कार्बनिक मूल के पदार्थों में ईंधन शामिल होता है, जिसे जलाने पर एक निश्चित मात्रा में तापीय ऊर्जा निकलती है। गर्मी उत्पादन को उच्च दक्षता और दुष्प्रभावों की अनुपस्थिति की विशेषता होनी चाहिए, विशेष रूप से, मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए हानिकारक पदार्थ।

भट्ठी में लोड करने में आसानी के लिए, लकड़ी की सामग्री को 30 सेमी तक अलग-अलग तत्वों में काटा जाता है। उनके उपयोग की दक्षता बढ़ाने के लिए, जलाऊ लकड़ी यथासंभव सूखी होनी चाहिए, और दहन प्रक्रिया अपेक्षाकृत धीमी होनी चाहिए। कई मायनों में, ओक और सन्टी, हेज़ल और राख, नागफनी जैसे दृढ़ लकड़ी से जलाऊ लकड़ी अंतरिक्ष हीटिंग के लिए उपयुक्त है। उच्च राल सामग्री, जलने की दर में वृद्धि और कम कैलोरी मान के कारण, इस संबंध में कॉनिफ़र काफी हीन हैं।

यह समझा जाना चाहिए कि लकड़ी का घनत्व ऊष्मीय मान के मान को प्रभावित करता है।

यह पौधे की उत्पत्ति की एक प्राकृतिक सामग्री है, जिसे तलछटी चट्टान से निकाला जाता है।

इस प्रकार के ठोस ईंधन में कार्बन और अन्य रासायनिक तत्व होते हैं। सामग्री का उसकी उम्र के आधार पर प्रकारों में विभाजन होता है। भूरा कोयला सबसे छोटा माना जाता है, उसके बाद कठोर कोयला होता है, और एन्थ्रेसाइट अन्य सभी प्रकारों में सबसे पुराना है। ज्वलनशील पदार्थ की आयु भी इसकी नमी की मात्रा को निर्धारित करती है, जो कि युवा सामग्री में अधिक मौजूद होती है।

कोयले को जलाने की प्रक्रिया में, पर्यावरण प्रदूषित होता है, और बॉयलर की जाली पर स्लैग बनता है, जो कुछ हद तक सामान्य दहन में बाधा उत्पन्न करता है। सामग्री में सल्फर की उपस्थिति भी वातावरण के लिए एक प्रतिकूल कारक है, क्योंकि यह तत्व वायु क्षेत्र में सल्फ्यूरिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है।

हालांकि, उपभोक्ताओं को अपने स्वास्थ्य के लिए डरना नहीं चाहिए। इस सामग्री के निर्माता, निजी ग्राहकों का ख्याल रखते हुए, इसमें सल्फर सामग्री को कम करना चाहते हैं। कोयले का ऊष्मीय मान एक ही प्रकार के भीतर भी भिन्न हो सकता है। अंतर उप-प्रजातियों की विशेषताओं और उसमें खनिजों की सामग्री के साथ-साथ उत्पादन के भूगोल पर निर्भर करता है। एक ठोस ईंधन के रूप में, न केवल शुद्ध कोयला पाया जाता है, बल्कि कम समृद्ध कोयला स्लैग भी ब्रिकेट में दबाया जाता है।

छर्रों (ईंधन छर्रों) लकड़ी और पौधों के कचरे से औद्योगिक रूप से बनाया गया एक ठोस ईंधन है: छीलन, छाल, कार्डबोर्ड, पुआल।

धूल की अवस्था में कुचले गए कच्चे माल को सुखाकर दानेदार में डाला जाता है, जहाँ से यह पहले से ही एक निश्चित आकार के दानों के रूप में निकलता है। द्रव्यमान में चिपचिपाहट जोड़ने के लिए, एक वनस्पति बहुलक, लिग्निन का उपयोग किया जाता है। उत्पादन प्रक्रिया की जटिलता और उच्च मांग छर्रों की लागत बनाती है। सामग्री का उपयोग विशेष रूप से सुसज्जित बॉयलरों में किया जाता है।

ईंधन के प्रकार निर्धारित किए जाते हैं कि वे किस सामग्री से संसाधित होते हैं:

• किसी भी प्रजाति के पेड़ों की गोल लकड़ी;
• स्ट्रॉ;
• पीट;
• सूरजमुखी की भूसी।

ईंधन छर्रों के फायदों में, यह निम्नलिखित गुणों पर ध्यान देने योग्य है:

• पर्यावरण मित्रता;
• विकृति और कवक के प्रतिरोध में असमर्थता;
• बाहर भी भंडारण में आसानी;
• एकरूपता और जलने की अवधि;
• अपेक्षाकृत कम लागत;
• विभिन्न हीटिंग उपकरणों के लिए उपयोग करने की संभावना;
• विशेष रूप से सुसज्जित बॉयलर में स्वचालित लोडिंग के लिए उपयुक्त गोली आकार।

ब्रिकेट्स

ब्रिकेट्स को ठोस ईंधन कहा जाता है, कई मायनों में छर्रों के समान। उनके निर्माण के लिए, समान सामग्री का उपयोग किया जाता है: लकड़ी के चिप्स, छीलन, पीट, भूसी और पुआल। उत्पादन प्रक्रिया के दौरान, कच्चे माल को कुचल दिया जाता है और संपीड़न द्वारा ब्रिकेट में बनाया जाता है। यह सामग्री पर्यावरण के अनुकूल ईंधन से भी संबंधित है। इसे बाहर भी स्टोर करना सुविधाजनक है। इस ईंधन का चिकना, एकसमान और धीमी गति से जलने को फायरप्लेस और स्टोव और हीटिंग बॉयलर दोनों में देखा जा सकता है।

ऊपर चर्चा की गई पर्यावरण के अनुकूल ठोस ईंधन की किस्में गर्मी पैदा करने का एक अच्छा विकल्प हैं। थर्मल ऊर्जा के जीवाश्म स्रोतों की तुलना में, जो दहन के दौरान पर्यावरण पर प्रतिकूल प्रभाव डालते हैं और इसके अलावा, गैर-नवीकरणीय, वैकल्पिक ईंधन के स्पष्ट फायदे और अपेक्षाकृत कम लागत है, जो उपभोक्ताओं की कुछ श्रेणियों के लिए महत्वपूर्ण है।

