EingangDer Brennstoff mit dem niedrigsten Heizwert ist Erdgas. Heizwert von Gasen
Wenn Sie jeden Tag den Brenner am Herd einschalten, denken nur wenige darüber nach, wie lange es her ist, dass sie mit der Gasproduktion begonnen haben. In unserem Land wurde seine Entwicklung im zwanzigsten Jahrhundert begonnen. Davor wurde es einfach bei der Gewinnung von Ölprodukten gefunden. Der Heizwert von Erdgas ist so hoch, dass dieser Rohstoff heute einfach unersetzlich ist und seine hochwertigen Pendants noch nicht entwickelt sind.
Die Brennwerttabelle hilft Ihnen bei der Auswahl des Brennstoffs für die Beheizung Ihres Hauses
Merkmal fossiler Brennstoffe
Erdgas ist ein wichtiger fossiler Energieträger, der in den Brennstoff- und Energiebilanzen vieler Staaten eine führende Position einnimmt. Zur Versorgung mit Brennstoff verbrauchen Städte und technische Betriebe aller Art verschiedene brennbare Gase, da Erdgas als gefährlich gilt.
Ökologen glauben, dass Gas der sauberste Brennstoff ist; wenn es verbrannt wird, setzt es viel weniger frei giftige Substanzen als Brennholz, Kohle, Öl. Dieser Brennstoff wird täglich von Menschen verwendet und enthält einen solchen Zusatzstoff wie einen Geruchsstoff, der in ausgerüsteten Anlagen in einem Verhältnis von 16 Milligramm pro 1.000 Kubikmeter Gas hinzugefügt wird.
Ein wichtiger Bestandteil der Substanz ist Methan (ca. 88-96%), der Rest sind andere Chemikalien:
- Butan;
- Schwefelwasserstoff;
- Propan;
- Stickstoff;
- Sauerstoff.
In diesem Video betrachten wir die Rolle der Kohle:
Die Menge an Methan in natürlichem Kraftstoff hängt direkt von seinem Feld ab.
Der beschriebene Kraftstofftyp besteht aus Kohlenwasserstoff- und Nicht-Kohlenwasserstoff-Komponenten. Der natürliche fossile Brennstoff ist hauptsächlich Methan, das Butan und Propan enthält. Neben Kohlenwasserstoffkomponenten sind in dem beschriebenen fossilen Brennstoff Stickstoff, Schwefel, Helium und Argon enthalten. Flüssigkeitsdämpfe werden ebenfalls gefunden, jedoch nur in Gas- und Ölfeldern.
Einzahlungsarten
Es werden mehrere Arten von Gasvorkommen festgestellt. Sie werden in folgende Typen unterteilt:
- Gas;
- Öl.
Sie Kennzeichen ist der Kohlenwasserstoffgehalt. Gasvorkommen enthalten ca. 85-90 % der vorgestellten Substanz, Ölfelder enthalten nicht mehr als 50 %. Die restlichen Prozente werden von Stoffen wie Butan, Propan und Öl eingenommen.
Ein großer Nachteil der Ölerzeugung ist die Spülung durch verschiedene Arten von Additiven. Schwefel als Verunreinigung wird in technischen Betrieben verwertet.
Erdgasverbrauch
Butan wird als Kraftstoff an Tankstellen für Autos verbraucht und organische Materie, "Propan" genannt, wird zum Betanken von Feuerzeugen verwendet. Acetylen ist leicht entzündlich und wird zum Schweißen und Schneiden von Metall verwendet.
Fossile Brennstoffe werden im Alltag verbraucht:
- Säulen;
- Gasherd;
Diese Art von Brennstoff gilt als der preisgünstigste und harmloseste, der einzige Nachteil ist die Emission von Kohlendioxid bei der Verbrennung in die Atmosphäre. Wissenschaftler auf der ganzen Welt suchen nach einem Ersatz für Wärmeenergie.
Heizwert
Der Heizwert von Erdgas ist die Wärmemenge, die bei ausreichendem Ausbrand einer Brennstoffeinheit entsteht. Die bei der Verbrennung freigesetzte Wärmemenge wird bezogen auf einen Kubikmeter unter natürlichen Bedingungen genommen.
Die Wärmekapazität von Erdgas wird wie folgt gemessen:
- kcal/nm 3;
- kcal / m 3.
Es gibt einen hohen und einen niedrigen Heizwert:
- Hoch. Berücksichtigt die Wärme von Wasserdampf, die bei der Verbrennung von Kraftstoff entsteht.
- Niedrig. Die im Wasserdampf enthaltene Wärme wird nicht berücksichtigt, da sich solche Dämpfe nicht zur Kondensation eignen, sondern mit Verbrennungsprodukten austreten. Durch die Ansammlung von Wasserdampf entsteht eine Wärmemenge von 540 kcal / kg. Außerdem wird beim Abkühlen des Kondensats Wärme von 80 bis 100 kcal / kg freigesetzt. Im Allgemeinen werden durch die Ansammlung von Wasserdampf mehr als 600 kcal / kg gebildet, dies ist das Unterscheidungsmerkmal zwischen hoher und niedriger Heizleistung.
Bei der überwiegenden Mehrheit der in einem städtischen Kraftstoffverteilungssystem verbrauchten Gase beträgt die Differenz 10 %. Um Städte mit Gas zu versorgen, muss sein Heizwert über 3500 kcal/Nm 3 liegen. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass die Versorgung über große Entfernungen durch die Pipeline erfolgt. Ist der Heizwert niedrig, steigt sein Angebot.
Wenn der Heizwert von Erdgas weniger als 3500 kcal / Nm 3 beträgt, wird es häufiger in der Industrie verwendet. Es muss nicht über weite Strecken transportiert werden und die Verbrennung wird viel einfacher. Wichtige Änderungen Heizwert Gas muss häufig eingestellt und manchmal ausgetauscht werden eine große Anzahl standardisierte Brenner von Haushaltssensoren, was zu Schwierigkeiten führt.
Diese Situation führt zu einer Vergrößerung des Durchmessers der Gasleitung sowie zu einer Erhöhung der Metallkosten, der Verlegung von Netzen und des Betriebs. Der große Nachteil kalorienarmer fossiler Brennstoffe ist der enorme Gehalt an Kohlenmonoxid, in Verbindung damit steigt das Gefahrenniveau während des Betriebs des Brennstoffs und während der Wartung der Pipeline wiederum sowie der Ausrüstung.
Die bei der Verbrennung freigesetzte Wärme, die 3500 kcal / nm 3 nicht überschreitet, wird am häufigsten verwendet industrielle Produktion, wo es nicht notwendig ist, es über eine lange Distanz zu transportieren und leicht eine Verbrennung zu bilden.
Klassifizierung brennbarer Gase
Für die Gasversorgung von Städten und Industriebetrieben werden verschiedene brennbare Gase verwendet, die sich in Herkunft, chemischer Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften unterscheiden.
Brennbare Gase werden nach Herkunft in natürliche oder natürliche und künstliche Gase unterteilt, die aus festen und flüssigen Brennstoffen hergestellt werden.
natürliche Gase aus Quellen von reinen Gasfeldern oder Ölfeldern zusammen mit Öl gewonnen. Die Gase von Ölfeldern werden Begleitgase genannt.
Die Gase reiner Gasfelder bestehen hauptsächlich aus Methan mit einem geringen Gehalt an schweren Kohlenwasserstoffen. Sie zeichnen sich durch Konstanz in Zusammensetzung und Heizwert aus.
Begleitgase, zusammen mit Methan, enthalten signifikante Menge schwere Kohlenwasserstoffe (Propan und Butan). Die Zusammensetzung und der Heizwert dieser Gase sind sehr unterschiedlich.
Künstliche Gase werden in speziellen Gasanlagen hergestellt – oder als Nebenprodukt bei der Verbrennung von Kohle in Hüttenwerken sowie in Erdölraffinerien gewonnen.
Gase hergestellt aus harte Kohle, in unserem Land für die städtische Gasversorgung werden in sehr begrenzten Mengen verwendet, und ihr Anteil nimmt ständig ab. Gleichzeitig wächst die Produktion und der Verbrauch von verflüssigten Kohlenwasserstoffgasen, die aus Erdölbegleitgasen in Gas-Benzin-Anlagen und Ölraffinerien während der Ölraffination gewonnen werden. Flüssigkeit Kohlenwasserstoffgase für die städtische Gasversorgung verwendet werden, bestehen hauptsächlich aus Propan und Butan.
Zusammensetzung von Gasen
Die Art des Gases und seine Zusammensetzung bestimmen weitgehend den Gasumfang, das Schema und die Durchmesser des Gasnetzes, die Konstruktionslösungen für Gasbrenner und einzelne Gasleitungseinheiten.
Der Gasverbrauch hängt vom Heizwert und damit von den Durchmessern der Gasleitungen und den Bedingungen für die Gasverbrennung ab. Beim Einsatz von Gas in Industrieanlagen sind Verbrennungstemperatur und Flsowie die Konstanz der Zusammensetzung von großer Bedeutung. Gasbrennstoff Die Zusammensetzung von Gasen sowie physikochemische Eigenschaften sie hängen in erster Linie von der Art und Weise der Gewinnung von Gasen ab.
Brennbare Gase sind mechanische Mischungen verschiedener Gase<как горючих, так и негорючих.
Der brennbare Teil des gasförmigen Brennstoffs umfasst: Wasserstoff (H 2) - ein Gas ohne Farbe, Geschmack und Geruch, sein niedrigerer Heizwert beträgt 2579 kcal / nm 3 \ Methan (CH 4) - ein farbloses, geschmackloses und geruchloses Gas, ist der brennbare Hauptbestandteil von Erdgasen, sein niedrigerer Heizwert beträgt 8555 kcal/nm 3; Kohlenmonoxid (CO) - ein farb-, geschmack- und geruchloses Gas, das bei der unvollständigen Verbrennung von Brennstoffen entsteht, sehr giftig, niedriger Heizwert 3018 kcal/nm 3; schwere Kohlenwasserstoffe (C p N t), Unter diesem Titel<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*.
Der nicht brennbare Teil des gasförmigen Brennstoffs umfasst: Kohlendioxid (CO 2), Sauerstoff (O 2) und Stickstoff (N 2).
Der nicht brennbare Teil von Gasen wird als Ballast bezeichnet. Erdgase zeichnen sich durch einen hohen Heizwert und völlige Abwesenheit von Kohlenmonoxid aus. Gleichzeitig enthalten eine Reihe von Feldern, hauptsächlich Gas und Öl, ein sehr giftiges (und korrosives) Gas – Schwefelwasserstoff (H 2 S). Die meisten künstlichen Kohlegase enthalten eine erhebliche Menge an hochgiftigem Gas – Kohlenmonoxid (CO). ) Das Vorhandensein von Oxid im Gaskohle und anderen toxischen Substanzen ist höchst unerwünscht, da sie die Herstellung von Betriebsarbeiten erschweren und die Gefahr bei der Verwendung von Gas erhöhen.Neben den Hauptkomponenten enthält die Zusammensetzung von Gasen verschiedene Verunreinigungen, die deren spezifischer Wert prozentual vernachlässigbar ist. Angesichts der Tatsache, dass Tausende oder sogar Millionen Kubikmeter Gas vorhanden sind, erreicht die Gesamtmenge an Verunreinigungen jedoch einen erheblichen Wert. Viele Verunreinigungen fallen in Gasleitungen aus, was letztendlich zu einer Verringerung ihrer führt Durchsatz und manchmal zu einer vollständigen Unterbrechung des Gasflusses. Daher muss das Vorhandensein von Verunreinigungen im Gas sowohl bei der Auslegung von Gasleitungen berücksichtigt werden, sowie während des Betriebs.
Die Menge und Zusammensetzung der Verunreinigungen hängt von der Methode der Gasgewinnung oder -extraktion und dem Grad ihrer Reinigung ab. Die schädlichsten Verunreinigungen sind Staub, Teer, Naphthalin, Feuchtigkeit und Schwefelverbindungen.
Staub entsteht im Gas während der Produktion (Extraktion) oder während des Gastransports durch Pipelines. Harz ist ein Produkt der thermischen Zersetzung von Kraftstoff und begleitet viele künstliche Gase. Bei Vorhandensein von Staub im Gas trägt das Harz zur Bildung von Teerschlammpfropfen und Verstopfungen in Gaspipelines bei.
Naphthalin kommt häufig in künstlichen Kohlegasen vor. Bei niedrigen Temperaturen schlägt sich Naphthalin in Rohren nieder und verringert zusammen mit anderen festen und flüssigen Verunreinigungen den Strömungsquerschnitt von Gasleitungen.
Feuchtigkeit in Form von Dämpfen ist in fast allen natürlichen und künstlichen Gasen enthalten. Durch den Kontakt von Gasen mit der Wasseroberfläche gelangt es in Erdgase in das Gasfeld selbst, und künstliche Gase werden während des Produktionsprozesses mit Wasser gesättigt.Das Vorhandensein von Feuchtigkeit im Gas in erheblichen Mengen ist unerwünscht, da es den Heizwert verringert des Gases. Darüber hinaus hat es eine hohe Wärmekapazität der Verdampfung, Feuchtigkeit während der Gasverbrennung trägt eine erhebliche Menge an Wärme zusammen mit den Verbrennungsprodukten in die Atmosphäre ab in der "Belastung seiner Bewegung durch Rohre gekühlt wird, kann es zu Wasserpfropfen in der Gasleitung (in tieferen Punkten) kommen, die gelöscht werden. Dazu müssen spezielle Kondensatsammler installiert und abgepumpt werden.
Wie bereits erwähnt, umfassen Schwefelverbindungen Schwefelwasserstoff sowie Schwefelkohlenstoff, Mercaptan usw. Diese Verbindungen beeinträchtigen nicht nur die menschliche Gesundheit, sondern verursachen auch eine erhebliche Korrosion von Rohren.
Andere schädliche Verunreinigungen umfassen Ammoniak und Cyanidverbindungen, die hauptsächlich in Kohlegasen gefunden werden. Das Vorhandensein von Ammoniak- und Cyanidverbindungen führt zu einer erhöhten Korrosion des Rohrmetalls.
Das Vorhandensein von Kohlendioxid und Stickstoff in brennbaren Gasen ist ebenfalls unerwünscht. Diese Gase nehmen nicht am Verbrennungsprozess teil, da sie ein Ballast sind, der den Heizwert verringert, was zu einer Vergrößerung des Durchmessers von Gasleitungen und einer Verringerung der Wirtschaftlichkeit der Verwendung von gasförmigem Brennstoff führt.
Die Zusammensetzung der für die städtische Gasversorgung verwendeten Gase muss den Anforderungen von GOST 6542-50 (Tabelle 1) entsprechen.
Tabelle 1
Die Durchschnittswerte der Zusammensetzung von Erdgasen der bekanntesten Felder des Landes sind in der Tabelle dargestellt. 2.
Aus Gasfeldern (trocken)
| Westukraine. . . | 81,2 | 7,5 | 4,5 | 3,7 | 2,5 | - . | 0,1 | 0,5 | 0,735 | |
| Shebelinskoye .................................. | 92,9 | 4,5 | 0,8 | 0,6 | 0,6 | ____ . | 0,1 | 0,5 | 0,603 | |
| Region Stawropol. . | 98,6 | 0,4 | 0,14 | 0,06 | - | 0,1 | 0,7 | 0,561 | ||
| Region Krasnodar. . | 92,9 | 0,5 | - | 0,5 | _ | 0,01 | 0,09 | 0,595 | ||
| Saratow .......................... | 93,4 | 2,1 | 0,8 | 0,4 | 0,3 | Spuren | 0,3 | 2,7 | 0,576 | |
| Gazli, Region Buchara | 96,7 | 0,35 | 0,4" | 0,1 | 0,45 | 0,575 | ||||
| Aus Öl- und Gasfeldern (assoziiert) | ||||||||||
| Romaschkino ................................ | 18,5 | 6,2 | 4,7 | 0,1 | 11,5 | 1,07 | ||||
| 7,4 | 4,6 | ____ | Spuren | 1,112 | __ . | |||||
| Tuymazy .......................... | 18,4 | 6,8 | 4,6 | ____ | 0,1 | 7,1 | 1,062 | - | ||
| Asch....... | 23,5 | 9,3 | 3,5 | ____ | 0,2 | 4,5 | 1,132 | - | ||
| Fett gedruckt.......... ............................. . | 2,5 | . ___ . | 1,5 | 0,721 | - | |||||
| Syzran-Öl .......................... | 31,9 | 23,9 - | 5,9 | 2,7 | 0,8 | 1,7 | 1,6 | 31,5 | 0,932 | - |
| Ishimbay .......................... | 42,4 | 20,5 | 7,2 | 3,1 | 2,8 | 1,040 | _ | |||
| Andischan. ......................... | 66,5 | 16,6 | 9,4 | 3,1 | 3,1 | 0,03 | 0,2 | 4,17 | 0,801 ; | |
Heizwert von Gasen
Die Wärmemenge, die während der vollständigen Verbrennung einer Einheitsmenge Brennstoff freigesetzt wird, wird als Heizwert (Q) oder, wie es manchmal genannt wird, als Heizwert oder Brennwert bezeichnet, was eine der Haupteigenschaften des Brennstoffs ist.
Der Heizwert von Gasen wird üblicherweise mit 1 bezeichnet m 3, unter normalen Bedingungen aufgenommen.
In technischen Berechnungen versteht man unter Normalbedingungen den Zustand des Gases bei einer Temperatur von 0 ° C und einem Druck von 760 mmHg Kunst. Das Gasvolumen unter diesen Bedingungen ist angegeben nm 3(normaler Kubikmeter).
Für Industriegasmessungen gemäß GOST 2923-45 werden die Temperatur von 20 ° C und der Druck von 760 als Normalbedingungen angenommen mmHg Kunst. Das auf diese Bedingungen bezogene Gasvolumen steht im Gegensatz dazu nm 3 Wir werden anrufen m 3 (Kubikmeter).
Heizwert von Gasen (Q)) ausgedrückt kcal/nm z oder hinein kcal / m 3.
Bei verflüssigten Gasen wird der Brennwert auf 1 bezogen kg.
Es gibt einen höheren (Q in) und einen niedrigeren (Q n) Heizwert. Der Brennwert berücksichtigt die bei der Verbrennung von Kraftstoff entstehende Kondensationswärme von Wasserdampf. Der Heizwert berücksichtigt nicht die im Wasserdampf der Verbrennungsprodukte enthaltene Wärme, da Wasserdampf nicht kondensiert, sondern mit den Verbrennungsprodukten abgeführt wird.
Die Begriffe Q in und Q n gelten nur für solche Gase, bei deren Verbrennung Wasserdampf freigesetzt wird (diese Begriffe gelten nicht für Kohlenmonoxid, das bei der Verbrennung keinen Wasserdampf abgibt).
Wenn Wasserdampf kondensiert, wird Wärme gleich 539 freigesetzt kcal/kg. Außerdem wird beim Abkühlen des Kondensats auf 0 °C (bzw. 20 °C) Wärme in Höhe von 100 bzw. 80 freigesetzt kcal/kg.
Insgesamt wird durch die Kondensation von Wasserdampf mehr als 600 Wärme freigesetzt kcal/kg, das ist die Differenz zwischen Brutto- und Nettoheizwert des Gases. Bei den meisten Gasen, die in der städtischen Gasversorgung verwendet werden, beträgt dieser Unterschied 8-10 %.
Die Werte des Heizwerts einiger Gase sind in der Tabelle angegeben. 3.
Für die städtische Gasversorgung werden derzeit Gase verwendet, die in der Regel einen Heizwert von mindestens 3500 haben kcal / nm 3. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass Gas unter den Bedingungen von Städten über beträchtliche Entfernungen durch Rohre geliefert wird. Bei einem niedrigen Heizwert muss eine große Menge zugeführt werden. Dies führt zwangsläufig zu einer Vergrößerung der Durchmesser von Gasleitungen und damit zu einer Erhöhung der Metallinvestitionen und Mittel für den Bau von Gasnetzen und in der Folge zu einer Erhöhung der Betriebskosten. Ein wesentlicher Nachteil von kalorienarmen Gasen besteht darin, dass sie in den meisten Fällen eine erhebliche Menge Kohlenmonoxid enthalten, was die Gefahr bei der Verwendung von Gas sowie bei der Wartung von Netzen und Anlagen erhöht.
Gas mit Heizwert unter 3500 kcal/nm 3 am häufigsten in der Industrie verwendet, wo es nicht erforderlich ist, es über weite Strecken zu transportieren, und es einfacher ist, die Verbrennung zu organisieren. Für die städtische Gasversorgung ist es wünschenswert, einen konstanten Heizwert von Gas zu haben. Schwankungen sind, wie wir bereits festgestellt haben, nicht mehr als 10 % erlaubt. Eine stärkere Änderung des Heizwertes des Gases erfordert eine Neueinstellung und teilweise auch einen Wechsel einer großen Anzahl von einheitlichen Brennern für Haushaltsgeräte, was mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist.
Die Wärmemenge, die während der vollständigen Verbrennung einer Einheitsmenge Brennstoff freigesetzt wird, wird als Heizwert (Q) oder, wie es manchmal genannt wird, als Heizwert oder Brennwert bezeichnet, was eine der Haupteigenschaften des Brennstoffs ist.
Der Heizwert von Gasen wird üblicherweise mit 1 bezeichnet m 3, unter normalen Bedingungen aufgenommen.
In technischen Berechnungen versteht man unter Normalbedingungen den Zustand des Gases bei einer Temperatur von 0 ° C und einem Druck von 760 mmHg Kunst. Das Gasvolumen unter diesen Bedingungen ist angegeben nm 3(normaler Kubikmeter).
Für Industriegasmessungen gemäß GOST 2923-45 werden die Temperatur von 20 ° C und der Druck von 760 als Normalbedingungen angenommen mmHg Kunst. Das auf diese Bedingungen bezogene Gasvolumen steht im Gegensatz dazu nm 3 Wir werden anrufen m 3 (Kubikmeter).
Heizwert von Gasen (Q)) ausgedrückt kcal/nm z oder hinein kcal / m 3.
Bei verflüssigten Gasen wird der Brennwert auf 1 bezogen kg.
Es gibt einen höheren (Q in) und einen niedrigeren (Q n) Heizwert. Der Brennwert berücksichtigt die bei der Verbrennung von Kraftstoff entstehende Kondensationswärme von Wasserdampf. Der Heizwert berücksichtigt nicht die im Wasserdampf der Verbrennungsprodukte enthaltene Wärme, da Wasserdampf nicht kondensiert, sondern mit den Verbrennungsprodukten abgeführt wird.
Die Begriffe Q in und Q n gelten nur für solche Gase, bei deren Verbrennung Wasserdampf freigesetzt wird (diese Begriffe gelten nicht für Kohlenmonoxid, das bei der Verbrennung keinen Wasserdampf abgibt).
Wenn Wasserdampf kondensiert, wird Wärme gleich 539 freigesetzt kcal/kg. Außerdem wird beim Abkühlen des Kondensats auf 0 °C (bzw. 20 °C) Wärme in Höhe von 100 bzw. 80 freigesetzt kcal/kg.
Insgesamt wird durch die Kondensation von Wasserdampf mehr als 600 Wärme freigesetzt kcal/kg, das ist die Differenz zwischen Brutto- und Nettoheizwert des Gases. Bei den meisten Gasen, die in der städtischen Gasversorgung verwendet werden, beträgt dieser Unterschied 8-10 %.
Die Werte des Heizwerts einiger Gase sind in der Tabelle angegeben. 3.
Für die städtische Gasversorgung werden derzeit Gase verwendet, die in der Regel einen Heizwert von mindestens 3500 haben kcal / nm 3. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass Gas unter den Bedingungen von Städten über beträchtliche Entfernungen durch Rohre geliefert wird. Bei einem niedrigen Heizwert muss eine große Menge zugeführt werden. Dies führt zwangsläufig zu einer Vergrößerung der Durchmesser von Gasleitungen und damit zu einer Erhöhung der Metallinvestitionen und Mittel für den Bau von Gasnetzen und in der Folge zu einer Erhöhung der Betriebskosten. Ein wesentlicher Nachteil von kalorienarmen Gasen besteht darin, dass sie in den meisten Fällen eine erhebliche Menge Kohlenmonoxid enthalten, was die Gefahr bei der Verwendung von Gas sowie bei der Wartung von Netzen und Anlagen erhöht.
Gas mit Heizwert unter 3500 kcal/nm 3 am häufigsten in der Industrie verwendet, wo es nicht erforderlich ist, es über weite Strecken zu transportieren, und es einfacher ist, die Verbrennung zu organisieren. Für die städtische Gasversorgung ist es wünschenswert, einen konstanten Heizwert von Gas zu haben. Schwankungen sind, wie wir bereits festgestellt haben, nicht mehr als 10 % erlaubt. Eine stärkere Änderung des Heizwertes des Gases erfordert eine Neueinstellung und teilweise auch einen Wechsel einer großen Anzahl von einheitlichen Brennern für Haushaltsgeräte, was mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist.
Was ist Kraftstoff?
Hierbei handelt es sich um eine Komponente oder ein Stoffgemisch, die zu chemischen Umwandlungen im Zusammenhang mit Wärmeabgabe befähigt sind. Verschiedene Arten von Brennstoffen unterscheiden sich im quantitativen Gehalt des Oxidationsmittels, das zur Freisetzung von Wärmeenergie verwendet wird.
Kraftstoff ist im weiteren Sinne ein Energieträger, also eine potentielle Art von potentieller Energie.
Einstufung
Derzeit werden Kraftstoffe nach ihrem Aggregatzustand in flüssig, fest, gasförmig eingeteilt.
Stein- und Brennholz, Anthrazit gelten als solide Naturholzart. Briketts, Koks, Thermoanthrazit sind Sorten von künstlichen festen Brennstoffen.
Flüssigkeiten sind Stoffe, die Stoffe organischen Ursprungs enthalten. Ihre Hauptbestandteile sind: Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Schwefel. Künstlicher flüssiger Brennstoff wird eine Vielzahl von Harzen, Heizöl sein.
Es ist ein Gemisch verschiedener Gase: Ethylen, Methan, Propan, Butan. Darüber hinaus enthält der gasförmige Brennstoff Kohlendioxid und Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff, Stickstoff, Wasserdampf und Sauerstoff.
Kraftstoffanzeigen
Der Hauptindikator für die Verbrennung. Die Formel zur Brennwertbestimmung wird in der Thermochemie betrachtet. emittieren "Referenzbrennstoff", der den Heizwert von 1 Kilogramm Anthrazit impliziert.
Haushaltsheizöl ist für die Verbrennung in Heizgeräten mit geringer Leistung bestimmt, die sich in Wohngebäuden befinden, Wärmegeneratoren, die in der Landwirtschaft zum Trocknen von Futtermitteln verwendet werden, Konserven.
Die spezifische Verbrennungswärme von Kraftstoff ist ein solcher Wert, der die Wärmemenge angibt, die bei der vollständigen Verbrennung von Kraftstoff mit einem Volumen von 1 m 3 oder einer Masse von einem Kilogramm entsteht.
Um diesen Wert zu messen, werden J / kg, J / m 3, Kalorien / m 3 verwendet. Verwenden Sie zur Bestimmung der Verbrennungswärme die Kalorimetriemethode.
Mit zunehmender spezifischer Verbrennungswärme des Kraftstoffs sinkt der spezifische Kraftstoffverbrauch und der Wirkungsgrad bleibt unverändert.
Die Verbrennungswärme von Stoffen ist die Energiemenge, die bei der Oxidation eines festen, flüssigen, gasförmigen Stoffes freigesetzt wird.
Sie wird durch die chemische Zusammensetzung sowie den Aggregatzustand des brennbaren Stoffes bestimmt.
Merkmale von Verbrennungsprodukten
Der höhere und niedrigere Heizwert hängt mit dem Aggregatzustand des Wassers in den Stoffen zusammen, die nach der Verbrennung von Kraftstoff erhalten werden.
Der Brennwert ist die Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung eines Stoffes freigesetzt wird. Dieser Wert beinhaltet die Kondensationswärme von Wasserdampf.
Der untere Arbeitsheizwert ist der Wert, der der Wärmefreisetzung bei der Verbrennung ohne Berücksichtigung der Kondensationswärme des Wasserdampfes entspricht.
Die latente Kondensationswärme ist der Wert der Kondensationsenergie von Wasserdampf.
Mathematische Beziehung
Der obere und untere Heizwert stehen in folgender Beziehung:
QB = QH + k(W + 9H)
wobei W der Gewichtsanteil (in %) an Wasser im brennbaren Stoff ist;
H ist die Wasserstoffmenge (Massen-%) in der brennbaren Substanz;
k - Koeffizient von 6 kcal/kg
Berechnungsmethoden
Der obere und untere Heizwert wird durch zwei Hauptmethoden bestimmt: berechnet und experimentell.
Kalorimeter werden für experimentelle Berechnungen verwendet. Zunächst wird darin eine Kraftstoffprobe verbrannt. Die dabei freigesetzte Wärme wird vollständig vom Wasser aufgenommen. Mit einer Vorstellung von der Masse des Wassers ist es möglich, den Wert seiner Verbrennungswärme durch Änderung seiner Temperatur zu bestimmen.
Diese Technik gilt als einfach und effektiv, sie setzt lediglich die Kenntnis technischer Analysedaten voraus.
Bei der Berechnungsmethode werden der höchste und der niedrigste Heizwert nach der Mendelejew-Formel berechnet.
Q p H \u003d 339 C p + 1030 H p -109 (O p - S p) - 25 W p (kJ / kg)
Es berücksichtigt den Gehalt an Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Wasserdampf und Schwefel in der Arbeitszusammensetzung (in Prozent). Die Wärmemenge bei der Verbrennung wird unter Berücksichtigung des Bezugsbrennstoffs ermittelt.
Die Verbrennungswärme von Gas ermöglicht es Ihnen, vorläufige Berechnungen durchzuführen, um die Effizienz der Verwendung einer bestimmten Art von Brennstoff zu ermitteln.
Herkunftsmerkmale
Um zu verstehen, wie viel Wärme bei der Verbrennung eines bestimmten Brennstoffs freigesetzt wird, ist es notwendig, eine Vorstellung von seiner Herkunft zu haben.
In der Natur gibt es verschiedene Arten fester Brennstoffe, die sich in Zusammensetzung und Eigenschaften unterscheiden.
Seine Bildung erfolgt in mehreren Stufen. Zuerst wird Torf gebildet, dann wird Braun- und Steinkohle gewonnen, dann wird Anthrazit gebildet. Die Hauptquellen der Festbrennstoffbildung sind Blätter, Holz, Nadeln. Absterbende Pflanzenteile werden an der Luft von Pilzen zerstört und bilden Torf. Seine Ansammlung verwandelt sich in eine braune Masse, dann wird braunes Gas erhalten.
Braunes Gas wird bei hohem Druck und hoher Temperatur zu Kohle, dann fällt der Brennstoff in Form von Anthrazit an.
Neben organischen Stoffen befindet sich zusätzlicher Ballast im Kraftstoff. Organisch Betrachten Sie den Teil, der aus organischen Substanzen gebildet wurde: Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff. Neben diesen chemischen Elementen enthält es Ballast: Feuchtigkeit, Asche.
Die Ofentechnologie beinhaltet die Zuweisung von funktionierender, trockener sowie brennbarer Masse von verbranntem Brennstoff. Die Arbeitsmasse wird als Kraftstoff in seiner ursprünglichen Form bezeichnet und dem Verbraucher zugeführt. Trockengewicht ist eine Zusammensetzung, in der kein Wasser vorhanden ist.
Verbindung
Die wertvollsten Bestandteile sind Kohlenstoff und Wasserstoff.
Diese Elemente sind in jeder Art von Kraftstoff enthalten. In Torf und Holz erreicht der Kohlenstoffanteil 58 Prozent, in Stein- und Braunkohle 80 Prozent und in Anthrazit 95 Gewichtsprozent. Abhängig von diesem Indikator ändert sich die Wärmemenge, die bei der Verbrennung von Kraftstoff freigesetzt wird. Wasserstoff ist das zweitwichtigste Element eines jeden Kraftstoffs. Bei Kontakt mit Sauerstoff bildet es Feuchtigkeit, die den Heizwert jedes Brennstoffs erheblich verringert.
Sein Anteil reicht von 3,8 in Ölschiefer bis 11 in Heizöl. Als Ballast dient der im Kraftstoff enthaltene Sauerstoff.
Es ist kein wärmeerzeugendes chemisches Element und beeinflusst daher den Wert seiner Verbrennungswärme negativ. Die Verbrennung von Stickstoff, der in freier oder gebundener Form in Verbrennungsprodukten enthalten ist, gilt als schädliche Verunreinigungen, daher ist seine Menge klar begrenzt.
Schwefel ist in der Zusammensetzung des Brennstoffs in Form von Sulfaten, Sulfiden und auch als Schwefeldioxidgas enthalten. Bei der Hydratisierung bilden Schwefeloxide Schwefelsäure, die die Kesselausrüstung zerstört und die Vegetation und lebende Organismen beeinträchtigt.
Aus diesem Grund ist Schwefel das chemische Element, dessen Vorhandensein in natürlichem Kraftstoff höchst unerwünscht ist. Beim Betreten des Arbeitsraums verursachen Schwefelverbindungen erhebliche Vergiftungen des Personals.
Je nach Herkunft unterscheidet man drei Arten von Asche:
- primär;
- sekundär;
- Tertiär.
Die Primärform wird aus den in Pflanzen enthaltenen Mineralstoffen gebildet. Sekundärasche entsteht durch die Aufnahme von Pflanzenresten durch Sand und Erde während der Formationsbildung.
Tertiäre Asche erweist sich im Prozess der Gewinnung, Lagerung und auch des Transports als Teil des Brennstoffs. Bei einer erheblichen Ablagerung von Asche nimmt die Wärmeübertragung auf der Heizfläche der Kesseleinheit ab und die Wärmeübertragung von Gasen auf Wasser wird verringert. Eine große Menge Asche beeinträchtigt den Betrieb des Kessels.
Abschließend
Flüchtige Substanzen haben einen erheblichen Einfluss auf den Verbrennungsprozess jeder Art von Kraftstoff. Je größer ihre Leistung, desto größer wird das Volumen der Flammenfront. Zum Beispiel Kohle, Torf, fangen leicht Feuer, der Prozess wird von unbedeutenden Wärmeverlusten begleitet. Der nach der Entfernung flüchtiger Verunreinigungen verbleibende Koks enthält in seiner Zusammensetzung nur Mineral- und Kohlenstoffverbindungen. Abhängig von den Eigenschaften des Brennstoffs variiert die Wärmemenge erheblich.
Je nach chemischer Zusammensetzung werden drei Stufen der Bildung fester Brennstoffe unterschieden: Torf, Braunkohle, Steinkohle.
Naturholz wird in Kleinkesselanlagen verwendet. Verwendet werden hauptsächlich Hackschnitzel, Sägespäne, Brammen, Rinde, Brennholz selbst wird in geringen Mengen verwendet. Je nach Holzart variiert die freigesetzte Wärmemenge stark.
Mit sinkendem Heizwert erhält Brennholz gewisse Vorteile: schnelle Entflammbarkeit, minimaler Aschegehalt und das Fehlen von Schwefelspuren.
Zuverlässige Informationen über die Zusammensetzung natürlicher oder synthetischer Kraftstoffe, ihren Heizwert, sind eine hervorragende Möglichkeit, thermochemische Berechnungen durchzuführen.
Derzeit besteht eine echte Chance, die Hauptoptionen für feste, gasförmige und flüssige Brennstoffe zu identifizieren, die in einer bestimmten Situation am effizientesten und kostengünstigsten zu verwenden sind.
Die Tabellen zeigen die massenspezifische Verbrennungswärme von Brennstoff (flüssig, fest und gasförmig) und einigen anderen brennbaren Materialien. Als Brennstoffe kommen in Betracht: Kohle, Brennholz, Koks, Torf, Kerosin, Öl, Alkohol, Benzin, Erdgas etc.
