Состав газовых топлив

Количество просмотров публикации Состав газовых топлив – 606

Рисунок 1. Схема состава топлива

Таблица 1. Классификация топлива по происхождению

ЛЕКЦИЯ №4

Физико-химические свойства топлива, его классификация, вредные и балластные примеси. Состав газовых топлив. Классификация газовых топлив. Требования к качеству газового топлива. Опасные и вредные свойства природных углеводородов.

Большинство органических и неорганических веществ способно при определœенных условиях вступать во взаимодействие с кислородом воздуха, то есть окисляться. В результате этого процесса происходит выделœение большого количество тепла, нагревающего продукты окисления до высоких температур, такой процесс носит название горение.

При этом не всœе вещества способные гореть, следует относить к топливу. К топливу следует относить только те горючие вещества, которые при горении выделяют большое количество тепла на единицу массы или объёма, не теряют своих тепловых свойств, и при этом не выделяют при горении вредных веществ.

Топливо может, находится в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном.

По происхождению оно разделяется на естественное, или натуральное (добываемое в готовом виде), и искусственное, получаемое при переработке естественного топлива или в результате переработки других веществ, в первоначально виде не относящееся к нему (таблица 1).

Рассмотрим основные свойства и состав газообразного топлива.

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ количество примесей.

Горючая часть топлива, или органическая масса, включает в себя сложные органические соединœения – углерод С, водород Н, кислород О, азот N и сера S. Следует отметить, что часть серы, входящей в минœеральные примеси, образующие при горении топлива, относятся к негорючей массе.

Негорючая часть топлива состоит из влаги W и золы A – минœеральных (неорганических) веществ.

Чем выше содержание в топливе горючих элементов (С, Н, S), тем выше его теплота сгорания.

и агрегатному состоянию

Натуральное (естественное) топливо	Искусственное топливо
твердое	жидкое	газообразное	твердое	жидкое	Газо- бразное
Растительное (дрова, солома, кора, лузга и т.д.)	Ископае- мое (нефть)	Природный (естественный) горючий газ. Попутный нефтяной газ	Полученное термохимической переработкой натурального топлива (древесный уголь, торфяной и угольный полукокс, кокс торфяной, угольный и нефтяной	Полученное при термической переработке нефти и смол (бензин, лигролин, керосин, соляровое масло, мазут)	Полученное при термическом разложении нефти (нефтяные газы)
Ископаемое (торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит, горючие сланцы и т.д.)			Полученное механической обработкой натурального топлива (брикеты из древесных опилок, торфа, угля и др. Размещено на реф.рф материалов	Полученное при химической переработке натурального топлива (бензин, лигролин, дизтопливо, мазут, спирт, бензол, толуол, коллоидное топливо)	Полученное при химической переработке твердого топлива (генераторный газ, водяной, первичный (полукоксовый), коксовые газы гидро-генизации).

На рисунке 1 приведен состав рабочего топлива, ᴛ.ᴇ. топлива каким оно добывается из недр земли.

Органическая масса топлива   Со + Но + Оо + Nо + Sо = 100 %	Внешний балласт +W
C	H	O	N	S	A	W
	внутренний балласт
Горючая масса топлива Сг + Нг + Ог + Nг + Sг = 100%
Сухая масса топлива Сс + Нс + Ос + Nс + Sс +Ас = 100%
Состав рабочего топлива Ср + Нр + Ор + Nр + Sр +Ар + Wр= 100

Содержащийся в топливе кислород, как известно, сам не горит, но вместе с кислородом воздуха способствует сгоранию горючих элементов топлива. Азот является инœертным элементом и при сжигании топлива он в свободном состоянии выделяется и уносится с дымовыми газами.

Кислород и азот составляют т.н. внутренний балласт, в отличие от внешнего балласта͵ к которому относятся зола (минœеральные примеси) и влага топлива. Исходя из вышеизложенного, следует, что чем больше объём внутреннего и внешнего балласта͵ тем ниже теплота сгорания и тем хуже его качество. Балласт газообразного топлива включает в себя, углекислый газ СО₂, водяные пары Н₂О и азот N₂.

Внешний балласт при сгорании горючих материалов, отбирает значительное количество тепла для своего нагревания. Это обстоятельство ведет к значительным затратам на его транспортировку, износу аппаратуры и расходу энергии на перемещение топлива по аппаратам при его химической переработке.

Топливо, исходя из его поведения при нагревании должна быть разделœено на теплостойкое, переходящее при нагревании из одного агрегатного состояние в другое без разложения, и нетеплостойкое, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ при нагревании разлагается. Большая часть жидких горючих веществ относится к теплостойкому топливу, т.к. при нагревании они переходят в парообразное (газообразное) состояние. Твердые виды топлив, как правило, относятся к нетеплостойкому топливу.

Улучшение качества топлива достигают путем его осушки – получают, таким образом, сухую массу топлива. В случае если из последней удалить золу – получим состав условной горючей массы топлива, которая обозначается индексом ”Г”. Следует отметить, что сравнение различных видов топлива проводят не по составу рабочего топлива, а по составу их органической или условно горючей массы. Составляющие элементы органической массы топлива обозначают индексом ”О”. Органическая масса отличается от условной горючей массы на величину негорючей части серы.

