книги из ГПНТБ / Чепель В.М. Сжигание газов в топках котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий

ваться как топливо для паровых котлов и двигателей внутрен­ него сгорания.

Только после Великой Октябрьской социалистической рево­ люции работы по изысканию газовых месторождений и их экс­ плуатации, по постройке новых газовых заводов, бытового и про­ мышленного газоснабжения городов и отдельных предприятий получили настоящее развитие.

Намеченное еще на XVIII съезде ВКП(б) и прерванное Вели­ кой Отечественной войной широкое развитие газоснабжения городов СССР вновь возродилось уже с 1943 г. и в послевоенные годы достигло очень высоких темпов. Так, в сентябре 1943 г. был сдан в эксплуатацию первый в СССР дальний газопровод Бугуруслаи — Куйбышев протяжением в 180 км, снабдивший бугурусланским природным газом промышленность и население этих городов. Еще в годы войны промышленность г. Саратова была также переведена на природный газ Елшанского месторо­ ждения, находящегося в 17 км от Саратова. Запасы газа в Сара­ товском газоносном районе позволили использовать его для снаб­ жения газом г. Москвы, газоснабжение которой до этого ограни­ чивалось искусственным газом, получаемым с местных газовых

в1947 г.

В1945 г. вступил в строй первый в Средней Азии газопровод, подающий газ с нефтепромыслов в г. Андижан Узбекской ССР. В это же время сооружается ряд мелких газопроводов и произво­

дится газификация нескольких городов и населенных пунктов в Ставропольском и Краснодарском краях на базе природных газов.

Одновременно начато строительство газопровода Дашава — Киев, протяженностью в 520 км, введенного в действие в 1947 г.

иснабдившего природным дашавским газом г. Киев и ряд других, городов Украинской ССР. Позднее этот газопровод был продол­ жен до Москвы, и дашавский газ пополнил ресурсы столицы удоб­ ным и дешевым топливом, каким являются горючие газы вообще

иприродные в частности. Попутно получили газ города Брянск, Калуга, Бежица и другие.

Вэто же время на базе дашавского газа расширена газифика­ ция г. Львова и других городов Львовской области.

В1947 г. вступил в строй начатый строительством в 1945 г. газопровод Кохтла-Ярве — Ленинград, протяженностью в 240 км, обеспечивающий подачу в Ленинград сланцевого газа, выраба­ тываемого из эстонских и гдовских сланцев на газовых заводах в Кохтла-Ярве и г. Сланцы.

в несколько раз превысившем количество газа, вырабатываемого на местном коксо-газовом заводе, позволило обеспечить этим топливом жилые дома всех районов города и перевести на газ часть коммунально-бытовых и промышленных предприятий.

В 1953 г. вступил в строй газопровод Кохтла-Ярве — Таллин, давший газ столице Эстонской ССР.

Местным природным газом были обеспечены жилые дома г. Уфы и других городов Башкирской АССР.

За послевоенный период только по РСФСР, кроме ранее ука­ занных газопроводов, сооружены магистральные газопроводы Арчеда — Сталинград, Туймазы — Уфа, Миииибаево — Казань, Малгобек — Орджоникидзе, Ахтырская — Краснодар, Тула — Москва, Ставрополь — Москва, Шкапово — Ишимбай — Маг­ нитогорск п другие, в результате чего в 1958 г. газом пользова­ лись свыше 75 городов и свыше 200 рабочих поселков и других

долженного от Серпухова до Ленинграда.

За указанный период переведено на газ свыше 1 400 000 квар­ тир, в том числе в Москве 515 000 и в Ленинграде около 300 000

итысячи котельных и печных установок коммунально-бытовых

ипромышленных предприятий. В настоящее время строятся газопроводы Шебелинка — Брянск, Саратов — Горький, Став­ рополь — Грозный и другие.

XXI съезд КПСС, принявший величественную программу развернутого строительства коммунистического общества, при­ знал главной практической задачей этого периода решение основ­ ной экономической задачи СССР — догнать и перегнать наиболее развитые капиталистические страны по производству продукции на душу населения.

Для решения этой задачи XXI съезд КПСС нацелил топлив­

ную промышленность на преимущественное развитие добычи и переработки нефти и газа, как топлива и сырья для промыш­ ленности, с тем, чтобы удельный вес их в общем производстве топлива к концу семилетки был поднят с 31 до 51 %.

Для этого добыча нефти должна составить в 1965 г. 230— 240 млн. т или увеличиться в два раза, а добыча и производство

быть доведены до 270—320 млрд, м 3 в год.

