Элементарный анализ позволяет установить лишь соотношение угле­рода, серы, водорода и кислорода в горючей массе и не дает достаточ­ного материала для суждения о природе химических соединений, входя­щих в состав топлива.

При теплотехнической оценке твердого и жидкого топлива прихо­дится ограничиваться данными технического и элементарного анализа, так как более глубокое изучение природы топлива и его составляющих связано с большими трудностями. В отличие от этого, при определении состава газообразного топлива представляется возможным, не прибе­гая к элементарному анализу газа, установить содержание в нем опре­деленных химических соединений: окиси углерода, іводорода, іметана и других предельных и непредельных углеводородов, кислорода, двуокиси углерода и т. д. Таким образом, газовый анализ, по сравнению с эле­ментарным анализом, позволяет более полно оценить состав газа. Так, например, элементарный анализ не позволяет установить различие ме­жду СОг и смесью, состоящей из СО и 0,5 Ог, а газовым анализом это различие устанавливается четко и определенно. В отличие от твердого и жидкого топлива, состав газообразного топлива фиксируют в процен­тах по объему, причем определяют не элементарный, а компонентный состав газа:

Н, + СО + СН4 + С2Не + СЭН8 + С4Н10 + С5Н1г + С„НШ + + H2S + С02 + Ог + N,= 100%

Подсчет расхода кислорода и воздуха. Объем кислорода, необходи­мого для сгорания газообразного топлива и образующихся продуктов сгорания, подсчитывают на основе уравнения горения компонентов, вхо­дящих в состав газообразного топлива:

Окись углерода CO+0,502+1,88N2=C02+1,88N2; Водород Ha-f0,5O2+l,88Na=HiO+l,88Na; Предельные углеводороды метан СН4+20г+7,52N2=C02+2H20+7,52N2; этан С2Нб+3,502+13,16N2=2C02+3H20+13,16N2; пропан С3Н8+502+18,8N2=3C02+4H20+18,8N2; бутан C4Hi0+6,5O2+24,44N2=4CO2+5H2O+24,44N2; пеитан С5Н12+802 + 30,08N2=5C02+6H20+30,08N2. Непредельные углеводороды (с одной двойной связью) этилен С2Н4+ЗО2+11,28N2=2C02+2H20+11,28N2; пропилен СзН6+4,502+ 16,92N2=3C02+3H20+16,92NZ. Сероводород H2S+1,502+5,64N2 = S02+H20 +5,64N2.

Непредельные и ароматические углеводороды в процессе газового анализа определяют обычно совместно путем поглощения бромной водой или другими поглотителями. Сумму непредельных и ароматических углеводородов обозначают CnHm. При содержании в газе небольшого процента непредельных углеводородов обычно приравнивают их к эти­лену, т. е. считают, что СПНТО=С2Н4. При содержании в газе (напри­мер, в коксовом) наряду с непредельными ароматических углеводородов среднему составу непредельных и ароматических углеводородов в боль­шей степени соответствует пропилен, и CnHm принимают за СзНб.

В соответствии с приведенными выше уравнениями горения компо­нентов газообразного топлива объем кислорода, необходимый для сго­рания 1 м3 газа, подсчитывают по формуле

Vb2 =0,01 (0,5СО + 0,5Н2 + 2СН4 + 3,5С2Не + 5С3Н8 + 6,5С4Н1в +

+ 835H12 + 3C2H4 + 4,5C3He+l,5H2S—02) м3/м3 газа (III.19)

Объем воздуха VJ, необходимый для горения газа, подсчитывают, исходя из содержания в воздухе 21% кислорода по объему:

= V°o=4,76V82 м». (Ill-20)

Подсчет объема продуктов сгорания. Суммарный объем влажных продуктов полного сгорания 1 м3 газообразного топлива равен

^=УСо2 + Vso2 + Ун2о + ч + v02 М3/мэ газа, (111.21)

Или

4- КНїо + VNa + К0, м3/м3 газа, (Ш.22)

А объем сухих продуктов сгорания

Vc. r=^co2 + KS02 + VN2 + ^0s м3/м3 газа, (III.23)

Или

Ve. r=VRXH+Vfh + V0a м3/мя газа, (III.24)

Где

Vco2=0,01 • (С02 + СО + СН4 + 2С2Не + ЗС3Н8 + 4С4Н1в +

+ 5С5Н12 + 2С2Н4 + ЗСэНе)>3/м3 газа. (III.25)

Предложено также считать Vqo, по формуле

Усо2=0,01 .(СО. + СО + "С„Н2п+2 + пСпНт) м3/м3 газа; (Ш.26)

L/SO2=0,01H2S м3/м3 газа; (III.27)

+ м3/мэ газа;" (Ш.28) ^н2о =0,01 • (Н, + 2СН4 + 3QH, + 4С3Н8 + 5С4Н1о + 2С2Н4 +

+ 3C3He + H2S) м3/м3 газа. (III.29)

С учетом содержания в 1 м3 газа d г влаги и содержания в воздухе 1% влаги (по массе), т. е. 0,016 м3 на 1 м3 сухого воздуха

VHio = 0,01 • (Н2 + 2СН4 + ЗС2Не + 4СЭН8 + 5С4Н10 + 2С2Н4 +

+ ЗС3Не4-H2S + 0,125d + 1,6 VЈa) м3/м3 газа, (III.30)

Или

VH2o = 0,01.[H2 + (n + l)CnH2n+2 + — f-CnHm + H2s] м3/м3 газа, (111.31)

А с учетом содержания влаги в газе и воздухе Чр = 0,01 • [Н2 г (« + l)C„H2n+2 + — f-C„Hm +

+ H2S + 0,125d + 1,6 V°a 1 м3/м3 газа; (III. 32)

J (

УМї=3,76Уоа’а + 0,0Ш2 м3/м3 газа; (ffi.33)

VЈ6=(a—1)УЬ, м3/м3 газа, (111.34)

Объем воздуха и лродуктов сгорания моокно подсчитать также по несколько иному методу, а именно вести подсчет на 100 м3 газа, опре­деляя расход кислорода на горение и объемы С02 и Н20 для каждого компонента газообразного топлива, записывая полученные данные в таблицу и затем суммируя результат (табл. 29).

Таблица 29

При «=1,1, Vb =219+824= 1043 л3/100 м3 газа; Fc. r=,101,4+і19,9+ 826=947 м3/Ю0 м3 газа; Vx =947+197,4=1144 м3/100 м3 газа.

Применение указанных методов иллюстрируется следующим под­счетом.

Подсчет 2. Определить объем воздуха, подсчитать объем и состав продуктов сгоранил при сжигании с коэффициентом избытка воздуха 1,1 природного газа следу­ющего состава, %: 95,0 СН4; 1,0 С2Н6; 0,6 С3Н8; 0,4 С+Ню; 1,0 С02; 2,0 N2. 1. Подсчет по формулам (III.19)—(111.29) V°Qs = 0,01 (2СН4+ 3,5СаНв+5СаН8+6,5С4Н10) =

= 0,01 (2.95 + 3,5-1+ 5-0,6 + 6,5-0,4) = 1,991 м»/м® газа; Vq2 = aV^ = 1,1-1,991 = 2,190 м3/м3 газа; l/gf = (a — 1) = 0,1 • 1,991 = 0,199 м3/м»; VB = 4,76Fo2 = 4,76-2,19 = 10,43 м»/м® газа; Vn2 = 3,76Fo2 + 0,01N2 = 3,76-2,19 + 0,01 -2 = 8,26 м^/м3 газа; VC02 = 0,01 (СН4 + 2С2Н„ + ЗС3Н8 + 4С4Н10 + 00*) =

= 0,01 (95+2-1 +3-0,6 + 4-0,4+ 1) = 1,014 м3/м® газа; VH2O = 0,01 (2СН4 + ЗС2Нв + 4С3Н8+ 5С4Н10) =

= 0,01 (2-95 + 3 1 + 4-0,6 + 5-0,4) = 1,97 м^м® газа, = ^со2 + Vg — + = 1,014 + 0,199 + 8,26 = 9,47 м«/м3 газа, Vv = Fcr + FH2o = 9,47+ 1,97= 11,44 м3/м» газа.

51

Состав сухих продуктов сгорания:

С02= 100FCo2:Vc. r= 10,7%,

02= 100Vo,:Vc. r = 2,1%,

N2= 100VN"2:Vc. r = 87,2%.

При сжиганий газообразного топлива (за исключением газов с вы­соким содержанием СО) объем сухих продуктов сгорания меньше объе­ма воздуха, израсходованного на горение, а объем влажных продуктов сгорания, содержащих водяной пар, образующийся в результате сгора­ния водорода и углеводородов, больше объема воздуха.

Данные, приведенные в табл. 30, иллюстрируют указанное поло­жение.

Таблица 30