По известному составу рабочего топлива, можно произвести перерасчёт на сухое топливо по уравнению

. (1)

Пересчёт состава топлива на горючую массу через сухую массу и рабочее топливо должна быть выполнен по уравнению следующего вида

. (2)

Пересчёт содержания элементов топлива с условной горючей массы на сухую массу и рабочее топливо осуществляют по уравнениям следующего вида

. (3)

. (4)

где К^р, К^с, К^г, W^р, А^р, А^{с –} процентное содержание элементов (К), влаги (W) и золы (А) – соответственно в рабочем и сухом топливе и в его горючей массе.

Поскольку всœе виды топлива состоят из органических соединœений, базе которых находится углерод, то он и является основным горючим элементом топлива, или, иначе говоря – источником потенциального тепла.

Вторым по значению горючим элементом топлива является водород. Способность водорода выделять тепло зависит от того, с каким элементом, входящим в молекулу органического вещества этого топлива он химически связан. В случае если водород органической массы топлива связан непосредственно с углеродом, то при сгорании топлива, возможно, получить всё топливо, соответствующее сгоранию свободного водорода. В случае если водород органического вещества топлива связан с атомами углерода не непосредственно, а через кислород , то при сгорании топлива будет выделяться меньше тепла.

По соотношению величины С/Н можно судить о пригодности того или иного топлива для разных целœей. В случае если это соотношение имеет значительную величину, то, к примеру твердое топливо, горит без пламени или с коротким пламенем. В случае если же соотношение не велико (увеличение содержания водорода в топливе) – отмечается выделœение значительного количества смолистых летучих веществ, дающих коптящее пламя.

Газовое топливо, используемое на практике, обычно является смесью нескольких различных газов (компонентов), которые могут смешиваться между собой в любых количественных соотношениях. Те из газов, которые способны гореть, образуют горючую часть, а те, которые гореть не могут, представляют из себябалластную часть газового топлива.

Горючая часть газового топлива состоит из водорода (Н₂), метана (С Н₄), этана (С₂ Н₆), пропана (С₃ Н₈), бутанов (С₄ Н₁₀), окиси углерода (С О) и некоторых других углеводородов. Балластом газового топлива являются азот (N₂), углекислота (С О₂), водяные пары (Н₂ О), сероводород (Н₂ S). Вместе с тем, в состав некоторых видов газового топлива входит небольшое количество кислорода, который хотя и. поддерживает горение, но является вредной примесью газа. Сероводород при горении выделяет крайне вредный сернистый газ (S О₂), в связи с этим его нужно, тщательно удалять из газового топлива, особенно когда оно используется для бытового газоснабжения. Как и для других топлив, для газа справедливо положение: чем меньше при прочих равных условиях содержится в нем балластных составных частей, тем лучше топливо.

referatwork.ru

СОСТАВ И СВОЙСТВА ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА

ТЕПЛОГЕНЕРАТОРЫ КОТЕЛЬНЫХ

В газообразном топливе газовых месторождений преобладают метан СН4 (80.98 %), тяжелые уг­леводороды (этан, пропан, бутан и т. д.), водород, сероводород, в небольших количествах кислород, азот, углекислый газ и водяные пары. Состав газообразного топлива дается в процентах по объему [3, 12, 17], а расчеты ведут исходя из единиц объема сухого газа, взятого при нормальных условиях.

При окислении 1 м3 метана образуются углекислый газ, водяные пары и 36 МДж теплоты; этана – 63,8 МДж, пропана – 91,4 МДж, бутана – 120 МДж и т. д.

Природный газ не имеет цвета, запаха, вкуса, легче воздуха (плотность 0,75 кг/м3). Теплота сгора­ния 33.40 МДж/м3. Природный газ на человека действует удушающе, а смертельная доза – 25 % от объема помещения. Температура воспламенения в воздухе – это температура, которую должен иметь газ или газовое топливо, чтобы начался самопроизвольный процесс горения за счет выделения теплоты горящими частицами газа без подвода теплоты извне. Для метана температура воспламенения в воздухе 654.790 °С. При концентрации природного газа более 17 % – он огнеопасен.

Объемное содержание горючего газа в газовоздушной смеси, ниже (или выше) которого пламя не может самопроизвольно распространяться в этой смеси при наличии или внесении в нее источника вы­сокой температуры, называется нижним (верхним) пределом воспламенения, или нижним (верхним) пределом взрываемости данного газа. Пределы взрываемости газов в зависимости от объема воздуха помещения приведены в табл. 1.2 [28].

