Dimni plini pri zgorevanju zemeljskega plina. Velika enciklopedija nafte in plina

Strupeni (škodljivi) se imenujejo kemične spojine, ki negativno vpliva na zdravje ljudi in živali.

Vrsta goriva vpliva na sestavo škodljivih snovi, ki nastanejo pri njegovem zgorevanju. Elektrarne uporabljajo trda, tekoča in plinasta goriva. Glavne škodljive snovi v kotlovskih dimnih plinih so: žveplovi oksidi (SO 2 in SO 3), dušikovi oksidi (NO in NO 2), ogljikov monoksid (CO), vanadijeve spojine (predvsem vanadijev pentoksid V 2 O 5). TO škodljive snovi vključuje tudi pepel.

Trdno gorivo. V termoenergetiki se uporabljajo premog (rjavi, kameni, antracitni), oljni skrilavec in šota. Shematsko je prikazana sestava trdnega goriva.

Kot lahko vidite, je organski del goriva sestavljen iz ogljika C, vodika H, ​​kisika O, organskega žvepla Sopr. Sestava gorljivega dela goriva iz številnih nahajališč vključuje tudi anorgansko piritno žveplo FeS 2.

Negorljivi (mineralni) del goriva sestoji iz vlage W in pepel A. Glavnina mineralne komponente goriva se med zgorevanjem spremeni v elektrofiltrski pepel, ki ga odnašajo dimni plini. Drugi del, odvisno od zasnove peči in fizikalnih lastnosti mineralne komponente goriva, se lahko spremeni v žlindro.

Vsebnost pepela v domačem premogu je zelo različna (10-55%). Raven prahu se ustrezno spreminja. dimni plini, ki doseže 60-70 g/m 3 za premoge z visokim pepelom.

Ena najpomembnejših lastnosti pepela je, da so njegovi delci različnih velikosti, ki segajo od 1-2 do 60 mikronov ali več. Ta lastnost kot parameter, ki označuje pepel, se imenuje disperzija.

Kemična sestava Pepel iz trdnih goriv je precej raznolik. Običajno je pepel sestavljen iz oksidov silicija, aluminija, titana, kalija, natrija, železa, kalcija in magnezija. Kalcij v pepelu je lahko prisoten v obliki prostega oksida, pa tudi v sestavi silikatov, sulfatov in drugih spojin.

Podrobnejše analize mineralnega dela trdnih goriv kažejo, da lahko pepel v majhnih količinah vsebuje tudi druge elemente, na primer germanij, bor, arzen, vanadij, mangan, cink, uran, srebro, živo srebro, fluor, klor. Mikronečistoče naštetih elementov so v frakcijah elektrofiltrskega pepela različnih velikosti delcev porazdeljene neenakomerno in običajno njihova vsebnost narašča z manjšanjem velikosti delcev.

Trdno gorivo lahko vsebuje žveplo v naslednjih oblikah: pirit Fe 2 S in pirit FeS 2 v molekulah organskega dela goriva in v obliki sulfatov v mineralnem delu. Pri zgorevanju se žveplove spojine pretvorijo v žveplove okside, pri čemer je približno 99 % žveplovega dioksida SO 2 .


Vsebnost žvepla v premogu, odvisno od nahajališča, je 0,3-6%. Vsebnost žvepla v oljnem skrilavcu doseže 1,4-1,7%, šota -0,1%.

Spojine živega srebra, fluora in klora so prisotne za kotlom v plinastem stanju.

Sestava pepela iz trdnega goriva lahko vsebuje radioaktivne izotope kalija, urana in barija. Ti izpusti praktično ne vplivajo na sevalno stanje na območju termoelektrarne, čeprav lahko njihova skupna količina presega izpuste radioaktivnih aerosolov v jedrskih elektrarnah enake moči.

Tekoče gorivo. IN Termoenergetika uporablja kurilno olje, olje iz skrilavca, dizelsko gorivo ter gorivo za kotle in peči.

V tekočem gorivu ni piritnega žvepla. Sestava pepela kurilnega olja vključuje vanadijev pentoksid (V 2 O 5), pa tudi Ni 2 O 3, A1 2 O 3, Fe 2 O 3, SiO 2, MgO in druge okside. Vsebnost pepela v kurilnem olju ne presega 0,3 %. Pri popolnem zgorevanju je vsebnost trdnih delcev v dimnih plinih okoli 0,1 g/m3, vendar se ta vrednost močno poveča v času čiščenja grelnih površin kotlov od zunanjih oblog.

Žveplo v kurilnem olju najdemo predvsem v obliki organskih spojin, elementarnega žvepla in vodikovega sulfida. Njegova vsebnost je odvisna od vsebnosti žvepla v olju, iz katerega je pridobljeno.

Glede na vsebnost žvepla v njih delimo kurilna olja na: nizko vsebna S p<0,5%, сернистые S p = 0,5+ 2,0 % in visoko vsebnost žvepla S p >2,0 %.

Dizelsko gorivo glede na vsebnost žvepla je razdeljen v dve skupini: prva - do 0,2% in druga - do 0,5%. Gorivo za kotle in peči z nizko vsebnostjo žvepla ne vsebuje več kot 0,5 žvepla, žveplovo gorivo vsebuje do 1,1, olje iz skrilavca ne vsebuje več kot 1%.

Plinasto gorivo predstavlja »najčistejše« organsko gorivo, saj iz njega popolnoma izgoreva strupene snovi nastanejo le dušikovi oksidi.

pepel Pri izračunu emisije trdnih delcev v ozračje je treba upoštevati, da skupaj s pepelom v ozračje vstopa tudi neizgorelo gorivo (podzgorevanje).

Mehansko podžiganje q1 za komorne peči, če predpostavimo enako vsebnost gorljivih snovi v žlindri in odvzemu.

Glede na to, da imajo vse vrste goriva različne kurilne vrednosti, se pri izračunih pogosto uporablja podana vsebnost pepela Apr in vsebnost žvepla Spr.

Značilnosti nekaterih vrst goriva so podane v tabeli. 1.1.

Delež trdnih delcev, odnesenih iz kurišča, je odvisen od vrste kurišča in se lahko določi glede na naslednje podatke:

Komore z odstranjevanjem trdne žlindre., 0,95

Odprto s tekočim odstranjevanjem žlindre 0,7-0,85

Polodprto s tekočim odstranjevanjem žlindre 0,6-0,8

Dvokomorna kurišča................... 0,5-0,6

Kurišča z vertikalnimi predpeči 0,2-0,4

Horizontalne ciklonske peči 0,1-0,15

Iz mize 1.1 kaže, da imajo oljni skrilavec in rjavi premog ter premog Ekibastuz najvišjo vsebnost pepela.

Žveplovi oksidi. Emisijo žveplovih oksidov določa žveplov dioksid.

Kot so pokazale študije, je vezava žveplovega dioksida z elektrofiltrskim pepelom v dimnih kanalih energetskih kotlov odvisna predvsem od vsebnosti kalcijevega oksida v delovni masi goriva.

V suhih zbiralnikih pepela se žveplovi oksidi praktično ne zajamejo.

Delež oksidov, zajetih v mokrih zbiralnikih pepela, ki je odvisen od vsebnosti žvepla v gorivu in alkalnosti vode za namakanje, je mogoče določiti iz grafov, predstavljenih v priročniku.

Dušikovi oksidi. Količino dušikovih oksidov glede na NO 2 (t/leto, g/s), izpuščenih v ozračje z dimnimi plini kotla (ohišja) s produktivnostjo do 30 t/h, lahko izračunamo z empirično formulo v priročniku.

stran 1


Sestava dimnih plinov se izračuna na podlagi reakcij zgorevanja komponente goriva.  

Sestavo dimnih plinov ugotavljamo s posebnimi napravami, imenovanimi plinski analizatorji. To so glavne naprave, ki določajo stopnjo popolnosti in učinkovitosti zgorevalnega procesa glede na vsebnost ogljikovega dioksida v izpušnih dimnih plinih, katere optimalna vrednost je odvisna od vrste goriva, vrste in kakovosti kurilne naprave.  

Sestava dimnih plinov v stacionarnih pogojih se spreminja na naslednji način: vsebnost H2S in SO2 enakomerno pada, 32, CO2 in CO - se neznatno spreminjata / Pri poplastnem zgorevanju oksa se regenerirajo zgornje plasti katalizatorja. pred spodnjimi. Opažamo postopno zniževanje temperature v reakcijski komori in v dimnih plinih na izhodu iz reaktorja se pojavi kisik.  


Sestavo dimnih plinov kontroliramo z vzorci.  

Sestavo dimnih plinov ne določa le vsebnost vodne pare, temveč tudi vsebnost drugih sestavin.  

Sestava dimnih plinov se spreminja po dolžini gorilnika. Te spremembe ni mogoče upoštevati pri izračunu sevalnega prenosa toplote. Zato praktični izračuni prenosa toplote zaradi sevanja temeljijo na sestavi dimnih plinov na koncu komore. To je poenostavitev v do določene mere utemeljeno s tem, da proces zgorevanja običajno poteka intenzivno v začetnem, ne zelo velikem delu komore, in zato večina komore so včasih zasedene s plini, katerih sestava je blizu tisti na koncu komore. Na koncu skoraj vedno vsebuje zelo malo produktov nepopolnega zgorevanja.  

Sestava dimnih plinov se izračuna na podlagi reakcij zgorevanja komponent goriva.  

Sestava dimnih plinov pri popolnem zgorevanju plinov iz različnih polj se nekoliko razlikuje.  

Sestava dimnih plinov vključuje: 2 61 kg CO2; 0,45 kg H2O; 7 34 kg N2 in 3 81 kg zraka na I kg premoga. Pri 870 C je prostornina dimnih plinov na 1 kg premoga 45 m3, pri 16 C pa 11 3 m3; gostota mešanice dimnih plinov je 0,318 kg/l3, kar je 1,03-kratna gostota zraka pri isti temperaturi.  

Če je znana elementna sestava delovne mase goriva, je mogoče teoretično določiti količino zraka, potrebnega za zgorevanje goriva, in količino nastalih dimnih plinov.

Količina zraka, ki je potrebna za zgorevanje, se izračuna v kubičnih metrov pri normalnih pogojih (0 ° C in 760 mm Hg) - za 1 kg trdnega ali tekočega goriva in za 1 m 3 plinastega.

Teoretični volumen suhega zraka. Za popolno zgorevanje 1 kg trdnega in tekočega goriva se teoretično potrebna prostornina zraka, m 3 /kg, izračuna tako, da se masa porabljenega kisika deli z gostoto kisika pri normalnih pogojih ρ N

O 2 = 1,429 kg/m3 in za 0,21, saj zrak vsebuje 21 % kisika.

Za popolno zgorevanje 1 m3 suhega plinastega goriva je potrebna prostornina zraka, m3/m3,

V zgornjih formulah je vsebnost gorivnih elementov izražena kot masni odstotek, sestava gorljivih plinov CO, H 2, CH 4 itd. - kot prostorninski odstotek; СmНn - ogljikovodiki, vključeni v plin, na primer metan CH 4 (m= 1, n= 4), etan C 2 H 6 (m= 2, n= 6) itd. Te digitalne oznake sestavljajo koeficient (m + n/4)

Primer 5. Določite teoretično količino zraka, potrebnega za zgorevanje 1 kg goriva naslednja postava Cp = 52,1 %; H p = 3,8 %;

S r 4 = 2,9 %; n r=1,1 %; O r= 9,1%

Če nadomestimo te količine v formulo (27), dobimo V° B=

0,0889 (52,1 + 0,375 2,9) + 0,265 3,8 - - 0,0333 9,1 = 5,03 m3/kg.

Primer 6. Določite teoretično količino zraka, potrebnega za zgorevanje 1 m3 suhega plina naslednje sestave:

CH4 = 76,7 %; C2H6 = 4,5 %; = 14,5%.

C3H8 = 1,7%; C4H10 = 0,8 %; C5H12 = 0,6 %; H2 = 1%; C02 = 0,2 %; TO, Nadomeščanještevilske vrednosti

v formulo (29), dobimo Pri popolnem zgorevanju goriva dimni plini, ki zapuščajo peč, vsebujejo: ogljikov dioksid CO 2, hlape H 2 O (ki nastanejo pri zgorevanju goriva vodik), žveplov dioksid SO 2, dušik N 2 - nevtralni plin, ki vstopa v peč z atmosferskim kisik, dušik iz sestave goriva H 2, kot tudi kisik iz presežka zraka O 2.

Pri nepopolnem zgorevanju goriva se tem elementom dodajo ogljikov monoksid CO, vodik H2 in metan CH4.

Zaradi lažjega izračuna produkte zgorevanja delimo na suhe pline in vodno paro.

Plinasti produkti zgorevanja so sestavljeni iz triatomskih plinov CO 2 in SO 2, katerih vsota je običajno označena s simbolom RO 2, in dvoatomnih plinov - kisika O 2 in dušika N 2.

Potem bo enakost videti takole: (31)

s popolnim zgorevanjem

R0 2 + 0 2 + N 2 = 100%,

z nepopolnim zgorevanjem

R0 2 + 0 2 + N 2 + CO = 100 %;

Prostornino suhih triatomskih plinov dobimo tako, da mase plinov CO 2 in SO 2 delimo z njuno gostoto pri normalnih pogojih.

Pso 2 = 1,94 in Pso 2 = 2,86 kg/m3 - gostoti ogljikovega dioksida in žveplovega dioksida pri normalnih pogojih. Zemeljski plin je danes najbolj razširjeno gorivo. Zemeljski plin se imenuje zemeljski plin, ker se pridobiva iz samih globin Zemlje. Proces zgorevanja plina je kemična reakcija, pri kateri pride do interakcije

zemeljski plin

s kisikom v zraku.

V plinastem gorivu obstaja gorljiv in negorljiv del.

Glavna vnetljiva sestavina zemeljskega plina je metan - CH4. Njegova vsebnost v zemeljskem plinu doseže 98%. Metan je brez vonja, okusa in netoksičen. Njegova meja vnetljivosti je od 5 do 15%. Prav te lastnosti so omogočile uporabo zemeljskega plina kot enega glavnih vrst goriva. Koncentracija metana nad 10 % je smrtno nevarna, zaradi pomanjkanja kisika lahko pride do zadušitve.

Za odkrivanje uhajanja plina se plin odorizira, z drugimi besedami, doda snov z močnim vonjem (etilmerkaptan). V tem primeru lahko plin zaznamo že pri koncentraciji 1 %. Poleg metana lahko zemeljski plin vsebuje vnetljive pline - propan, butan in etan.. Da se plin vname, ga je treba segreti na temperaturo vžiga in v prihodnje temperatura ne sme pasti pod temperaturo vžiga.

Potrebno je organizirati odstranjevanje produktov zgorevanja v ozračje.

Popolno zgorevanje je doseženo, če v produktih zgorevanja, ki se sproščajo v ozračje, ni vnetljivih snovi. V tem primeru se ogljik in vodik združita in tvorita ogljikov dioksid in vodno paro.

Vizualno je pri popolnem zgorevanju plamen svetlo moder ali modrikasto vijoličen.

Popolno zgorevanje plina.

metan + kisik = ogljikov dioksid + voda

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

Poleg teh plinov se z vnetljivimi plini v ozračje sproščata dušik in preostali kisik. N2+O2

Če plin ne zgori v celoti, se v ozračje sproščajo vnetljive snovi - ogljikov monoksid, vodik, saje.

Do nepopolnega zgorevanja plina pride zaradi pomanjkanja zraka. Hkrati se v plamenu vizualno pojavijo jeziki saj.

Nevarnost nepopolnega zgorevanja plina je, da lahko ogljikov monoksid povzroči zastrupitev osebja kotlovnice. Vsebnost CO v zraku 0,01-0,02 % lahko povzroči blago zastrupitev. Višje koncentracije lahko povzročijo hudo zastrupitev in smrt.

Nastale saje se usedajo na stene kotla in s tem poslabšajo prenos toplote na hladilno tekočino in zmanjšajo učinkovitost kotlovnice. Saje prevajajo toploto 200-krat slabše kot metan.

Teoretično je za zgorevanje 1 m3 plina potrebnih 9 m3 zraka. V realnih razmerah je potrebno več zraka.

To pomeni, da je potrebna presežna količina zraka. Ta vrednost, imenovana alfa, kaže, kolikokrat več zraka se porabi, kot je teoretično potrebno.

Koeficient alfa je odvisen od vrste določenega gorilnika in je običajno naveden v potnem listu gorilnika ali v skladu s priporočili za organizacijo izvedenih del za zagon.

Ko se količina odvečnega zraka poveča nad priporočeno količino, se toplotne izgube povečajo. pri znatno povečanje količine zraka, lahko plamen izbruhne in povzroči izredne razmere. Če je količina zraka manjša od priporočene, bo zgorevanje nepopolno, s tem pa obstaja nevarnost zastrupitve osebja v kotlovnici.

Za natančnejši nadzor nad kakovostjo zgorevanja goriva obstajajo naprave - plinski analizatorji, ki merijo vsebnost določenih snovi v sestavi izpušnih plinov.

Analizatorji plina se lahko dobavijo skupaj s kotli. Če niso na voljo, ustrezne meritve izvede organizacija za zagon s prenosnimi analizatorji plina. Izdela se režimska karta, v kateri so predpisani potrebni kontrolni parametri. Če se jih držite, lahko zagotovite normalno popolno zgorevanje goriva.

Glavni parametri za regulacijo zgorevanja goriva so:

  • razmerje med plinom in zrakom, dovedenim v gorilnike.
  • koeficient presežka zraka.
  • vakuum v peči.
  • Faktor učinkovitosti kotla.

V tem primeru izkoristek kotla pomeni razmerje med koristno toploto in količino celotne porabljene toplote.

Sestava zraka

Ime plina Kemični element Vsebina v zraku
Dušik N2 78 %
kisik O2 21 %
Argon Ar 1 %
Ogljikov dioksid CO2 0.03 %
Helij On manj kot 0,001 %
vodik H2 manj kot 0,001 %
Neon ne manj kot 0,001 %
Metan CH4 manj kot 0,001 %
kripton Kr manj kot 0,001 %
Ksenon Xe manj kot 0,001 %


 

Morda bi bilo koristno prebrati: