Читальный зал -->  Изменение энтропии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

новку термического (т. е. осуществляемого путем нагрева до высоких температур под давлением) крекинга нефтепродуктов был получен русским инженером В. Г. Шуховым в 20-х годах нашего века по решению международного суда на основании привилегии , выданной ему еще в 1891 г. Сейчас этот процесс ускоряют с помощью катализаторов. Большое количество мазута (с некоторыми добавками) все еще используется в качестве топлива.

В 1975 г. выход мазута в СССР составил около 45 % количества сырой нефти. В начале 80-х годов глубина переработки нефти возросла примерно до 60 %, а к концу века выход мазута уменьшится до 20 % сырой нефти. Поскольку мазут служит и предметом экспорта, его потребление в качестве топлива уменьшается. Мазут, как и моторные топлива, представляет собой сложную смесь углеводородов, в состав которых входят в основном углерод (С= = 84-86 %) и водород (Н=10ч-12%).

Мазуты, получаемые из нефти ряда месторождений, могут содержать много серы (до 4,3%), что резко усложняет защиту оборудования и окружающей среды при их сжигании.

Зольность мазута не должна превышать 0,14 %, а содержание воды должно быть не более 1,5 %. В состав золы входят соединения ванадия, никеля, железа и других металлов, поэтому ее часто используют в качестве сырья для получения, например, ванадия.

В последнее время все более актуальным становится получение жидкого топлива из угля, однако в условиях СССР искусственное жидкое топливо пока еще экономически неконкурентоспособно по отношению к природному.

15.3. СОСТАВ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА

К газообразным топливам относится прежде всего природный г а з, 1 огромными запасами которого располагает СССР. Основным его компонентом является метан СН4, кроме того, в газе разных месторождений содержатся неболь-

шие количества азота N2, высших углеводородов С Н , диоксида углерода СО2. В процессе добычи природного ra:ia его очищают от сернистых соединений, но часть их (в основном сероводород) может оставаться. Кроме того, в бьтовой газ для обнаружения утечек добавляют так называемые одоризаторы, придающие газу специфический запах; онг тоже содержат соединения серы. Принято считать, что концентрация водяного пара в природном газе соответствует состоянию насыщения при температуре газа в трубопроводе.

При добыче нефти выделяется так называемый попутный газ, :одер-жащий меньше метана, чем природный, но больше высших углеводородов и поэтому выделяющий при сгорании больше теплоты.Проблема полного его использования сейчас весьма актуальна. Так, в СССР на попутном газе работает Сургутская ГРЭС мощностью 2,5 ГВт, в том же районе сооружаются аналогичные ГРЭС. Естественно, если близко е( ть газопровод природного газа, попутный газ проще всего закачивать в него.

В промышленности и особенно в быту находит широкое распространение! с ж и-женный газ, получаемый np-i первичной переработке нефти и попутных нефтяных газов-J. По ГОСТ 20448- 80 с изменениями от 01.03.84 г. и 01.07.86 г. выпускают технический пропан (не менее 93 % С3Н8 + СзНб), технический бутан (не менее 93 % CHio + CiHa) и их смеси. Температура конденсации пропана при атмосферном давлении равна - 44,5°С, а бутана + 5 °С; соответственно при 20 °С давление паров пропана составляет около 0,8, а бутана - около 0,2 МПа. Поэтому эти газы транспортируют я жидком виде в баллонах под небольшим давлением (менее 2 МПа).

В зависимости от назначения и условий использования смеси соде[)жание 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-

шие баллоны, устанавливаемые в помещении, и любые баллоны в районах с теплым климатом, заполняют смесью, состоящей примерно поровну из пропана и бутана, в результате чего давление в баллоне обычно не превыщает 0,6 МПа.