Для того чтобы своевременно обнаружить утечки, горючие газы подвергают одоризации, т. е. при­дают им резкий специфический запах. Газы одорируют после их очистки и осушки перед поступлением в магистральный газопровод в одоризационных установках при помощи одоранта – этилмеркаптана, в количестве 16 г на 1000 м3 природного газа. Одоризация считается эффективной, если наличие газа в воздухе может быть обнаружено при концентрации его, равной 1/5 от нижнего предела взрываемости. Это значит, что одоризация газа, имеющего нижний предел взрываемости 5 %, будет достаточной, если запах его хорошо ощутим в воздухе помещения при концентрации газа в нем 1 %. Основные требования к одоранту: должен мгновенно растворяться в газах и сгорать, не образовывая вредных для человека со­единений; не должен взаимодействовать с влагой и вызывать коррозию труб и оборудования.

Основные преимущества и недостатки газообразного топлива перед другими видами топлива:

• преимущества – легко транспортируется, не требует больших затрат физического труда (по срав­нению с твердым и жидким топливом), поддается автоматизированному процессу сжигания, не нужны складские помещения для хранения, хорошие санитарные условия на рабочем месте;

• недостатки – взрывоопасен (4.16 % от объема помещения), пожароопасен (при 17 % и более), удушающе действует на человека, трудно обнаружить утечку.

Содержание вредных примесей регламентируется ГОСТ 5542-87:

А) сероводород ^S – не более 2 г на 100 м3 газа;

Б) смола и пыль – не более 0,1 % на 100 м3, так как они приводят к закупоркам и отложениям на стенках труб, а пыль ухудшает процесс горения и приводит к засорению приборов;

В) нафталин – не более 10 г на 100 м3 летом и не более 5 г на 100 м3 газа зимой;

Г) аммиак КН3 – не более 2 г на 100 м3, так как токсичен и коррозионно воздействует на медные сплавы;

Д) влага нежелательна, так как увеличивает коррозию труб и арматуры, снижает теплоту сгорания, поэтому газ до подачи осушают специальными поглотителями; относительная влажность газа должна быть не более 60 % при самой низкой температуре в газопроводе.

Сжиженный газ имеет плотность 2,6 кг/м3 (т. е. тяжелее воздуха в 1,5 раза), теплоту сгорания 110.120 МДж/м3, предел взрываемости 1,5.9,5 % от объема помещения (при наличии искры), темпе­ратуру вспышки 750.850 °С. Зимняя смесь состоит из 75 % пропана и 25 % бутана, летняя – 25 % про­пана и 75 % бутана. Одорант (этилмеркаптан) используется в количестве 40 г на 1000 м3 газа, для того чтобы ощутить запах при концентрации 0,5 % от объема помещения.

В настоящее время на водотрубных котлах (ДЕ, ДКВР) и водогрейных агрегатах (КВ-ГМ) устанав­ливаются газомазутные горелки различных конструкций, удовлетворяющие требованиям экономичной и безопасной эксплуатации. Главным при этом является обеспечение примерно равного …

В монографии рассмотрены вопросы устройства и работы паровых и водогрейных котельных агре­гатов. Даны методики теплового расчета паровых и водогрейных котельных агрегатов, работающих на органическом топливе, а также объемов и энтальпий …

Котел водогрейный газомазутный КВ-ГМ-50-150, теплопроизводительностью 50 Гкал/ч (58 МВт), предназначен для нагрева воды систем теплоснабжения до 150 °С и может быть использован как в ото­пительном основном режиме – 70.150, так …

msd.com.ua

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВНОГО ГАЗА

БИОМАССА Как источник энергии

Топливный газ, получаемый в процессе газификации, богат моноксидом углерода, водородом и углеводородными газами. При сжигании низко – и среднекалорийных газов важное значение имеют отношение воздуха к топливу, температура, длина и стабильность пламени, легкость вос­пламенения газа и пределы его воспламеняемости.

Низкокалорийный газ содержит 1/6 часть энергии, содержащейся в таком же объеме природного газа. Однако для сжигания низкокало­рийного газа размер горелки следует увеличить всего на 31%, при этом объем продуктов сгорания возрастает всего на 19% по сравнению с объемом продуктов сгорания природного газа. В надлежащим обра­зом сконструированной горелке низкокалорийный газ может гореть стабильным пламенем, хотя температура пламени низкокалорийного газа 1760°С, в то время как температура пламени природного газа 1960°С, что обусловлено высоким разбавлением топливного газа азо­том. Длина пламени обычно увеличивается с повышением теплоты сго­рания газа (некоторые специалисты с таким представлением не со­гласны). Низкокалорийный газ имеет более широкие пределы воспламе­нения, и поэтому воспламенение такого газа не вызывает проблем. Для предотвращения конденсации пиротоплива и смолы система топливных трубопроводов должна быть покрыта теплоизоляцией.

Вследствие более высокого содержания водорода в низкокалорий­ном газе при его горении образуется относительно больше паров воды, что приводит к некоторым потерям тепла. Потери тепла с продуктами сгорания будут выше вследствие большего их объема, что вызовет так­же повышенный перепад давления в котельной. Низкая температура пламени при сжигании низкокалорийного газа приведет к увеличению конвективной теплопередачи и снижению количества поглощенного теп­ла в объеме самой печи.

Температура пламени среднекалорийного газа примерно на 38°С ни­же, чем у природного газа, и тем не менее при сжигании такого газа воздуха потребляется всего лишь на 5% больше. Следовательно, объем продуктов сгорания среднекалорийного газа примерно равен объему продуктов сгорания природного газа.

