Чему равна низшая теплота сгорания природного газа

Калорийность газа

Калорийность газа (теплота сгорания, теплотворная способность газа) – это количество тепла, выделяющегося при сгорании единицы объема природного газа с воздухом в стандартных условиях, с учетом конденсации водяного пара, образовавшегося в процессе горения, или с учетом сохранения воды в парообразном состоянии.
Калорийность газа это величина, показывающая сколько ккал выделится при сжигании 1 м3 газа.
Калорийность природного газа составляет около 4500 ккал /м 3 .
Калорийность 1 м 3 подготовленного товарного газа составляет около 8000 ккал.
Чем выше калорийность, тем лучше.
Калорийность является одним из основных показателей качества газа.

Высшая теплота сгорания — количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы объема сухого газа, измеренного при нормальных или стандартных условиях, сюда входит и теплота конденсации водяных паров.

Низшая теплота сгорания — количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы объема сухого газа, измеренного при нормальных или стандартных условиях, за вычетом теплоты конденсации водяных паров.
По действующим стандартам, теплота сгорания (низшая) должна быть не ниже 7600 ккал/м 3 .

За единицу измерения количества тепла принята калория (кал).
1 калория — количество тепла, необходимое для нагревания 1 г чистой воды на 1° С, при температуре окружающего воздуха 19,5 — 20,5°С и атмосферном давлении 760 мм рт. ст.
Обычно используется размерность 1 килокалорией (ккал) = 1000 кал.
Также единицей теплоты сгорания является кДж/кг (для твердого топлива) или кДж/м 3 (для газообразного топлива).

Чем выше калорийность, тем меньший объем газа необходим, чтобы вскипятить, например, 1 литр воды на газовой плите или повысить на 1°С температуру в доме.
При более высокой калорийности чайники закипают быстрее, и обед готовится скорее.

Более калорийный газ имеет более высокую цену.
В межгосударственных отношениях калорийность газа учитывается точно, потому что от этого стоимость контракта меняется, иногда до 2 -5 долл США/1000 м 3 .
Проверить калорийность газа, доставляемого конечным потребителям уже сложнее.
Это сродни скорости интернета, говорят — быстрый, а в реальности — не очень.
Так и с газом, иногда бодяжат.
Согласно межгосударственному ГОСТ 5542-87 «Газы горючие природные промышленного и комунально-бытового назначения. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ»,нормальная теплота сгорания газа составляет 7600 ккал / м 3 . На Украине Калорийность газа в основном, декларируется на уровне 8000-8250 ккал/м 3 .

Источник

§ 1.2. Характеристики топлива

Теплота сгорания топлива. Теплотой сгорания топлива назы­вают количество теплоты в кДж, выделяемой при полном сгора­нии 1 кг твердого (жидкого) или 1 м 3 газообразного топлива.

Для твердого и жидкого топлива различают теплоту сгорания высшую Q_в (кДж/кг) и низшую Q_н (кДж/кг).

Величины высшей и низшей теплоты сгорания рабочей, горю­чей и сухой массы твердого (жидкого) топлива связаны выраже­ниями:

Q=Q+225Н р +25W p ; (1.9 )

Q=Q+225Н г ; (1.10)

Q=Q+225Н с . (1.11)

Тепловые расчеты котлов выполняют, пользуясь низшей теп­лотой сгорания рабочей массы топлива:

низшая теплота сгорания (кДж/кг) рабочей массы твердого и жидкого топлива

Q=338C p +1025H p -108,5(O p -S)-25W p , (1.12)

где С р , Н р , О р , S, W p — содержание элементов в рабочей массе топлива, %;

низшая теплота сгорания (кДж/м 3 ) газообразного топлива

Q=108H₂ + 126CO + 234H₂S + 358CH₄ + 591C₂H₄ + 638C₂H₆+860С₃Н₆ + 913С₃Н₈ + + 1135С₄Н₈+1187С₄Н₁₀+1461С₅Н₁₂+ 1403C₆H₆, (1.13)

где Н₂, СО, H₂S, СН₄, С₂Н₄ и т. д. — объемное содержание газов, входящих в состав газообразного топлива, %.

При пересчете низшей теплоты сгорания пользуются следу­ющими формулами:

с горючей массы на рабочую и обратно

(1.14)

(1.15)

с сухой массы на рабочую и обратно

(1.16)

(1.17)

для горючих сланцев — с горючей массы на рабочую и об­ратно

(1.18)

(1.19)

(1.20)

Для смеси двух твердых, жидких или газообразных топлив низшая теплота сгорания определяется по формуле

, (1.21)

где b₁ — массовая доля одного из топлив в смеси; — низшая теплота сгорания первого вида топлива в смеси, кДж/кг (кДж/м 3 ); — низшая теплота сгорания второго вида топлива, кДж/кг (кДж/м 3 ).

Для сравнения тепловой ценности различных видов топлива пользуются понятием условного топлива. Условным топливом называют такое топливо, теплота сгорания которого равна 29 300 кДж/кг.

Пересчет расхода натурального топлива на условное осущест­вляется по формуле

где В_у и В — соответственно расход условного и натурального топлива, кг, кг/с; Э — тепловой эквивалент топлива, определя­емый по формуле

Э=/29 300. (1.23)

Зольность, влажность и сернистость топлива. При рассмотре­нии условий работы котлов на различных видах топлива пользу­ются приведенными величинами зольности А_пр влажности W_np и сернистости S_пр, топлива:

приведенная зольность топлива, кг·%/МДж,

А_пр=А р /; (1.24)

приведенная влажность топлива, кг·%/МДж,

W_пр=W р /; (1.25)

приведенная сернистость топлива, кг·%/МДж,

S_пр=/; (1.26)

Задача 1.9. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы челябинского угля марки БЗ состава: С р =37,3%; Н р =2,8%; =l,0%; N p =0,9%; О р =10,5%; А р =29,5% и W p =18,0%.

Ответ: =13997 кДж/кг; =15077 кДж/кг.

Задача 1.10. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы кузнецкого угля марки Д, если состав его горючей массы: C г =78,5%; Н г =5,6%;с S=0,4%; N г =2,5%; О г =13,0%. Зольность сухой массы А с =15,0% и влажность рабочая W р =12,0%.

Решение: Пользуясь коэффициентами пересчета (табл. 1.1), определяем зольность рабочей массы топлива

Низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, по фор­муле (1.12),

Q = 338C p +1025H p -108,5(O p -S)-25W p =338·58,7+1025·4,2-108,5(9,7-0,3)-25·12= =22 825 кДж/кг.

Высшая теплота сгорания, по формуле (1.9),

Q=Q+225Н р +25W p =22825+225·4,2+25·12,0=24 070 кДж/кг.

Задача 1.11. Определить низшую теплоту сгорания рабочей и сухой массы донецкого угля марки Г, если известны его низшая теплота сгорания горючей массы Q=33170 кДж/кг, зольность сухой массы А с =25,0% и влажность рабочая W p = 8,0%.

Ответ: Q=22024 кДж/кг; Q=24157 кДж/кг.

Задача 1.12. Определить низшую теплоту сгорания горючей и сухой массы кузнецкого угля марки Т, если известны его низшая теплота сгорания рабочей массы Q=26180 кДж/кг, зо­льность сухой массы А c = 18,0% и влажность рабочая W p = 6,5%.

Ответ: Q=34345 кДж/кг; Q=28174 кДж/кг.

Задача 1.13. Определить высшую теплоту сгорания горючей и сухой массы кизеловского угля марки Г, если известны следу­ющие величины: Q=l9680 кДж/кг; Н р =3,6%; A р =31,0%; W p =6,0%.

Ответ: Q=21 961 кДж/кг; Q=32635кДж/кг.

Задача 1.14. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы ленинградских сланцев, если известны следующие величины: Q=36848 кДж/кг; Н р =2,7%; A р =46,0%; W p =11,5% и (СО₂)=16,4%.

Ответ: Q= 9337 кДж/кг; Q=10 232 кДж/кг.

Задача 1.15. Определить низшую и высшую теплоту сгорания горючей массы высокосернистого мазута, если известны следующие величины: Q=38772 кДж/кг; Н р =10,4%; А р =0,1% W p =3,0%.

Решение: Содержание водорода в горючей массе определяем, пользуясь коэффициентом пересчета (табл. 1.1):

Низшая теплота сгорания горючей массы топлива, по формуле (1.15),

кДж/кг.

Высшая теплота сгорания, по формуле (1.10),

Q=Q+225Н г =40090+225·10,7 = 42497 кДж/кг.

Задача 1.16. Определить низшую теплоту сгорания сухо природного газа Саратовского месторождения состава: СО₂=0,8%; СН₄=84,5%; С₂Н₆=3,8%; С₃Н₈=1,9%; С₄Н₁₀=0,9%; С₅Н₁₂=0,3%; N₂=7,8%.

Ответ: Q=35799 кДж/м 3 .

Задача 1.17. Определить низшую теплоту сгорания рабочей массы челябинского угля марки БЗ состава: С р =37,3%; Н р =2,8%; S=1,O%; N p =0,9%; О р =10,5%; A р =29,5%; W p =18%, — при увеличении его влажности до W p =20%.

Ответ: Q=13542 кДж/кг.

Задача 1.18. В топке котла сжигается смесь, состоящая из 3·10 3 кг кузнецкого угля марки Д и 7·10 3 кг кузнецкого угля марки Т. Определить низшую теплоту сгорания смеси, если известно, что низшая теплота сгорания угля марки Д составляет Q=22825 кДж/кг, а угля марки Т — Q=26180 кДж/кг. .

Ответ: Q=25174 кДж/кг.

Задача 1.19. Определить высшую теплоту сгорания рабочей массы, приведенную влажность, приведенную зольность, приве­денную сернистость и тепловой эквивалент подмосковного угля марки Б2 состава: С р =28,7%; Н р =2,2%; S=2,7%; N p =0,6%; О p =8,6%; A p =25,2%; W p =32%.

Решение: Низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, по формуле (1.12),

Q=338C p +1025Н р -108,5 (O p -S)-25W p =338·28,7+1025·2,2-108,5(8,6-2,7)-25·32= =10516 кДж/кг.

Высшая теплота сгорания рабочей массы топлива, по фор­муле (1.9),

Q=Q+225H p +25W p =10516 + 225·2,2+25·32=11811 кДж/кг.

Приведенная влажность топлива, по формуле (1.25),

W_np=W p /Q= 32/10,516 = 3,04 кг· %/МДж.

Приведенная зольность топлива, по формуле (1.24),

A_пр=A р /Q=25,2/10,516 = 2,39 кг·%/МДж.

Приведенная сернистость топлива, по формуле (1.26),

S_np=S p /Q=2,7/10,516 = 0,257 кг·%/МДж.

Тепловой эквивалент топлива, по формуле (1.23),

Э=Q/29300=10516/29300=0,36.

Задача 1.20. Определить высшую теплоту сгорания рабочей массы, приведенную влажность, приведенную зольность, приве­денную сернистость и тепловой эквивалент донецкого угля марки А, если известны следующие величины: Q=22625 кДж/кг; Н р =1,2%; S=l,7%; А р =22,9%; W p =8,5%.

Ответ: Q=23107,5 кДж/кг; W_np=0,375 кг·%/МДж; A_np=1,01 кг·%/МДж; S_np=0,075 кг·%/МДж; Э = 0,77.

Задача 1.21. Определить приведенную влажность, приведен­ную зольность и приведенную сернистость донецкого угля марки Т состава: С p =62,7%; Н р =3,1%; S=2,8%; N p =0,9%; O p =l,7%; A р =23,8%; W p =5%.

Ответ: W_np=0,203 кг·%/МДж; A_np=0,966 кг·%/МДж; S_np=0,114 кг·%/МДж.

Задача 1.22. Определить приведенную влажность, приведенную зольность и тепловой эквивалент челябинского угля марки БЗ, если известен, состав его горючей массы: С г =71,1%; H г =5,3%; S=l,9%; N г =l,7%; О г =20,0%; зольность сухой мас­сы А с =36% и влажность рабочая W р =18%.

Ответ: W_nр=1,286 кг·%/МДж; А р =2,107 кг·%/МДж; Э=0,48.

Задача 1.23. На складе котельной имеется 60·10 3 кг ангренского угля марки Б2, состав которого по горючей массе: C г =76,0%; H г =3,8%; S=2,5%; N г =0,4%; О г =17,3%; зольность сухой массы А с =20,0% и влажность рабочая W р =34,5%. Опреде­лить запас угля на складе в кг условного топлива.

Ответ: В_у=28315 кг.

Задача 1.24. Для котельной, в которой установлены котлы с различными топками, подвезено 50·10 3 кг донецкого угля мар­ки Т состава: С р = 62,7%; Н р =3,1%; S=2,8%; N p =0,9%; O p =1,7%; А р =23,8%; W р =5,0%, и 60·10 3 кг донецкого угля марки А состава: С р =63,8%; Н р =1,2%; S=l,7%; N p =0,6%; O p =l,3%; А р =22,9%; W p =8,5%. Определить время работы топок, если известно, что топки, работающие на угле марки Т, расходуют 2·10 3 кг/ч условного топлива, а топки, работающие на угле марки А, — 2,3·10 3 кг/ч условного топлива.

Решение: Низшая теплота сгорания рабочей массы донец­кого угля марки Т, по формуле (1.12),

Q=338C p +1025H p -108,5(O p -S)-25W p =338·62,7+1025·3,1-108,5(1,7-2,8)-25·5,0= =24365 кДж/кг.

Масса условного топлива, соответствующая 50·10 3 кг донец­кого угля марки Т, по формуле (1.22);

B_y1=B₁Э=В₁Q/29300=50·10 3 -24365/29300=41,6·10 3 кг.

Определяем время работы топок на донецком угле марки Т: τ₁=В_у1/(2·10 3 )=41,6103/(2·10 3 ) =20,8 ч.

Низшая теплота сгорания рабочей массы донецкого угля мар­ки А, по формуле (1.12),

Q=338С р +1025Н р -108,5(O p -S)-25W p =338·63,8+1025·1,2-108,5(1,3-1,7)-25·8,5= =22625 кДж/кг.

Масса условного топлива, соответствующая 60·10 3 кг донец­кого угля марки А, по формуле (1.22),

B_y2=B₂Q/29300=60·10 3 -22625/29300=46,3·10 3 кг.

Находим время работы топок на донецком угле марки А:

τ₂=B_у2/(2,3·10 3 )=46,3·10 3 /(2,3·10 3 )=20,1 ч.

Задача 1.25. Две котельные установки одинаковой произво­дительности работают на различных видах топлива. Первая из них сжигает 10·10 3 кг/ч кузнецкого угля марки Т состава: С р =68,6%; Н р =3,1%; S=0,4%; N p =l,5%; О р =3,1%; A р =16,8%; W p =6,5%. Вторая расходует 6·10 3 кг/ч кузнецкого угля марки Д состава: C p =58,7%; Н р =4,2%; S=0,3%; N p =l,9%; О р =9,7%; A p =13,2%; W p =12,0%. Определить, какому количест­ву условного топлива эквивалентен часовой расход топлива в установках.

Ответ: B_y1=9000 кг/ч; В_у2=4674 кг/ч.

Задача 1.26. В котельной за 10 ч сжигается 10 6 кг донецкого угля марки Г состава: С p =55,2%; Н р =3,8%; S=3,2%; N p =1,0%; О р =5,8%; А р =23,0%; W p =8,0%. Определить часовую потребность котельной в условном топливе.

Ответ: В_у=15170 кг/ч.

Источник