КАТАЛОГ
ПОДБОР
УСТАНОВКА И СЕРВИС
ПРАЙС-ЛИСТ
СЕРТИФИКАТЫ
ДОСТАВКА
КОНТАКТЫ

Виды топлива для отопительных устройств и водогрейных установок

  1. Газообразное топливо
  2. Жидкое топливо
  3. Твёрдое топливо

Для обеспечения работы большинства водогрейных и отопительных котлов используют различное органическое топливо. Намного реже встречаются электрические системы для обеспечения нужд теплоснабжения частных домов и их обеспечения горячим водоснабжением. Это объясняется более высокой стоимостью тепловой энергии, получаемой за счет электричества. Что касается органического топлива, то все отопительные системы, работающие на нем, можно разделить на:

Газообразное топливо

Природный газ – является наиболее популярным в России источником первичной энергии для отопительных котлов. Это объясняется тем, что на долю РФ приходится треть всех разведанных и разрабатываемых месторождений природного газа в мире. Крупные города России обеспечены стабильным газоснабжением, а при учете доступной стоимости голубого топлива, его повсеместное использование для обеспечения нужд теплоснабжения частных домов и квартир становится вполне объяснимым.

В составе природного газа основную долю занимает СН4 (метан), в незначительных количествах имеются С3Н8 (пропан), С2Н6 (этан) и С4Н10 (бутан).

Газ некоторых месторождений содержит кроме углеводородов некоторые другие горючие (водород и оксид углерода) и негорючие (азот и диоксид углерода) компоненты.

В таблице даны параметры состава природного газа, добываемого из разных месторождений России.

Таблица 1. Химические и физические характеристики природного газа главных месторождений Российской Федерации

МЕСТОРОЖДЕНИЕ

СОСТАВ, %

ПЛОТНОСТЬ

q , КГ/М3

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

С5Н12 + ВЫСШИЕ

N2

СО2

Н2

Уренгойское месторождение

98.40

0.10

-

-

-

1.20

0.30

-

0.728

Ямбургское месторождение

98.60

0.10

-

-

-

1.20

0.10

-

0.725

Заполярное месторождение

99.30

0.10

-

-

-

0.40

0.20

-

0.722

Медвежье месторождение

97.30

1.0

0.10

0.10

0.10

0.50

0.50

-

0.735

Орегбургское месторождение

83.77

4.60

1.64

0.81

1.88

4.94

0.87

 

0.880

Шебелинское месторождение

92.07

3.26

0.59

0.18

0.60

1.30

2.0

-

0.796

Завардинское месторождение

89.54

3.80

0.94

0.42

0.38

1.87

-

3.05

0.806

Астраханское месторождение

90.48

2.07

0.99

0.61

0.61

3.45

0.65

-

0.823

При разработке большинства нефтяных месторождений геологи часто обнаруживают залежи попутного газа, в котором количество метана намного меньше, чем в природном аналоге, а объем тяжелых углеводородов в разы больше. На объемы залежей и химического состава попутного газа влияет качество сырой нефти и уровень ее стабилизации, от которого зависит возможность дальнейшей ее транспортировки.

Еще одним вариантом топлива, иногда используемого в промышленности, является искусственный газ. Например, на предприятиях металлургической промышленности, где имеются доменные и коксовые печи, в ходе их работы удается получать большие объемы низкокалорийного доменного газа, характеризующегося низкой калорийностью (Qri= 4,0-5,0 МДж/м3), и коксового газа, отличающегося средней калорийностью и имеющего в своем составе Н2, СН4, СО.

Таблица 2. Химические и физические характеристики промышленных газов

ТОПЛИВО-ГАЗ

СОСТАВ ГАЗА ПО ОБЪЕМУ, %

ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ

Qri, МДЖ/М3

 

ПЛОТНОСТЬ

q , КГ/М3

СН4

N2

СО2

О2

СО

Н2

НЕПРЕДЕЛЬН.

УГЛЕВОДОРОД

Доменных печей

0.30

55.0

12.50

0.20

27.0

5.0

-

3.78

1.194

Коксовых печей

25.50

3.0

2.40

0.50

6.50

59.80

2.30

16.96

0.424

В большинстве уголков мира, чьи запасы недр не столь богаты залежами природного газа, как Российская Федерация, успешно развит целый сегмент промышленности, предприятия которого занимаются производством генераторных или синтезированных газов.