Успешное осуществление этого задания даст громадную эко­ номию средств и общественного труда в области материального производства и будет способствовать ускорению темпов развития народного хозяйства, так как затраты труда на добычу природ­ ных газов примерно в 20 раз меньше, чем затрата на добычу

соответствующего количества каменного угля, а стоимость в 5— 6 раз ниже. Кроме того, перевод на природный газ котельных установок и печей металлургической, цементной, стекловарен­ ной и других отраслей промышленности повышает их произво­ дительность и коэффициент полезного действия с одновременным повышением производительности труда (до 36%), что позволит обеспечить значительный прирост материального производства на том же оборудовании, без затрат на иовое строительство.

За семилетие 1959—1965 гг. должно быть построено 26 тыс. км новых магистральных газопроводов, в том числе кроме выше­ указанных строящихся: Краснодар — Серпухов, Дашава Минск — Ленинград, Газли (Бухара) — Челябинск — Сверд­ ловск; Карадаг (Азербайджан) — Тбилиси — Ереван; Коми АССР — Урал; Березово — Свердловск; Джаркак (Бухара) — Са­ марканд— Ташкент и др. В 1960 г. подача газа только в Москву возрастет до 9 млрд, м 3 и до 13,5 млрд, м 3 в 1965 г. и составит до 70% от всего топлива, потребляемого столицей; за счет Ставро­ польского природного газа в несколько раз увеличится газоснаб­ жение Ленинграда и удельный вес газа как топлива в 1965 г. возрастет в топливном балансе города до 90%.

Развивающаяся такими высокими темпами газификация горо­ дов СССР даст возможность в ближайшее время перевести тысячи коммунально-бытовых и промышленных предприятий на газовое топливо.

Глава I

СВЕДЕНИЯ ПО ФИЗИКЕ И ХИМИИ Общие понятия о веществе и его свойствах

Изучение техники сжигания горючих газов невозможно без некоторых сведений из физики и химии — наук, изучающих явления, происходящие с телом и веществом. В настоящей главе излагаются эти необходимые сведения, которые читателю следует усвоить, прежде чем переходить к следующим главам.

В своей жизни человек постоянно имеет дело с множеством

м а т е р и и . Физических тел в природе имеется бесконечное мно­ жество, так же велико и разнообразие веществ, из которых они состоят.

Само по себе вещество, образующее физическое тело, состоит из мельчайших частичек — м о л е к у л , связанных между собой

К физическим явлениям относятся такие, при которых веще­ ство тела не меняется. В качестве примера можно привести рас­ ширение тел при нагревании, деление тел и т. д.

Химическими явлениями называются такие, при которых ве­ щество тела изменяется, становится другим с новым качеством. Так, например, при сгорании любого топлива образуются дымо­ вые газы — новое вещество, совсем не похожее на топливо, из которого оно получилось. Ржавление железа также есть химиче­ ское явление потому, что при этом явлении часть железа перехо­ дит под действием кислорода воздуха в окись железа — ржав­ чину. Ржавчина уже не имеет свойств железа, а является новым веществом со своими новыми свойствами.

Физические явления изучаются наукой физикой, а химиче­ ские — химией. Различаются три физических состояния тел: твердое, жидкое и газообразное.

Состояние тел зависит от силы молекулярного сцепления, расстояния между молекулами вещества, называемого межмо­ лекулярным пространством, и от подвижности молекул.

Твердые тела обладают большой силой сцепления между молекулами, малым межмолекулярным пространством и очень малой подвижностью молекул.

Эти тела имеют свою определенную форму и сохраняют свой объем. Чтобы сжать твердое тело или разделить его на части, нужно применить определенную силу. У жидких тел сила молеку­ лярного сцепления значительно меньше, чем у твердых, а меж­ молекулярное пространство и подвижность молекул значительно больше. Поэтому жидкости не имеют определенной формы и при­ нимают форму того сосуда, в котором находятся. Жидкости почти несжимаемы. Если сжимать жидкость в каком-либо закрытом сосуде, его можно в конце концов разорвать. Объем жидкости определяется объемом вмещающего ее сосуда.

У газообразных тел, примером которых могут служить воз­ дух, пар, горючие газы, дымовые газы, сила молекулярного сцепления почти отсутствует, межмолекулярное пространство и подвижность молекул весьма большие, поэтому газообразные тела обладают большой текучестью, не имеют ни определенной формы, ни определенного объема. Как и жидкости, газы своей формы не имеют и принимают форму сосуда, в котором находятся.

Многие физические тела могут переходить из одного состояния в другое при изменении их температуры. Так, например, вода в зависимости от температуры может быть в твердом состоянии — лед, в жидком и в газообразном состоянии — пар. Многие газы под действием температуры и давления могут быть также переве­ дены в жидкое и даже твердое состояние.

Давление и его измерение

Воздух, окружающий земной шар, своим весом давит на по­ верхность земли и на все находящиеся па ней предметы. Это да­ вление называется а т м о с ф е р н ы м д а в л е н и е м .

