Газообразное топливо
Наилучшим видом топлива для использования в печах является газообразное, обладающее в сравнении с твердыми и жидкими видами топлив следующими преимуществами:
· простота регулирования процесса горения при малом коэффициенте избытка воздуха;
· возможность подогрева топлива и воздуха перед сгоранием до высоких температур;
· исключение застывания топлива в подводящих коммуникациях и др.
Чаще всего в качестве топлива используется природный газ, состоящий главным образом из метана. В некоторых случаях в печах используются отходящие газы конкретных технологических процессов (например, сухие газы нефтепереработки). Состав этих газов существенно зависит от вида конкретного технологического процесса. Сжиженные газы (пропан, бутан) используются существенно реже и только в экономически обоснованных случаях.
Основные формулы, используемые при расчете процесса горения газообразного топлива, а также теплотехнические характеристики некоторых газов [1] приведены в табл. 3 ¸7.
Табл. 3
Основные расчетные формулы, применяемые при расчете процесса горения газообразного топлива
| Определяемая величина | Формулы (номер формулы) (расшифровка входящих величин) | |
| Теплота сгорания сухого газа, высшая, кДж/м3 | 
  (3.1)
| |
| Теплота сгорания сухого газа, низшая, кДж/м3 |  
  (3.2)
| |
| Соотношения между высшей и низшей теплотами сгорания | 
 (3.3)
| |
| Здесь: |  ,  ,  и т. д. – объемные доли компонентов, входящих в смесь газов, %
| |
| Теплота сгорания влажного газа низшая при давлении и температуре, отличных от нормальных, кДж/м3 | 
 (3.4)
| |
| Здесь: |  – теплота сгорания низшая, кДж/м3;
 – давление насыщенного пара, Па;
 – относительная влажность;  – абсолютная температура, равная 273 К
| |
| Количество воздуха теоретически необходимого для сгорания, м3/м3 |    (3.5)
| |
| Объем продуктов сгорания газа при теоретическом количестве воздуха, м3/м3 |  (3.6)
| |
| Здесь: |  ;  ;  – объемы отдельных компонентов в продуктах сгорания 1 м3 горючего газа, м3
| |
| Объем углекислого газа в продуктах сгорания газа, м3/м3 |   (3.7)
| |
| Объем водяных паров в продуктах сгорания газа, м3/м3 |   (3.8)
| |
| Здесь: |  и  - влажность горючего газа и воздуха, г/м3
| |
| Объем азота в продуктах сгорания газа, м3/м3 |  (3.9)
| |
| Средняя объемная теплоемкость смеси газов, кДж/(м3 оС) |  (3.10)
| |
| Здесь: |  ,  ,  …  – содержание отдельных горючих компонентов газовой смеси, объемн. %;
 ,  ,  …  – средняя объемная теплоемкость отдельных компонентов смеси, кДж/(м3 оС
| |
| Пределы воспламенения смеси газов, верхний и нижний (приближенно, при незначительном содержании балластных примесей), объемн.% газовоздушной смеси |  (3.11)
| |
| Здесь: |  ,  … – содержание отдельных горючих компонентов газовой смеси, объемн. %;
 ,  …  – содержание отдельных горючих компонентов газовой смеси соответственно при верхнем или нижнем пределах воспламенения, объемн. %
| |
| Максимальная скорость распространения пламени горючей газовой смеси, м/с |  (3.12)
| |
| Здесь: |  – содержание горючего газа в смеси, дающей максимальную скорость распространения пламени, объемн. %;
 ,  ,  – максимальная скорость распространения пламени отдельных газов, м/с;  ,  …  – содержание отдельных газов в смеси, дающее  .
| |
Табл. 4
Составы и теплотехнические характеристики природных газов некоторых месторождений
| Наименование месторождения | Состав сухого газа*, объемн. % | QН, кДж/м3 | Плотность, кг/м3 | ||||||
| N2 | CH4 | C2H6 | C3H8 | C4H10 | CmHn | CO2 | |||
| Газовые месторождения | |||||||||
| Аргединское | 3,10 | 95,50 | 1,00 | 0,20 | 0,10 | - | 0,10 | 35 164 | 0,78 |
| Газлинское | 0,13 | 98,07 | 1,60 | 0,03 | 0,05 | 0,05 | 0,12 | 36 182 | 0,73 |
| Дашавское | 1,03 | 98,03 | 0,30 | 0,12 | 0,15 | 0,15 | 0,10 | 35 659 | 0,73 |
| Елшанское | 3,3 | 94,00 | 1,20 | 0,70 | 0,40 | 0,20 | 0,20 | 35 550 | 0,73 |
| Ставропольское | 0,7 | 98,7 | 0,30 | 0,12 | 0,06 | 0,06 | 0,12 | 35 550 | 0,73 |
| Песчано-Уметское | 3,0 | 94,10 | 0,60 | 0,30 | 0,20 | 0,70 | 1,10 | 35 621 | 0,78 |
