + H20 = CO + H2

  Táto zmes plynov sa nazýva vodný plyn. Vodný plyn má vyššiu výhrevnosť ako vzdušný plyn, keďže okrem oxidu uhoľnatého obsahuje aj druhý horľavý plyn – vodík. Vodný plyn (syntézny plyn), jeden z produktov splyňovania palív. Vodný plyn pozostáva hlavne z CO (40 %) a H2 (50 %). Vodný plyn je palivo (výhrevnosť 10 500 kJ / m3, resp. 2 730 kcal / mg) a zároveň surovina na syntézu metylalkoholu. Vodný plyn sa však nedá dlhodobo vyrábať, pretože reakcia jeho vzniku je endotermická (s absorpciou tepla), a preto sa palivo v generátore ochladzuje. Aby sa uhlie udržalo žeravé, vstrekovanie vodnej pary do generátora sa strieda so vstrekovaním vzduchu, o ktorom je známe, že kyslík reaguje s palivom a vytvára teplo.

  V poslednej dobe sa na splyňovanie paliva široko používa paro-kyslíkový prúd. Súčasné fúkanie vodnej pary a kyslíka cez palivové lôžko umožňuje kontinuálne vykonávanie procesu, výrazne zvyšuje produktivitu generátora a získava plyn s vysokým obsahom vodíka a oxidu uhoľnatého.

  Moderné plynové generátory sú výkonné nepretržité zariadenia.

  Aby sa zabránilo vniknutiu horľavých a jedovatých plynov do atmosféry pri dodávaní paliva do plynového generátora, je nakladací bubon dvojitý. Kým palivo vstupuje do jednej komory bubna, druhá komora rozlieva palivo do generátora; keď sa bubon otáča, tieto procesy sa opakujú, pričom generátor zostáva po celý čas izolovaný od atmosféry. Rovnomerná distribúcia paliva v generátore sa vykonáva pomocou kužeľa, ktorý môže byť inštalovaný v rôznych výškach. Keď sa spustí, uhlie sa položí bližšie k stredu generátora, keď sa kužeľ zdvihne, uhlie sa vrhne bližšie k stenám generátora.

  Odstraňovanie popola z generátora plynu je mechanizované. Rošt v tvare kužeľa pomaly otáča elektromotor. V tomto prípade sa popol vytlačí na steny generátora a pomocou špeciálnych zariadení sa vysype do popolníka, odkiaľ sa periodicky odstraňuje.

  Prvé plynové lampy boli zapálené v Petrohrade na Aptekarskom ostrove v roku 1819. Použitý plyn sa získaval splyňovaním uhlia. Hovorilo sa tomu lampový plyn.

  
  

  Veľký ruský vedec D.I.Mendelejev (1834-1907) ako prvý vyslovil myšlienku, že splyňovanie uhlia sa môže vykonávať priamo pod zemou bez toho, aby sa muselo zdvíhať. Cárska vláda tento Mendelejevov návrh neocenila.

  Myšlienku podzemného splyňovania vrelo podporil V. I. Lenin. Nazval to „jedno z veľkých víťazstiev technológie“. Podzemné splyňovanie po prvý raz vykonal sovietsky štát. Už pred Veľkou vlasteneckou vojnou pracovali v Sovietskom zväze podzemné generátory v uhoľných panvách Doneckej a Moskovskej oblasti.

  Nápad jedného zo spôsobov podzemného splyňovania je uvedený na obrázku 3. Do uhoľnej sloje sú položené dve studne, ktoré sú na dne spojené kanálom. Uhlie sa zapáli v takomto kanáli blízko jednej z vrtov a tam sa fúka. Produkty spaľovania, pohybujúce sa pozdĺž kanála, interagujú s horúcim uhlím, v dôsledku čoho sa vytvára horľavý plyn, ako v bežnom generátore. Plyn vychádza na povrch cez druhý vrt.

  Generátorový plyn má široké využitie na vykurovanie priemyselných pecí – hutníckych, koksárenských a ako palivo v automobiloch (obr. 4).

  
  

  Ryža. 3. Schéma podzemného splyňovania uhlia.

  Množstvo organických produktov sa syntetizuje z vodíka a oxidu uhoľnatého vodného plynu, napríklad kvapalného paliva. Syntetické kvapalné palivo - palivo (hlavne benzín) získané syntézou z oxidu uhoľnatého a vodíka pri 150-170 g Celzia a tlaku 0,7 - 20 MN / m2 (200 kgf / cm2), v prítomnosti katalyzátora (nikel, železo , kobalt). Prvá výroba syntetických kvapalných palív bola zorganizovaná v Nemecku počas 2. svetovej vojny kvôli nedostatku ropy. Syntetické kvapalné palivo sa nerozšírilo kvôli jeho vysokým nákladom. Vodný plyn sa používa na výrobu vodíka. Na tento účel sa vodný plyn zmiešaný s vodnou parou zahrieva v prítomnosti katalyzátora a výsledkom je, že sa získava vodík navyše k vodíku, ktorý je už prítomný vo vodnom plyne: CO + H20 = C02 + H2