Баскаков А.П. (ред.) Теплотехника Энергоатомиздат, 1991 (947482), страница 38
Текст из файла (страница 38)
В промышленности и особенно з быту находит широкое распространение с ж и. ж е н н ы й г а з, получаемый пр» первичной переработке нефти и попутных нефтяных газов ) По ГОСТ 2~)448— 80 с изменениями от 01.03.84 г. и 01.07.86 г. выпускают тех нический пропан (не менее 93 оп СоНо+ СоНо), технический бутан (не менее 93 36 С4Нм+СоНо) н их смеси. Температура конденсации пропана при атмосферном давлении равна — 44,5 'С, а бутана +5 'С; соответственно при 20 'С давление паров пропана составлязт около 0,8, а бутана — около 0,2 МПа.
Поэтому эти газы транспортируют в жидком виде в баллонах под небохьшим давлением (менее 2 МПа). В зависимости от назначения и условий использования смеси содержание в ней пропановой и бутановой фракций должно быть разным. Например, в районах с суровым климатом цистерны без подогрева, размещаемые на улице, должны зимой заполняться пропаном, ибо бутан при отрицательных температурах испаряться не будет. Наоборот, неболь- 121 шие баллоны, устанавливаемые в помещении, и любые баллоны в районах с теплым климатом, заполняют смесью, состоишей примерно поровну из пропана и бутана, в результате чего давление в баллоне обычно не превышает 0,6 МПа. На металлургических заводах в качестве попутных продуктов получают , к о к с о в ы й и д о м е н и ы й газы.~ И тот и другой используются здесь же йа заводах для отопления печей и техноло.
гических аппаратов. Коксовый газ иногда (после очистки от сернистых соединений) применяют для бытового газоснабжения прилегающих жилых массивов. Из-за большого содержания СО (5— 10 «6) он значительно токсичнее природного. Избытки доменного газа обычно сжигают в топках заводских электростанций.
В районе расположения угольных шахт своеобразным «топливом» может служить метан, выделяющийся из пластов прн их вентиляции. Концентрация его в смеси с воздухом может составлять от '2,5 до 40 «г«и вьпне Поскольку метана-воздушная смесь взрывоопасна при концентрации метана в ней более 5, но менее 15 Я и может загореться (взорваться) в подводящих трубопроводах, для сжигания используют лишь смеси с концентрацией, лежащей за этими пределамн Газы, получаемые путем газификации (генераторные) или путем сухой перегонки (иагрева без доступа воздуха) твердых топлив, в большинстве стран практически полностью вытеснены природным, однако сейчас снова возрождается интерес к их производству и использованию. В последнее время в ряде мест все большее применение находит (б и ог а з ~- продукт анаэробной ферментации (сбраживания) органических отходов (навоза, растительных остатков, мусора, сточных вод и т.
д.). По данным академика И. В. Петрянова-Соколова в Китае на самых разных отбросах работают уже свыше миллиона фабрик биогаза (по данным Юнеско — до 7 млн). В Японии источниками биогаза служат свалки предварительно отсортированно- 122 го бытового мусора. «Фабрика» производительностью до 20 ° 10' м' газа в сутки отапливает небольшую электростанцию мощностью 716 кВт. В СССР первые установки для получения биогаза были построены в Латвийском совхозе «Огре». Конструкция небольшого фермента- тора для индивидуального потребители предельно проста: тепло- и гидроизолированная яма с гидрозатвором, заполненная разжиженным сырьем (влажность 88 — 94 «в) с плавающим в ией колоколом-аккумулятором для вывода газа. Производительность ферментатора составляет грубо около 1 м' газа в сутки с 1 м' его обьема при температуре в нем 30 — 40 'С.Ферментатора размерами 2Х Х 2Х 1,5 и вполне достаточно для работы двух бытовых газовых горелок.
Сырье загружается порциями по крайней мере 1 раз в сутки. Получающийся газ состоит в основном из метана и диоксида углерода с небольшими количествами сероводорода, азота и водорода. Его сжигание (учитывая более высокую эффективность) дает не меньше энергии, чем непосредственное сжигание кизяка. Г!олучаюшиеся в процессах ферментации жидкие отходы используются в качестве высококачественного удобрения, содержащего вдвое больше связанного азота, чем исходное сырье. Анаэробное сбраживание отходов крупных животноводческих комплексов позволяет решить чрезвычайно острую проблему загрязнения окружающей среды жидкими отходами путем превращения их в биогаз (примерно 1 м' в сутки на единицу крупного рогатого скота) и высококачественные удобрения.
!Згк ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА Под теплотой сгорания лонимиегсл количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы топлива. Теплоту сгорания твердого и жидкого топлива обычно относят к 1 кг, а газообразного — к 1 и' (в нормальных условиях) иа рабочее, сухое или сухое беззольиое состояние. По ГОСТ 147 — 74 с изменениями от О!.01.1981 г. и 01.01.!985 г. она определи. ется в калориметре. О,' = 0,34 С' + 1,03 Н'— — О,! 1 (О' — Б,') — 0,025 У'. + 912,5СзНэ + 590,6Сэ Нч + +1190С,Ни, + !26,4СО+ +! 08Нх+ 234Нх5. (15.2) л и и а !5 ! Состав (% аа.) н теплота сгорания горючих газов (ориентировочно) 123 Продукты сгорания пробы топлива охлаждаются в калориметре до комнатной температуры. При этом вода, образующаяся при сгорании водорода и содержащаяся во влажном топливе, оказывается в жидком виде Если в результате сгорания вода получается в виде исидкасти, теплота сгорания называется н ыс ш е й — О„.
