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 ТОП’ лив а.

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, водорода, метана и других как предельных, так и не­предельных углеводородов, кислорода, двуокиси углерода и т. д. Таким об­разом, газевып анализ, по сравнению с элементарным анализом, позволяет более полно оценить состав газа. Так, например, элементарный анализ яе позволяет установить различие между С02 и смесыо, состоящей из СО и 0,5 02, а газовым анализол1 это различие устанавливается четко и опреде­ленно. В отличие от твердого и жидкого топлива состав газообразного топлива выражают ие в виде суммы элементов, а в виде суммы горючих и инертных «омпонентоп газа, и притом не в весовых, а в объемпых процентах.

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 СО + 0,5 Ог + 1,88 N2 = СО-2 + 1,88 N2;

Водород Иг + 0,5 Ог + 1,88 N2 = И20 + 1,88 N2;

П рсдельпи цглеводо роды

Метан СН4 + 20г + 7,52 N2 = СОг + 2 НгО + 7,5-N2;

Этап СцН0 + 3,50г + 13,10 N2 = 2С0г + ЗНгО + 13,16N2;

Пропан СаН8 + 502 + 18,8 N2 = ЗСОг + 411гО + 18,8^;

Бутан СіНщ + 6,502+24,441^ = 4С0г+ 5Н>0 -|- 24,44М2

Иентан СзН^ + ЗОН 30,08к-2 = 5с0г + бн20 + 30,0на.

Непредельные углеводороды (с одной двойной связью)

Этилен С2Н1 + ЗОг + 11,28Мг = 2С02 + 2Н/1 + 11

Пропилен СзН„ + 4,50г + 16,9:^2 = ЗСО? + 31ЬО + 1[>,92Ма.

Серосодород НзБ + 1,502 + 5,64.Мг = ЭОг + НгО + 5,04^.

Непредельные и ароматические углеводороды в процессе газового анализа определяются обычно совместно путем поглощения бромной водой или дру­гими поглотителями. Сумму непредельных и ароматических углеводородов обозначают СпНт. При содержании в газе небольшого процента непредель­ных углеводородов обычно приравнивают их к этилену, т. е. считают, что СпНт = С2Н4. При содержании в газе наряду с непредельными углеводо­родами ароматических углеводородов (например, в коксовом газе) среднему составу непредельных и ароматических углеводородов п большей степени со­ответствует пропилен, и СпНт принимают за С3Н6.

В соответствии с приведенными выше уравнениями горения компонентов газообразного топлива объем кислорода, необходимый для сгорания 1 нч3 газа, подсчитывают по формуле

К, = 0,01 (0,500 + 0,5Н* + 2СН4 + 3,5С2П, + 50,11* + +■

+ 8С5Н13 + ЗС.2Н4 + 4,5С3Нв + 1,5Н23 — О.,) нм3 .’им3 газа. (III.19)

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

(111.20)

Подсчет объема продуктов сгорания. Суммарный объем влажных про­дуктов полного сгорания 1 нм3 газообразного топлива равен

= Усо, + 1^0, У1ио У^г+У0інм3/нм3 таза

^ со2 — 0,01 (СО-2 — р СО СНд 2С2г1в 4~ 4С4Н10 5С^Н

2С2Н4 + ЗС3И е) нм3/нм3 газа,

Или

Г,0, = 0,01 (С02 СО + «Сг1Н2п+2 пС,^.т) им3/им3 газа,

["йо2 = 0,01Н,3 нм3/нм3 газа,

Vі;о3 = им3/нм’Л газа

1Чо — 0,01 (Нг + 2СН4 ЗС2И6 -} 4С;;Н8 . 5С4Н10 -!- 2СЛ14

+ Н^Э) нм3/им3 газа,

А с учетом содержания в 1 нм3 газа (і грамм влаги и содержания в воздухе 1% влаги по весу, т. е. 0,010 им3 на 1 нм3 сухого воздуха

7Ні0 0,01 (Т12 -4- 2СН4 ЗСаН0 4С3Н8 + 5С4Н10 2С*Н3 + ЗС3Н0

Нг3 + 0,125<і 1,67°-а) цм3!нм3 газа, (III.30)

Или

Vн? о = 0,01 [Н2 + (п 1) С„Н811+а СЯП; Н, й] нл.3/нм3 газа, (III.31) а с учетом содержания влаги в газе и воздухе

Кн? о= 0,01 |Н2 + (п + 1) СПН,„„ + С„Нт+ Н2Б + 0,125гі+1,6У^нлі»

На 1 нм3 газа, (III.32)

= 3,767ога Г 0,0Ш2 пм3/нмэ газа, (III.33)

<б = (* — 1) Па нм3/нм3 газа. (111.34)

Объем воздуха и продуктов сгорания можно подсчитать также по не-

Сколько иному методу, а именно вести подсчет на 100.и3 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. 17).

Применение указанных методов иллюстрируется следующим подсчетом.

Подсчет 2.

Определить объем воздуха, подсчитать объем и состав продуктов сгорания, при ежи ганни с коэффициентом избытка воздуха 1,1 природного газа следующего состава: СН4 — 95,0%; С2Н6 — 1,0%; С3Нв-0,6%; С4Н10-0,4%; С02 —1,0%; ]Ч2 — 2,0%. 1. Подсчет по формулам (III.19) — (III.29)

У1^ = 0,01 (1. :Н, + 3,5С2Н„ — ‘зІІ8 + 0,Г;С. ЛІ1,) = 0,01 (:;-95 + 3,5-1 + 5-0,6 +

-V — 6,5 — 0,4) = 1,991 іім3/нмя газа,

1’0 = аУ» = 1.1-1,991 = ”.,190 пм3/пм3 газа,

Рд =(о_1, = 0,1-1,991 =0,199

Ун = 4,76 У0 = 4,76 • 2.,19 = 10,43 пмя, нм3 газа,

№0і + 0,01 N2 = Я,76• 2,19 + 0,01-2 = 8,26 нм! /нм3 газа,

ГСОг = 0,01 (С11л + ..С2Но + :3и8 + 40,11!, + СОг) = 0,01 (95 + 2-1 + 3-0,6 +

+ 4-0,4 -(- 1) = 1,014 га. ча,

Уыо =0,01 (2(;Н1 + ЗС2Но + 4С3Н8 + 5С, Ні)) =0,01 (2-95 + 3-1 + 4-0,6 + 5-0,4) =

= 1,97 нмя/нм3 гапа,

Ус г = УСОг + 7“;° + = 1,014 + 0,199 + 8,26 = 9,47 нм3/нм3 газа,

= Ус т + Уи„о = 9,47 + 1,97 = 11,44 м3/м3 газа.

Состав сухих продуктов сгорания С02 = 100УС02 Ус г = 10,7%.

=ісок0і ус-т = 2АГ N2=100^ Ус_г = 87,2%.

УВ0,1Д при а 1,1=2) 9+824=1043 «л»3/100

Г0.г = 101,4 + 19,9 + 820 = 947 /100 газа

Уъ = 947 + 197,4 = 1144 клі3/100 газа.

Состав сухих продуктов сгорания:

С02 = 10,7%

О, = 2,1 о/о

N. = 87,2<й 100,0%

Таблица 18

Соотношение объемов воздуха и продуктов сгорания газообразного топлива

При сжигании 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 угле водородов, больше объема воздуха.

Данные, приведенные в табл. 18, иллюстрируют указанное положение.