3 Анализ
Сущность переработки угля заключается в комплексном использовании как углеводородной (органической), так и минеральной его частей. Уголь с помощью различных физико - химических процессов можно перерабатывать в жидкую и газообразную углеводородную продукцию.
Переработка угля - это энергоемкий энерготехнологический процесс. Для производства 4 х 106 тонн моторных топлив необходимо сжигать на ТЭЦ около 4 х 106 тонн угля и получать 40 х 106 тонн отходов [3] .
Каждое топливо при горении выделяет неодинаковое количество тепла. Количество тепла (калорий), которое выделяется при полном сгорании 1кг твердого или жидкого топлива или при сгорании 1м3 газообразного, называется теплотворной способностью. Теплотворная способность различных видов топлива имеет широкие пределы.
Например, для мазута теплотворная способность составляет около 10000 ккал/кг, для качественного каменного угля - 7000 ккал/кг и т. д. Чем выше теплотворная способность топлива, тем оно ценнее, так как для получения одного и того же количества тепла его потребуется меньше. Для сравнения тепловой ценности различных топлив принято топливо, имеющее теплотворную способность 7000ккал/кг: условное топливо [3,4,5].
4 Применение новых опорных знаний
Энерготехнология
коксовании угля сопровождается
образованием коксового газа, который
является газообразным топливом. Сухой
коксовый газ имеет состав (по объему):
56% Н2,
25.5% СН4,
2,5% тяжелых углеводородов (СnHm),
7.0% СО, 2.6% СО2,
0.7% О2,
5.7% N2.
Подсчитать: а) количество сухого воздуха
для полного сгорания этого газа, если
коэффициент избытка воздуха равен
;
б) состав продуктов сгорания
[6] c.265.
Решение. Расчет ведем на 100м3 или 100кг.моль газа: при этом принимаем тяжелые углеводороды за этилен (С2H4).
Реакции при полном сгорании составных частей косового газа выражается уравнениями:
Потребное количество кислорода для сгорания коксового газа составит:
89,3кг-моль кислорода приходится на 100 кг-моль коксового газа.
Воздух содержит 79/21=3,76 м3 азота на 1м3 кислорода; поэтому теоретический объем сухого воздуха составит:
При
коэффициенте избытка воздуха
объем VВ
и масса mв
воздуха:
VВ
,
.
Объем продуктов сгорания составит:
-
от сгорания
м3
-
от сгорания
м3
-
от сгорания
м3
С
коксовым газом
м3
Итого: Объем продуктов сгорания составит 40,1 м3
-
от сгорания
м3
-
от сгорания
м3
-
от сгорания
м3
Итого: Объем
продуктов сгорания составит
-
с воздухом
м3
С
коксовым газом
м3
Итого:
м3
-
введено с избытком воздуха
м3
Всего:
Объем продуктов сгорания составит
м3
Таким образом, на 100м3 сгоревшего газа образуется 536,0м3 влажных или 536,0 - 112,0 = 424,0 м3 сухих продуктов сгорания. Состав сухих продуктов сгорания:
=
=
=
Проверка
состава сухих продуктов сгорания:
5 Синтез
Подсчитать, какой должен быть состав паровоздушной смеси, чтобы окиси углерода и водорода (СО + Н2) в продуктах газификации было втрое больше, чем азота [6] c.267.
Решение. Расчет ведем на 1 кг - моль кислорода или, что то же, на
1 кг - моль (1 + 3,76) кг - моль воздуха.
Обозначив количество водяного пара через х кг-моль, на 1 кг-моль кислорода получим:
Суммарно:100%
,
(1.1)
Таким образом, в продуктах газификации содержится:
..2 + х
кг
- моль (или объемов)
…3,76 кг - моль
…
х кг - моль
Итого:
По условию задачи азот в них должен составлять 1/3 от (СО + Н2).
Следовательно:
,
(1.2)
Отсюда:
кг
- моль
На 4,76кг - моль воздуха требуется 4,64кг - моль , или на 1м3 воздуха:
м3
водяных паров