В технических устройствах вода обычно выбрасывается вместе с продуктами сгорания в виде пара. Если в результате сгорания вода получается в виде пара, теплота с~орания называется н и з ш е й — О,. Она меньше, чем ()„на количество затрат теплоты на испарение.
В СССР и ряде других стран обычна оперируют низшей теплотой сгорания на рабочее состояние О,'. В США и Великобритании теплотехнические расчеты выполняют на основе высшей теплоты сгорания. Поскольку 1 кг водорода дает при сгорании 9 кг воды, а конденсация 1 кг пара при 20 *С вЂ” окало 2,5 МДж теплоты (см. (4.64)), то приближенно О,' = (;1,'+ 25 (9Н'+ (Р"). (15.1) Значения Н' и Ф" подставляются в эту формулу в %, Я вЂ” в КДж/кг. (Точнее, Я;, = (11+ 24,42 ( Ф'+ 8,94Н')) . Максимальная теплота сгорания твердых топлив доходит до О)= =28 МДж/кг (тощие угли и антрациты), минимальная может в зависимости от содержания балласта опускаться до 10 МДж/кг и ниже.
Теплота сгорания обезвоженных мазутов Я,'=41,5 —:39 МДж/кг. Поскольку элементный состав всех жидких топлив, полученных перегонкой нефти, примерно одинаков, их теплота сгорания также примерно одинакова. Зависимость теплоты сгорания (МДж/кг) широкого круга органических веществ ат их элементного состава (%) хорошо иллюстрирует формула Д. И. Менделеева: Калориметр позволяет определить тепло.
ту сгорания с большей точностью, чем эта и аналогичные ей формулы, поэтому ана используется как иллюстративная и иногда — для проверки точности элементного анализа. Теплоту сгорания газообразного топлива обычно относят к 1 м' сухого газа (так называемая низшая теплота сгорании сухого газа Ц~) в нормальных условиях и рассчитывают через теплоты сгорания составляющих его компонентов (кДж/мх), являющиеся коэффициентами в формуле (15.2), умноженными на 100; 9~=358,2СН4+637,5С Нч+- Здесь СНо СхНч и т. д.— содержание соответствующих компонентов в газе, % по обьему. С другой стороны, теплоту сгорания нетрудно определить экспериментально в калориметре.
Значения Я~ для основных газообразных топлив приведены в табл. 15.1. !5.5. УСЛОВНОЕ ТОПЛИВО. ПРИВЕДЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 'экономические расчеты, сравнение показателей топливоиспользующих устройс~в друг с другом и планирование необходимо осуществлять на единой базе. Поэтому введено понятие так называемого уел ив н ого т оп л и в а, теплота сгорания которо~о принята равной 29,35 МДж/кг (7000 ккал/кг), что соответствует хорошему малозольному сухому углю.
Часто такие характеристики топлива, как зольность и влажность или содержание серы, получаются более наглядными при нх отнесении не на единицу массы топлива, а на единицу выделяющейся при сгорании ~сипоты. Это обусловило появление так называемых приведенных характеристик. 7)од приведенным понимается содержание данного компонента а граммах, отнесенное к одному мегаджоулю теплоты, выделяющейся лри сгорании топлива. (В некоторых старых справочниках приведенные характеристики выражены в 1О' кг вв/кквл.) Приведенная зольность, например, показывает, какое количество золы в граммах ежесекундно образуется при сжигании данного топлива в установке с тепловой мощностью ! МВт. Чаще всего используют приведенные влажность и зольность, а иногда н приведенное содержание серы: Ф'" =! О(Р'/Я,'! А" = 1ОА'Я,'; 5" = 105,'./Я,'.
(! 5.3) В эти формулы значения (Тг', А' и 5'„ подставляются в процентах, а (7(в в МДж/кг. Использование приведенных характеристик существенно упрощает некоторые расчеты. Например, на типовой крупной электростанции электрической мощностью 2400 МВт, работающей на экибастузском угле (5" =0,5 г/МДж; А"=25 г/МДж) с КПД, равным 40 вю ежесекундно образуется 25 Х Х24.10'/0 4=- !50 10' г/с золы и выделяется в виде оксидов 05Х2,4 !О'/0,4= 3 10' г/с серы.
124 !5Л. КЛАССИфНКАЦИЯ ТОПЛИВ Твердые, жидкие и газообразные топлива классифицируются по разным признакам, зависящим к тому же от назначении топлив. Поэтому в разных странах и даже в различных отраслях промышленности одной и той же страны топлива классифицируют по-разному Ископаемые угли по существующим в СССР стандартам делятся на три основных типа. К б у р ы м (марка Б) относятся угли с высшей теплотой сгорании во влажном безвольном состоянии Я," = Я',100/ /(100 — А')(24 МДж/кг Их характеризует большой выход летучих ()г ' = =40 —: 50 вгй), иеспекающнйся коксовый остаток и большая влажность, доходящая до 55 — 58 Звг у молодых и до 30;гв у старых углей. По содержанию влаги в рабочей массе они подразделяются на группы: Б! (В' )40 вгвг) Б2 (((У =30в540 во) и БЗ (йг" (30 вгв). Угли Б! — мЯгкие, молодые; угли Б2 и БЗ вЂ” плотные, более старые.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