Переоборудование котельных, работающих на измельченном угле, для эксплуатации на низкокалорийном газе связано с незначительной реконструкцией, в то время как перевод котельных, работающих на природном газе, на низкокалорийный газ потребует значительной моди­фикации. Передвижные котельные, оснащенные горелками, работающи­ми на жидком и газообразном топливе, имеют очень маленькие камеры Сгорания, чтобы можно было их приспособить для работы на низкока­лорийном газе. В этом случае придется реконструировать котельные примерно на 50%, и экономически работа вряд ли будет оправданна. При модификации котельной, работающей на угле, нефтяном жидком топливе и природном газе, для сжигания низкокалорийного газа потребуются:

– воздуходувки больших размеров с нагнетальным потоком;

– модернизация конвективной секции котельной для приспособления ее к увеличенному объему продуктов сгорания;

– модернизация горелок и воздушной камеры с тем, чтобы можно было установить горелки большего размера;

– установка топливопроводов с большей пропускной способностью, регуляторов сгорания и устройств для защиты от пламени;

– упрочнение коммуникаций и связанного с ними вспомогательного оборудования для подачи большего объема воздуха и отвода горячих отходящих газов.

Низкокалорийный газ давно уже применяется в шахтных печах с дутьем в металлургической промышленности, причем теплота его сго­рания колеблется в пределах 2,6-3,35 МДж/м3. Для сжигания низкока­лорийного газа обычно используются горелки с газовой улиткой. Очень важно, чтобы для всех низкокалорийных газов использовались спе­циально сконструированные горелки. Важными параметрами, которые надо учитывать при конструировании таких горелок, являются состав низкокалорийного газа, температура и давление газа, поступающего в горелки, и степень загрязнения газа (влага, пары, смола и кислые соединения).

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Комплекс по производству этанола, где полностью используется сырье (например, пшеничные зерна (рис. 4)), может дать положительный энер­гетический эффект. Такой комплекс включает установку для пронзвод- Ства этанола и промышленного типа хозяйство для откормки рогатого скота. В энергетическом балансе учитывается энергия, расходуемая на выращивание пшеницы, и энергия для производства пара.

Кислород

Микроорганизмы, ответственные за производство этанола фермента­цией, являются факультативными, так как они могут развиваться как при наличии кислорода, так и без него. В присутствии кислорода из на­чального субстрата образуется больше клеточной массы (в 5-10 раз больше, чем в анаэробных условиях), и скорость роста ее увеличивается. Другими словами, аэрацией можно увеличить выход клеточной массы и интенсивность процесса.

Тепловой и энергетический к. п. д

Для составления энергетического баланса необходимо точно опреде­лить границы рассматриваемой системы. Энергетический к. п.д. может быть использован для оценки к. п.д. различных систем по переработке биомассы. Однако в тех случаях, когда процесс переработки биомассы включает стадии производства энергии (например, водяного пара или электроэнергии), более полезным будет сравнение термодинамических к. п. д., поскольку последний дает возможность установить, какая из си­стем для производства работы (энергии) лучше по сравнению с идеаль­ной.

msd.com.ua

Состав – газовое топливо – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Состав – газовое топливо

Cтраница 1

Состав газового топлива и продуктов его горения определяется их анализом с помощью газоанализаторов.  [1]

Состав газового топлива и продуктов его горения определяется их анализом с помощью газоанализаторов. Общие указания содержатся в ГОСТ 14920 – 69 Газ сухой.  [2]

Состав газового топлива и его теплотворность принимаются по данным табл. 3 – 4 или по результатам газового анализа.  [3]

В состав газового топлива могут входить те из них, которые при своем парциальном давлении и данной температуре топлива сами находятся в газообразном состоянии. Основными из них являются этан, пропан и бутан. Все эти газы бесцветны и не имеют запаха. Физические их свойства находятся в прямой связи с молекулярным весом: чем выше последний, тем больше они отклоняются от свойств идеальных газов. Токсические свойства предельных углеводородов также связаны с молекулярным весом, усиливаясь с его увеличением.  [4]

Газоанализаторы предназначены для определения состава газового топлива, продуктов горения или газовоздушной смеси. Они могут быть стационарные или переносные, по принципу действия – химические, электрические, хроматографические.  [5]

Из газов, могущих входить в состав газового топлива, к ним относятся пропан, бутан, пропилен и бутилен. Газ, имеющий при данном давлении ( или парциальном давлении, если он входит в состав газовой смеси) температуру насыщения, называется насыщенным паром. Если же его температура несколько превышает температуру насыщения, то его называют перегретым паром, Границей между газообразным и паровым состоянием считают критическую температуру.  [6]

При незначительных во времени колебаниях в составе газового топлива либо при кратковременности эксперимента следует отбирать среднюю пробу газа за весь период опыта. Место отбора пробы газовоздушной смеси предопределяется конкретными задачами исследований и испытаний.  [7]

