گازهای دودکش حاصل از احتراق گاز طبیعی. دایره المعارف بزرگ نفت و گاز

سمی (مضر) نامیده می شود ترکیبات شیمیاییتاثیر نامطلوب بر سلامت انسان و حیوان.

نوع سوخت بر ترکیب مواد مضر تشکیل شده در طی احتراق آن تأثیر می گذارد. نیروگاه ها از سوخت جامد، مایع و گاز استفاده می کنند. مواد مضر اصلی موجود در گازهای دودکش بویلرها عبارتند از: اکسیدهای گوگرد (اکسیدها) (SO 2 و SO 3)، اکسیدهای نیتروژن (NO و NO 2)، مونوکسید کربن (CO)، ترکیبات وانادیوم (عمدتا پنتوکسید وانادیم V 2 O). 5). به مواد مضردر مورد خاکستر نیز صدق می کند.

سوخت جامد. در مهندسی برق حرارتی از زغال سنگ (قهوه ای، سنگ، زغال سنگ آنتراسیت)، شیل نفتی و پیت استفاده می شود. ترکیب سوخت جامد به صورت شماتیک نشان داده شده است.

همانطور که می بینید، بخش آلی سوخت شامل کربن C، هیدروژن H، اکسیژن O، گوگرد آلی S opr است. ترکیب بخش قابل احتراق سوخت تعدادی از رسوبات نیز شامل گوگرد غیر آلی، پیریت FeS 2 است.

بخش غیر قابل احتراق (معدنی) سوخت از رطوبت تشکیل شده است دبلیوو خاکستر آ.بخش اصلی ماده معدنی سوخت در طی فرآیند احتراق به خاکستر بادی منتقل شده توسط گازهای دودکش منتقل می شود. قسمت دیگر بسته به طراحی کوره و خصوصیات فیزیکی جزء معدنی سوخت می تواند به سرباره تبدیل شود.

محتوای خاکستر زغال سنگ داخلی به طور گسترده ای متفاوت است (10-55٪). محتوای گرد و غبار بر این اساس تغییر می کند. گازهای دودکش، به 60-70 گرم در متر مکعب برای زغال سنگ با خاکستر بالا می رسد.

یکی از مهم ترین ویژگی های خاکستر این است که ذرات آن دارای اندازه های مختلف است که از 1-2 تا 60 میکرون یا بیشتر متغیر است. این ویژگی به عنوان پارامتری که خاکستر را مشخص می کند، ظرافت نامیده می شود.

ترکیب شیمیاییخاکستر سوخت جامد بسیار متنوع است. خاکستر معمولاً از اکسیدهای سیلیکون، آلومینیوم، تیتانیوم، پتاسیم، سدیم، آهن، کلسیم، منیزیم تشکیل شده است. کلسیم موجود در خاکستر می تواند به شکل یک اکسید آزاد و همچنین در ترکیب سیلیکات ها، سولفات ها و سایر ترکیبات وجود داشته باشد.

تجزیه و تحلیل دقیق تر بخش معدنی سوخت جامد نشان می دهد که ممکن است عناصر دیگری در خاکستر در مقادیر کم وجود داشته باشد، به عنوان مثال، ژرمانیوم، بور، آرسنیک، وانادیم، منگنز، روی، اورانیوم، نقره، جیوه، فلوئور، کلر. عناصر کمیاب این عناصر به طور ناموزون در بخش های خاکستر بادی با اندازه های مختلف ذرات توزیع می شوند و محتوای آنها معمولاً با کاهش اندازه ذرات افزایش می یابد.

سوخت جامدممکن است حاوی گوگرد به شکل های زیر باشد: پیریت Fe 2 S و پیریت FeS 2 به عنوان بخشی از مولکول های بخش آلی سوخت و به شکل سولفات در بخش معدنی. ترکیبات گوگرد در نتیجه احتراق به اکسید گوگرد تبدیل می شود و حدود 99 درصد آن را دی اکسید گوگرد SO 2 تشکیل می دهد.

