7 горива. Горивни процеси и системи 1 Определение и класификация на горивата



страница3/4
Дата23.10.2018
Размер0.65 Mb.
#94174
1   2   3   4

Таблица 7.1.4..


Гориво

Състав на суха безпепелна маса, %

Пепел на суха маса, %

Влага на работна маса, %

Долна топл. на изг. на работна маса, kJ/kg


Теор. количество, необх. въздух, m3/kg

Характеристика на горивото


RO2max

Теоретичен обем на димн. газове, m3/kg (0°C и 0,1 Mpa)

Въглерод

Водород

Сяра

Кисло-род и азот

Сухи газове

Водни пари

Общ обем на газов.




Cdaf

Hdaf

Sdaf

Odaf +Ndaf

Ad

Wrt

Qri

V0






V0сг

V0H2O

V0г

Мазут, нискосернист и сернист


Марка 10

86,5

12,5

0,5

0,5

0,1

1,0

41 300

10,8

0,336

15,7

10,21

1,57

11,78

Марка 20

87,2

12,5

0,6

0,5

0,15

2,0

40 400

10,6

0,32

15,9

10,0

1,48

11,48

Марка 40

87,5

11,2

0,6

0,7

0,2

3,0

39 500

10,4

0,29

16,2

9,89

1,38

11,27

Марка 80 и 100

87,8

10,7

0,7

0,8

0,3

4,0

38 700

10,0

0,29

16,2

9,59

1,36

10,92

Мазут, високосернист

Марка 10

85,0

11,8

2,5

0,7

0,15

1,0

40 300

10,6

0,32

15,9

10,0

1,47

11,47

Марка 20

85,0

11,5

3,0

0,5

0,2

2,0

39 600

10,5

0,32

15,9

9,98

1,47

11,45

Марка 40

85,3

11,0

3,2

0,5

0,3

3,0

38 900

10,2

0,30

16,2

9,72

1,38

11,10

Показателят плътност на мазута (както и на другите нефтопродукти) е с голямо практическо значение. Той е необходим при пресмятания свързани с определяне вместимостта на горивните резервоари, определяне масовия разход на гориво по изразходвания обем, както и разхода на енергия за транспортиране, преливане и др. При обикновена температура плътността на мазута (M) е в границите от 950 до 1000 kg/m3.

Често се използува в практиката и характеристиката относителна плътност (), представляваща безразмерна величина – отношение на плътността на течното гориво при температура t2 към плътността на дестилирана вода при температура t1. Използваните стандартни температури за t1 са 4C и 15C, а за t2 15C и 20C. В този смисъл най-често се определят стойностите ,и . Относителната плътност на мазутите получени чрез фракционна дестилация (без разрушаване на молекулните структури на отделяните фракции) не превишава 0,95, а на тези получени чрез крекинг-процес е винаги над 1,0 като в отделни случаи достига 1,06.

Стойността на зависи основно от температурата и налягането на горивото. С достатъчна точност за инженерни пресмятания може да се счита, че увеличаването на температурата води до снижаване на относителната плътност по линеен закон, изразяващ се чрез формула:

където: е относителната плътност на мазута при стандартни температури

 - коефициент отразяващ промяната на относителната плътност при промяна на температурата с един градус, C-1;

t - температура на мазута, C.

При увеличение на температурата с 1C, плътността на мазута се понижава средно с 0,09 %. Влиянието на налягането върху стойността на плътността на нефтопродуктите е значително по-малко от това на температурата. С увеличаване на налягането до 100 MPa плътността се променя с 5 7 %.

Плътността в съчетание с вискозитета са фактори, по които се определят условията за отстраняване на водата от течното гориво и отлагането на механичните примеси. При плътност на мазута значително по-ниска от тази на водата, отделянето на водата във мазутните резервоари протича сравнително бързо – за 100-200 часа. При стойности на относителната плътност на мазута в интервала 0,98-1,01 времето за отделяне значително превишава 200 часа. При плътност около 1,05 мазута се разполага в резервоарите под водата и ефективното отделяне е невъзможно.

Плътността на мазута е свързана с друга негова характеристика – коефициент на обемно разширение (), показващ изменението на обема на течното гориво при изменение на температурата му с един градус. Стойността на е необходимо да се знае най-вече при пресмятания свързани със складирането на мазута. Пресмята се по формулата:





Специфичният топлинен капацитет на мазута (cмаз, kJ/kg.K) е също важна негова характеристика, необходима най-вече при определяне на количеството топлина необходима за неговото подгряване. За пресмятането и се използува формулата:


cмаз = 1,735 + 0,0025.tм , kJ/(kg.K) ( 7.1.24)


където: tм е температурата на мазута, С.

