INFORMAȚII ȘTIINȚIFICE CENTRUL București Universitatea de Stat Tehnologică Polimerilor Plant
Dedicat memoriei profesorului și profesor asociat Tyulpanov RS
In acest tutorial discută despre mecanismele și modelele proceselor de ardere a combustibilului gazos, proiectarea de arzătoare
Am folosit manuale pentru curs, pregătit de predecesorii Prof.. Tulip RS și Alaev GP
INFORMAȚII ȘTIINȚIFICE CENTRUL București Universitatea de Stat Tehnologică Polimerilor Plant
Ultimul deceniu marcat de rate de creștere rapidă a producției și a consumului de gaze naturale. România, unde producția medie anuală în secolul douăzeci și unu este 500-700 miliarde. 3. nm acest indicator este de 1 din lume (18% din producția mondială totală de aproximativ 35% din rezervele mondiale).
Doar un TEB România durează aproximativ 1,7 mld. Tone de combustibil pe an (aproximativ 12 tone pe cap de locuitor).
În contul de gaze naturale pentru aproximativ 42% din partea de intrare TEB România. Principalele depozite sunt concentrate în zone izolate, slab populate, cu un climat aspru - pentru Yamal-Nenets District Autonom, la nord de Siberia, raftului din Oceanul Arctic. Cel mai mare depozit - Urengoiskoye, Yamburgskoye (5,242,000,000,000 m 3. 1969 YG), Bovanenkovskoye (4,385,000,000,000 m 3. 1971 YG) (10200 3. descoperit în BCM 1966 YG.). Aproximativ jumătate din gazul consumat în țară, a doua jumătate este exportată. prețurile de gaze se continuă creștere.
INFORMAȚII ȘTIINȚIFICE CENTRUL București Universitatea de Stat Tehnologică Polimerilor Plant
O astfel de pondere semnificativă de gaze naturale în balanța energetică a țării datorită caracteristicilor sale de energie înaltă, stabilitate termică și respectarea mediului (puritatea relativă a produselor de ardere). Prin urmare, perspectivele de combustibil gazos distribuite nu numai la mare de energie și sectorul casnic, dar, de asemenea, în domeniul transporturilor (automobile, avioane) și sectoare precum metalurgia feroasă și neferoase, industria chimică, agricultură și altele.
Înlocuirea combustibilului solid și lichid la gaz îmbunătățește eficiența schimbului de căldură, pentru a crea termofixare mai eficientă și mai ridicată.
eficiența de ardere a gazelor necesită îmbunătățirea existente și dezvoltarea de noi modele de arzătoare.
Scopul acestui tutorial - studentovteploenergetikov cu baze introduc gazele de ardere și calcularea arzătoare cu gaz.
INFORMAȚII ȘTIINȚIFICE CENTRUL București Universitatea de Stat Tehnologică Polimerilor Plant
Compoziția combustibilului gazos
Căldura de combustie a majorității gazelor naturale este situat într-un interval Q relativ îngust i d = 33,5-37,7 MJ / m3 (8000-9000 kcal / m3). (Pentru comparație, căldura de ardere a metanului Q i d = 8555 Kcal / m 3). Combustibilul necombustibile gaz balast poate include azot N 2. Dioxid de carbon CO 2 și oxigen O 2. Densitatea gazelor naturale este aproape de densitatea componentului principal - metan și de obicei, variază în limite înguste p g = 0,7 până la 0,8 kg / m 3.
Proprietățile componentelor individuale
Metanul CH 4 este cel mai usor de hidrocarburi nu are culori, nici un miros. Când arderea completă a metanului, conform CH reacție 4 + O 2 = CO 2 + H 2 O, dioxid de carbon și vapori de apă se formează. Așa cum deja
Sa observat, metan este componenta principală a oricărui atakzhe de gaze naturale conținute în gazele de cele mai artificiale.
hidrocarburi grele - este un nume colectiv pentru toate hidrocarburile având numărul de atomi de carbon în moleculă cel puțin două. Formula chimică a hidrocarburilor grele scrise, în general, formă C m H n. distinge
INFORMAȚII ȘTIINȚIFICE CENTRUL București Universitatea de Stat Tehnologică Polimerilor Plant
hidrocarburi saturate în care molecula este total saturate cu atomi de hidrogen și hidrocarburi nesaturate în care numărul de atomi de hidrogen din moleculă este mai mică decât cea din hidrocarburi saturate cu același număr de atomi de carbon.