Если трубку одним ее концом опустить в воду, а через другой конец выкачать из трубки воздух, то атмосферное давление за­ ставит воду подняться в трубке на высоту в 10 м 33 см.

Если трубка будет иметь поперечное сечение в 1 см2, то. вес этого столба воды будет равен немного более 1 кг (точнее 1,033 кг). Таким образом, атмосферное давление уравновешивает столб воды высотой в 10 м 33 см или равно 1,033 кг на 1 см2, сокра­ щенно — 1,033 кг!см2. Это давление называется также «физи­ ческой атмосферой».

Если такой же опыт проделать с ртутью, то атмосферное давле­ ние удержит ртуть на высоте только в 76 см (760 мм) потому,

14 Глава I

что ртуть тяжелее воды в 13,6 раза. Приборы, действующие по описанному примеру и служащие для измерения атмосферного давления, называются ртутными барометрами (рис. 1). Из левого конца стеклянной трубки барометра 1 откачивается воздух, после чего трубка запаивается. Правый конец трубки имеет резервуар для ртути 2. Величина атмосферного давления отсчи­ тывается по делениям шкалы 3 в миллиметрах ртутного столба. Вследствие постоянного перемещения масс воздуха атмосферное давление не всегда бывает равным в данном месте давлению в 760 лш рт. ст., а может несколько понижаться или повышаться, поэтому в технике при точных измерениях (например, при испыта­ нии газопроводов) приходится учитывать величину атмосферного давления при помощи барометров.

Если накачать воздух пли газ в закрытый сосуд, например, баллон или газопровод, то давление воздуха или газа в них станет

атмосфер измеряемое давление, например, газа в газопроводе, больше давленпя окружающего воздуха (атмосферного давле­ ния) .

Действительное давление в газопроводе, называемое «абсо­ лютным», будет больше избыточного на одну атмосферу. Так, например, еслп манометр, установленный на газопроводе (или любом другом закрытом сосуде), показывает 3 кг/см2, то это значит, что давление в газопроводе больше атмосферного на 3 атм. Следовательно, действительное, или абсолютное, давление в нем будет равно 3 + 1 = 4 атм..

Рабочее, или избыточное, Давление, выраженное в техниче-' ских атмосферах, принято сокращенно обозначать — ати (атмо­ сферы избыточные), а абсолютное — ата (атмосферы абсолют­ ные).

Многие установки, потребляющие горючие газы как топливо, по соображениям безопасности и другим могут работать только на очень малом давлении газа в газопроводе и перед горелками, которое может быть равно менее одной сотой части избыточной атмосферы (ати). Такое незначительное давление невозможно измерить обычными пружинными манометрами, и оно измеряется при помощи U-образных манометров (рис. 2) в миллиметрах водяного или ртутного столба.

Так, например, разрыв газопроводов н поломка арматуры могут происходить в результате их расширения при 'нагревании или сжатия при охлаждении, если укладка их будет произведена неправильно.

Измерение количества тепла

Если взять 1 кг чистой воды и нагреть ее на 1° С, то для этого потребуется определенное количество тепла. Это количество тепла принимается за единицу измерения тепла и называется большой калорией, и л и килограммкалорией (ккал).

Для примера определим, какое количество тепла потребуется для нагревания 20 кг воды от 5 до 100° С. Для нагрева 1 кг воды

Способы передачи тепла

Тепло передается всегда от тел более нагретых к менее нагре­ тым. Различают три способа передачи тепла: 1) лучеиспусканием;

2)переносом или соприкосновением; 3) теплопроводностью. Лучеиспусканием передается тепло от поверхности нагретого

тела, находящегося на некотором расстоянии. Таким путем пере­ дается тепло от солнца, от пламени горящего топлива.

Если подойти к работающей топке н открыть топочную или смотровую дверцу, то сейчас же можно почувствовать на лице и на руках тепло от пламени. Лучеиспусканием можно передать наибольшее количество тепла, особенно если лучи от факела пламени направлены на стенку котла под прямым углом и имеют высокую температуру. Передача тепла лучеиспусканием назы­ вается также «прямой отдачей», или радиацией.

Передача тепла переносом (соприкосновением) производится при помощи потока движущегося воздуха, газов или жидкостей. Так, например, от горячей печи тепло распространяется по всей комнате. При этом воздух около поверхности печи нагревается, расширяется от нагревания, становится легче и вытесняетсй вверх более тяжелым холодным воздухом, поступающим в ниж­ ние слои. В результате этого в комнате возникает движение воз­ духа, переносящего тепло. В котлах при помощи переноса или соприкосновения тепло передается той части поверхности нагрева котла, которая удалена от топки и не может получить тепло лучеиспусканием; эта часть омывается горячими газами, отдаю­ щими тепло стенкам котла.

Путем соприкосновения тепло от стенок котла передается заключенной в нем воде.