От температурните характеристики на мазута съществено значение има т.н. пламна температура. Тя се дефинира като температура при която образувалата се при стандартизирани условия смес от горивни пари и въздух се възпламенява при поднасяне на пламък. Определянето на тази температура е свързано с изясняване степента на пожароопасност на горивото при складиране и установяване на максимално допустимата температура на подгряване в резервоари не изолирани от околния въздух. Пламната температура при леките мазути спада до 65C, докато за високовискозните мазути получени чрез крекинг-процес тя има значително по-високи стойности 180200C. Още по-висока е температурата на самозапалване на мазута, която характеризира степента на нагряване при която горивото се възпламенява без външен източник на пламък. Тази температура обикновено е в границите 500600C. При наличие на катализиращи вещества и увеличена концентрация на кислород температурата на самозапалване се понижава значително.

Мазутът като многокомпонентна смес няма строго определена температура на преход от течно в твърдо състояние. При понижаване на температурата се наблюдава постепенно сгъстяване на мазута, свързано със снижаване подвижността на влизащите в състава му колоиди и кристализацията на разтворените в него високомолекулни въглеводороди – парафини и церезини. Температурата, при която мазута престава да тече, т.е. сгъстява се до такава степен, че при накланяне под ъгъл 45 на съдът в който е поставен, свободното ниво не заема хоризонтално положение в продължение на 1 мин., се нарича температура на втвърдяване. За леките мазути тази температура е около 5C, а за тежките 25C. Въвеждането и определянето на температурата на втвърдяване е твърде условно, поради което даже за една марка мазут тя се променя в определени граници.
Коефициента на топлопроводност на мазута маз при нормални условия (атмосферно налягане и температура 20C) в зависимост от плътността му е в границите 0,120,16 W/m.K. Зависимостта на коефициента на топлопроводност от стойностите на температурата е показана на фиг.7.1.5.

Фиг.7.1.5. Зависимост на коефициента на топлопроводност на мазута от температурата.

(1 – мазут с плътност ; 2 – мазут с плътност )

Графиката илюстрира линейно снижаване на коефициента на топлопроводност на мазута с нарастване на неговата температура. За мазутите получени чрез крекинг-процес и с температури в интервала 20135C, коефициентът на топлопроводност може да бъде пресметнат по формулата:



t = 20 – .(t-20) , W/(m.K) (7.1.25)


където: t и 20 са коефициенти на топлопроводност съответно при температури t и 20C;

 - температурен коефициент на топлопроводността, W/(m.K2)

(за разглеждания случай =0,21.10-3 W/(m.K2));

tм - температура на мазута, C.

За леките мазути (получени чрез фракционна дестилация) се използува аналогична формула за определяне на t, като стойността на е 0,12.10-3 W/(m.K2).

Задоволителна точност при определяне на коефициента на топлопроводност се постига при използуване на формулата на Гелер:

където: cp – е специфичен топлинен капацитет на мазута ,J/kg.K;

t -плътност при температура t, kg/m3.

При загряване на мазута при високи температури без достъп на въздух той се разлага термично при което наред с паро- и газообразните продукти се образува и определено количество твърд продукт (кокс). Количеството на кокса зависи както от състава на мазута, така и от условията на процеса на коксуване. Коксовия остатък за мазут получен чрез фракционна дестилация на нефта е от 1,9 до 8,3 %, а за мазут получен чрез крекинг-процес – от 15,1 до 25,8 %. Коксуемостта на течното гориво се явява косвен показател за съдържанието на високомолекулни смолисти и нестабилни съединения в него. Освен чрез обработка на нефт, мазут може да се получи и при обработка на твърди органични горива (въглища, сланци и др.) Приложимостта на получените по този начин мазути като енергийно гориво е ограничена.



7.1.4.

Газообразни горива




7.1.4.1. Общи характеристики на газообразните вещества
Газообразните горива притежават редица предимства в сравнение с твърдите и течните горива. При използуването им като енергийно гориво в електроцентралите, за тях не се налага изграждането на сложни системи за горивоподготовка и горивоподаване, отпада необходимостта и от системи за шлакоотделяне и пепелоотделяне. В този случай значително се облекчават техническите задачи свързани с опазване на околната среда. Котлите изгарящи газообразно гориво са по-маневрени, а обслужването и регулирането на горивния процес е опростено. Горимите газове са единствените природни горива пригодени за непосредствено използуване в газотурбинни енергийни инсталации. Необходимо е да се отбележи, че положителния икономически ефект в резултат на изгарянето на газообразни горива в електроцентралите е по-нисък от този който се достига при прякото използуване на тези горива за задоволяване на промишлени и битови енергоконсуматори. Поради това газообразните горива се използуват приоритетно в тези области.