При испытаниях двигателей внутреннего сгорания газовый анализ применяется для определения состава продуктов сгорания и состава газового топлива. По данным газового анализа можно определить ряд величин, которые непосредственно измерить очень трудно или вообще невозможно.  [8]

Газовое топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество примесей в виде водяных паров, смолы и пыли. Состав газового топлива выражается в процентах по объему, и все расчеты относятся к 1 м сухого газа при нормальных условиях; содержание примесей выражается в граммах на 1 м3 сухого газа.  [9]

В зависимости от размеров горелки и количества сжигаемого топлива производительность их меняется в широких пределах. Для обеспечения устойчивого сжигания газовоздушной смеси, а также стабилизации процесса горения при изменении тепловых нагрузок или состава газового топлива применяют огнеупорные насадки.  [11]

От теплотворной способности зависит расход газа, а отсюда-диаметры газопроводов и условия сжигания газа. При применении газа в промышленных установках весьма существенное значение имеют температура горения и скорость распространения пламени и постоянство состава газового топлива Состав газов, а также физико-химические свойства их прежде всего зависят от вида и способа получения газов.  [12]

Эффективность использования теплового заряда, образующегося в цилиндрах двигателя при сгорании газов, кроме теплотворности газовоздушной смеси, зависит также от скорости распространения пламени и изменения объема продуктов сгорания. Величина коэффициента молекулярного изменения объема продуктов сгорания зависит от состава газового топлива. Для углеводородных составляющих вида СтН этот коэффициент зависит от количества водорода, причем, если п 4, то не будет изменения объема продуктов сгорания, при п 4 будет увеличение объема, а при п 4 объем уменьшается. Уменьшение объема газов при сгорании уменьшает среднее индикаторное давление.  [14]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

Количество – топливный газ – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Количество – топливный газ

Cтраница 1

Количество топливного газа определяют по температуре процесса термокаталитического обезвреживания, которую находят опытным путем или по действующим аналогам.  [1]

Количество топливного газа, поступающего на какой-либо из рядов панельных горелок, регулируется по импульсу, подаваемому термопарой, которая замеряет температуру поверхности трубы змеевика, расположенной непосредственно против этого ряда панельных горелок. В то же время, как видно из рис. 38, заданная условиями технологического режима температура на выходе газов пиролиза из змеевика печи поддерживается не путем изменения подачи газа во все ряды горелок, а лишь путем изменения его подачи в нижний ряд.  [3]

В указанное выше количество топливного газа включены все расходы за исключением расходов на получение пара. Из приведенных данных видно, что этот процесс требует очень высокого расхода топлива, около 35 % вес.  [4]

Нетрудно убедиться, что в условиях эксплуатации такое количество топливного газа, необходимое на цикл при номинальной нагрузке, определить практически невозможно. В условиях эксплуатации равномерности подачи топливного газа, а следовательно, и работы отдельных цилиндров добиваются путем изменения количества подаваемого топливного газа ручной регулировкой. Частично это осуществляют с помощью изменения зазора между шпинделем газовпускного клапана и бойком коромысла и дроссельным краном, установленным для этого перед каждым газовпускным клапаном, с одновременной проверкой по приборам температуры отработавших газов Tf давления вспышки рг, или среднего эффективного давления.  [5]

Наконец, тепло можно получить за счет сгорания некоторого количества топливного газа. Сырье либо нагревается в результате прямого контакта с горячими продуктами горения, либо косвенным путем. В последнем случае дымовыми газами нагревается огнеупорная насадка печи, через которую периодически пропускается сырье. Процесс непрерывной передачи тепла от сгораемого топлива к углеводородному сырью через стенки теплообменника при температуре пиролиза в промышленном масштабе не применяется.  [6]

При боковом расположении газовпускного клапана улучшается смесеобразование и снижается количество топливного газа, выносимого с продувочным воздухом, что при высоких скоростях поршня и малом времени, отводимом на смесеобразование, достигается за счет увеличения пути газа и интенсивного турбулентного перемешивания при впрыске его в противоток продувочному воздуху. Этому также способствует наличие направляющего козырька на шпинделе клапана, который отражает струи топливного газа в сторону поршня.  [8]

Наконец, тепло можно получить за счет сгорания некоторого количества топливного газа. Сырье либо нагревается в результате прямого контакта с горячими продуктами горения, либо косвенным путем. В последнем случае дымовыми газами нагревается огнеупорная насадка печи, через которую периодически пропускается сырье. Процесс непрерывной передачи тепла от сгораемого топлива к углеводородному сырью через стенки теплообменника при температуре пиролиза в промышленном масштабе не применяется.  [9]

Боковое расположение газовпускного клапана обеспечивает лучшее смесеобразование и снижает количество топливного газа, выносимого с продувочным воздухом, что при высоких скоростях поршня и малом времени, отводимом на смесеобразование, достигается за. Этому способствует также наличие направляющего козырька на шпинделе клапана, который отражает струи топливного газа в сторону поршня. Отсутствие промежуточных деталей привода и применение гидротолкателя снижает нагрузку на клапаны и повышает.  [10]