На металлургических заводах в качестве попутных продуктов получают коксовый и доменный газьц И тот и другой используются здесь же на заводах для отопления печей и технологических аппаратов. Коксовый газ иногда (после очистки от сернистых соединений) применяют для бытового газоснабжения прилегающих жилых массивов. Из-за большого содержания СО (5- 10 %) 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 при их вентиляции. Концентрация его в смеси с воздухом может составлять от 2,5 до 40 % и выше. Поскольку метано-воздушная смесь взрывоопасна при концентрации метана в ней более 5, но менее 15 % и может загореться (взорваться) в подводящих трубопроводах, для сжигания используют лишь смеси с концентрацией, лежащей за этими пределами.

Газы, получаемые путем газификации (генераторные) или путем сухой перегонки (нагрева 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 (6j о-г aaj- 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-

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 ферментатора для индивидуального потребителя предельно проста: тепло- и гидроизолированная яма с гидрозатвором, заполненная разжиженным сырьем (влажность 88-94 %) с плавающим в ней колоколом-аккумулятором для вывода газа. Производительность ферментатора составляет грубо около 1 м газа в сутки с 1 м его объема при температуре в нем 30-40 °С. Ферментатора размерами 2Х Х2Х 1,5 м 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. Получающиеся 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.

15.4. ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА

Под теплотой сгорания понимается количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы топлива. Теплоту сгорания твердого и жидкого топлива обычно относят к 1 кг, а газообразного- к 1 м (в нормальных условиях) на рабочее, сухое или сухое беззольное состояние. По ГОСТ 147-74 с изменениями от 01.01.1981 г. и 01.01.1985 г. она определяется в калориметре.

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 жидкости, теплота сгорания называется в ы-с ш е й - Qj.

В технических устройствах вода обычно выбрасывается вместе с продуктами сгорания в виде пара. Если в результате сгорания вода получается в виде пара, теплота сгорания называется н и 3 щ е й - Qi. Она меньще, чем Qs, на количество затрат теплоты на испарение. В СССР и ряде других стран обычно оперируют низшей теплотой сгорания на рабочее состояние Qi В CUJA и Великобритании теплотехнические расчеты выполняют на основе высшей теплоты сгорания.

Поскольку I кг водорода дает при сгорании 9 кг воды, а конденсация I кг пара при 20 °С - около 2,5 МДж теплоты [см. (4.64)], то приближенно

Q[ = Q,+25(9W+W). (15.1)

Значения Н и W подставляются в эту формулу в %, Q - в КДж/кг. [Точнее, Qs = Qf + 24,42 (W + 8,94Н)[.

Максимальная теплота сгорания твердых топлив доходит до Q= = 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 Q[ = 41,5Ч-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 от их элементного состава (%) хорошо иллюстрирует формула Д. И. Менделеева:

Q; = 0,34C--1,03H-

-0,11 (О-SO-0,025 .

Калориметр позволяет определить теплоту сгорания с большей точностью, чем эта и аналогичные ей формулы, поэтому она 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 сгорания сухого газа Qf) в нормальных условиях и рассчитывают через теплоты сгорания составляющих его компонентов (кДж/м), являющиеся коэффициентами в формуле (15.2), умноженными на 100:

= 358,2СН -f 637,5С2Н(, + + 912,5СзН8 + 590,6С2Н4 + + 1190С4Н, +126,4СО +

+ l08H2-f 234H2S. (15.2)

Здесь СН4, СгНб и т. д.- содержание соответствующих компонентов в газе, % по объему. С другой стороны, теплоту сгорания нетрудно определить экспериментально в калориметре. Значения Qf для основных газообразных топлив приведены в табл. 15.1.

Таблица 15.1 Состав (% об.) и теплота сгорания горючих газов (ориентировочно)

Га.1				С Н,.
Природный (газо-	94,9								36,7
провод Бухара -
Урал)
Коксовый (очищен-	22,5	57,5							16,6
ный)
Доменный						10,2		58,5
Сжиженный			Пропан 79, этан 6, бутан						88,5
Био1 аз	55-70	До 0,5				28-43	До 0,5	До 0,5	18-23

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.