میزان گوگرد زغال سنگ، بسته به ذخایر، 0.3-6٪ است. محتوای گوگرد شیل نفتی به 1.4-1.7٪، ذغال سنگ نارس - 0.1٪ می رسد.

ترکیبات جیوه، فلوئور و کلر در پشت دیگ در حالت گاز قرار دارند.

خاکستر سوخت جامد ممکن است حاوی ایزوتوپ های رادیواکتیو پتاسیم، اورانیوم و باریم باشد. این انتشارات عملاً بر وضعیت تشعشعات در منطقه TPP تأثیر نمی گذارد ، اگرچه مقدار کل آنها ممکن است از انتشار ذرات معلق در هوا در نیروگاه های هسته ای با همان ظرفیت بیشتر باشد.

سوخت مایع. که درنفت کوره، نفت شیل، دیزل و سوخت دیگ-کوره در مهندسی برق حرارتی استفاده می شود.

گوگرد پیریت در سوخت مایع وجود ندارد. ترکیب خاکستر نفت کوره شامل پنتوکسید وانادیوم (V 2 O 5 ) و همچنین Ni 2 O 3 , A1 2 O 3 , Fe 2 O 3 , SiO 2 , MgO و سایر اکسیدها می باشد. محتوای خاکستر نفت کوره از 0.3٪ تجاوز نمی کند. با احتراق کامل آن، محتوای ذرات جامد در گازهای دودکش حدود 0.1 گرم در متر مکعب است، با این حال، این مقدار در هنگام تمیز کردن سطوح گرمایش دیگ ها از رسوبات خارجی به شدت افزایش می یابد.

گوگرد در نفت کوره عمدتاً به شکل ترکیبات آلی، گوگرد عنصری و سولفید هیدروژن یافت می شود. محتوای آن به میزان گوگرد روغنی که از آن به دست می آید بستگی دارد.

روغن های سوخت کوره بسته به میزان گوگرد موجود در آنها به دو دسته تقسیم می شوند: Sp کم گوگرد<0,5%, сернистые S p = 0.5 + 2.0٪و ترش S p > 2.0%.

سوخت دیزلیبا توجه به محتوای گوگرد به دو گروه تقسیم می شود: اول - تا 0.2٪ و دوم - تا 0.5٪. سوخت دیگ بخار کم گوگرد حاوی بیش از 0.5 گوگرد نیست، سوخت گوگردی - تا 1.1، نفت شیل - بیش از 1%.

سوخت گازی"پاک ترین" سوخت آلی است، از زمانی که به طور کامل سوخته است مواد سمیفقط اکسیدهای نیتروژن تشکیل می شود.

خاکستر هنگام محاسبه انتشار ذرات جامد به اتمسفر، باید در نظر گرفت که سوخت نسوخته (زیر سوخته) همراه با خاکستر وارد جو می شود.

زیرسوختگی مکانیکی q1 برای کوره‌های محفظه‌ای، اگر محتوای مواد احتراق را در سرباره و حباب یکسان فرض کنیم.

با توجه به این واقعیت که همه انواع سوخت دارای ارزش حرارتی متفاوتی هستند، محاسبات اغلب از میزان خاکستر کاهش یافته Apr و محتوای گوگرد Spr استفاده می کنند.

مشخصات برخی از انواع سوخت در جدول آورده شده است. 1.1.

نسبت ذرات جامد که از کوره خارج نمی شوند به نوع کوره بستگی دارد و می توان از داده های زیر بدست آورد:

محفظه هایی با حذف سرباره جامد، 0.95

با حذف سرباره مایع 0.7-0.85 باز کنید

نیمه باز با حذف سرباره مایع 0.6-0.8

فایرباکس های دو محفظه ......... 0.5-0.6

فایرباکس با پیش کوره های عمودی 0.2-0.4

کوره های سیکلون افقی 0.1-0.15

از جدول. 1.1 مشاهده می شود که شیل قابل احتراق و زغال سنگ قهوه ای و همچنین زغال سنگ اکیباستوز بیشترین میزان خاکستر را دارند.

