Усредненные характеристики газообразного топлива

Наиме- нование газа

Состав газа, % об.

Теплота сгорания ,кДж/ м3

CH4

C2H6

C3H8

C4H10

C5H12

N2

CO2

СО

H2S

Н2

О2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Природ-ный

76,7−98,9

0,1− 4,5

0,1− 1,7

0,01−0,80

0− 0,65

0,1− 14,5

0,1− 0,4

−

0,1−0,6

−

−

33 100− 36 950

Попут- ный (неф- тяной)

51,1−85,0

2,8− 17,2

0− 17,0

0,3− 15,0

0− 4,0

0− 30,0

0,3− 11,0

−

0,2− 1,1

−

−

33 500− 63 500

Генератор- ный:

воздушный

0,5

−

−

−

−

65,0

0,5

33,0

−

1,0

0,2

4 600

паровоздушный из каменных углей

0,5− 2,8

−

−

−

−

51,9− 52,6

5,0− 5,5

26,5− 27,5

0,1− 0,2

13,5

0,2

5 150− 5 860

Окончание табл. 1.8

паровоздушный из бурых углей	2,2		−	−		−		−		49,4	5,0	30,0	0,2	13,0	0,2	6 070
паровоздушный из торфа	3,5		−	−		−		−		45,2	8,0	28,0	0,1	15,0	0,2	6 500
Паровозду-шный из древесины	3,5		−	−		−		−		46,8	6,5	29,0	−	14,0	0,2	6 500
Водяной из антрацита	0,5		−	−		−		−		6,3	6,0	38,5	0,5	48,0	0,2	10 300
Доменный	0,3− 1,6		−	−		−		−		51,4− 58,5	10,5− 12,0	27,0− 28,0	0− 0,3	2,7−8,0	−	3 900−4 900
Коксовый	24,4−25,0		−	−		−		−		7,7− 7,8	2,3	6,8	0,4	57,0− 57,5	0,8	16 500− 20 600
Переработ-ки нефти	41,0	43,0								0,2	0,5	0,8	−	14,0	−	46 000− 50 000
Подземной газифика- ции	1,8	−			−		−		−	57,6− 63,6	9,5− 10,3	10,0− 18,4	0,6	11,1− 14,1	0,2	3 600−4 350
Биогаз	55− 70	−			−		−		−	−	27− 44	−	3,0	1,0	−	22 400− 26 100

Более полная характеристика твердого и газообразного топлива различных месторождений стран СНГ и Республики Беларусь приведена в [1] прил., табл. 24.

1.1.4. Выбор топлива для тепловой обработки. При применении того или иного источника теплоты, топлива для осуществления тепловых процессов в технологии силикатных материалов и изделий следует руководствоваться следующими технико-экономическими факторами:

− видом и объемом выпускаемых материалов и изделий;

− конструкцией тепловой установки;

− структурой баланса котельно-печного топлива и принятой в Республике Беларусь государственной программой энергопотребления;

− теплотехническими характеристиками топлива;

− стоимостью топлива;

− требованиями охраны окружающей среды.

Наиболее требовательными к источникам теплоты являются процессы получения тонкой и технической керамики, варки стекла и тепловой обработки стеклоизделий. Для этой цели могут использоваться природный газ, электрическая энергия, а также жидкое топливо. Для тепловой обработки других видов силикатных материалов практически могут быть использованы все виды органического топлива. Применение их в первую очередь будет определяться конструкцией тепловой установки.

Твердое топливо наименее пригодно для современных печей. Но применение его может быть актуальным при возвращении к обжигу извести, шамота и других материалов в высокоэкономичных шахтных печах, обжигу керамического кирпича в кольцевых печах. Шахтные печи при пересыпном способе обжига требуют сортированного топлива с высокой механической и термической стойкостью, малым (до 5%) выходом летучих, с малой зольностью (каменные угли марки СС, Т, антрациты). Шахтные печи с полугазовыми топками работают на топливе с большим выходом летучих. Для кольцевых печей нежелательно многозольное топливо с легкоплавкой золой. В этих печах можно использовать местное топливо (фрезерный торф, опилки и т.д.).

Твердое топливо в пылевидном состоянии (каменные угли марки Г, Т, антрациты, их смеси, бурые угли, горючие сланцы) имеют ограниченное применение и используются главным образом во вращающихся печах, в топках промышленных котельных для получения пара.

В республике в перспективе, согласно Государственной программе, доля каменного угля в структуре топливного баланса должна возрасти за счет природного газа, что потребует более широкого его использования в ряде тепловых установок.

Более «удобным» топливом для тепловой обработки силикатных материалов является жидкое и газообразное топливо. Жидкое топливо имеет преимущество перед твердым топливом благодаря более высокой теплоте сгорания, почти отсутствию золы и влаги, высокого пирометрического эффекта процесса горения. При применении жидкого топлива снижаются затраты на устройство топливных складов и на оборудование по его транспортировке. Но более рациональным является использование природного газа. Он отвечает всем требованиям технологии: имеет высокую теплоту сгорания; не содержит балласта, серы; сжигание его может быть полным; регулирование тепловых режимов является легким и удобным, не требует дорогих устройств для сжигания. Однако сжигание природного газа в промышленных тепловых установках считается расточительным и для менее ответственных процессов он должен быть заменен на другие виды топлива.

При выборе топлива для тепловой обработки необходимо исходить из структуры топливно-энергетического баланса в Беларуси. Так, в последние годы доля природного газа составляла примерно 67, мазута 15, каменного угля 1, торфа и торфобрикетов 3, древесины 7, остальных видов топлива, включая нефтяной газ, отходы производств и вторичные энергоресурсы (ВЭР)  7%. Из указанного топлива 83% импортируется. Потребляется в республике около 20 млн. т у.т., или 16,8 млрд. м³ природного газа, 4,5 млн. т у.т. мазута.

Из приведенных данных видно, что основным топливом, применяемым в республике, является газообразное (природный газ) и жидкое (мазут). Поэтому все предприятия технологии силикатных материалов в настоящее время ориентированы на потребление этих видов топлива. В обозримой перспективе на развитие топливной базы нашей страны будет оказывать влияние рост цен на все виды топливно-энергетических ресурсов при опережающем росте стоимости высококачественного газомазутного топлива.

В связи с этим к 2020 году прогнозируется следующая структура топливного баланса Республики Беларусь с учетом возможного строительства АЭС и потенциального развития и использования местных топливно-энергетических ресурсов: при общем потреблении котельно-печного топлива 32,8 млн. т у.т. доля природного газа составит 58,5; ядерного топлива 15,2; дров 10,7; мазута и торфа по 4,3; угля 0,6 и прочих видов топлива  6,4%.

Для снижения энергоемкости ВВП стоит задача к 2012 г. увеличить до 25% (6,75 млн. т у.т.) потребление местных видов топлива (торфа, дров), отходов производства (лигнина, древесной щепы, опилок, биогаза и др.), получения электроэнергии за счет возобновляемых видов энергии (воды, ветра, солнца), что обеспечит повышение энергетической безопасности страны.

В республике существует огромный потенциал энергосбережения ТЭР. Реализация этого потенциала является приоритетом энергетической и экономической политики нашего государства. Энергосбережение сейчас занимает место, по значению равное техническому перевооружению и развитию топливных отраслей, и рассматривается как крупный потенциальный источник, способный обеспечить до 50% потребности Беларуси в энергоресурсах. Эффективность использования энергоресурсов является фактором, определяющим производство конкурентоспособной продукции.

Из направлений политики энергосбережения основными для производства силикатных материалов является совершенствование технологических процессов, в частности:

 в производстве цемента и извести − это переход на сухой способ производства, совершенствование процессов сжигания топлива, использование в качестве топлива отходов производства, утилизация ВЭР, применение газотурбинных установок (ГТУ) и газопоршневых агрегатов (ГПА);

 в производстве стекла и изделий из него − это переход на электрическую варку, применение кислородного дутья, совершенствование процессов сжигания топлива, утилизация ВЭР, в т.ч. с применением ГТУ и ГПА, проведение эффективной теплоизоляции стекловаренных печей;

 в производстве керамического кирпича и изделий из керамики − это совершенствование режимов сушки, обжига и конструкции тепловых агрегатов, использование местных видов топлива и отходов производства, интенсификация процесса обжига, улучшение теплоизоляции тепловых установок, утилизация ВЭР, в т. ч. с использованием тепловых насосов, применение импульсного процесса сжигания жидкого топлива;

 в производстве изделий автоклавного твердения − сокращение продолжительности запаривания, осуществление вакуумирования, перепуска пара, установка аккумуляторов пара, использование теплоты конденсата пара, а также пара без предварительного дросселирования.

Сжигание органического топлива в тепловых установках производства силикатных материалов связано с загрязнением атмосферы продуктами сгорания, содержащими пыль, NO_х, SO₂, CO, CO₂, углеводороды. Если содержание в дымовых газах пыли, SO₂ обусловлено составом топлива, а содержание NO_x, CO, углеводородов − условиями сжигания, то образование СО₂ присуще всем видам органического топлива. Выделяющийся при горении топлива СО₂ повышает его концентрацию в атмосфере и способствует образованию парникового эффекта. Единственный способ уменьшения выбросов СО₂ и других вредных компонентов в окружающую среду − снижение потребления топлива за счет энергосбережения или применение возобновляемых видов энергии.

Оценкой выбора источников для генерации энергии по воздействию на окружающую среду может служить метод, разработанный Европейской ассоциацией производителей возобновляемой энергии. С помощью его установлен в штрафных экологических баллах количественный ущерб окружающей среде, наносимый при выработке электроэнергии от различных источников: бурого угля − 1735, мазута − 1398, каменного угля − 1356, атомного топлива − 672, солнечных фотоэлементов − 461, природного газа − менее 267, ветра − 65, малых ГЭС − 5.