Регулирование числа оборотов двухвальной газотурбинной установки обычно производится путем воздействия на количество топливного газа, сжигаемого в камере сгорания. К примеру, у установки типа ГТ-700-5 подачей газа в камеру сгорания управляет гидравлическая система регулирования скорости вращения вала турбины низкого давления. Рабочим агентом в системе непрямого регулирования с тремя каскадами усиления является масло, подаваемое в схему автоматики специальным центробежным насосом, находящимся на валу турбины высокого давления. Давление масла поддерживается примерно постоянным при помощи специального регулятора. О) служит небольшой масляный насос-импеллер, установленный на валу турбины низкого давления.  [12]

При этом не только увеличивается торможение горящей газовой струи, но и возрастает количество топливного газа, отсасываемого из нее воздушными струями, поэтому с уменьшением угла заметно уменьшается и дальнобойность горящего факела.  [14]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Способ подготовки топливного газа

Изобретение относится к области химии и может быть использовано при подготовке попутного нефтяного газа. Топливный газ компримируют с помощью жидкостно-кольцевого компрессора, проводят сепарацию и фильтрацию от капельной жидкости и механических примесей, затем осуществляют мембранное разделение на топливный «легкий» газ и низконапорный «тяжелый» газ. Топливный «легкий» газ подают для питания газопоршневых электростанций, а низконапорный «тяжелый» газ рециркулируют на прием жидкостно-кольцевого компрессора. Изобретение позволяет повысить метановый индекс и снизить теплотворную способность газа. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области подготовки топливного газа, в частности, для повышения метанового индекса и снижения теплотворной способности и может быть использовано в энергетике для подготовки топливного газа газопоршневых (ГПЭС) электростанций, работающих на попутном нефтяном газе.

Энергомашины электростанций работают на попутном нефтяном газе, подготовленном в соответствии с техническими требованиями производителей. Величины метанового индекса и теплотворной способности газа являются основными требованиями, предъявляемыми к топливному газу для ГПЭС. Метановый индекс характеризует детонационную стойкость топливного газа (аналогично октановому числу для бензинов).

При работе на газе, не удовлетворяющем техническим требованиям, происходит детонация в двигателях внутреннего сгорания, «деградация» энергомашин и, как следствие, недостаточная выработка электроэнергии (60÷70% от номинальной мощности).

Подготовка топливного газа с целью увеличения метанового индекса и снижения теплотворной способности достигается изменением компонентного состава газа.

Так, известен способ промысловой подготовки (изменения компонентного состава) топливного газа низкотемпературной сепарацией. Способ заключается в создании холода: либо внутреннего (компримированием с последующим дросселированием), либо внешнего (применением специальных холодильных машин) и отделения сконденсировавшихся в результате охлаждения «тяжелых» углеводородов (Берлин М.А., Гореченков В.Г., Волков Н.П. Переработка нефтяных и природных газов. – М.: «Химия», 1981. – С.168; Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. – С.305, 324).

Реализация в промысловых условиях способа подготовки топливного газа низкотемпературной сепарацией на ГПЭС требует высоких капитальных и эксплуатационных затрат, что увеличивает себестоимость произведенной электроэнергии.

Также известен компрессионный способ промысловой подготовки (изменения компонентного состава) топливного газа. Способ основан на процессе сжатия в компрессоре и последующего охлаждения в воздушном или водяном холодильнике, в результате чего часть газа конденсируется («тяжелые» углеводороды). (Чуракаев A.M. Переработка нефтяных газов. Учебник для рабочих. М.: Недра, 1983. – С.98).

Наиболее близкий к заявляемому способу подготовки топливного газа приведен в патенте на изобретение №2376341 «Способ подготовки топливного газа», данный способ включает сепарацию и фильтрацию от капельной жидкости и механических примесей, подачу в топливный газ азотно-воздушной смеси с содержанием азота 90÷99 об.% и подачу топливного газа на газопоршневые электростанции, однако не позволяет подавать низконапорный газ, а также предполагает строительство азотной станции.

Предлагаемый способ промысловой подготовки топливного газа, включающий компримирование с помощью жидкостно-кольцевого компрессора, сепарацию и фильтрацию от капельной жидкости и механических примесей, заключается в том, что с целью повышения метанового индекса и снижения теплотворной способности газ направляют на мембранное разделение на топливный «легкий» газ и низконапорный «тяжелый» газ, при этом топливный газ подают для питания газопоршневых электростанций, а низконапорный «тяжелый» газ рециркулируют на прием жидкостно-кольцевого компрессора. В качестве рабочей жидкости в жидкостно-кольцевом компрессоре может использоваться как нефтепромысловая сточная вода, так и подготовленная нефть.

Способ поясняется чертежами (рис.1), где изображены принципиальные технологические схемы способа подготовки топливного газа.