اکسیدهای گوگرد انتشار اکسیدهای گوگرد توسط دی اکسید گوگرد تعیین می شود.

مطالعات نشان داده اند که اتصال دی اکسید گوگرد توسط خاکستر بادی در مجاری گاز دیگ های برق عمدتاً به محتوای اکسید کلسیم در توده کار سوخت بستگی دارد.

در جمع کننده های خاکستر خشک، اکسیدهای گوگرد عملاً جذب نمی شوند.

نسبت اکسیدهای جذب شده در جمع کننده های خاکستر مرطوب، که به محتوای گوگرد سوخت و قلیایی بودن آب آبیاری بستگی دارد، می تواند از نمودارهای ارائه شده در راهنما تعیین شود.

اکسیدهای نیتروژن مقدار اکسیدهای نیتروژن بر حسب NO 2 (t / سال، g / s) به اتمسفر با گازهای دودکش یک دیگ بخار (پوشش) با ظرفیت حداکثر 30 تن در ساعت می تواند با استفاده از فرمول تجربی محاسبه شود. دستی.

صفحه 1

ترکیب گازهای دودکش بر اساس واکنش های احتراق محاسبه می شود قطعات تشکیل دهندهسوخت

ترکیب گازهای دودکش با استفاده از دستگاه های خاصی به نام آنالایزر گاز تعیین می شود. اینها ابزارهای اصلی هستند که درجه کمال و کارایی فرآیند احتراق را بسته به میزان دی اکسید کربن موجود در گازهای دودکش تعیین می کنند که مقدار بهینه آن به نوع سوخت، نوع و کیفیت دستگاه احتراق بستگی دارد.

ترکیب گازهای دودکش در حالت پایدار به شرح زیر تغییر می کند: محتوای H2S و S02 به طور پیوسته در حال کاهش است، 32، CO2 و CO - کمی تغییر می کند / در احتراق لایه به لایه اگزا، لایه های بالایی کاتالیزور بازسازی می شود. زودتر از پایین ترها کاهش تدریجی دما در منطقه واکنش مشاهده می شود و اکسیژن در گازهای دودکش در خروجی راکتور ظاهر می شود.

ترکیب گازهای دودکش توسط نمونه ها کنترل می شود.

ترکیب گاز دودکش نه تنها با محتوای بخار آب، بلکه با محتوای سایر اجزا نیز تعیین می شود.

ترکیب گازهای دودکش در طول شعله متفاوت است. هنگام محاسبه انتقال حرارت تشعشعی نمی توان این تغییر را در نظر گرفت. بنابراین، محاسبات عملی انتقال حرارت تابشی بر اساس ترکیب گازهای دودکش در انتهای محفظه است. این یک ساده سازی در است تا حدیبا توجه به این که فرآیند احتراق معمولاً در قسمت اولیه و نه خیلی بزرگ محفظه به شدت پیش می رود، توجیه می شود و بنابراین بیشترمحفظه توسط گازهایی اشغال می شود که ترکیب آنها نزدیک به ترکیب آن در انتهای محفظه است. در انتهای آن تقریباً همیشه حاوی محصولات بسیار کمی از احتراق ناقص است.

ترکیب گازهای دودکش بر اساس واکنش های احتراق اجزای تشکیل دهنده سوخت محاسبه می شود.

ترکیب گازهای دودکش در حین احتراق کامل گاز از میدان های مختلف کمی متفاوت است.