Prin limitarea hidrocarburile grele sunt hidrocarburile, care sunt caracterizate prin formula generală CnH2n + 2. și formând astfel împreună cu serii omoloage singur metan (hidrocarburile parafinice sau alcani).
Etanul C 2 H 6 - densitatea gazului în apropierea aerului; ea poate fi tratată ca un gaz ideal în condiții normale.
Propan MNS 8 - este un gaz greu, a cărui densitate este egală cu densitatea de dioxid de carbon. În condiții normale, este suficient de aproape de partea superioară a condensului: sub propan presiune normală lichefiază la o temperatura de minus 44 ° C, și la o temperatură de 20 ° C pentru presiunea necesară de 0,85 MPa.
Butan C 4 H 10 - gaz având doi izomeri (soiuri cu aceeași formulă chimică și, prin urmare, cu aceeași greutate moleculară), caracterizate printr-un aranjament de atomi într-o moleculă: n-butan și izo-butan.
Etan, propan și butan sunt, de obicei parte din aceleași combustibili gazoși, ca metan, dar în cantități mult mai mici. În acest sens, presiunile parțiale ale acestor gaze, în special propan și butan sunt foarte mici, rezultând în combustibil pot fi considerate ca fiind gaze ideale.
Prin hidrocarburi grele nesaturate care pot fi incluse în combustibil gazos includ etilenă C 2 H 4 și homologii săi cei mai apropiați - propilenă C 3 H 6 și butenă C 4 H 8 (butilenă are trei izomeri: butenă-1, 2-butenă și izo butil). Formula generală hidrocarburi etilenice serii omoloage (hidrocarburi olefinice sau alchene) CnH2n. acestea sunt apropiate de cele din proprietățile lor fizice
INFORMAȚII ȘTIINȚIFICE CENTRUL București Universitatea de Stat Tehnologică Polimerilor Plant
predelnymuglevodorodam. Ei vin în număr destul de mare și în gazele produse în timpul prelucrării petrolului, gazului și petrolului.
De asemenea, un număr de hidrocarburi nesaturate etilenic, în anumiți combustibili gazoși (de exemplu, gaz de cocserie) conținuți benzen C 6 H 6 - hidrocarbură aromatică simplă.
Atunci când se formează arderea completă a bioxidului de carbon, hidrocarburi grele și vapori de apă.
combustibil gazos Balast, așa cum sa menționat deja, este compus din dioxid de carbon, azot și oxigen.
Tipuri de combustibil gazos și natura formării sale
Combustibilul gazos poate fi împărțit în două grupe: gazele naturale. extrase din pământ și gazele sintetice. sau produse special în prelucrarea combustibililor solizi sau lichizi sau care reprezintă un produs secundar al unor procese tehnologice.
Conform teoriei general acceptate, gazele naturale. precum uleiul, format din resturile de plante și animale, se depun pe fundul mării, și apoi supus acțiunii milenară a diferitelor procese fizice, biochimice și geologice.
Gazele produse din zăcămintele de petrol și gaze pentru petrol,
numite câmpuri petroliere sau asociate.
INFORMAȚII ȘTIINȚIFICE CENTRUL București Universitatea de Stat Tehnologică Polimerilor Plant
Dintre gazele să fie artificiale, alocă în principal de rafinare (petrol) gazele formate ca un produs secundar dintr-o varietate de procese de rafinare a petrolului (distilare la temperaturi joase, cracare, piroliza, hidrogenare distructivă) și cocs și generator de gaz.
Gazul de cocserie este un produs secundar al cărbunilor de cocsificare la temperaturi ridicate. cărbune Esența procesului este de a pre-zdrobit este încălzit fără accesul aerului la o temperatură 9501100 ° C în cuptoare speciale de cocs. Când acest combustibil este descompus și din substanțele combustibile gazoase alocate și rășină. reziduu sinterizat solid și este cocs metalurgic (carbon practic pur atomic).