वहीं, ऐसे ईंधनों में आग लगने का खतरा काफी ज्यादा होता है। इसलिए, उनके भंडारण और आग प्रतिरोधी दीवार सामग्री के उपयोग के संबंध में कुछ सावधानियां बरतनी चाहिए।

तरल और गैसीय ईंधन

तरल और गैसीय दहनशील पदार्थों के लिए, स्थिति इस प्रकार है।

दहन की गर्मी दहनशील पदार्थ की रासायनिक संरचना से निर्धारित होती है। दहनशील पदार्थ में निहित रासायनिक तत्वों को स्वीकृत प्रतीकों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है साथ में , एच , हे , एन , एस, और राख और पानी प्रतीक हैं लेकिनऔर वूक्रमश।

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  दहन की गर्मी दहनशील के कामकाजी द्रव्यमान से संबंधित हो सकती है क्यू पी (\displaystyle क्यू^(पी)), अर्थात्, एक दहनशील पदार्थ के रूप में जिस रूप में यह उपभोक्ता में प्रवेश करता है; पदार्थ को सुखाने के लिए क्यू सी (\displaystyle क्यू^(सी)); पदार्थ के दहनशील द्रव्यमान के लिए क्यू Γ (\displaystyle क्यू^(\गामा )), यानी एक ज्वलनशील पदार्थ जिसमें नमी और राख नहीं होती है।

  उच्च अंतर करें ( Q B (\displaystyle Q_(B))) और निचला ( क्यू एच (\displaystyle Q_(H))) ज्वलन की ऊष्मा।

  नीचे उच्च कैलोरी मानकिसी पदार्थ के पूर्ण दहन के दौरान निकलने वाली गर्मी की मात्रा को समझें, जिसमें दहन उत्पादों के ठंडा होने के दौरान जल वाष्प के संघनन की गर्मी भी शामिल है।

  शुद्ध कैलोरी मानजल वाष्प के संघनन की गर्मी को ध्यान में रखे बिना, पूर्ण दहन के दौरान निकलने वाली गर्मी की मात्रा से मेल खाती है। जलवाष्प के संघनन की ऊष्मा को भी कहा जाता है वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा (संघनन).

  निम्न और उच्च ऊष्मीय मान अनुपात से संबंधित हैं: क्यू बी = क्यू एच + के (डब्ल्यू + 9 एच) (\displaystyle Q_(B)=Q_(H)+k(W+9H)),

  जहां k 25 kJ/kg (6 kcal/kg) के बराबर गुणांक है; डब्ल्यू - दहनशील पदार्थ में पानी की मात्रा,% (वजन से); एच दहनशील पदार्थ में हाइड्रोजन की मात्रा है,% (द्रव्यमान से)।

  दहन की गर्मी की गणना

  इस प्रकार, उच्च ऊष्मीय मान एक दहनशील पदार्थ के एक इकाई द्रव्यमान या आयतन (गैस के लिए) के पूर्ण दहन के दौरान जारी ऊष्मा की मात्रा है और दहन उत्पादों को ओस बिंदु तापमान तक ठंडा करता है। गर्मी इंजीनियरिंग गणना में, सकल कैलोरी मान 100% के रूप में लिया जाता है। गैस के दहन की गुप्त ऊष्मा वह ऊष्मा है जो दहन उत्पादों में निहित जल वाष्प के संघनन के दौरान निकलती है। सैद्धांतिक रूप से, यह 11% तक पहुंच सकता है।

  व्यवहार में, संक्षेपण को पूरा करने के लिए दहन उत्पादों को ठंडा करना संभव नहीं है, और इसलिए शुद्ध कैलोरी मान (क्यूएचपी) की अवधारणा पेश की जाती है, जो उच्च कैलोरी मान से जल वाष्प के वाष्पीकरण की गर्मी को घटाकर प्राप्त किया जाता है। पदार्थ और उसके दहन के दौरान गठित। 2514 kJ/kg (600 kcal/kg) 1 किलो जल वाष्प के वाष्पीकरण पर खर्च किया जाता है। शुद्ध कैलोरी मान सूत्रों (kJ / kg या kcal / kg) द्वारा निर्धारित किया जाता है:

  क्यू एच पी = क्यू बी पी - 2514 ⋅ ((9 एच पी + डब्ल्यू पी) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-2514\cdot ((9H^(P)+W^ (पी))/100))(ठोस के लिए)

  क्यू एच पी = क्यू बी पी - 600 ⋅ ((9 एच पी + डब्ल्यू पी) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-600\cdot ((9H^(P)+W^ (पी))/100))(एक तरल पदार्थ के लिए), जहां:

  2514 - 0 डिग्री सेल्सियस पर वाष्पीकरण की गर्मी और वायुमंडलीय दबाव, kJ/kg;

  एच पी (\displaystyle एच^(पी))और डब्ल्यू पी (\displaystyle डब्ल्यू^(पी))- काम करने वाले ईंधन में हाइड्रोजन और जल वाष्प की सामग्री,%;

  9 एक गुणांक है जो दर्शाता है कि जब ऑक्सीजन के संयोजन में 1 किलो हाइड्रोजन जलाया जाता है, तो 9 किलो पानी बनता है।

  ऊष्मीय मान ईंधन की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है, क्योंकि यह 1 किलो ठोस या तरल ईंधन या 1 वर्ग मीटर गैसीय ईंधन को kJ/kg (kcal/kg) में जलाने से प्राप्त ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करता है। 1 किलो कैलोरी = 4.1868 या 4.19 केजे।

  शुद्ध ऊष्मीय मान प्रत्येक पदार्थ के लिए प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है और यह एक संदर्भ मान है। यह ठोस और तरल पदार्थों के लिए भी निर्धारित किया जा सकता है, एक ज्ञात मौलिक संरचना के साथ, डी। आई। मेंडेलीव, केजे / किग्रा या केकेसी / किग्रा के सूत्र के अनुसार गणना करके:

  क्यू एच पी = 339 ⋅ सी पी + 1256 ⋅ एच पी - 109 ⋅ (ओ पी - एस एल पी) - 25.14 ⋅ (9 ⋅ एच पी + डब्ल्यू पी) (\displaystyle Q_(H)^(P)=339\cdot C^(P)+1256\ cdot H^(P)-109\cdot (O^(P)-S_(L)^(P))-25.14\cdot (9\cdot H^(P)+W^(P)))

  क्यू एच पी = 81 ⋅ सी पी + 246 ⋅ एच पी - 26 ⋅ (ओ पी + एस एल पी) − 6 ⋅ डब्ल्यू पी (\displaystyle Q_(H)^(P)=81\cdot C^(P)+246\cdot H^(P) -26\cdot (O^(P)+S_(L)^(P))-6\cdot W^(P)), कहाँ पे:

  सी पी (\डिस्प्लेस्टाइल सी_(पी)), एच पी (\displaystyle एच_(पी)), ओ पी (\displaystyle O_(P)), एस एल पी (\displaystyle S_(L)^(P)), डब्ल्यू पी (\displaystyle W_(P))-% (द्रव्यमान द्वारा) में ईंधन के कार्यशील द्रव्यमान में कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, वाष्पशील सल्फर और नमी की सामग्री।

  तुलनात्मक गणना के लिए, तथाकथित पारंपरिक ईंधन का उपयोग किया जाता है, जिसमें 29308 kJ/kg (7000 kcal/kg) के बराबर दहन की विशिष्ट ऊष्मा होती है।

  रूस में, थर्मल गणना (उदाहरण के लिए, विस्फोट और आग के खतरे के लिए एक कमरे की श्रेणी निर्धारित करने के लिए गर्मी भार की गणना) आमतौर पर सबसे कम कैलोरी मान के अनुसार की जाती है, संयुक्त राज्य अमेरिका, ग्रेट ब्रिटेन, फ्रांस में - उच्चतम के अनुसार . यूनाइटेड किंगडम और संयुक्त राज्य अमेरिका में, मीट्रिक प्रणाली की शुरुआत से पहले, विशिष्ट ताप मूल्यों को ब्रिटिश थर्मल यूनिट (BTU) प्रति पाउंड (lb) (1Btu/lb = 2.326 kJ/kg) में मापा जाता था।

  पदार्थ और सामग्री	शुद्ध कैलोरी मान क्यू एच पी (\displaystyle Q_(H)^(P)), एमजे / किग्रा
  पेट्रोल	41,87
  मिटटी तेल	43,54
  कागज: किताबें, पत्रिकाएं	13,4
  लकड़ी (बार डब्ल्यू = 14%)	13,8
  प्राकृतिक रबड़	44,73
  पॉलीविनाइल क्लोराइड लिनोलियम	14,31
  रबड़	33,52
  स्टेपल फ़ाइबर	13,8
  polyethylene	47,14
  स्टायरोफोम	41,6
  कपास ढीला	15,7
  प्लास्टिक	41,87

  प्राकृतिक गैसों के भौतिक और रासायनिक गुण

  प्राकृतिक गैसों का कोई रंग, गंध या स्वाद नहीं होता है।

  प्राकृतिक गैसों के मुख्य संकेतकों में शामिल हैं: संरचना, दहन की गर्मी, घनत्व, दहन और प्रज्वलन तापमान, विस्फोटक सीमा और विस्फोट दबाव।

  शुद्ध गैस क्षेत्रों से प्राकृतिक गैसों में मुख्य रूप से मीथेन (82-98%) और अन्य हाइड्रोकार्बन होते हैं।

  दहनशील गैस में दहनशील और गैर-दहनशील पदार्थ होते हैं। दहनशील गैसों में शामिल हैं: हाइड्रोकार्बन, हाइड्रोजन, हाइड्रोजन सल्फाइड। गैर-ज्वलनशील पदार्थों में शामिल हैं: कार्बन डाइऑक्साइड, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और जल वाष्प। उनकी संरचना कम है और 0.1-0.3% सीओ 2 और 1-14% एन 2 की मात्रा है। निष्कर्षण के बाद, गैस से जहरीली हाइड्रोजन सल्फाइड गैस निकाली जाती है, जिसकी सामग्री 0.02 g/m3 से अधिक नहीं होनी चाहिए।

  ऊष्मीय मान 1 m3 गैस के पूर्ण दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा है। दहन की ऊष्मा गैस के kcal/m3, kJ/m3 में मापी जाती है। शुष्क प्राकृतिक गैस का ऊष्मीय मान 8000-8500 kcal/m 3 है।

  किसी पदार्थ के द्रव्यमान और उसके आयतन के अनुपात से परिकलित मान पदार्थ का घनत्व कहलाता है। घनत्व किलो/एम3 में मापा जाता है। प्राकृतिक गैस का घनत्व पूरी तरह से इसकी संरचना पर निर्भर करता है और c = 0.73-0.85 किग्रा/एम3 के भीतर होता है।

  किसी भी दहनशील गैस की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता गर्मी उत्पादन है, यानी गैस के पूर्ण दहन के साथ प्राप्त अधिकतम तापमान, यदि दहन के लिए हवा की आवश्यक मात्रा दहन के रासायनिक सूत्रों और गैस और हवा के प्रारंभिक तापमान से बिल्कुल मेल खाती है। शून्य है।

  प्राकृतिक गैसों की ऊष्मा क्षमता लगभग 2000 -2100 °C, मीथेन - 2043 °C होती है। भट्टियों में वास्तविक दहन तापमान गर्मी उत्पादन की तुलना में बहुत कम है और दहन की स्थिति पर निर्भर करता है।

  इग्निशन तापमान वायु-ईंधन मिश्रण का तापमान है जिस पर मिश्रण बिना प्रज्वलन स्रोत के प्रज्वलित होता है। प्राकृतिक गैस के लिए, यह 645-700 डिग्री सेल्सियस की सीमा में है।

  सभी दहनशील गैसें विस्फोटक होती हैं, जो खुली लौ या चिंगारी से प्रज्वलित करने में सक्षम होती हैं। अंतर करना लौ प्रसार की निचली और ऊपरी सांद्रता सीमा , अर्थात। निचली और ऊपरी सांद्रता जिस पर मिश्रण का विस्फोट संभव है। गैसों की निचली विस्फोटक सीमा 3÷6% है, ऊपरी सीमा 12÷16% है।

  विस्फोटक सीमा.

  गैस-वायु मिश्रण जिसमें गैस की मात्रा होती है:

  5% तक - जलता नहीं है;

  5 से 15% तक - विस्फोट;

  15% से अधिक - हवा की आपूर्ति होने पर जलता है।

  प्राकृतिक गैस के विस्फोट के दौरान दबाव 0.8-1.0 एमपीए है।

  सभी ज्वलनशील गैसें मानव शरीर में जहर पैदा कर सकती हैं। मुख्य जहरीले पदार्थ हैं: कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ), हाइड्रोजन सल्फाइड (एच 2 एस), अमोनिया (एनएच 3)।

  प्राकृतिक गैस में कोई गंध नहीं होती है। रिसाव को निर्धारित करने के लिए, गैस की गंध आती है (यानी, वे इसे एक विशिष्ट गंध देते हैं)। एथिल मर्कैप्टन का उपयोग करके गंधक को बाहर निकालने का कार्य किया जाता है। गैस वितरण स्टेशनों (जीडीएस) पर गंधक करना। जब 1% प्राकृतिक गैस हवा में प्रवेश करती है, तो इसकी गंध महसूस होने लगती है। अभ्यास से पता चलता है कि शहर के नेटवर्क को आपूर्ति की जाने वाली प्राकृतिक गैस की गंध के लिए एथिल मर्कैप्टन की औसत दर 16 ग्राम प्रति 1,000 एम 3 गैस होनी चाहिए।

  ठोस और तरल ईंधन की तुलना में, प्राकृतिक गैस कई तरह से जीतती है:

  सापेक्ष सस्तापन, जिसे निष्कर्षण और परिवहन के आसान तरीके से समझाया गया है;

  कोई राख नहीं और वातावरण में ठोस कणों को हटाना;

  दहन की उच्च गर्मी;

  दहन के लिए ईंधन की तैयारी की आवश्यकता नहीं है;

  सेवा कर्मियों के काम को सुगम बनाया जाता है और उनके काम की स्वच्छता और स्वास्थ्यकर स्थितियों में सुधार किया जाता है;

  कार्य प्रक्रियाओं के स्वचालन को सुगम बनाता है।

  गैस पाइपलाइन कनेक्शन और फिटिंग में लीक के माध्यम से संभावित रिसाव के कारण, प्राकृतिक गैस के उपयोग के लिए विशेष देखभाल और सावधानी की आवश्यकता होती है। कमरे में 20% से अधिक गैस के प्रवेश से घुटन हो सकती है, और यदि यह 5 से 15% तक बंद मात्रा में मौजूद है, तो यह गैस-वायु मिश्रण के विस्फोट का कारण बन सकता है। अधूरा दहन विषाक्त कार्बन मोनोऑक्साइड सीओ उत्पन्न करता है, जो कम सांद्रता पर भी ऑपरेटिंग कर्मियों के जहर की ओर जाता है।

  उनकी उत्पत्ति के अनुसार, प्राकृतिक गैसों को दो समूहों में विभाजित किया जाता है: शुष्क और वसायुक्त।

  सूखागैसें खनिज मूल की गैसें हैं और वर्तमान या पूर्व ज्वालामुखी गतिविधि से जुड़े क्षेत्रों में पाई जाती हैं। शुष्क गैसों में गिट्टी घटकों (नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड) की एक नगण्य सामग्री के साथ लगभग विशेष रूप से अकेले मीथेन होता है और इसका कैलोरी मान Qн=7000÷9000 kcal/nm3 होता है।

  मोटेगैसें तेल क्षेत्रों के साथ जाती हैं और आमतौर पर ऊपरी परतों में जमा हो जाती हैं। उनके मूल से, वसायुक्त गैसें तेल के करीब होती हैं और इनमें कई आसानी से संघनित हाइड्रोकार्बन होते हैं। तरल गैसों का ऊष्मीय मान Qн=8000-15000 kcal/nm3

  गैसीय ईंधन के लाभों में परिवहन और दहन में आसानी, राख नमी की अनुपस्थिति और बॉयलर उपकरण की महत्वपूर्ण सादगी शामिल है।

  प्राकृतिक गैसों के साथ, कृत्रिम दहनशील गैसों का भी उपयोग किया जाता है, जो ठोस ईंधन के प्रसंस्करण के दौरान या औद्योगिक संयंत्रों के निकास गैसों के संचालन के परिणामस्वरूप प्राप्त होती हैं। कृत्रिम गैसों में ईंधन, गिट्टी गैसों और जल वाष्प के अपूर्ण दहन की दहनशील गैसें होती हैं और इन्हें क्रमशः 4500 किलो कैलोरी / एम 3 और 1300 केकेएम 3 के औसत कैलोरी मान वाले अमीर और गरीब में विभाजित किया जाता है। गैसों की संरचना: हाइड्रोजन, मीथेन, अन्य हाइड्रोकार्बन यौगिक CmHn, हाइड्रोजन सल्फाइड H 2 S, गैर-दहनशील गैसें, कार्बन डाइऑक्साइड, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और थोड़ी मात्रा में जल वाष्प। गिट्टी - नाइट्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड।

  इस प्रकार, शुष्क गैसीय ईंधन की संरचना को निम्नलिखित तत्वों के मिश्रण के रूप में दर्शाया जा सकता है:

  सीओ + एच 2 + सीएमएचएन + एच 2 एस + सीओ 2 + ओ 2 + एन 2 \u003d 100%।

  गीले गैसीय ईंधन की संरचना निम्नानुसार व्यक्त की जाती है:

  सीओ + एच 2 + ∑सीएमएचएन + एच 2 एस + सीओ 2 + ओ 2 + एन 2 + एच 2 ओ \u003d 100%।

  ज्वलन की ऊष्मा सूखा सामान्य परिस्थितियों में गैसीय ईंधन kJ / m3 (kcal / m3) प्रति 1 m3 गैस निम्नानुसार निर्धारित की जाती है:

  क्यूएन \u003d 0.01,

  जहां क्यूई संबंधित गैस का ऊष्मीय मान है।

  गैसीय ईंधन के दहन की ऊष्मा तालिका 3 में दी गई है।

  ब्लास्ट फर्नेस गैसब्लास्ट फर्नेस में लोहे को गलाने के दौरान बनता है। इसकी उपज और रासायनिक संरचना चार्ज और ईंधन के गुणों, भट्ठी के संचालन के तरीके, प्रक्रिया को तेज करने के तरीकों और अन्य कारकों पर निर्भर करती है। गैस उत्पादन 1500-2500 मीटर 3 प्रति टन पिग आयरन से होता है। ब्लास्ट फर्नेस गैस में गैर-दहनशील घटकों (एन 2 और सीओ 2) का अनुपात लगभग 70% है, जो इसके कम तापीय प्रदर्शन का कारण बनता है (गैस का न्यूनतम कैलोरी मान 3-5 एमजे / एम 3 है)।

  ब्लास्ट-फर्नेस गैस को जलाते समय, दहन उत्पादों का अधिकतम तापमान (सीओ 2 और एच 2 ओ के पृथक्करण के लिए गर्मी के नुकसान और गर्मी की खपत को छोड़कर) 400-1500 0 सी होता है। यदि दहन से पहले गैस और हवा को गर्म किया जाता है, तो दहन उत्पादों का तापमान काफी बढ़ाया जा सकता है।

  लौह मिश्र धातु गैसअयस्क रिडक्शन फर्नेस में लौह मिश्र धातुओं के गलाने के दौरान बनता है। बंद भट्टियों से निकलने वाली गैस का उपयोग ईंधन एसईआर (द्वितीयक ऊर्जा संसाधन) के रूप में किया जा सकता है। खुली भट्टियों में, हवा की मुफ्त पहुंच के कारण, गैस ऊपर से जलती है। फेरोलॉयल गैस की उपज और संरचना स्मेल्टेड के ग्रेड पर निर्भर करती है

  मिश्र धातु, चार्ज संरचना, भट्ठी संचालन मोड, इसकी शक्ति, आदि। गैस संरचना: 50-90% सीओ, 2-8% एच 2, 0.3-1% सीएच 4, ओ 2<1%, 2-5% CO 2 , остальное N 2 . Максимальная температура продуктов сгорания равна 2080 ^0 C. Запылённость газа составляет 30-40 г/м^3 .

  कनवर्टर गैसऑक्सीजन कन्वर्टर्स में स्टील गलाने के दौरान बनता है। गैस में मुख्य रूप से कार्बन मोनोऑक्साइड होता है, इसकी उपज और पिघलने के दौरान संरचना में काफी बदलाव होता है। शुद्धिकरण के बाद, गैस की संरचना लगभग इस प्रकार है: 70-80% CO; 15-20% सीओ 2 ; 0.5-0.8% हे 2 ; 3-12% एन 2. गैस के दहन की गर्मी 8.4-9.2 एमजे/एम 3 है। अधिकतम दहन तापमान 2000 0 तक पहुंचता है।

  कोक ओवन गैसकोयला चार्ज के कोकिंग के दौरान गठित। लौह धातु विज्ञान में, इसका उपयोग रासायनिक उत्पादों के निष्कर्षण के बाद किया जाता है। कोक ओवन गैस की संरचना कोल चार्ज के गुणों और कोकिंग स्थितियों पर निर्भर करती है। गैस में घटकों के आयतन अंश निम्नलिखित सीमा के भीतर हैं, %: 52-62H 2 ; 0.3-0.6 हे 2 ; 23.5-26.5 सीएच 4; 5.5-7.7 सीओ; 1.8-2.6 सीओ 2। दहन की गर्मी 17-17.6 MJ / m ^ 3 है, दहन उत्पादों का अधिकतम तापमान 2070 0 है।

  5. दहन का थर्मल संतुलन

  गैसीय, तरल और ठोस ईंधन की दहन प्रक्रिया के ताप संतुलन की गणना के तरीकों पर विचार करें। निम्नलिखित समस्याओं को हल करने के लिए गणना कम कर दी गई है।

  · ईंधन के दहन की ऊष्मा (ऊष्मीय मान) का निर्धारण।

  सैद्धांतिक दहन तापमान का निर्धारण।

  5.1. जलने की गर्मी

  रासायनिक प्रतिक्रियाएं गर्मी की रिहाई या अवशोषण के साथ होती हैं। जब ऊष्मा निकलती है, तो अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी कहलाती है, और जब यह अवशोषित हो जाती है, तो इसे ऊष्माशोषी कहते हैं। सभी दहन प्रतिक्रियाएं एक्ज़ोथिर्मिक हैं, और दहन उत्पाद एक्ज़ोथिर्मिक यौगिक हैं।

  रासायनिक अभिक्रिया के दौरान निकलने वाली (या अवशोषित) ऊष्मा को अभिक्रिया की ऊष्मा कहते हैं। एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं में यह सकारात्मक है, एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं में यह नकारात्मक है। दहन प्रतिक्रिया हमेशा गर्मी की रिहाई के साथ होती है। ज्वलन की ऊष्मा क्यू जी(J / mol) किसी पदार्थ के एक मोल के पूर्ण दहन और एक दहनशील पदार्थ के पूर्ण दहन के उत्पादों में परिवर्तन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा है। किसी पदार्थ की मात्रा के लिए मोल मूल SI इकाई है। एक मोल किसी पदार्थ की इतनी मात्रा है जिसमें उतने ही कण (परमाणु, अणु आदि) होते हैं जितने कार्बन-12 समस्थानिक के 12 ग्राम में परमाणु होते हैं। 1 मोल (आणविक या दाढ़ द्रव्यमान) के बराबर किसी पदार्थ की मात्रा का द्रव्यमान किसी दिए गए पदार्थ के सापेक्ष आणविक भार के साथ संख्यात्मक रूप से मेल खाता है।

  उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन का सापेक्ष आणविक भार (O 2) 32 है, कार्बन डाइऑक्साइड (CO 2) 44 है, और संबंधित आणविक भार M=32 g/mol और M=44 g/mol होगा। इस प्रकार, ऑक्सीजन के एक मोल में यह पदार्थ 32 ग्राम होता है, और CO2 के एक मोल में 44 ग्राम कार्बन डाइऑक्साइड होता है।

  तकनीकी गणना में, दहन की गर्मी का अक्सर उपयोग नहीं किया जाता है क्यू जी, और ईंधन का ऊष्मीय मान क्यू(जे / किग्रा या जे / एम 3)। किसी पदार्थ का ऊष्मीय मान ऊष्मा की वह मात्रा है जो किसी पदार्थ के 1 किग्रा या 1 मी 3 के पूर्ण दहन के दौरान निकलती है। तरल और ठोस पदार्थों के लिए, गणना प्रति 1 किलो और गैसीय पदार्थों के लिए, प्रति 1 मीटर 3 पर की जाती है।

  दहन या विस्फोट तापमान, विस्फोट दबाव, लौ प्रसार गति और अन्य विशेषताओं की गणना करने के लिए दहन की गर्मी और ईंधन के कैलोरी मान का ज्ञान आवश्यक है। ईंधन का ऊष्मीय मान या तो प्रयोगात्मक रूप से या गणना द्वारा निर्धारित किया जाता है। ऊष्मीय मान के प्रायोगिक निर्धारण में, ठोस या तरल ईंधन के दिए गए द्रव्यमान को कैलोरीमीटर बम में और गैसीय ईंधन के मामले में, गैस कैलोरीमीटर में जलाया जाता है। ये उपकरण कुल गर्मी को मापते हैं क्यू 0 , ईंधन वजन के नमूने के दहन के दौरान जारी किया गया एम. कैलोरी मान क्यू जीसूत्र के अनुसार पाया जाता है

  दहन की गर्मी और के बीच संबंध
  ईंधन कैलोरी मान

  दहन की गर्मी और किसी पदार्थ के ऊष्मीय मान के बीच संबंध स्थापित करने के लिए, दहन की रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए समीकरण लिखना आवश्यक है।

  कार्बन के पूर्ण दहन का उत्पाद कार्बन डाइऑक्साइड है:

  सी + ओ 2 → सीओ 2।

  हाइड्रोजन के पूर्ण दहन का उत्पाद पानी है:

  2एच 2 + ओ 2 → 2 एच 2 ओ।

  सल्फर के पूर्ण दहन का उत्पाद सल्फर डाइऑक्साइड है:

  एस + ओ 2 → एसओ 2।

  इसी समय, नाइट्रोजन, हैलाइड और अन्य गैर-दहनशील तत्व मुक्त रूप में निकलते हैं।

  ज्वलनशील गैस

  उदाहरण के तौर पर, हम मीथेन सीएच 4 के ऊष्मीय मान की गणना करेंगे, जिसके लिए दहन की गर्मी के बराबर है क्यू जी=882.6 .

  मीथेन के आणविक भार को उसके रासायनिक सूत्र (सीएच 4) के अनुसार निर्धारित करें:

  М=1∙12+4∙1=16 ग्राम/मोल।

  1 किलो मीथेन का ऊष्मीय मान निर्धारित करें:

  आइए सामान्य परिस्थितियों में 1 किलो मीथेन का आयतन ज्ञात करें, इसका घनत्व ρ=0.717 किग्रा/मी 3 जानते हुए:

  .

  मीथेन के 1 मीटर 3 का ऊष्मीय मान निर्धारित करें:

  किसी भी ज्वलनशील गैसों का ऊष्मीय मान इसी प्रकार निर्धारित किया जाता है। कई सामान्य पदार्थों के लिए, कैलोरी मान और कैलोरी मान को उच्च सटीकता के साथ मापा गया है और प्रासंगिक संदर्भ साहित्य में दिया गया है। आइए कुछ गैसीय पदार्थों के ऊष्मीय मान के लिए मानों की एक तालिका दें (सारणी 5.1)। मूल्य क्यूइस तालिका में इसे एमजे / एम 3 और केकेसी / एम 3 में दिया गया है, क्योंकि 1 किलो कैलोरी = 4.1868 केजे अक्सर गर्मी की इकाई के रूप में प्रयोग किया जाता है।

  तालिका 5.1

  गैसीय ईंधन का ऊष्मीय मान

  सत्व			एसिटिलीन
  क्यू

  ज्वलनशील पदार्थ - तरल या ठोस

  उदाहरण के तौर पर, हम एथिल अल्कोहल सी 2 एच 5 ओएच के कैलोरी मान की गणना करेंगे, जिसके लिए दहन की गर्मी क्यू जी= 1373.3 केजे/मोल।

  एथिल अल्कोहल के आणविक भार को उसके रासायनिक सूत्र (सी 2 एच 5 ओएच) के अनुसार निर्धारित करें:

  М = 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 ग्राम/मोल।

  1 किलो एथिल अल्कोहल का ऊष्मीय मान निर्धारित करें:

  किसी भी तरल और ठोस दहनशील का ऊष्मीय मान समान रूप से निर्धारित किया जाता है। तालिका में। 5.2 और 5.3 ऊष्मीय मान दिखाते हैं क्यू(MJ/kg और kcal/kg) कुछ तरल और ठोस पदार्थों के लिए।

  तालिका 5.2

  तरल ईंधन का ऊष्मीय मान

  सत्व		मिथाइल अल्कोहल	इथेनॉल			ईंधन तेल, तेल
  क्यू

  तालिका 5.3

  ठोस ईंधन का ऊष्मीय मान

  सत्व		लकड़ी ताजा	लकड़ी सूखी	लिग्नाइट कोयला	पीट सूखा	एन्थ्रेसाइट, कोक
  क्यू

  मेंडलीफ का सूत्र

  यदि ईंधन का ऊष्मीय मान अज्ञात है, तो इसकी गणना डी.आई. द्वारा प्रस्तावित अनुभवजन्य सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है। मेंडेलीव। ऐसा करने के लिए, आपको ईंधन की मौलिक संरचना (ईंधन के समतुल्य सूत्र) को जानना होगा, अर्थात इसमें निम्नलिखित तत्वों का प्रतिशत:

  ऑक्सीजन (ओ);

  हाइड्रोजन (एच);

  कार्बन (सी);

  सल्फर (एस);

  राख (ए);

  पानी (डब्ल्यू)।

  ईंधन के दहन उत्पादों में हमेशा जल वाष्प होता है, जो ईंधन में नमी की उपस्थिति और हाइड्रोजन के दहन के दौरान दोनों के कारण बनता है। दहन के अपशिष्ट उत्पाद औद्योगिक संयंत्र को ओस बिंदु तापमान से ऊपर के तापमान पर छोड़ते हैं। इसलिए, जल वाष्प के संघनन के दौरान निकलने वाली गर्मी का उपयोगी उपयोग नहीं किया जा सकता है और थर्मल गणना में इसे ध्यान में नहीं रखा जाना चाहिए।

  शुद्ध कैलोरीफिक मान आमतौर पर गणना के लिए उपयोग किया जाता है। क्यू नहींईंधन, जो जल वाष्प के साथ गर्मी के नुकसान को ध्यान में रखता है। ठोस और तरल ईंधन के लिए, मूल्य क्यू नहीं(एमजे / किग्रा) लगभग मेंडेलीव सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

  क्यू नहीं=0.339+1.025+0.1085 – 0.1085 – 0.025, (5.1)

  जहां ईंधन संरचना में संबंधित तत्वों का प्रतिशत (द्रव्यमान%) कोष्ठक में दर्शाया गया है।

  यह सूत्र कार्बन, हाइड्रोजन और सल्फर (एक प्लस चिह्न के साथ) की एक्ज़ोथिर्मिक दहन प्रतिक्रियाओं की गर्मी को ध्यान में रखता है। ऑक्सीजन, जो ईंधन का हिस्सा है, हवा में ऑक्सीजन को आंशिक रूप से बदल देती है, इसलिए सूत्र (5.1) में संबंधित शब्द को ऋण चिह्न के साथ लिया जाता है। जब नमी वाष्पित हो जाती है, तो ऊष्मा की खपत होती है, इसलिए W युक्त संबंधित शब्द को भी ऋण चिह्न के साथ लिया जाता है।

  विभिन्न ईंधनों (लकड़ी, पीट, कोयला, तेल) के ऊष्मीय मान पर परिकलित और प्रायोगिक आंकड़ों की तुलना से पता चला है कि मेंडेलीव सूत्र (5.1) के अनुसार गणना 10% से अधिक नहीं त्रुटि देती है।

  शुद्ध कैलोरी मान क्यू नहीं(एमजे / एम 3) शुष्क दहनशील गैसों की गणना पर्याप्त सटीकता के साथ की जा सकती है क्योंकि व्यक्तिगत घटकों के कैलोरी मान के उत्पादों और गैसीय ईंधन के 1 मीटर 3 में उनके प्रतिशत के योग के रूप में।

  क्यू नहीं= 0.108 [Н 2 ] + 0.126 [СО] + 0.358 [सीएच 4 ] + 0.5 [С 2 2 ] + 0.234 [Н 2 एस ]…, (5.2)

  जहां मिश्रण में संबंधित गैसों का प्रतिशत (वॉल्यूम%) कोष्ठकों में दर्शाया गया है।

  प्राकृतिक गैस का औसत ऊष्मीय मान लगभग 53.6 MJ/m 3 है। कृत्रिम रूप से उत्पादित दहनशील गैसों में, सीएच 4 मीथेन की सामग्री नगण्य है। मुख्य दहनशील घटक हाइड्रोजन एच 2 और कार्बन मोनोऑक्साइड सीओ हैं। कोक ओवन गैस में, उदाहरण के लिए, एच 2 की सामग्री (55 60)% तक पहुंच जाती है, और ऐसी गैस का शुद्ध कैलोरी मान 17.6 एमजे / एम 3 तक पहुंच जाता है। जनरेटर गैस में, CO ~ 30% और H 2 ~ 15% की सामग्री, जबकि जनरेटर गैस का शुद्ध कैलोरी मान क्यू नहीं= (5.2÷6.5) एमजे/एम 3। ब्लास्ट-फर्नेस गैस में CO और H2 की मात्रा कम होती है; आकार क्यू नहीं= (4.0÷4.2) एमजे/एम 3।

  मेंडेलीव सूत्र का उपयोग करके पदार्थों के ऊष्मीय मान की गणना के उदाहरणों पर विचार करें।

  आइए हम कोयले का ऊष्मीय मान निर्धारित करें, जिसका मूल संघटन तालिका में दिया गया है। 5.4.

  तालिका 5.4

  कोयले की मौलिक संरचना

  आइए टैब में दिए गए स्थानापन्न करें। मेंडेलीव सूत्र (5.1) में 5.4 डेटा (नाइट्रोजन एन और राख ए इस सूत्र में शामिल नहीं हैं, क्योंकि वे निष्क्रिय पदार्थ हैं और दहन प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेते हैं):

  क्यू नहीं=0.339∙37.2+1.025∙2.6+0.1085∙0.6–0.1085∙12–0.025∙40=13.04 एमजे/किग्रा।

  आइए हम 50 लीटर पानी को 10 डिग्री सेल्सियस से 100 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए आवश्यक जलाऊ लकड़ी की मात्रा निर्धारित करें, यदि दहन के दौरान निकलने वाली गर्मी का 5% हीटिंग पर खर्च किया जाता है, और पानी की गर्मी क्षमता साथ\u003d 1 किलो कैलोरी / (किलो डिग्री) या 4.1868 केजे / (किलो डिग्री)। जलाऊ लकड़ी की मौलिक संरचना तालिका में दी गई है। 5.5:

  तालिका 5.5

  जलाऊ लकड़ी की मौलिक संरचना

  	आइए मेंडेलीफ के सूत्र (5.1) के अनुसार जलाऊ लकड़ी का ऊष्मीय मान ज्ञात करें: क्यू नहीं=0.339∙43+1.025∙7–0.1085∙41–0.025∙7= 17.12 एमजे/किग्रा। 1 किलो जलाऊ लकड़ी जलाने पर पानी गर्म करने पर खर्च होने वाली ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करें (इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा का 5% (a = 0.05) इसे गर्म करने पर खर्च होता है): क्यू 2=ए क्यू नहीं=0.05 17.12=0.86 एमजे/किग्रा। 50 लीटर पानी को 10°C से 100°C तक गर्म करने के लिए आवश्यक जलाऊ लकड़ी की मात्रा निर्धारित करें: किलोग्राम। इस प्रकार, पानी को गर्म करने के लिए लगभग 22 किलो जलाऊ लकड़ी की आवश्यकता होती है।

  ईंधन की एक इकाई मात्रा के पूर्ण दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा को कैलोरी मान (Q) या, जैसा कि कभी-कभी कहा जाता है, ऊष्मीय मान या कैलोरी मान कहा जाता है, जो ईंधन की मुख्य विशेषताओं में से एक है।

  गैसों के ऊष्मीय मान को सामान्यतः 1 . कहा जाता है एम 3,सामान्य परिस्थितियों में लिया गया।

  तकनीकी गणनाओं में, सामान्य परिस्थितियों को 0 डिग्री सेल्सियस के बराबर तापमान पर और 760 के दबाव पर गैस की स्थिति के रूप में समझा जाता है। एमएमएचजी कला।इन शर्तों के तहत गैस का आयतन निरूपित किया जाता है एनएम 3(सामान्य घन मीटर)।

  GOST 2923-45 के अनुसार औद्योगिक गैस माप के लिए, 20 ° C का तापमान और 760 का दबाव सामान्य परिस्थितियों के रूप में लिया जाता है एमएमएचजी कला।गैस की मात्रा इन स्थितियों को संदर्भित करती है, इसके विपरीत एनएम 3हम फोन करेंगे एम 3 (घन मीटर)।

  गैसों का ऊष्मीय मान (क्यू))में व्यक्त किया किलो कैलोरी/एनएम ईया में किलो कैलोरी / एम 3।

  तरलीकृत गैसों के लिए, ऊष्मीय मान को 1 . कहा जाता है किलोग्राम।

  उच्च (क्यू इंच) और निम्न (क्यू एन) कैलोरी मान हैं। सकल ऊष्मीय मान ईंधन के दहन के दौरान बनने वाले जलवाष्प के संघनन की ऊष्मा को ध्यान में रखता है। शुद्ध ऊष्मीय मान दहन उत्पादों के जल वाष्प में निहित गर्मी को ध्यान में नहीं रखता है, क्योंकि जल वाष्प संघनित नहीं होता है, लेकिन दहन उत्पादों के साथ बह जाता है।

  क्यू इन और क्यू एन की अवधारणाएं केवल उन गैसों पर लागू होती हैं, जिनके दहन के दौरान जल वाष्प निकलता है (ये अवधारणाएं कार्बन मोनोऑक्साइड पर लागू नहीं होती हैं, जो दहन के दौरान जल वाष्प नहीं देती हैं)।

  जब जल वाष्प संघनित होता है, तो ऊष्मा 539 . के बराबर निकलती है किलो कैलोरी / किग्रा।इसके अलावा, जब कंडेनसेट को 0 डिग्री सेल्सियस (या 20 डिग्री सेल्सियस) तक ठंडा किया जाता है, तो क्रमशः 100 या 80 की मात्रा में गर्मी निकलती है। किलो कैलोरी / किग्रा।

  कुल मिलाकर, जल वाष्प के संघनन के कारण, गर्मी 600 . से अधिक निकलती है किलो कैलोरी / किग्रा,जो गैस के सकल और शुद्ध ऊष्मीय मान के बीच का अंतर है। शहरी गैस आपूर्ति में उपयोग होने वाली अधिकांश गैसों के लिए यह अंतर 8-10% है।

  कुछ गैसों के ऊष्मीय मान का मान तालिका में दिया गया है। 3.

  शहरी गैस आपूर्ति के लिए, वर्तमान में गैसों का उपयोग किया जाता है, जो एक नियम के रूप में, कम से कम 3500 का कैलोरी मान होता है। किलो कैलोरी / एनएम 3.यह इस तथ्य से समझाया गया है कि शहरों में गैस की आपूर्ति पाइप के माध्यम से काफी दूरी पर की जाती है। कम ऊष्मीय मान के साथ, बड़ी मात्रा में आपूर्ति करना आवश्यक है। यह अनिवार्य रूप से गैस पाइपलाइनों के व्यास में वृद्धि की ओर जाता है और, परिणामस्वरूप, धातु निवेश में वृद्धि और गैस नेटवर्क के निर्माण के लिए धन, और बाद में, परिचालन लागत में वृद्धि के लिए। कम-कैलोरी गैसों का एक महत्वपूर्ण नुकसान यह है कि ज्यादातर मामलों में उनमें कार्बन मोनोऑक्साइड की एक महत्वपूर्ण मात्रा होती है, जो गैस का उपयोग करते समय और साथ ही नेटवर्क और प्रतिष्ठानों की सर्विसिंग के दौरान खतरे को बढ़ाती है।

  
  
  

  3500 . से कम कैलोरी मान वाली गैस किलो कैलोरी/एनएम 3सबसे अधिक बार उद्योग में उपयोग किया जाता है, जहां इसे लंबी दूरी तक ले जाने की आवश्यकता नहीं होती है और भस्मीकरण को व्यवस्थित करना आसान होता है। शहरी गैस आपूर्ति के लिए, गैस का एक स्थिर ऊष्मीय मान होना वांछनीय है। उतार-चढ़ाव, जैसा कि हम पहले ही स्थापित कर चुके हैं, 10% से अधिक की अनुमति नहीं है। गैस के ऊष्मीय मान में अधिक परिवर्तन के लिए एक नए समायोजन की आवश्यकता होती है, और कभी-कभी घरेलू उपकरणों के लिए बड़ी संख्या में एकीकृत बर्नर में बदलाव की आवश्यकता होती है, जो महत्वपूर्ण कठिनाइयों से जुड़ा होता है।