Человечество успешно решает энергетические задачи. Сегодня разработаны сложные методики, сконструировано высокотехнологичное оборудование, с помощью которого удается получать удобное для транспортировки и использования топливо, производимое путем газификации твердых органических горючих веществ с высоким КПД:

  • сланцевого угля,
  • древесины,
  • торфа.

Разные технологии приводят к производству топлива разного качества. Например, при использовании с целью окисления атмосферного воздуха удается получать газосмесь с невысокой калорийностью до 5 МДж/м3. А газификация с использованием способа «кислородного дутья» дает возможность получать газовый состав со средней калорийностью - Qri= 17-19 МДж/м3, который можно как применять на месте получения, так и транспортировать для использования на других объектах. На качество и физико-химические характеристики синтезированного газа влияют свойства и качество исходного топлива, а так же способ его газификации.

В условиях российского топливного рынка, когда цены на природный газ остаются достаточно невысокими, производство синтезированного газа оказывается нерентабельным, а само топливо неконкурентоспособным в сравнении с природным аналогом. Лишь в некоторых случаях, например, в районах с дефицитом газоснабжения или при возникшей потребности утилизации отходов производства, которые содержат органические вещества, практикуется установка систем газификации для получения газовых смесей с высоким содержанием Н2, СО и небольшим процентом углеводородов в составе, которые впоследствии могут быть использованы для обеспечения газообразным топливом отопительных и водогрейных котлов с автоматическими горелками и высоким КПД.

Вторая половина ХХ столетия стала временем технического прогресса, при котором добыча полезных ископаемых получила самое широкое развитие. Разработка новых методов и способов переработки добываемых ископаемых позволила наладить производство сжиженного природного газа, который стал новым видом топлива – газом по своей сути, но веществом, которое обладает всеми характеристиками жидкого вещества при транспортировке и хранении. Это позволило обеспечить голубым топливом не газифицированные территории, прокладка газопроводов в которые невозможна или нецелесообразна. То есть в данных районах стало возможным использование отопительных и водогрейных систем – конденсационных котлов, газовых колонок и прочих установок, работающих от сжиженного газа.

Сжиженный газ получается путем охлаждения природного газа до температуры -1600С и ниже.

Газ, получивший жидкую форму, не теряет свойств газообразного аналога: сохраняет теплоту сгорания в 48.1 МДж/м3. При этом рабочее для транспортировки и хранения давление сжиженного газа составляет 0,6 МПа, а его плотность равна 385 кг/м3. Данные физические параметры вещества требуют особых условий перевозки, которая осуществляется в специальных ёмкостях. Стоимость сжиженного природного газа ниже цены пропан-бутановой смеси, что является аргументом в пользу его производства.

В свою очередь способ получения пропан-бутановой смеси несколько проще, чем сжижение природного газа, за счет чего она получила широкое распространение в жилищно-бытовом сегменте:

  • при обеспечении нужд теплоснабжения частных домовладений и небольших промышленных объектов,
  • при использовании водогрейных установок, работающих на этом виде топлива.

Пропан-бутановая смесь производится из попутного газа, добываемого при разработке нефтяных месторождений. Еще одним источником получения пропан-бутана являются нефтеперерабатывающие комбинаты, куда поступает сырая нефть с содержанием сжиженных нефтяных газов. При дистилляции они отделяются в процентном соотношении примерно трех процентов от объема нефти. Теплота сгорания пропан-бутановой смеси зависит от пропорционального соотношения в ней пропана и бутана.

В таблице даны сравнительные параметры пропан-бутана и некоторых разновидностей газообразного топлива, на использование которых рассчитаны автоматические горелки большинства отопительных и водогрейных котельных установок европейского производства, экспортируемых на российский рынок.

Таблица 3. Параметры используемых в ЕС видов газообразного топлива

ГАЗООБРАЗНОЕ ТОПЛИВО

ПРОПАН-БУТАН

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ Е

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ LL-ВОЗДУХ

(62,8-37,2 %)

ГОРОДСКОЙ ГАЗ 1

ГАЗ ОТ СТОЧНЫХ ВОД

Состав (в % по объему):

Азот (N2)

Кислород (О2)

Диоксид углерода ()

Водород (Н)

Окись углерода (СО)

Метан (СН4)

Этан (С2Н6)

Пропан (С3Н)

n-бутан (n-С4Н10)

 

 

-

-

-

-

-

-

75.70

24.30

 

1.10

-

1.0

-

-

93.0

3.0

1.30

0.60

 

14.0

-

0.80

-

-

81.80

2.80

0.40

0.20

 

9.60

0.50

2.30

54.50

5.50

24.40

2.50

0.70

-

 

1.20

-

34.60

0.20

-

64.0

-

-

-

Теплота сгорания мин., МДж/ м3

Теплота сгорания макс., МДж/ м3

 

100.65

 

109.22

37.26

 

41.26

31.77

 

35.21

17.59

 

19.82

22.99

 

25.51

Плотность q, кг/м3

Относительная плотность, d

2.18

1.686

0.784

0.606

0.829

0.641

0.513

0.397

1.158

0.896

Объемы воздуха и продуктов сгорания при а=1,0 м3/кг:

Теоретически необходимое количество воздуха V0B

Объем сухих дымовых газов V0cr

Объем влажных дымовых газов V0r

 

26.25

 

24.05

 

28.16

9.88

 

8.88

 

10.80

8.43

 

7.70

 

9.35

4.32

 

3.90

 

4.97

6.11

 

5.82

 

7.03

Жидкое топливо

Жидким топливом являются продукты нефтепереработки. Под этот вид топлива специально разработан целый ряд отопительных и водогрейных систем и установок, широко используемых в местах, где газовые котлоагрегаты или электрические котлы и бойлеры с косвенным нагревом воды не могут быть установлены. То есть это такое тепловое оборудование, которое способно генерировать вторичную тепловую энергию при сжигании дизельного топлива или легких сортов мазута. Крупные водогрейные системы, устанавливаемые на городских станциях теплоснабжения, в качестве топлива часто используют тяжелые сорта мазута марок М40 и М100.

Конечные физико-химические параметры жидкого топлива зависят от состава сырой нефти, технологии нефтепереработки. Одним из главных критериев жидкого топлива является его вязкость. От этой характеристики зависят допустимый способ транспортировки и условия сжигания.

КПД жидкого топлива зависит и от других параметров, например, от содержания влаги или серы. Теплота сгорания разных марок этого вида топлива равна 39.8-41.9 МДж/кг, что равно примерно десяти тысячам килокалорий на килограмм.

Для бытового отопительного оборудования и промышленных котельных установок наиболее оптимальным является дизельное топливо, теплота сгорания которого превышает 10 тыс. ккал/кг. Этот вид топлива обеспечивает бесперебойную работу топливных установок за счет того, что практически не содержит механических примесей, а процентное соотношение серы в «дизеле» не достигает и 0.5 %. Все это позволяет избежать проблем с коррозией нагревательных элементов отопительных котлов и предотвращает загрязнение атмосферы продуктами сгорания серы. Большим преимуществом дизельного топлива перед другими видами является низкая t замерзания и высокое распыливание в топках отопительных установок.

По европейским стандартам котельное топливо классифицируется, как дистиллянтное – для российских потребителей печное, и остаточное топливо – мазут (мазутные горелки работают на нём). Топливо печное получается за счет термического и каталитического крекинга продуктов нефтепереработки. Эта разновидность горючего вещества используется чаще всего для обеспечения теплоснабжения административных и общественных объектов, на ж/д транс-порте, на промышленных предприятиях.

В странах Европейского Союза оно получило различные названия – «бытовое», «легкое», «форсуночное» топливо. Это горючее вещество делится на сорта в зависимости от параметров вязкости, которые определяют сферу использования и оптимальный вид используемых форсунок теплового оборудования.

Для небольших теплогенерирующих котлов используются легкие (флотские) сорта мазута: Ф5 и Ф12. Эти марки жидкого топлива характеризуются невысокой вязкостью, низкой температурой застывания и высокой теплотой сгорания.

Топочные разновидности мазутов отличаются высокой степенью вязкости, их температура застывания является плюсовой. В их состав входит более высокий процент содержания механических примесей, серы, воды. Это не позволяет использовать их для отопительных систем, имеющих обогревательные установки и водогрейные котлы малой мощности.

Таблица 4. Физико-химические параметры разного вида жидкого топлива

ХАРАКТЕРИСТИКА

ВИДЫ ЖИДКОГО ТОПЛИВА

БЕНЗИН

КЕРОСИН

EL

S (СЕРЫ-ДО 2.5 %)

SA (СЕРЫ-ДО 1 %)

МАЗУТ

Теплота сгорания макс., МДж/кг

47.33

46.27

 

45.76

42.76

43.38

39.46

Теплота сгорания мин., МДж/кг

44.20

43.20

42.82

40.38

40.94

37.90

Плотность при t=15 оС, г/мл

0.73

0.81

0.84

0.99

0.96

1.04

t воспламенения, оС

>21

>40

70

120

120

90

Вязкость, мм2/с:

при t=20 оС

при t=50 оС

при t=100 оС

 

0.7

-

-

 

1.8

-

-

 

5.0

2.6

-

 

-

300

30

 

-

200

25

 

5.0

2.0

-

Состав (в % по массе):

углерод (С)

водород (Н)

сера (S)

 

85.6

14.35

0.05

 

 

86.06

13.84

0.10

 

86.63

10.87

2.50

 

87.61

11.19

1.00

 

93.0

6.80

0.20

Объемы воздуха и продуктов сгорания при а=1,0 м3/кг:

Теоретическое количество воздуха

Сухие дымовые газы

Влажные дымовые газы

 

 

 

11.42

10.86

12.12

 

 

 

11.30

10.53

11.97

 

 

 

11.22

10.46

11.86

 

 

 

10.65

10.04

11.17

 

 

 

10.76

10.16

11.33

 

 

 

9.88

9.52

10.27

Твердое топливо

В районах, где нет возможности использовать природный или сжиженный газ, а применение жидкого топлива является нерентабельным из-за высокой стоимости доставки, устанавливаются теплогенераторы и водонагревательные агрегаты, работающие на твердом топливе - твердотопливные котлы длительного горения.

Под твердыми видами топлива подразумеваются

  • каменный и бурый уголь,
  • торф,
  • сланцы,
  • топливные брикеты из прессованных опилок и отходов деревообрабатывающих предприятий,
  • а так же некоторые виды бытовых и промышленных отходов, в том числе целлюлозно-бумажного и сельскохозяйственного сегментов.

Качество твердого топлива классифицируется по специальным государственным стандартам.

Например, ГОСТ предусматривает запрет на использование для нужд котельных социальных, жилых и промышленных объектов несортированного угля.

Для коммунально-бытовых нужд, т.е. эффективной и безопасной работы отопительных котлов и водонагревательных установок допускается применение не коксованного длиннопламенного, газового, жирного, слабоспекающегося и тощего угля соответствующих марок Д, Г, Ж (жирный), СС, Т. –Уголь поставляется фракциями от 13 до 100 мм.

Кроме того, государственные стандарты, регламентирующие продукцию угольной промышленности, -ограничивают максимальную зольность угля для использования в котельных, оборудованных системами автономного теплоснабжения. Физико-химические параметры угля колеблются в широком диапазоне даже в границах одного угольного бассейна.

Использование разного типа твердого топлива требует специальной организации топочного процесса. Так, котлы, работающие на угле, могут быть непригодны для использования топливных брикетов, а водогрейные установки, работающие на древесине, могут быть неэффективны, если отапливать их углем.

Твердое топливо, кроме органической составляющей имеет – различные негорючие примеси, которые после сгорания угля или древесины остаются в виде шлака и золы. Поэтому современные производители конструируют водонагревательные и отопительные установки, работающие на твердом топливе, таким образом, чтобы они имели конструктивные элементы для сбора шлака и очищения теплоагрегатов от остатков твёрдого топлива. Крупные пиролизные твердотопливные генераторы тепловой энергии, устанавливаемые для обеспечения нужд промышленных котельных или городских станций теплоснабжения, оборудуют специальными фильтрами и золоулавливающими установками для очищения дымовых газов, попадающих в атмосферу.

С конца прошлого века производителями отопительных систем и установок предложены агрегаты, генерирующие тепловую энергию за счет конденсации водяных паров. Это позволило эффективно использовать вторичную теплоту парообразования, повысить КПД обогревательных котлов и бойлеров.

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
Яндекс цитирования
© AYAKS TRADE. 2008-2017г.