Поступающий по трубопроводу 1 низконапорный попутный нефтяной газ смешивается с пермеатом, поступающим по трубопроводу 8 («тяжелый» газ мембранного газоразделения) и далее объединенный поток по трубопроводу 2 поступает на компримирование в жидкостно-кольцевой компрессор К-1. В компрессор К-1 по трубопроводу 4 подается рабочая жидкость – подготовленная нефть. Компримированная газо-жидкостная смесь по трубопроводу 3 поступает в сепаратор С-1 на разделение. Газ из сепаратора С-1 по газопроводу 5 отводится на очистку от капельной жидкости в фильтр Ф-1, а жидкость (газонасыщенная нефть с водным конденсатом) по трубопроводу 6 – на установку подготовки нефти. Очищенный в фильтре Ф-1 газ по газопроводу 7 поступает на разделение в мембранный блок МБ-1, где разделяется на «легкий» топливный газ, направляемый по газопроводу 8 на газопоршневую электростанцию и «тяжелый» газ – пермеат, циркулируемый по газопроводу 8 в приемный трубопровод компрессора К-1.

Изменение метанового индекса и теплотворной способности топливного газа приведено в таблице.

Расчеты метанового индекса выполнялись в ПО AVL Methane version 3.10а (производства AVL List GmbH), расчеты теплотворной способности в ПО Hysys 2006 (производства Aspentech).

Таблица
Изменение метанового индекса и теплотворной способности попутного нефтяного газа при подготовке
	Исходный газ	Подготовленный топливный газ («легкий»)
Состав, мол.%
N2	0,089	0,164
СO2	0,183	0,484
СН4	25,618	61,834
С2Н6	7,126	10,219
C3H8	25,159	16,932
i-С4Н10	10,773	4,053
n- C4H10	14,754	4,824
i- C5H12	4,007	0,640
n-С5Н12	3,632	0,551
Σ-C6H14+	15,150	0,541
H2O	6,491	0,242
Свойства
Плотность, кг/нм3	2,17	1,23
Молярная масса, г/моль	47,72	27,13
Метановый индекс	21,8	40,2
Низшая теплотворная способность, МДж/нм3	100,15	58,04

Данные значения демонстрируют осуществление способа подготовки топливного газа в области значений метанового индекса и теплотворной способности. Подготовка топливного газа до требований спецификаций определяется в каждом конкретном случае в зависимости от состава и физико-химических свойств газа.

Реализация предлагаемого способа промысловой подготовки позволит затратами повысить метановый индекс и снизить теплотворную способность топливного газа, а как следствие, стабильность работы энергомашин.

Способ промысловой подготовки топливного газа, включающий компримирование с помощью жидкостно-кольцевого компрессора, сепарацию и фильтрацию от капельной жидкости и механических примесей, мембранное разделение на топливный «легкий» газ и низконапорный «тяжелый» газ, при этом топливный «легкий» газ подают для питания газопоршневых электростанций, а низконапорный «тяжелый» газ рециркулируют на прием жидкостно-кольцевого компрессора.

www.findpatent.ru

Состав горючих газов.

В состав газообразного топлива входят горючие и негорючие газы.

Физико-химические и теплотехнические характеристики газового топлива обусловлены различием в составе горючих компонентов и наличием в газе негорючих газообразных компонентов (балластов) и вредных примесей.

К горючим компонентам газообразного топлива относятся следующие вещества.

Метан СН4. Бесцветный нетоксичный газ без запаха и вкуса. В состав метана входит 75% углерода и 25% водорода; 1нм3 его имеет массу 0,717кг. При атмосферном давлении и температуре 111К метан сжижается и его объём уменьшается почти в 600 раз. Сжиженный метан является перспективным топливом для многих отраслей народного хозяйства. Использование и транспортирование сжиженного природного газа в ряде случаев даёт большой экономический эффект, позволяет значительно снизить металозатраты на сооружение газопроводов. И тем самым помогает решить проблемы, связанные с резервированием газоснабжения в отдельных районах страны и созданием запасов сырья для химической промышленности.

Вследствие содержания в метане 25% водорода (по массе), имеется большое различие между высшей и низшей теплотой сгорания. Высшая теплота сгорания метана Qв составляет 39820 кДж/м3, 9510 ккал/м3 и 212860 ккал/моль; низшая Qн – соответственно 35880 кДж/м3, 8570 ккал/м3 и 191820 ккал/моль.

Содержание метана в природных газах достигает до 98%, поэтому его свойства практически полностью определяют свойства природных газов.

Сгорание метана в воздухе протекает по уравнению:

Ch5  + 2O2 + 7,52N2 = CO2 + 2h3O + 7,52N2.

В результате сгорания образуется 10,52нм3 продуктов горения.

Метан обладает сравнительно низкой реакционной способностью. Это объясняется тем, что на разрыв четырёх связей в молекуле метана требуется большая затрата энергии. Кроме метана в горючих газах могут содержаться этан С2Н2, пропан С3Н8, бутан С4Н10.

  Углеводороды метанового ряда имеют общую формулу:   CnH2n+2 ,   где n – углеродное число, равное 1 (для метана), 2 (для этана), 3 (для пропана).

Структура молекул:

 Н                                              Н   Н                          Н    Н    Н 

  Н    С    Н                                 Н    С    С    Н          Н    С      С     С   Н

        Н                                               Н   Н                        Н     Н     Н 

    метан                           этан                      пропан

С увеличением числа атомов в молекуле тяжёлых углеводородов возрастает их плотность и теплота сгорания.