گازهای دودکش عبارتند از: 2 61 کیلوگرم CO2; 0 45 کیلوگرم H2O; 7 34 کیلوگرم N2 و 3 81 کیلوگرم هوا در هر 1 کیلوگرم زغال سنگ. در 870 درجه سانتیگراد، حجم گازهای دودکش در هر 1 کیلوگرم زغال سنگ 45 متر مکعب و در دمای 16 درجه سانتیگراد 113 متر مکعب است. چگالی مخلوط گازهای دودکش 0 318 کیلوگرم بر لیتر است که 103 برابر بیشتر از چگالی هوا در همان دما است.

اگر ترکیب اولیه جرم کاری سوخت مشخص باشد، می توان از نظر تئوری مقدار هوای مورد نیاز برای احتراق سوخت و مقدار گازهای دودکش تولید شده را تعیین کرد.

مقدار هوای مورد نیاز برای احتراق بر حسب محاسبه می شود متر مکعبدر شرایط عادی (0 درجه سانتیگراد و 760 میلی متر جیوه) - برای 1 کیلوگرم سوخت جامد یا مایع و برای 1 متر مکعب گاز.

حجم نظری هوای خشکبرای احتراق کامل 1 کیلوگرم سوخت جامد و مایع، حجم تئوری مورد نیاز هوا، m 3 / kg، با تقسیم جرم اکسیژن مصرفی بر چگالی اکسیژن در شرایط عادی ρN بدست می‌آید.

حدود 2 \u003d 1.429 کیلوگرم در متر مکعب و 0.21، زیرا هوا حاوی 21٪ اکسیژن است

برای احتراق کامل 1 متر مکعب سوخت گازی خشک، حجم هوای مورد نیاز m3/m3،

در فرمول های فوق، محتوای عناصر سوخت به عنوان درصد وزنی، و ترکیب گازهای قابل احتراق CO، H 2، CH 4 و غیره - به عنوان درصد حجمی بیان می شود. CmHn - هیدروکربن هایی که گاز را می سازند، به عنوان مثال متان CH 4 (م= 1, n= 4)، اتان C 2 H 6 (م= 2, n= 6) و غیره. این اعداد ضریب (m + n/4) را تشکیل می دهند.

مثال 5. مقدار نظری هوای مورد نیاز برای احتراق 1 کیلوگرم سوخت را تعیین کنید. ترکیب بعدی: C p = 52.1%; H p = 3.8%;

اس آر 4 = 2.9٪; ن آر= 1.1٪; O آر= 9,1%

با جایگزینی این مقادیر به فرمول (27)، به دست می آوریم V° B=

0,0889 (52,1 + 0,375 2,9) + 0,265 3,8 - - 0.0333 9.1 = 5.03 m3/kg.

مثال 6 مقدار نظری هوای مورد نیاز برای سوزاندن 1 متر مکعب گاز خشک با ترکیب زیر را تعیین کنید:

CH 4 = 76.7٪; C 2 H 6 = 4.5٪. C 3 H 8 = 1.7٪. C 4 H 10 = 0.8٪. C5H12 = 0.6%؛ H 2 = 1٪; C0 2 = 0.2%; به، = 14,5%.

جایگزین کردن مقادیر عددیدر فرمول (29)، به دست می آوریم

حجم نظری گازهای دودکش.با احتراق کامل سوخت، گازهای دودکش خروجی از کوره حاوی: دی اکسید کربن CO 2، بخارات H 2 O (تشکیل شده در طی احتراق هیدروژن سوخت)، دی اکسید گوگرد SO 2، نیتروژن N 2 - یک گاز خنثی که وارد کوره می شود. با اکسیژن اتمسفر، نیتروژن از ترکیب سوخت H 2 و همچنین اکسیژن هوای اضافی O 2. با احتراق ناقص سوخت، مونوکسید کربن CO، هیدروژن H 2 و متان CH 4 به این عناصر اضافه می شود. برای راحتی محاسبات، محصولات احتراق به گازهای خشک و بخار آب تقسیم می شوند.

محصولات احتراق گازی شامل گازهای سه اتمی CO 2 و SO 2 هستند که مجموع آنها معمولاً با نماد RO 2 نشان داده می شود و گازهای دو اتمی - اکسیژن O 2 و نیتروژن N 2.

سپس برابری به صورت زیر خواهد بود:

با احتراق کامل

R0 2 + 0 2 + N 2 = 100% (31)

با احتراق ناقص

R0 2 + 0 2 + N 2 + CO = 100٪.

حجم گازهای سه اتمی خشک با تقسیم جرم گازهای CO 2 و SO 2 بر چگالی آنها در شرایط عادی بدست می آید.

Pco 2 = 1.94 و Pso 2 = 2.86 کیلوگرم بر متر مکعب - چگالی دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد در شرایط عادی.

گاز طبیعی امروزه پرمصرف ترین سوخت است. گاز طبیعی را گاز طبیعی می نامند زیرا از روده های زمین استخراج می شود.

فرآیند احتراق یک گاز است واکنش شیمیایی، که در آن تعامل رخ می دهد گاز طبیعیبا اکسیژن موجود در هوا

در سوخت گازی یک قسمت قابل احتراق و یک قسمت غیر قابل احتراق وجود دارد.

جزء اصلی قابل احتراق گاز طبیعی متان - CH4 است. محتوای آن در گاز طبیعی به 98 درصد می رسد. متان بی بو، بی مزه و غیر سمی است. حد اشتعال آن از 5 تا 15 درصد است. همین خصوصیات است که امکان استفاده از گاز طبیعی را به عنوان یکی از انواع اصلی سوخت فراهم کرده است. غلظت متان بیش از 10 درصد برای زندگی خطرناک است، بنابراین ممکن است خفگی به دلیل کمبود اکسیژن رخ دهد.

برای تشخیص نشت گاز، گاز را در معرض بو کردن قرار می دهند، به عبارت دیگر، یک ماده با بوی قوی (اتیل مرکاپتان) اضافه می شود. در این مورد، گاز را می توان در غلظت 1٪ تشخیص داد.

علاوه بر متان، گازهای قابل احتراق مانند پروپان، بوتان و اتان ممکن است در گاز طبیعی وجود داشته باشد.

برای اطمینان از احتراق گاز با کیفیت بالا، لازم است هوا را به مقدار کافی به منطقه احتراق وارد کرده و به اختلاط خوب گاز با هوا دست یابیم. نسبت 1:10 بهینه در نظر گرفته می شود یعنی ده قسمت هوا روی یک قسمت گاز می افتد. علاوه بر این، لازم است ایجاد شود رژیم دما. برای اینکه گاز مشتعل شود باید تا دمای اشتعال خود گرم شود و در آینده دما از دمای اشتعال کمتر نشود.

سازماندهی حذف محصولات احتراق در جو ضروری است.

احتراق کامل در صورتی حاصل می شود که مواد قابل احتراق در محصولات احتراق منتشر شده در جو وجود نداشته باشد. در این حالت کربن و هیدروژن با هم ترکیب می شوند و دی اکسید کربن و بخار آب تشکیل می دهند.

از نظر ظاهری، با احتراق کامل، شعله آبی روشن یا بنفش مایل به آبی است.

احتراق کامل گاز.

متان + اکسیژن = دی اکسید کربن + آب

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O

علاوه بر این گازها، نیتروژن و اکسیژن باقیمانده با گازهای قابل احتراق وارد جو می شوند. N 2 + O 2

اگر احتراق گاز کامل نباشد، مواد قابل احتراق در جو منتشر می شود - مونوکسید کربن، هیدروژن، دوده.

احتراق ناقص گاز به دلیل هوای ناکافی رخ می دهد. در همان زمان، زبانه های دوده به صورت بصری در شعله ظاهر می شوند.

خطر احتراق ناقص گاز این است که مونوکسید کربن می تواند باعث مسمومیت پرسنل دیگ بخار شود. محتوای CO در هوا 0.01-0.02٪ می تواند باعث مسمومیت خفیف شود. غلظت های بالاتر می تواند منجر به مسمومیت شدید و مرگ شود.

دوده حاصل روی دیواره های دیگهای بخار می نشیند و در نتیجه انتقال گرما به مایع خنک کننده را بدتر می کند که باعث کاهش راندمان دیگ بخار می شود. دوده 200 برابر بدتر از متان گرما را هدایت می کند.

از نظر تئوری، 9 متر مکعب هوا برای سوزاندن 1 متر مکعب گاز مورد نیاز است. در شرایط واقعی هوای بیشتری مورد نیاز است.

یعنی مقدار هوای اضافی لازم است. این مقدار که آلفا نشان داده می‌شود، نشان می‌دهد که چند برابر بیشتر از حد تئوری هوا مصرف می‌شود.

ضریب آلفا بستگی به نوع مشعل خاص دارد و معمولاً در پاسپورت مشعل یا مطابق با توصیه های سازمان راه اندازی تجویز می شود.

با افزایش مقدار هوای اضافی بیش از حد توصیه شده، تلفات حرارتی افزایش می یابد. در افزایش قابل توجهمقدار هوا، شعله می تواند شکسته شود و شرایط اضطراری ایجاد کند. اگر مقدار هوا کمتر از حد توصیه شده باشد، احتراق ناقص خواهد بود و در نتیجه خطر مسمومیت پرسنل دیگ بخار ایجاد می شود.

برای کنترل دقیق تر کیفیت احتراق سوخت، دستگاه هایی وجود دارد - آنالایزرهای گاز که محتوای برخی از مواد را در ترکیب گازهای خروجی اندازه گیری می کنند.

آنالایزرهای گاز را می توان با بویلر عرضه کرد. در صورت در دسترس نبودن آنها، اندازه گیری های مربوطه توسط سازمان راه اندازی و با استفاده از آنالایزرهای گاز قابل حمل انجام می شود. یک نقشه رژیم تهیه شده است که در آن پارامترهای کنترلی لازم تجویز شده است. با رعایت آنها می توانید از احتراق کامل سوخت اطمینان حاصل کنید.

پارامترهای اصلی برای کنترل احتراق سوخت عبارتند از:

• نسبت گاز و هوای عرضه شده به مشعل ها.

• نسبت هوای اضافی

• ترک در کوره

• ضریب راندمان دیگ بخار.

در عین حال، راندمان دیگ به معنای نسبت گرمای مفید به مقدار کل گرمای مصرف شده است.

ترکیب هوا

نام گاز	عنصر شیمیایی	محتوا در هوا
نیتروژن	N2	78 %
اکسیژن	O2	21 %
آرگون	آر	1 %
دی اکسید کربن	CO2	0.03 %
هلیوم	او	کمتر از 0.001٪
هیدروژن	H2	کمتر از 0.001٪
نئون	Ne	کمتر از 0.001٪
متان	CH4	کمتر از 0.001٪
کریپتون	kr	کمتر از 0.001٪
زنون	Xe	کمتر از 0.001٪

 

شاید خواندن آن مفید باشد:

• درمان در خارج از کشور نترس درمان در خارج از کشور - جهت های اصلی گردشگری پزشکی درمان در خارج از کشور که در آن بهتر است;
• من یک سوال دارم: چگونه از استرس خلاص شویم؟;
• تراژدی های اصلی در زندگی رومینا پاور آلبانو کاریسی کودکان چه می کنند;
• اگر کودک نمی خواهد در مهد کودک دوست باشد چه باید کرد؟;
• گشنیز - خواص مفید و کاربرد اسانس گشنیز در زیبایی;
• وینیگرت کلاسیک با کلم ترش - دستور العمل مرحله به مرحله با عکس;
• در یک بدن سالم ذهن سالم؟;
• روش اخراج یک مستمری بگیر: زمینه ها و محدودیت های موجود، و چگونه می توانید از حقوق خود محافظت کنید؟;