Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

ПРОБЛЕМЫ СЖИГАНИЯ СМЕСИ ТОПЛИВНОГО И ОТДУВОЧНОГО ГАЗОВ

Лебедева Е.А. 1 Зимняков П.С. 1
1 Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
1. Кочева М.А., Донцов Д.П. Исследование работы газогенераторов на базе вузовской установки // Международный журнал экспериментального образования. – 2012. – № 8. С.- 42-43.
2. Кочева М.А., Донцов Д.П. Эффективное использование газогенераторных установок. – 22 с.
3. В.Г. Рассадин, О.В. Дуров, В.Н. Славин О.Ю. Шлыгин, Н.В. Гаврилов, Г.Г. Васильев, И.М. Лихтерова. Особенности каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора. – Химия и технология топлив и масел. – 2007. – № 5. – С. 8-12.
4. Письмен М.К. Производство водорода в нефтеперерабатывающей промышленности / М.К. Письмен. – М.: Наука. – 1976. – 209с.
5. Равич, М. Б. Упрощенная методика теплотехнических расчетов. Теплотехнические расчеты по обобщенным константам продуктов горения . – 5-е изд., доп. – М.: Наука. – 1966. – 415 с.
6. Равич, М. Б. Газ и эффективность его использования в народном хозяйстве. – М.: Недра, 1987. – 238 с.

Инновации в области использования энергетического потенциала отходов различных технологических процессов становятся все более важным фактором с позиции ресурсосбережения. При утилизации горючих твердых отходов эффективно используют газогенераторы с последующим использованием продуктов газификации, в том числе в энергетических целях [1, 2]. Газообразные горючие отходы технологических процессов чаще всего сжигают в действующих топочных камерах.

Но сжигание большинства сбросных газов в топках камерах котлов и печей весьма затруднено в связи с их переменным составом. Более того, многие отходящие газы содержат в своем составе вредные примеси, выброс которых в воздушный бассейн окажет негативное влияние на состояние атмосферы. Следовательно, эффективное сжигание сбросных газов не только сэкономит традиционное органическое топливо, но и защитит окружающую среду от загрязнения токсичными веществами.

В качестве примера приведем один из технологических процессов нефтепеперабатывающего комплекса ОАО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» – процесс производства водорода, предназначенный для обеспечения потребностей в водороде установки гидроочистки вакуумного газойля.

Производительность установки производства водорода составляет 48000 норм. м3/ч водорода чистотой 99,9 % об. Для получения водорода используется [3, 4] метод каталитической конверсии метана водяным паром с последующей очисткой конвертированного газа в блоке короткоцикловой адсорбции (КЦА). Состав сбросного газа от блока КЦА приведен в таблице1. Анализ табличных данных показывает, что сбросной газ блока КЦА имеет низкую теплоту сгорания – от 5,5 до 7 МДж/м3 и высокое содержание балласта (содержание негорючего газа – СО2 колеблется от 44,2 до 60,8 %. Кроме того в состав сбросного газа входит токсичное вещество – оксид углерода СО (от 1,9 % до 5,32 %).

Таблица 1

Состав отдувочных газов блока КЦА

Компонентный состав, %

Теплота сгорания Qi r, МДж/м3

H2

CO

CO2

CH4

 

1

2

3

4

5

6

1

50

1,9

44,2

3,9

7,037635

2

45,1

3,1

48,9

2,9

6,305622

3

32,22

3,25

59,21

5,32

5,796022

4

31,2

2,9

60,8

5,1

5,562806

Результаты анализа таблицы свидетельствуют о невозможности самостоятельного горения отдувочного газа. Необходимо совместное сжигание данного сбросного газа в смеси с более калорийным топливом. На предприятии ОАО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» в качестве основного топлива применяется так называемый «топливный» газ, состоящий из углеводородных и водородных фракций, обладающий высокой теплотой сгорания.

Задачей данной работы явилось исследование компонентного состава всего ряда соотношений отдувочный газ-топливный газ (см. табл. 2).

Таблица 2

Компонентный состав смеси топливного и отдувочного газов

Химич. ф-ла элементов газа

Топливный

газ, %

об.

Смеси газов в долевом отношении

Отдувочный газ, %

об.