| Соколово-Горскоге | 3,0 | 90,60 | 1,30 | 0,70 | 0,50 | 1,10 | 2,80 | 36 153 | 0,82 |
| Саушинское | 1,50 | 97,80 | 0,40 | 0,15 | 0,15 | 0,15 | 0,15 | 35 471 | 0,73 |
| Линевское | 3,1 | 91,80 | 3,0 | 1,00 | 0,40 | 0,50 | 0,20 | 36 940 | 0,79 |
| Шебелинское | 0,80 | 93,40 | 3,50 | 0,90 | 0,61 | 0,70 | 0,09 | 43 258 | |
| Продолжение табл. 4 | |||||||||
| Нефтяные месторождения | |||||||||
| Азнефтедобычи | - | 85,0 | 2,80 | - | 1,20 | - | 11,0 | 33 662 | 0,89 |
| Грознефти | 3,0 | 49,00 | 11,00 | 17,00 | 15,00 | 4,00 | 1,0 | 63 681 | 1,41 |
| Дагестаннефти | 4,00 | 75,00 | 6,80 | 6,00 | 6,00 | 0,20 | 2,0 | 44 254 | 1,00 |
| Прикамнефти | 30,00 | 51,00 | 6,00 | 8,00 | 4,00 | 0,30 | 0,7 | 34 562 | 1,11 |
| Бугурусланнефти | 12,0 | 71,70 | 7,00 | 4,00 | 3,00 | 1,50 | 0,8 | 40 026 | 0,98 |
| Мухановского | 5,2 | 42,7 | 20,0 | 19,5 | 9,5 | - | 0,2 | 61 325 | 1,29 |
| Печной газ** (от фосфорных печей) | 5,15 | - | - | - | - | - | - | 11 920 | 1,2 |
| * Газы не содержат Н2, СО и О2. ** Газ содержит: Н2 – 1,03% и СО – 92,7% |
Табл. 5
Характеристика основных реакций, протекающих при горении газообразного топлива
| Газ | Реакция | Тепловой эффект реак-ции при 0 оС, кДж/м3 | |
| QB | QН | ||
| Водород | H2+0,5O2=H2O | 12 760 | 10 810 |
| Окись углерода | CO+0,5O2=CO2 | 12 680 | 12 680 |
| Метан | CH4+2O2=CO2+2H2O | 39 792 | 35 741 |
| Ацетилен | C2H2+2,5O2=2CO2+H2O | 58 052 | 58 052 |
| Этилен | C2H4+3O2=2CO2+2H2O | 63 047 | 59 108 |
| Этан | C2H6+3,5O2=2CO2+3H2O | 69 713 | 63 797 |
| Пропан | C3H8+5O2=3CO2+4H2O | 99 219 | 91 321 |
| Бутан | C4H10+6,5O2=4CO2+5H2O | 128 608 | 118 736 |
| Сероводород | H2S+1,5O2=SO2+H2O | 25 425 | 23 401 |
Табл. 6
Основные теплотехнические характеристики природных газов некоторых газовых и нефтяных месторождений
| Газ | Теоретический расход воздуха для сжигания 1 м3 газа, м3/м3 | Теоретический объем продуктов сгорания 1 м3 газа, м3/м3 | Температура сгорания без учета влаги воздуха, 0С | Максимальное содержание СО2 в сухих продуктах сгорания, объемн. % |
| Газовые месторождения: | ||||
| Ставропольское | 9,450 | 10,591 | 11,8 | |
| Елшанское | 9,520 | 10,714 | 11,8 | |
| Дашавское | 0,460 | 10,617 | 11,8 | |
| Газлинское | 9,601 | 10,775 | 11,8 | |
| Шебелинское | 11,430 | 12,773 | 11,8 | |
| Саушинское | 9,420 | 10,365 | 11,8 | |
| Линевское | 9,810 | 11,005 | 11,8 | |
| Нефтяные месторождения: | ||||
| Туймазинское | 12,300 | 13,895 | 13,2 | |
| Мухановское | 16,100 | 17,600 | 13,2 | |
| Ромашкинское | 15,600 | 17,100 | 13,2 | |
| Шугуровское | 9,350 | 10,779 | 12,6 | |
| Печной газ | 2,26 | 2,852 | - |
Табл. 7
Температура воспламенения и пределы взрываемости смесей различных газов с воздухом
| Газ | Температура воспламенения, 0С | Предел взрываемости смесей при стандартных физических условиях, объемн. % | Предел взрываемости смесей при стандартных физических условиях, объемн. % | Присадка балластного газа, исключающая зажигание смеси, объемн. % | |||
| азота | углекислого газа | ||||||
| нижний | нижний | в газе | в воздухе | в газе | в воздухе | ||
| Водород | 530 -590 | 4,0 | 4,0 | 94,3 | 75,0 | 91,1 | 61,0 |
| Окись углерода | 610 - 658 | 12,5 | 12,5 | 80,0 | 68,0 | 68,0 | 53,0 |
| Метан | 654 - 690 | 5,0 | 5,0 | 86,0 | 38,0 | 77,0 | 24,0 |
| Этан | 530 - 594 | 3,2 | 3,2 | 93,0 | 46,0 | 88,0 | 33,0 |
| Пропан | 530 - 588 | 2,4 | 2,4 | 93,7 | 43,0 | 89,0 | 30,0 |
| Бутан | 490 - 569 | 1,9 | 1,9 | 94,5 | 41,0 | 90,3 | 28,0 |
| Этилен | 540 - 550 | 2,8 | 2,8 | 94,0 | 50,0 | 90,5 | 41,0 |
| Природный | 4,5 | 4,5 | - | - | - | - | |
| Доменный | 35,0 | 35,0 | - | - | - | - | |
| Коксовый | 300 - 500 | 7,0 | 7,0 | - | - | - | - |
| Сланцевый | 6,1 | 6,1 | - | - | - | - |
Дата добавления: 2021-11-16; просмотров: 319;
Поиск по сайту
Узнать еще
Публикации по технике и механике
Публикации по биологии
Публикации по информатике
Публикации по строительству
Публикации по физике
Публикации по химии
Публикации по электронике
Публикации по искусству
Публикации по истории
Публикации по медицине