Оксид углерода СО. Бесцветный газ, без запаха и вкуса; масса 1нм3 составляет 1,25кг.; теплота сгорания 13250 кДж/м3, 3016 ккал/нм3 или 67590 ккал/моль. В высококалорийных газах, содержащих метан и другие углеводороды, увеличение процентного содержания оксида углерода понижает теплоту сгорания газа: 1нм3 оксида углерода сгорает в теоретически необходимом количестве воздуха по уравнению:

CO + 0,5O2 + 1,88N2 = CO2 + 1,88N2

и образует 2,88нм3 продуктов горения.

Вследствие малого объёма продуктов горения оксида углерода на каждый м3 их приходится тепла, чем на 1м3 продуктов горения углеводородов. Поэтому продукты горения оксида углерода нагреваются до более высокой температуры, хотя теплота сгорания оксида углерода ниже, чем у углеводородов.

Оксид углерода оказывает токсическое воздействие на организм человека, так как легко вступает в соединение с гемоглобином крови. Предельно допустимая концентрация СО в воздухе помещения при использовании газа для коммунально-бытовых нужд составляет 2мг/м3.

Водород Н2. Бесцветный нетоксичный газ, без вкуса и запаха. Масса 1нм3 равна 0,09кг. Он в 14,5 раз легче воздуха. Теплота сгорания водорода составляет: Qв – 12750кДж/м3, 3040ккал/м3 и 68260ккал/моль; Qн – 10790 кДж/м3, 2580 ккал/м3 и 57740 ккал/моль. 1нм3 водорода, сгорая в теоретически необходимом количестве воздуха, образует 2,88нм3 продуктов горения. Реакция горения выражается следующей формулой:

h3  + 0,5O2 + 1,88N2 = h3 + 1,88N2

Водород отличается высокой реакционной способностью, водородно-воздушные смеси имеют широкие пределы воспламенения и весьма взрывоопасны.

В негорючую часть газообразного топлива входят азот и углекислый газ.

Азот N2. Двухатомный бесцветный газ без запаха и вкуса. Масса 1нм3 азота равна 1,25 кг. Атомы азота соединены между собой в молекуле тройной связью, на разрыв этой связи расходуется 170,2тыс. ккал/моль. Теплота разрыва связи настолько велика, что взаимодействие молекулярного азота и кислорода с образованием закиси азота сопровождается затратой большого количества тепла. Азот практически не реагирует с кислородом, поэтому при расчетах процесса горения его рассматривают как инертный газ. Содержание азота в различных газах колеблется в значительных пределах.

Углекислый газ СО2. Бесцветный газ, тяжёлый, малореакционный при низких температурах. Имеет слегка кисловатый запах и вкус. Концентрация СО2 в воздухе в пределах 4-5% приводит к сильному раздражению органов дыхания; 10%-ная концентрация СО2 в воздухе вызывает сильное  отравление. Масса 1нм3 СО2 составляет 1,98 кг. Углекислый газ тяжелее воздуха в 1,53 раз.

Углекислый газ при температуре -200С и давлении 5,8МПа превращается в жидкость, которую можно перевозить в стальных баллонах. При сильном охлаждении СО2 застывает в белую снегообразную массу. Твердый СО2 (сухой лёд) широко используется для хранения скоропортящихся продуктов.

Кислород О2. Газ без запаха, цвета и вкуса. Масса 1нм3 кислорода составляет 1,43 кг. Содержание кислорода в газе понижает его теплотворную способность и делает газ взрывоопасным.  Поэтому содержание кислорода в газе не должно быть более 1% по объёму.

К вредным примесям относится сероводород.

Сероводород H2S. Тяжёлый запах с сильным неприятным запахом, напоминающим запах тухлых яиц. Сероводород обладает высокой токсичностью. Масса 1нм3 сероводорода равна 1,54 кг. Сероводород является газообразной кислотой и, воздействуя на металлы, образует сульфиды. Поэтому сероводород сильно коррозирует  газопроводы, особенно при одновременном содержании в газе h3S, h3O и O2. При сжигании газа сероводород сгорает и образует сернистый газ, вредный для здоровья. Содержание сероводорода не должно превышать 2гр. на 100м3 газа.

Все природные газы бесцветны и в большинстве своём не имеют запаха. Поэтому в случае утечки их из газопроводов в различных помещениях и сооружениях может образоваться газовая смесь, которая остаётся незаметной.

Для того, чтобы утечки газа были своевременно обнаружены, горючие газы, направляемые в городские газопроводы, одоризируют, т.е. придают им резкий специфический запах, по которому их легко обнаружить даже при незначительных концентрациях в воздухе помещений. Наиболее часто в качестве одоранта применяют элилмеркоптан. При этом запах природных топливных газов для коммунально-бытового назначения должен ощущаться при содержании 1% в воздухе. Запах сжиженных углеводородных газов должен ощущаться при содержании их в воздухе 0,5% по объёму.

 

 

students-library.com