Gazul produs este un produs al diferitelor gazeificare remainderless a combustibililor solizi în instalații speciale, cunoscute ca generatoare de gaz.
In ultimele decenii, tot mai multe aplicații (de exemplu, la domiciliu) sunt gazele lichefiate (în mod tipic un amestec de propan și butan), care sunt depozitate și transportate în stare lichidă (de unde și numele) în butelii sau rezervoare sub o presiune de aproximativ 1 MPa. Deasupra nivelului lichidului din recipientul este saturat amestec de vapori a acestor componente, care este un combustibil lichid de înaltă putere calorică. Pe măsură ce amestecul de ieșire din rezervor, se evaporă în fază lichidă și, astfel, pot fi utilizate practic până la capăt.
Mecanismul de ardere a gazului
Fluxurile de gaze de ardere mecanism diferit, în funcție de proprietățile termofizice ale componentelor individuale. Componentele Thermotolerant, care includ, de exemplu, CO, H2 își mențin structura moleculară la temperatură ridicată, fără accesul aerului. Teploneustoychivye componente, de exemplu cel mai limitativ
INFORMAȚII ȘTIINȚIFICE CENTRUL București Universitatea de Stat Tehnologică Polimerilor Plant
hidrocarburile din seria metan atunci când este încălzit fără accesul aerului sunt descompuse pentru a forma compuși mai ușoare și atomi de carbon. Temperatura de pornire disociere termică a hidrocarburilor scade odată cu creșterea greutății moleculare. De exemplu, descompunerea termică a CH metan 4 începe la o temperatură de 600 ÷ 800 ° C, etan C 2 H 6 - la 485 C, propan C 3 H 8 -? La 400 ° C
Când degradate în timpul amestecării arderea particulelor de funingine solide este lentă, întârziată. Torța devine lung, întins. O anumită cantitate de negru de fum se încadrează în lipsa inevitabilă de oxigen și este ars, ceea ce duce la pierderea de căldură din carbon nears mecanice. În plus, pe suprafețele de încălzire se formează placa neagră bold, reducerea intensității schimbului de căldură.
legea clasică a dreptului de acțiune în masă și dependență Arrhenius stabili viteza de reacție chimică asupra concentrației reactanților și a temperaturii.
INFORMAȚII ȘTIINȚIFICE CENTRUL București Universitatea de Stat Tehnologică Polimerilor Plant
Conform legii acțiunii în masă, într-un sistem omogen închis, la o temperatură constantă a vitezei de reacție chimică la fiecare punct în timp este proporțională cu produsul concentrațiilor reactanților:
W = k C A B A C b.
unde k - constanta vitezei de reacție ce caracterizează numărul efectiv de coliziuni ale moleculelor, conducând la reacție, a, b - ordinea de reacție a componentelor individuale.
Constanta de viteză de reacție, conform legii Arrhenius este o funcție de temperatură:
unde k o - factor de probabilitate - coeficientul de proporționalitate caracterizează numărul total de coliziuni de molecule (active și inactive) într-un volum unitar al amestecului de reacție; E - energia de activare; R - constanta de gaz.
Exp Factor (-R / RT) reprezintă fracțiunea din numărul total de coliziuni care apar între moleculele „active“ și duc la reacția.
Cu toate acestea, aceste reprezentări reflectă mecanismul pur molecular al reacției ascultarea de raportul stoichiometric de început și de produsele finale.
În unele cazuri, arderea substanțelor gazoase care nu intră sub incidența acestor legi. De exemplu, rata reală de combustie este adesea semnificativ mai mare decât ar rezulta din reprezentările obișnuite și energia de activare a reacției corespunzătoare este mult mai mic.
Reacția de ardere rezultată este lăsată să reprezinte singurele rezultate de ardere componentelor separate finale, care nu reflectă progresul real al procesului de ardere. In realitate, mecanismul de ardere a gazelor este mai complexă și se caracterizează printr-o serie de transformări chimice intermediare care sunt în general