Съгласно класификацията (Таблица 7.1.1.) газообразните горива се разделят на две групи – природни (естествени) и такива които са продукт на технологичен процес или резултат от специална преработка на течни и твърди горива. В общия случай газообразните горива представляват газови смеси. Поради тази причина съставът на тези горива се представя най-често като обемни дялове (в проценти) на участващите газови компоненти при нормални условия (температура 0 °C и налягане 0,102 MPa). Информацията за примеси в газообразното гориво (водни пари, пепел, смоли и др.) обикновено се дава в дименсии за концентрации – g/kg или g/m3 сух газ. При тези горива също се дефинира горна и долна топлина на изгаряне, която се отнася към единица обем (1 m3) гориво при нормални условия. Някои характеристики на газове влизащи в състава на газообразното гориво са представени в Таблица 7.1.5



Таблица 7.1.5

Наименование на газа

Означение

Плътност сг (при 0°C и 0,1 MPa)

Долна топлина на изгаряне на суха маса, Qdi

Теоретичен обем на въздуха за горене V0В, m3/m3

Теоретичен обем на димните газове, V0ДГ, m3/m3

MJ/m3

kcal/m3

Водород

H2

0,090

10,798

2570

2,38

2,88

Азот (елементарен)

N2

1,251

-

-

-

-

Азот от въздуха (с примеси от аргон)

N2

1,257

-

-

-

-

Кислород

O2

1,428

-

-

-

-

Въглероден окис

CO

1,250

12,636

3018

2,38

2,88

Въглероден двуокис

CO2

1,964

-

-

-

-

Серен двуокис

SO2

2,858

-

-

-

-

Сероводород

H2S

1,520

23,383

5585

7,15

7,64

Метан

CH4

0,716

35,818

8555

9,52

10,52

Етан

C2H6

1,342

63,748

15226

16,65

18,15

Пропан

C3H8

1,967

91,251

21795

23,80

25,80

Бутан

C4H10

2,593

118,646

28338

30,94

33,40

Пентан

C5H12

3,218

146,077

34890

38,08

41,08

Етилен

C2H4

1,251

59,063

14107

14,30

15,28

Пропилен

C3H6

1,877

86,001

20541

21,40

22,90

Бутилен

C4H8

2,503

113,508

27111

28,50

30,50

Бензол

C6H6

3,485

140,375

33528

35,70

37,20

Обемният състав на сухо и безпепелно газообразно гориво, в общия случай може да се представи чрез формулата:



където със CmHn са обозначени представените в Таблица 1.4.1. “висши” (след метана) въглеводородни газове, об.%;

Обемът на водните пари в единица обем сух газ се определя по израза:



където dГ е влагосъдържанието на газовото гориво, g/kg(сух газ);



СГ – плътност на сухо обезпепелено гориво при температура 0 °C и налягане 0,1 Mpa, kg/m3;

Плътността СГ зависи от състава на горивото и може да бъде пресметната по формулата:



Коефициентите пред газовите компоненти в тази формула представляват плътностите на съответните газове при нормални условия (от Таблица 7.1.5).

Определянето на влажността на газовото гориво по отношение на единица обем се извършва по изразите:

където , представлява влагосъдържанието на газовото гориво по отношение на единица обем сух газ, g/m3.

Масата на 1 m3 газ (GГ), заедно с баластните компоненти (влага и минерален прах) се изчислява по формулата:



където aГ е съдържанието на минерален прах в газовото гориво, g/m3.

При пресмятания отнасящи се до изгаряне на горивни смеси от газови, твърди и течни горива се използуват формулите за твърди и течни горива, където основните горивни компоненти (химически елементи) участвуват с масовите си дялове в %. В такива случаи е необходимо тези масови дялове от елементния състав на газовото гориво да бъдат изчислени при използуване на формулите:



Определеният чрез тези пресмятания условен елементен състав трябва да удовлетворява израза за материален баланс:



Отсъствието на химични връзки между горимите компоненти влизащи в състава на газообразните горива позволява тяхната топлина на изгаряне (Q) да бъде пресметната по формулата:





където: k – броят на горимите компоненти в разглежданото гориво;

Cj – процентното съдържание на j-тата горима компонента в разглежданото газообразно гориво, %;

Qj – топлината на изгаряне на j-тата горима компонента, kJ/m3;

Конкретните формули за определяне на горната (s) и долната (i) топлина на изгаряне на сухо (d) газообразно гориво в общия случай са:



В тези формули процентните съдържания на горимите газови компоненти (Cj) са означени с техните химични формули.

При определяне топлината на изгаряне на горивни смеси от твърди, течни и газообразни горива се използува формулата:

където са топлините на изгаряне съответно на газообразното и твърдото (течното), ;

g – масовия дял на газообразното гориво.