0,9/

0,1

0,8/

0,2

0,7/

0,3

0,6/

0,4

0,5/

0,5

0,4/

0,6

0,3/

0,7

0,2/

0,8

0,1/

0,9

СH4

21,175

19,49

17,80

16,11

14,43

12,74

11,05

9,37

7,68

5,99

4,31

C2H6

5,325

4,793

4,260

3,728

3,195

2,663

2,130

1,598

1,065

0,533

C3H8

5,188

4,669

4,150

3,631

3,113

2,594

2,075

1,556

1,038

0,519

изо-C4H10

1,575

1,418

1,260

1,103

0,945

0,788

0,630

0,473

0,315

0,158

норм-C4H10

2,850

2,565

2,280

1,995

1,710

1,425

1,140

0,855

0,570

0,057

изо-C5H12

0,425

0,383

0,340

0,298

0,255

0,213

0,170

0,128

0,085

0,009

норм-C5H12

0,250

0,225

0,200

0,175

0,150

0,125

0,100

0,075

0,050

0,005

H2

62,875

60,55

58,23

55,91

53,59

51,27

48,94

46,62

44,30

41,98

39,66

N2

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

С6Н14

0,200

0,180

0,160

0,140

0,120

0,100

0,080

0,060

0,040

0,004

Н2S

0,140

0,126

0,112

0,098

0,084

0,070

0,056

0,042

0,028

0,003

CO2

 

5,33

10,66

15,98

21,31

26,64

31,97

37,29

42,62

47,95

53,28

CO

 

0,27

0,55

0,82

1,10

1,37

1,64

1,92

2,19

2,46

2,74

Выполнен расчет теплотехнических характеристик рассматриваемых топливных смесей, определены пределы взрываемости и скорость распространения пламени.

Результаты расчета свидетельствуют о том, что добавка топливного газа при сжигании отдувочного не должна быть ниже 30 % об. Скорость распространения пламени значительно возрастает ввиду существенного содержания водорода в топливной смеси, что обязывает проектировщиков разрабатывать специальные стабилизирующие устройства.

Следующей задачей исследования было определение экологической эффективности сжигания отдувочного газа в печи парового реформинга. На одной из действующих установок, а именно в печи парового риформинга эксплуатируются горелочные устройства, сжигающие отдувочный и топливный газы в соотношении 10000 м3/ч: 3000 м3/ч.

Если сбросной газ не утилизировать, то в воздушный бассейн выбросится от 2143 до 3667 тонн в год токсичного вещества – оксида углерода (СО) (см. рис 1.) в зависимости от состава отдувочного газа (см. рис 1).

lebedeva1.tif

Выбросы оксида углерода, тонн/год

Оксид углерода является веществом 4-го класса опасности и воздействует на человека за счет превращения гемоглобина крови в гемоглобин, что способствует развитию кислородного голодания – гипоксии. Особая опасность оксида углерода связана с тем, что не имеет цвета и запаха, т.е. этот газ нельзя обнаружить визуально или органолептически, а только при помощи специальных газоанализаторов.

Полнота обезвреживания оксида углерода при сжигании отдувочного газа в печи парового реформинга будет достигнута лишь в случае обеспечения полноты сгорания топливной смеси отдувочный газ – топливный газ. Полнота сгорания топлива, как и другие показатели эффективного сжигания смеси газов проверяются в процессе выполнения режимно-наладочных испытаний и последующего выполнения операторами показателей режимной карты, разработанной в процессе этих испытаний. Режимно-наладочные испытания выполняются специализированной организацией. Обработка результатов испытаний проводится с использованием методики профессора М,Б.Равича [5, 6]. Однако расчетные таблицы разработаны применительно к традиционным видам топлива. Для испытания эффективности сжигания предложенных топливных смесей необходимо дополнение методики М.Б. Равича. В настоящее время разрабатываются необходимые таблицы для различных соотношений отдувочный газ-топливный газ, что позволит создать режимные карты для вариантов совместного сжигания сбросных газов и основного вида топлива.

Таким образом, проведенными исследованиями доказана возможность термического обезвреживания сбросных газов нефтехимического производства с использованием энергетического потенциала отходов для получения тепловой энергии. Тем самым достигается повышение энергетической и экологической эффективности технологического процесса производства водорода на предприятии ОАО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез».


Библиографическая ссылка

Лебедева Е.А., Зимняков П.С. ПРОБЛЕМЫ СЖИГАНИЯ СМЕСИ ТОПЛИВНОГО И ОТДУВОЧНОГО ГАЗОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 8-2. – С. 307-309;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=32309 (дата обращения: 17.08.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074