Liste der Tabellen:
In einer exothermen Kraftstoffoxidationsreaktion wird seine chemische Energie unter Freisetzung einer bestimmten Wärmemenge in thermische Energie umgewandelt. Die dabei entstehende thermische Energie wird als Verbrennungswärme des Brennstoffs bezeichnet. Es hängt von seiner chemischen Zusammensetzung und Feuchtigkeit ab und ist die wichtigste. Der Heizwert des Brennstoffs, bezogen auf 1 kg Masse oder 1 m 3 Volumen, bildet den massen- oder volumetrischen spezifischen Heizwert.
Die spezifische Verbrennungswärme von Brennstoff ist die Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung einer Massen- oder Volumeneinheit eines festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs freigesetzt wird. Im Internationalen Einheitensystem wird dieser Wert in J / kg oder J / m 3 gemessen.
Die spezifische Verbrennungswärme eines Kraftstoffs kann experimentell bestimmt oder analytisch berechnet werden. Experimentelle Methoden zur Bestimmung des Brennwerts basieren auf der praktischen Messung der bei der Verbrennung von Kraftstoff freigesetzten Wärmemenge, beispielsweise in einem Kalorimeter mit Thermostat und Verbrennungsbombe. Für einen Kraftstoff mit bekannter chemischer Zusammensetzung kann die spezifische Verbrennungswärme aus der Mendelejew-Formel bestimmt werden.
Es gibt höhere und niedrigere spezifische Verbrennungswärme. Der Brennwert entspricht der maximalen Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung des Brennstoffs freigesetzt wird, wobei die Wärme berücksichtigt wird, die für die Verdampfung der im Brennstoff enthaltenen Feuchtigkeit aufgewendet wird. Der untere Heizwert ist um den Wert der Kondensationswärme, die aus der Feuchtigkeit des Brennstoffs und dem Wasserstoff der organischen Masse entsteht, die bei der Verbrennung zu Wasser wird, kleiner als der höhere Wert.
Zur Bestimmung von Kraftstoffqualitätsindikatoren sowie bei wärmetechnischen Berechnungen verwenden normalerweise die niedrigste spezifische Verbrennungswärme, die die wichtigste thermische und betriebliche Eigenschaft des Kraftstoffs ist und in den nachstehenden Tabellen angegeben ist.
Spezifische Verbrennungswärme fester Brennstoffe (Kohle, Brennholz, Torf, Koks)
Die Tabelle zeigt die Werte der spezifischen Verbrennungswärme von trockenem Festbrennstoff in der Einheit MJ/kg. Die Brennstoffe in der Tabelle sind nach Namen in alphabetischer Reihenfolge geordnet.
Von den betrachteten festen Brennstoffen hat Kokskohle den höchsten Heizwert – ihre spezifische Verbrennungswärme beträgt 36,3 MJ/kg (oder 36,3·10 6 J/kg in SI-Einheiten). Darüber hinaus ist ein hoher Heizwert charakteristisch für Kohle, Anthrazit, Holzkohle und Braunkohle.
Brennstoffe mit geringer Energieeffizienz sind Holz, Brennholz, Schießpulver, Freztorf, Ölschiefer. Beispielsweise beträgt die spezifische Verbrennungswärme von Brennholz 8,4 ... 12,5 und von Schießpulver nur 3,8 MJ / kg.
| Treibstoff | |
|---|---|
| Anthrazit | 26,8…34,8 |
| Holzpellets (Pillen) | 18,5 |
| Brennholz trocken | 8,4…11 |
| Trockenes Brennholz aus Birke | 12,5 |
| Gaskoks | 26,9 |
| Hochofenkoks | 30,4 |
| Halbkoks | 27,3 |
| Pulver | 3,8 |
| Schiefer | 4,6…9 |
| Ölschiefer | 5,9…15 |
| Festtreibstoff | 4,2…10,5 |
| Torf | 16,3 |
| faseriger Torf | 21,8 |
| Torf mahlen | 8,1…10,5 |
| Torfkrümel | 10,8 |
| Braunkohle | 13…25 |
| Braunkohle (Briketts) | 20,2 |
| Braunkohle (Staub) | 25 |
| Donezk Kohle | 19,7…24 |
| Holzkohle | 31,5…34,4 |
| Kohle | 27 |
| Kokskohle | 36,3 |
| Kusnezker Kohle | 22,8…25,1 |
| Tscheljabinsker Kohle | 12,8 |
| Ekibastuz-Kohle | 16,7 |
| franztorf | 8,1 |
| Schlacke | 27,5 |
Spezifische Verbrennungswärme flüssiger Brennstoffe (Alkohol, Benzin, Kerosin, Öl)
Die Tabelle der spezifischen Verbrennungswärme von flüssigen Brennstoffen und einigen anderen organischen Flüssigkeiten ist angegeben. Zu beachten ist, dass sich Kraftstoffe wie Benzin, Dieselkraftstoff und Öl durch eine hohe Wärmefreisetzung bei der Verbrennung auszeichnen.
Die spezifische Verbrennungswärme von Alkohol und Aceton ist deutlich geringer als bei herkömmlichen Kraftstoffen. Außerdem hat Flüssigtreibstoff einen relativ niedrigen Brennwert und bei der vollständigen Verbrennung von 1 kg dieser Kohlenwasserstoffe wird eine Wärmemenge von 9,2 bzw. 13,3 MJ freigesetzt.
| Treibstoff | Spezifische Verbrennungswärme, MJ/kg |
|---|---|
| Aceton | 31,4 |
| Benzin A-72 (GOST 2084-67) | 44,2 |
| Flugbenzin B-70 (GOST 1012-72) | 44,1 |
| Benzin AI-93 (GOST 2084-67) | 43,6 |
| Benzol | 40,6 |
| Winterdiesel (GOST 305-73) | 43,6 |
| Sommerdieselkraftstoff (GOST 305-73) | 43,4 |
| Flüssigtreibstoff (Kerosin + Flüssigsauerstoff) | 9,2 |
| Flugkerosin | 42,9 |
| Petroleumbeleuchtung (GOST 4753-68) | 43,7 |
| Xylol | 43,2 |
| Heizöl mit hohem Schwefelgehalt | 39 |
| Schwefelarmes Heizöl | 40,5 |
| Heizöl mit niedrigem Schwefelgehalt | 41,7 |
| Schwefelhaltiges Heizöl | 39,6 |
| Methylalkohol (Methanol) | 21,1 |
| n-Butylalkohol | 36,8 |
| Öl | 43,5…46 |
| Öl Methan | 21,5 |
| Toluol | 40,9 |
| Testbenzin (GOST 313452) | 44 |
| Ethylenglykol | 13,3 |
| Ethylalkohol (Ethanol) | 30,6 |
Spezifische Verbrennungswärme von gasförmigen Brennstoffen und brennbaren Gasen
Eine Tabelle der spezifischen Verbrennungswärme von gasförmigem Brennstoff und einigen anderen brennbaren Gasen in der Größenordnung von MJ/kg wird vorgestellt. Von den betrachteten Gasen unterscheidet sich die größte massenspezifische Verbrennungswärme. Bei der vollständigen Verbrennung von einem Kilogramm dieses Gases werden 119,83 MJ Wärme freigesetzt. Auch ein Brennstoff wie Erdgas hat einen hohen Heizwert – die spezifische Verbrennungswärme von Erdgas beträgt 41 ... 49 MJ/kg (für rein 50 MJ/kg).
| Treibstoff | Spezifische Verbrennungswärme, MJ/kg |
|---|---|
| 1-Buten | 45,3 |
| Ammoniak | 18,6 |
| Acetylen | 48,3 |
| Wasserstoff | 119,83 |
| Wasserstoff, Mischung mit Methan (50 % H 2 und 50 % CH 4 nach Masse) | 85 |
| Wasserstoff, Gemisch mit Methan und Kohlenmonoxid (33-33-33 Masse-%) | 60 |
| Wasserstoff, Mischung mit Kohlenmonoxid (50 % H 2 50 % CO 2 nach Masse) | 65 |
| Hochofengas | 3 |
| Koksofengas | 38,5 |
| LPG verflüssigtes Kohlenwasserstoffgas (Propan-Butan) | 43,8 |
| Isobutan | 45,6 |
| Methan | 50 |
| n-Butan | 45,7 |
| n-Hexan | 45,1 |
| n-Pentan | 45,4 |
| Begleitgas | 40,6…43 |
| Erdgas | 41…49 |
| Propadien | 46,3 |
| Propan | 46,3 |
| Propylen | 45,8 |
| Propylen, Gemisch mit Wasserstoff und Kohlenmonoxid (90–9–1 Gew.-%) | 52 |
| Ethan | 47,5 |
| Ethylen | 47,2 |
Spezifische Verbrennungswärme einiger brennbarer Materialien
Es wird eine Tabelle mit der spezifischen Verbrennungswärme einiger brennbarer Materialien (Holz, Papier, Kunststoff, Stroh, Gummi usw.) angegeben. Es sind Materialien mit hoher Wärmefreisetzung bei der Verbrennung zu beachten. Zu diesen Materialien gehören: Gummi verschiedener Art, expandiertes Polystyrol (Polystyrol), Polypropylen und Polyethylen.
| Treibstoff | Spezifische Verbrennungswärme, MJ/kg |
|---|---|
| Papier | 17,6 |
| Kunstleder | 21,5 |
| Holz (Barren mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 14%) | 13,8 |
| Holz in Stapeln | 16,6 |
| Eichenholz | 19,9 |
| Fichtenholz | 20,3 |
| Holz grün | 6,3 |
| Kiefernholz | 20,9 |
| Kapron | 31,1 |
| Carbolite-Produkte | 26,9 |
| Karton | 16,5 |
| Styrol-Butadien-Kautschuk SKS-30AR | 43,9 |
| Natürliches Gummi | 44,8 |
| Synthesekautschuk | 40,2 |
| Gummi-SCS | 43,9 |
| Chloroprenkautschuk | 28 |
| Polyvinylchlorid-Linoleum | 14,3 |
| Zweischichtiges Polyvinylchlorid-Linoleum | 17,9 |
| Linoleum Polyvinylchlorid auf Filzbasis | 16,6 |
| Linoleum Polyvinylchlorid auf warmer Basis | 17,6 |
| Linoleum Polyvinylchlorid auf Gewebebasis | 20,3 |
| Linolkautschuk (Relin) | 27,2 |
| Paraffin fest | 11,2 |
| Polyschaum PVC-1 | 19,5 |
| Polyschaum FS-7 | 24,4 |
| Polyschaum FF | 31,4 |
| Expandiertes Polystyrol PSB-S | 41,6 |
| Polyurethanschaum | 24,3 |
| Faserplatten | 20,9 |
| Polyvinylchlorid (PVC) | 20,7 |
| Polycarbonat | 31 |
| Polypropylen | 45,7 |
| Polystyrol | 39 |
| Polyethylen mit hoher Dichte | 47 |
| Niederdruck-Polyethylen | 46,7 |
| Gummi | 33,5 |
| Ruberoide | 29,5 |
| Rußkanal | 28,3 |
| Heu | 16,7 |
| Stroh | 17 |
| Organisches Glas (Plexiglas) | 27,7 |
| Textolith | 20,9 |
| Tol | 16 |
| TNT | 15 |
| Baumwolle | 17,5 |
| Zellulose | 16,4 |
| Wolle und Wollfasern | 23,1 |
Quellen:
- GOST 147-2013 Fester mineralischer Brennstoff. Bestimmung des höheren Heizwertes und Berechnung des unteren Heizwertes.
- GOST 21261-91 Erdölprodukte. Verfahren zur Bestimmung des Brennwerts und Berechnung des Heizwerts.
- GOST 22667-82 Brennbare Erdgase. Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Brennwerts, der relativen Dichte und der Wobbezahl.
- GOST 31369-2008 Erdgas. Berechnung von Brennwert, Dichte, relative Dichte und Wobbezahl auf Basis der Komponentenzusammensetzung.
- Zemsky G. T. Entflammbare Eigenschaften anorganischer und organischer Materialien: Nachschlagewerk M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.