В този случай е необходимо предварително пресмятане на Qir за газообразното гориво в дименсия по формулата:

Важни характеристики свързани с безопасността при оползотворяването на газообразни горива са т.н. горна и долна концентрационни граници на запалване. Смес от горим газ и окислител може да бъде запалена под въздействието на външен източник само ако обемната концентрация на газа е в диапазона между концентрационните граници на запалване. Най-широк е този диапазон при водорода (H2) и въглеродния окис (CO), а от въглеводородните газове – при етилена (C2H4). За газообразно гориво (без негорими съставки) границите на запалване, зависят от границите на запалване на съставящите го горими газове и от техните обемни дялове в сместа. Определянето им се извършва по формулата:

където ri – обемния дял на газовите компоненти;



CГзап – съответно граници на запалване (долна и горна) на газообразното гориво, разгледано като смес от горими газове , %;

Ciзап – граници на запалване (горна и долна) на компонентите влизащи в състава на газообразното гориво, %;

При повишаване на температурата и налягането на сместа от газообразно гориво и окислител, границите на запалване се разширяват докато се достигне до стойности при които окислението (самозапалването) се осъществява независимо от концентрационните съотношения. За природен газ температурата на самозапалване (при атмосферно налягане) е в интервала от 600 °C до 800 °C.


7.1.4.1. Характеристика на газообразни горива, използвани в България

Съставът и топлината на изгаряне на най-често използуваните газообразни горива у нас са представени в Таблица 1.4.2. Тези основни характеристики зависят от произхода на природния газ или от вида на изкуствения газ и технологията на неговото получаване.



Природният газ може да се добива от находища съдържащи само газообразно гориво, както и да бъде съпътствуващ продукт при разработването на нефтени находища. Газовите находища от своя страна, в зависимост от състава на природния газ могат да бъдат класифицирани на газокондензни и на чисто газови. Природният газ от газокондезните находища освен метан съдържа значително количество висши въглеводороди – най-вече пропан и бутан (в някои случаи над 150 g/m3). Тези въглеводороди лесно кондензират при повишаване на налягането и охлаждане на газа. Природният газ от “чисто” газово находище се състои основно от метан, а съдържанието на висши въглеводороди е под 50 g/m3. Основните баластни газове влизащи в състава на природния газ са азот (N2) и въглероден двуокис (CO2). Обикновено тяхното сумарно съдържание не надхвърля няколко процента. В някои случаи в природния газ се установява наличието и на хелий (He), като максималната му концентрация е до 1 %. В повечето от газовите находища природния газ не съдържа серни съединения. В редки случаи се добива и газ съдържащ до 56 % сероводород (H2S) и определено количество сяроорганични съединения – главно CS2, COS и др.

Природният газ получен при разработването на нефтени находища също има своето значение като енергийно гориво. Нефтът в земните недра е под налягане, като при излизането му на земната повърхност (в резултат на добива) това налягане се понижава. Това от своя страна води до десорбция на разтворените в нефта газове, чието количество съставлява 1015 % от масата на нефта. Обемът на получения по този начин газ отнесен към 1 тон добит нефт се нарича газов фактор. За големите нефтени находища средното значение на този фактор е около 50÷60 m3/t. Наличието на висши въглеводороди в този природен газ е съизмеримо (в някои случаи и по-високо) от това на метана.



Таблица 7.1.6. съдържа информация и за най-често използваните у нас изкуствени горива: доменен газ (вторичен продукт при производството на чугун в доменните пещи), коксов газ (вторичен продукт при добива на кокс) и нефтозаводски газове (продукти при работата на нефтопреработвателните предприятия). Към изкуствените горива принадлежи и биогазът, който се получава при безкислородно разлагане на органични отпадъци от битов и животински произход под действието на микроорганизми. Основната горима съставка на биогаза също е метан, чиято концентрация достига до 68 %. Нараства ролята като енергийно гориво на т.н. втечнени въглеводородни газове, които се съхраняват и транспортират в течно състояние, а в горивната техника се използват в газообразно състояние. Най-използваното втечнено гориво е сместа от въглеводородните съединения пропан и бутан.


Каталог: files -> files
files -> Р е п у б л и к а б ъ л г а р и я
files -> Дебелината на армираната изравнителна циментова замазка /позиция 3/ е 4 см
files -> „Европейско законодателство и практики в помощ на добри управленски решения, която се състоя на 24 септември 2009 г в София
files -> В сила oт 16. 03. 2011 Разяснение на нап здравни Вноски при Неплатен Отпуск ззо
files -> В сила oт 23. 05. 2008 Указание нои прилагане на ксо и нпос ксо
files -> 1. По пътя към паметник „1300 години България
files -> Георги Димитров – Kreston BulMar
files -> В сила oт 13. 05. 2005 Писмо мтсп обезщетение Неизползван Отпуск кт


Сподели с приятели:
1   2   3   4




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница