Комбинированные горелки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Комбинированные горелки

Введение

Газ - агрегатное состояние вещества, характеризующееся очень слабыми связями между составляющими его частицами (молекулами, атомами или ионами), а также их большой подвижностью. Частицы газа почти свободно и хаотически движутся в промежутках между столкновениями, во время которых происходит резкое изменение характера их движения.

Газообразное состояние вещества в условиях, когда возможно существование устойчивой жидкой или твёрдой фазы этого же вещества, обычно называется паром.

На сегодняшний день газовая отрасль является одной из самых развитых и перспективных областей Топливно-Энергетического комплекса (ТЭК). Газ является естественным, безопасным и более дешевым сырьем, чем нефть и уголь. По сравнению с углем, газ эффективнее в несколько раз и не требует столь трудоемкой добычи, как уголь.

Цели работы это показать альтернативы природному газу и изучить их свойства и производства достоинства, недостатки и сферы их применения.

В ходе работы будут рассмотрены такие искусственные газы, как светильный, генераторный, коксовый, сланцевый и доменный газы. Им будут даны характеристики и особенности их эксплуатации.

1. Искусственный газ

газ сланцевый энергетика коксовый

Искусственный газ получают при переработке на заводах каменного угля, торфа, кокса, горючих сланцев и нефти. Зависимости от вида и способов переработки сырья получают такие виды искусственных газов: генераторный, коксовый, сланцевый и нефтебаз. Произведенный на заводах газ очищают от вредных примесей (нафталина, сероводорода) и осушают от влаги. Не удалена влага конденсируется в воду и в зимнее время замерзает, образуя в газопроводах ледяные пробки. Очищенный и осушенный газ поступает в городские хранилища - газгольдеры. Жидкий (сжиженный) газ - это продукт переработки газа. В жидком состоянии он находится только при повышенном давлении в закрытых сосудах. При обычных условиях он переходит в газообразное состояние. Теплотворная способность жидкого газа 21000 - 24000 ккал / нм.

Искусственное газообразное топливо получается путем газификации топлива в газогенераторах или как побочный продукт при других процессах, например, при коксовании - коксовальный газ, в доменном процессе-доменный газ. На металлургических заводах в специальных коксовальных печах вырабатывается кокс, который служит топливом для доменных печей. При этом как побочный продукт получается газ, который называется коксовальным. Теплотворная способность этого газа изменяется в пределах от 4000 до 5000 ккал/м3.

Для лучшего и более удобного использования твердого топлива его превращают в газ в специальных устройствах, которые называются газогенераторами. Например, из торфа получают торфяной генераторный газ, из каменного угля - каменноугольный генераторный газ и т.д.

Теплотворная способность генераторного газа зависит от вида топлива, из которого получен газ, и от способа газификации. Например, торфяной генераторный газ имеет теплотворную способность от 1500 до 1600 ккал/м3, каменноугольный генераторный газ - от 1200 до 1400 ккал/м3. Для бытовых нужд и в коммунальном хозяйстве используют газ с теплотворной разрешением 4000 - 85000 ккал / НМИ. Негативными свойствами газа является его ядовитость и взрывоопасность. Природный газ не имеет запаха, но он является взрывоопасным. Для того, чтобы потребитель мог найти утечку газа, его насыщают пахучими веществами, называются адорантамы.

2. Светильный газ

газ сланцевый энергетика коксовый

Светильный газ, общее название горючих газов, применяемых для освещения; С. г. пользуются также для отопления и для разного рода лабораторных и фабрично-заводских целей. Наибольшее распространение имеет каменноугольный С. г., получаемый путем сухой перегонки каменного угля, и карбюрированный водяной газ.

Другие виды С. г. (нефтяной, торфяной, древесный, метановый, ацетилен и пр.) имеют ограниченное применение. Составные части С. г. можно разделить на 3 основные группы:

1) богатые углеродом соединения, придающие пламени яркость (этилен, пропилен, бутилен, ацетилен, пары бензола, толуола, ксилола и пр.),

2) несветящиеся соединения, обусловливающие высокую температуру газового пламени (Н, СН4, СО),

3) примеси (С02, N, водяные пары, H2S, сероуглерод, NH3, синильная к-та, цианистый аммоний и пр.). Процентное соотношение важнейших составных частей каменноугольного и водяного газов-см.

Газовое производство. Древесный С.г. отличается от каменноугольного и водяного большим содержанием тяжелых углеводородов (7 - 10%) и присутствием огромного количества СО (22-40%); сернистых, цианистых и аммиачных соединений в нем не имеется. Торфяной газ по содержанию тяжелых углеводородов и СО близок к древесному газу. Нефтяной С. г. очень богат СН4 (до 60%) и тяжелыми углеводородами (17-27%); Н он содержит сравнительно мало (8-10%), количество СО небольшое, сернистых и аммиачных соединений в нем не имеется. При горении нефтяной газ дает копоть и поэтому требует разведения более легким С. г. или применения особых горелок. Метановый (болотный) газ содержит около 60% СН4 и 30% Н; окиси углерода он не содержит. В качестве дешевого источника его получения недавно начали пользоваться метановым брожением осадков в установках для биол. очистки фекальных вод. Ацетиленовый С. г., добываемый из чистого карбида кальция, состоит почти исключительно из одного ацетилена С2Н2; он должен быть хорошо очищен от крайне ядо» витого фосфористого водорода, который встречается в нем в виде примеси. С. г. наряду с электричеством широко применяется для освещения улиц, площадей, а также вокзалов, манежей и других зданий с большой кубатурой и хорошей вентиляцией. В жилых квартирах также нередко устраивается газовое освещение, но при этом необходимо учитывать ядовитость С. г. и возможность несчастных случаев при утечке его из газопроводных труб. В качестве отопительного материала С. г. применяется в газовых печах разного устройства (см. Отопление). Особенно удобен он оказался для нагревания кухонных плит и подогревания воды в специальных колонках для ванн. Такого рода газовые плиты и колонки следует устраивать в многоэтажных домах, где доставка топлива на высокие этажи затруднительна; продукты горения С. г. должны отводиться в дымовые трубы. Московский газовый завод в 1930 г. отпускал из общего количества вырабатываемого им С. г. 56% на домашние потребности, 35% на промышленные цели и 9% на уличное освещение. Широкое развитие газификации во второй пятилетке (1933-37) соцстроительства в СССР должно сыграть значительную роль в улучшении быта трудящихся. В Москве, Ленинграде, Харькове, Одессе и Баку намечено большое расширение газового хозяйства. В Баку, Грозном, Ейске и Ставрополе развитие газификации будет базироваться на использовании естественного горючего газа, выходящего из недр земли в нефтеносных районах. В ряде городов, имеющих металлургическую промышленность (Днепропетровск, Сталино), предположено использовать часть заводского газа для городского хозяйства. Из сан. вредностей, связанных с применением С. г. в качестве осветительного и отопительного материала, можно указать на

а) возможность взрыва,

б) опасность отравления при вдыхании воздуха с примесью С. г.

в) порчу воздуха продуктами горения

Благодаря дешевизне водяной С. г. имеет широкое распространение, особенно в Америке, где им пользуются и для освещения и в качестве горючего вещества для газовых двигателей и для снабжения лабораторий. Описано много случаев отравления этим газом. Вследствие большой ядовитости С. г. в помещениях, имеющих газовое освещение, требуется постоянный и очень внимательный надзор за исправностью газопроводных труб и кранов.

3. Генераторный газ

Генераторный газ составляет такой вид горючих газов, который применяется во множестве производств не только потому, что легко получается из всяких углеродистых сортов горючих веществ и дает возможность пользоваться всякими низшими родами топлива (например, торфом, опилками, каменноугольной мелочью) для получения желаемых во множестве случаев (например, в стеклоделии и в металлургии) высоких температур, не достигаемых при простой топке такими видами топлива, но и потому, что генераторные газы сгорают вполне, развивая все возможное тепло, при смешении лишь с надлежащим количеством воздуха, тогда как всякие виды твердого топлива для такого сгорания требуют огромного избытка воздуха.

Образование таких генераторных газов происходит в простых горнах или небольших шахтных (вертикальных, более или менее цилиндрических) печах, называемых генераторами, которые можно рассматривать как части обычных печных топок, в которых горение совершается лишь наполовину. Возможность тех явлений, которые ведут к образованию генераторного газа, основывается на способности всяких видов угля и всяких видов углеродистого топлива образовать в первый момент горения лишь углекислый газ, СО2, и уголь, а вместе с тем образовавшемуся углекислому газу с накаленным углем свойственно при отсутствии избытка воздуха образовать горючую окись углерода СО (по уравнению: СО2 + С = 2СО), которая и составляет горючую составную часть генераторного газа. Но в настоящее время практически не применяется.

4. Коксовый газ

Коксовый газ - горючий газ, образующийся в процессе коксования каменного угля, то есть при нагревании его без доступа воздуха до 900-1100° С. Коксовый газ содержит много ценных веществ. Кроме водорода, метана, оксидов углерода в его состав входят пары каменно-угольной смолы, бензол, аммиак, сероводород и др. Парогазовая смесь выделяющихся летучих продуктов (до 25% от общей массы массы перерабатываемого угля) отводится через газосборник для улавливания и переработки. Для разделения летучие продукты охлаждают впрыскиванием воды (от 70°C до 80°C) - при этом из паровой фазы выделяется большая часть смол, дальнейшее охлаждение парогазовой смеси проводят в кожухотрубчатых холодильниках (до 25-35°C). Конденсаты объединяют и отстаиванием выделяют надсмольную воду (аммиачная вода) и каменноугольную смолу. Затем сырой коксовый газ последовательно очищают от аммиака и сероводорода, промывают поглотительным маслом (для улавливания сырого бензола и фенола), серной кислотой (для улавливания пиридиновых оснований). Очищенный коксовый газ (14-15% от общей массы перерабатываемого угля) используют в качестве топлива для обогрева батареи коксовых печей и для других целей.

На практике коксовый газ был применен в заводе Profusa SA, Испания

Как побочный продукт при производстве кокса на заводе Profusa SA в Бильбао (Испания) образуется коксовый газ с высоким содержанием водорода. С августа 1995 года коксовый газ сжигается в 12 газовых двигателях GE Jenbacher, которые производят 7164 кВт электрической мощности. Выхлопной газ используется для производства пара на технологические нужды.

Уровень выбросов окислов азота NOx при работе на коксовом газе и на смеси газов обеспечивается ниже 300 мг/нм?, при работе на природном газе - ниже 500 мг/нм?. С момента пуско-наладки в августе 1995 года газопоршневые установки находятся в постоянной коммерческой эксплуатации.

Аналогичный проект утилизации коксового газа с содержанием водорода H2 до 70% реализован на заводе Industrial Quimica del Nalon, S.A в Сама-де-Лангрео (Испания), на котором установлено два двигателя JMS-620 с общей электрической мощностью 3 МВт. Двигатели адаптированы для работы как на коксовом газе, так и на смеси в любой пропорции с природным газом, при этом, переход на другой состав газа может проводиться без остановки двигателя.

5. Сланцевый газ

Сланцевый газ - это разновидность природного газа, хранящегося в виде небольших газовых образованиях, коллекторах, в толще сланцевого слоя осадочной породы Земли. Запасы отдельных газовых коллекторов невелики, но они огромны в совокупности и требуют специальных технологий добычи. Что характерно для сланцевых залежей, что они встречаются на всех континентах, таким образом, практически любая энергозависимая страна может себя обеспечить необходимым энергоресурсом.

Этот энергоресурс вызывает повышенный интерес мировой общественности по причине совмещения в себе качеств ископаемого топлива и возобновляемого источника. Предположения экспертов, что запасы сланцевого газа неисчерпаемы, будоражат воображение и приводят к возникновению различных часто экономически-необоснованных мифов светлого будущего человечества. Синергетические качества сланцевого газа, состоящие в сочетании происхождения сырья и его биовозобновляемости, безусловно, дают этому энергоресурсу существенные конкурентные преимущества, но его влияние на рынок достаточно спорно и требует анализа, основанного на детальном системном рассмотрении его характеристик.

Технология добычи сланцевого газа уже существует на протяжении 100 лет. Её актуальность была признана в результате устойчивого увеличения спроса, недостатка ресурса и, соответственно, увеличения стоимости природного газа, добываемого традиционным путем. Себестоимость добычи сланцевого газа по данным разных компаний колеблется в промежутке 100-283 USD за 1000 м³, поэтому добыча газа из сланца при повышении цен на газ имеет чисто экономические причины.

Сланцевый газ является разновидностью природного газа, образовавшегося в недрах земли в результате анаэробных химических процессов (процессов разложения органических веществ). Известно, что газ может находиться в трех состояниях: газообразном состоянии; искусственно сжиженном состоянии; в виде природных кристаллических газогидратов. В недрах земли газ может быть сконцентрирован в следующих качествах: в виде скоплений метана в угольных пластах, газовых образованиях в пластовых условиях, попутного газа (смесь пропана и бутана) с месторождениями нефти, в толще жестких песков, в сланцевых пластах, а также в виде кристаллических газогидратов в толще морского дна. Природный газ в свою очередь является смесью газов, большая их часть относится к метану, меньшая - к его гомологам, тяжелым углеводородам: этану, бутану, пропану. В состав природного газа также входят неуглеродные соединения: сероводород, водород, диоксид углерода, гелий, азот. Каждое месторождение имеет свой уникальный химический состав газа, наиболее ярко выраженными свойствами, вызывающими парниковый эффект, обладает метан.

Исследования подчеркивают необходимость дальнейшего усовершенствования технологии добычи сланцевого газа с целью контроля выбросов метана, загрязнения почвы и грунтовых вод, учитывая высокий уровень неопределенности в оценочных цифрах. К сожалению, на фоне картины истощения традиционных запасов газа сланцевый газ не сможет стать в ближайшее время достойной альтернативой природному газу, так как не соответствует современным экологическим требованиям к энергоресурсу. Перспективы крупной добычи сланцевого газа в настоящее время имеются только в слабозаселенных районах и в странах, которые согласны на снижение экологической безопасности.

6. Доменный газ

Доменный газ - отходы в виде газа, образующиеся во время выплавки чугуна в доменных печах. Является в основном продуктом неполного сгорания угля. Химический состав доменного газа в случае выплавки чугуна на каменно-угольном коксе: 12-20% СО2; 20-30% СО; до 0,5% СН4; 1-4% Н2; 55-58% N2. Теплота сгорания доменного газа приблизительно 3,6-4,6 МДж/м3 (850-1100 ккал/м3). При обогащении дутья кислородом содержание азота в газе снижается и соответственно этому возрастает количество других газов (в том числе окислы углерода и водорода), а также теплота сгорания. Первые анализы доменного газа были сделаны Бузеном в 1839 году на заводе Фекерхаген.

Первые попытки использования доменного газа как топлива на металлургических заводах были проведены французом Фабер дю Фором в 1832 году. В 1886 году Ф. Люрман предложил использовать доменный газ для газовых двигателей на воздуходувных станциях. В 1889 году на бельгийском заводе «Серен» была введена в строй первая доменная газовоздушная машина.

Сегодня используется на металлургических заводах как топливо в воздухонагревателях, коксовых и мартеновских печах (в смеси с коксовым газом), газовых двигателях.

При несовершенных условиях плавки количество пыли в доменном газе может достигать 100 г./м3 газа, находясь при выплавке передельного чугуна в среднем 50-60, а при хорошем фракционном составе шихты 30-35 г./м3. Содержание пыли в доменном газе резко сокращается при работе печей в режиме повышенного давления газа на колошнике.

§ По количеству пыли, остающейся в газе после его очистки, последняя классифицируется на:

§ грубую;

§ полутонкую;

§ тонкую.

По способу очистки доменного газа газоочистительные средства разделяют на сухие и мокрые. Грубая очистка производится сухим способом. Она основана на изменении скорости и направления движения газа. Назначением грубой очистки является первичное отделение пыли в улавливающей аппаратуре, располагаемой непосредственно около доменных печей.

Полутонкую очистку доменного газа осуществляют мокрым способом, т.е. обильным увлажнением газа, после которого смоченные частицы пыли удаляются вместе с водой из газовой среды в виде шлама.

Тонкая газоочистка является конечной стадией очистки газа и требует обязательной предварительной подготовки для получения надлежащего эффекта. Тонкая газоочистка осуществляется фильтрацией газа через тканевые фильтры или наэлектризованием частиц пыли и притягиванием их проводниками электрического тока в электростатических аппаратах или устройствах, работающих по принципу тесного перемешивания газа с водой, а также путем создания больших перепадов давлений газа при прохождении его через соответствующую аппаратуру.

Заключение

Газовая промышленность одна из самых развитых и перспективных отраслей страны. Огромные запасы различных минералов, в том числе природного газа, выводят Россию на одно из первых мест в мире. Несмотря на спад добычи и производства газа во времена перестройки, газовая промышленность, на сегодняшний день, полностью восстановила объемы добычи и производства.

Некоторые искусственные газы были найдены еще за долго до появления привычного природного газа. Они были очень опасны в использовании или очень трудны в добыче. Самым первым был открыт светильный газ, который использовался в быту и промышленности. Этот газ был очень ядовит и опасен из-за недостатка знаний и технологии использования и применения.

После, научный прогресс вывел газ на новый уровень в промышленности. Где уже использовали природный газ, который сместил искусственные газы на второй план.

В наше время открыли альтернативу природному газу в виде сланцевого газа, месторождений сланца, из которого преобразовывается этот газ больше чем у любых других газов. Отсутствие технологий дешевой добычи сланцевого газа не позволяет полностью заменить природный газ.

Замена природного газа будет происходить с увеличением технического прогресса. Возможность перехода на другие источники энергии даст толчок к глубокому изучению искусственных газов и оптимизации их добычи.

Список литературы

1. Лит.: Лащенков П., Основы санитарного надзора за светильным газом, Рус. врач, 1903, №39-4 (Н Ah 1 born К., Die desinfizierende Wirkung der Gasbe-leuchtung, Arch. f. Hyg., B. LХХXIII, 1914; Gay В., Zur pathologischen Anatomie der Leuchtgasvergiftung, VІrch.

2. Arch., B. CCLI, 1924; Herzog &., Zur Patho-logie der Leuchtgasvergiftung mit makrp - und mikrosko-pischen Demonstrationen, Munch med. Woehenschr., B. LХVІI, 1920.

3. Авраамов Е. Адаптация промышленных предприятий к рыночным условиям // вопросы экономики. - 1996. №11. - с 14

4. Арбатов А. Минерально-сырьевая база страны // Экономика - 2000 - №2 с. 13-22

5. Кузовкин А. Топливно-энергетический комплекс: финансовой положение и ценообразование // экономист. - 1998 - №6 - с39 - 44

Размещено на Allbest.ru