Углекислый газ co2

Способы получения углекислого газа

Углекислый газ не является редким и получают его как побочный продукт, что положительно сказывается на его стоимости. Поэтому он является самым дешевым газом, применяемым для защиты, металла сварного шва в процессе сварки. Кратко о способах производства углекислоты говорилось в статье о свойствах углекислого газа и теперь настало время рассмотреть их более подробно.

В промышленном масштабе углекислый газ получают следующими способами:

из известняка, в котором содержится до 40% СО₂, кокса или антрацита до 18% CO₂ путем их обжига в специальных печах;
на установках, работающих по сернокислому методу за счет реакций взаимодействия серной кислоты с эмульсией мела;
из газов, образующихся при брожении спирта, пива, расщепления жиров;
из дымовых газов промышленных котельных, сжигающих уголь, природный газ и другое топливо. Дымовой газ содержит 12-20% СО₂;
из отходящих газов химических производств, в первую очередь синтетического аммиака и метанола. Отходящие газы содержат примерно 90% СО₂.

На данный момент наиболее распространенным способом производства углекислоты является – получение из газов при брожении.

Оксид углерода (II)

Строение молекулы и физические свойства

Оксид углерода (II) («угарный газ») – это газ без цвета и запаха. Сильный яд. Небольшая концентрация угарного газа в воздухе может вызвать сонливость и головокружение. Большие концентрации угарного газа вызывают удушье.

Строение молекулы оксида углерода (II) – линейное. Между атомами углерода и кислорода образуется тройная связь, за счет дополнительной донорно-акцепторной связи:

Способы получения

В лаборатории угарный газ можно получить действием концентрированной серной кислоты на муравьиную или щавелевую кислоты:

НСООН → CO + H₂O

В промышленности угарный газ получают в газогенераторах при пропускании воздуха через раскаленный уголь:

CO₂ + C → 2CO

Еще один важный промышленный способ получения угарного газа — паровая конверсия метана. При взаимодействии перегретого водяного пара с метаном образуется угарный газ и водород:

Также возможна паровая конверсия угля:

C 0 + H₂ + O → C +2 O + H₂ 0

Угарный газ в промышленности также можно получать неполным окислением метана:

Химические свойства

Оксид углерода (II) – несолеобразующий оксид . За счет углерода со степенью окисления +2 проявляет восстановительные свойства.

1. Угарный газ горит в атмосфере кислорода . Пламя окрашено в синий цвет:

2. Оксид углерода (II) окисляется хлором в присутствии катализатора или под действием света с образованием фосгена. Фосген – ядовитый газ.

3. Угарный газ взаимодействует с водородом при повышенном давлении . Смесь угарного газа и водорода называется синтез-газ. В зависимости от условий из синтез-газа можно получить метанол, метан, или другие углеводороды.

Например , под давлением больше 20 атмосфер, при температуре 350°C и под действием катализатора угарный газ реагирует с водородом с образованием метанола:

4. Под давлением оксид углерода (II) реагирует с щелочами. При этом образуется формиат – соль муравьиной кислоты.

Например , угарный газ реагирует с гидроксидом натрия с образованием формиата натрия:

CO + NaOH → HCOONa

5. Оксид углерода (II) восстанавливает металлы из оксидов .

Например , оксид углерода (II) реагирует с оксидом железа (III) с образованием железа и углекислого газа:

Оксиды меди (II) и никеля (II) также восстанавливаются угарным газом:

СО + CuO → Cu + CO₂

СО + NiO → Ni + CO₂

6. Угарный газ окисляется и другими сильными окислителями до углекислого газа или карбонатов.

Например , пероксидом натрия:

Понижение — температура — горение

Характеристика работы технологической печи.

Понижение температуры горения замедляет скорость химических реакций и приводит к заметному удлинению факела пламени.

Для понижения температуры горения кокса кислород разбавляют двуокисью углерода, которая, реагируя с углеродом кокса, также образует окись углерода. На проведение этой эндотермической реакции расходуется значительная часть тепла, выделяющегося при сжигании кокса в кислороде. Таким образом, при применении двуокиси углерода снижается температура процесса и уменьшается расход кислорода и кокса.

Явление диссоциации связано с понижением температуры горения, обусловленным отрицательным тепловым эффектом соответствующих реакций. В связи с этим наряду с калориметрической температурой горения в расчетах пользуются понятием теоретической температуры горения, под которой имеется в виду температура, до которой нагрелись бы образующиеся газы при горении топлива, сопровождающемся диссоциацией, если бы все тепло, введенное в топку, пошло на нагрев этих газов.

Для данной горелки при понижении температуры горения на 70 С радиационный тепловой поток уменьшается на 13 0 %, а за счет удлинения пламени увеличивается на 12 3 %, т.е. останется практически неизменным.

При распространении пламени в узких трубках понижение температуры горения обусловливается теплоотдачей стенкам трубы. При распространении пламени в широких трубках понижение температуры пламени происходит вследствие потери энергии при излучении.

Пожары можно тушить водой, которая способствует понижению температуры горения, а также пенообразующими составами или химическим порошком из огнетушителей или песком, которые изолируют горящие предметы от доступа кислорода воздуха. Однако водой нельзя тушить горючие жидкости, плотность которых меньше плотности воды, потому что эти жидкости всплывают и продолжают гореть. В случае возгорания горючих жидкостей или электроприборов необходимо применять только химическую пену, углекислоту или химический порошок, используемые в соответствующих типах огнетушителей.

Наличие в продуктах сгорания газов приводит к понижению температуры горения термитных составов. Соотношение твердой и газообразной фазы в зависимости от рецептов зажигательных составов может колебаться в широких пределах.

Это явление сопровождается поглощением тепла, следовательно, понижением температуры горения.

Сжигание горючей смеси с коэффициентом расхода воздуха значительно большим единицы, а также понижение температуры горения другими способами приводит к уменьшению выхода окислов азота.

Разбавление смеси инертным компонентом, уменьшающее суммарный тепловой эффект ( iQ), приводит к понижению температуры горения. Аналогично влияние увеличения содержания избыточного компонента. Во многих случаях этот эффект еще сильнее, обычно в отношении избыточного горючего. Органические горючие имеют высокую теплоемкость, а при достаточном нагревании в продуктах сгорания подвергаются эндотермическому разложению.

На практике количество воздуха, подаваемого в камеру сгорания, берут несколько больше теоретически необходимого, что приводит к понижению температуры горения.

Уменьшение диаметра сосуда сужает область воспламенения, что связано с тепловыми потерями из зоны реакции к стенкам сосуда, понижением температуры горения в зоне реакции и уменьшением скорости распространения пламени.

В котлах высокого давления ( 100 ата) на парообразование требуется около 54 % всего тепловооприя-тия, поэтому лишь при низкосортных влажных топливах, дающих из-за понижения температуры горения меньше тепловыделения в топке, требуется кипящий экономайзер. В котлах с давлением от 140 ата и больше доля тепла, идущая на парообразование, составляет уже 42 % и менее, поэтому для поглощения необходимого количества тепла в топке ( QJ перемещают в нее часть экономайзерных или пароперегревательных поверхностей. В конвективной части экономайзера в этом случае вода не догревается до температуры кипения. Более рациональным является размещение в этом случае в топке радиационных и полурадиационных пароперегревателей.

Характеристика работы технологической печи.

Формулы горения

Температуры воспламенения разных видов топлива (нажмите для увеличения)

При загорании топлива (дрова, уголь) идет химическая реакция с выделением тепла.

Двуокись углерода вступает в реакцию с углеродом топлива в верхних слоях, образуя окись углерода.

На этом процесс горения не заканчивается, ведь поднимаясь вверх в топочном пространстве, окись углерода вступает в реакцию с кислородом из воздуха, приток которого происходит через поддувало или открытую дверцу топки.

Ее сгорание сопровождается синим пламенем и выделением тепла. Образующийся угарный газ (двуокись углерода) поступает в дымоход и улетает через трубу.

Полезно знать:

когда над топливом исчезают голубые язычки пламени, тогда можно закрыть заслонку дымохода, чтобы тепло не уходило через трубу на улицу.

Тление с минимальным притоком кислорода приведет к образованию неядовитой окиси углерода, давая равномерное тепло.

Монтаж

Особые требования к монтажу котла твердотопливного газогенераторного:

Он должен устанавливаться специалистами, имеющие лицензию на установку этого оборудования. Это обусловлено спецификой пиролизных котлов, где должны учитываться определенные правила безопасности.
Пиролизный котел нужно устанавливать в отдельном помещении, (например, на цокольном этаже). Комната, где будет установлен котел твердотопливный газогенераторный, необходимо облицевать огнеупорными кирпичами.
Не допускается хранение твердого топлива, горючих материалов в помещении или рядом с пиролизным котлом.
Оборудование монтируется на фундаменте из бетона и должно прочно стоять на нем.

Доверяя монтирование котла специалистам, вы будете уверены в правильной и эффективной работе оборудования на долгие годы. Не стоит рисковать и пренебрегать безопасностью своего дома.

Рис. 3 Котел твердотопливный Атмос

Виды твердотопливных котлов

Можно провести разделение твердотопливных котлов на типы по различным признакам:

материал теплообменника;
энергозависимость;
способ сжигания топлива;
способ подачи топлива.

Отопительные системы на твердом топливе могут быть энергонезависимыми, то есть работать независимо от подачи электроэнергии. Это традиционные котлы, функционирующие благодаря естественной тяге.

Энергозависимое оборудование имеет систему принудительной подачи воздуха, что позволяет повысить его производительность и экономичность, а также допускает возможность использования дополнительного электронного оборудования. Недостатком таких систем является остановка работы при отсутствии электропитания.

По материалу теплообменника котлы делят на чугунные и стальные. Каждый из материалов имеет как преимущества, так и недостатки. Чугунные имеют более длительный срок эксплуатации, менее чувствительны к жесткости воды, реже требуют очистки теплообменника.

Имея значительный вес, почти всегда требуют отдельного фундамента и стоят значительно дороже, чем стальные. Чугун боится резких перепадов температуры, поэтому вода для подпитки разогретой системы не должна быть холодной.

Стальные котлы требуют частой чистки, так как чувствительны к образованию дегтя, кислот и конденсата, подвержены коррозии, но подлежат ремонту и в случае необходимости протекающие части могут быть заварены. Сталь иногда не выдерживает перегрева при использовании котла на максимальной мощности.

Котлы пиролизного типа

В пиролизных (газогенераторных) котлах в одной из двух камер происходит медленное горение топлива при высокой температуре и недостатке кислорода. В результате этого выделяются газы, которые догорают во второй камере. Тяга обеспечивается вытяжным вентилятором.

Такие котлы имеют очень высокий КПД и экономичный расход топлива, однако, чрезвычайно требовательны к его качеству. Обычно они работают на дровах или брикетах, которые должны иметь влажность не более 20%.

Рекомендуется древесина, выдержанная в сухом помещении минимум год. Для этого требуется большое хранилище для запаса дров.

Котлы верхнего горения

В традиционных отопительных системах сгорание топлива происходит снизу вверх. Принцип верхнего горения позволяет добиться длительной работы котла при однократной загрузке.

Одной закладки дров может хватить более чем на сутки, угля – до пяти суток. Котел длительного (верхнего) горения представляет собой совокупность двух стальных цилиндров (один внутри другого), между которыми циркулирует теплоноситель.

Телескопическая труба для подачи воздуха к пламени опускается в камеру сгорания. По мере прогорания топлива она опускается ниже, благодаря чему горение происходит на нужном уровне. Образующийся пепел не является препятствием для горения и требует уборки 2-3 раза в месяц.

Котел верхнего горения занимает не очень большую площадь при существенной высоте. Недостатком можно считать невозможность дозагрузки топлива во время процесса горения, что иногда может создавать определенные сложности.

Способ подачи топлива

При наличии системы автоматической подачи топлива, кроме основной части с теплообменником и горелкой, предусмотрен бункер для загрузки топлива. В него помещают уголь фракции 5-25 мм или пеллеты (древесные, из соломы, шелухи подсолнечника и т.п.).

В зависимости от вида топлива одна загрузка обеспечивает от трех до пяти суток работы котла. Требуется только регулярное наполнение бункера и очистка зольной камеры.

Размер бункера определяется мощностью котла. Подача топлива из бункера может быть шнековой или поршневой. На контроллере устанавливается температура теплоносителя, которая поддерживается автоматически путем дозированной подачи топлива.

Подача воздуха для поддержания горения осуществляется нагнетающим вентилятором. Котлы с ручной загрузкой более распространены. В них используются такие виды топлива:

уголь любой фракции;
дрова;
древесные брикеты из различных пород;
пеллеты из отходов древесины, соломы, шелухи подсолнечника;
древесные опилки, щепа;
торфяные брикеты;
брикеты из угольной пыли;
различные древесные отходы.

В теплообменнике происходит циркуляция и нагрев теплоносителя (воды) от открытого пламени. Надежность и срок эксплуатации котла зависит от материала теплообменника, его толщины и качества сварных швов.

Загрузочная камера для топлива может иметь разный размер. От этого зависит частота загрузки топлива. Некоторые модели предусматривают как автоматическую, так и ручную загрузку. Это позволяет в случае необходимости изменить вид топлива. Зная отличия разных видов, проще разобраться как выбрать твердотопливный котел.

Температура воспламенения и другие параметры

Процесс горения угля – это химическая реакция окисления углерода, протекающая при высокой начальной температуре с интенсивным выделением теплоты. Теперь попроще: угольное топливо не может воспламениться подобно бумаге, для возгорания требуется предварительный нагрев до 370-700 °С в зависимости от марки горючего.

Если ограничить количество поступающего кислорода (прикрыть поддувало, перевести ТТ-котел в режим тления), вместо СО2 образуется угарный горючий газ СО, выбрасываемый в дымоход, КПД горения существенно снизится. Чтобы добиться высокой эффективности, нужно обеспечить благоприятствующие условия:

Бурые угли воспламеняются при температуре +370 °С, каменные – 470 °С, антрациты – 700 градусов. Требуется предварительный нагрев отопительного агрегата с помощью дров (опилочных брикетов).
Воздух в топливник подается с избытком, коэффициент запаса составляет 1.3-1.5.
Горение поддерживается за счет высокой температуры раскаленного слоя углей, лежащих на колосниковой решетке

Важно обеспечить проход кислорода через всю толщу топлива, поскольку воздух движется через зольник благодаря естественной дымоходной тяге.

Теоретическая температура сжигания и удельная теплоотдача различных видов топлива показана в сравнительной таблице. Заметно, что в идеальных условиях любое горючее выделит максимум теплоты при взаимодействии с нужным объемом воздуха.

На практике создать подобные условия нереально, поэтому воздух подается с некоторым избытком. Реальная температура горения бурых углей в обычном ТТ-котле лежит в пределах 700…800 °С, каменных пород и антрацитов – 800…1100 градусов.

Если переборщить с количеством кислорода, энергия начнет расходоваться на подогрев воздуха и попросту вылетать в трубу, КПД печи заметно упадет. Причем температура огня может достигать и 1500 °С. Процесс напоминает обычный костер – пламя большое, тепла мало. Пример эффективного сжигания каменного угля ретортной горелкой на автоматическом котле представлен в видеосюжете:

Полноценное сжигание угольного топлива требует особого подхода к вопросу. Задача – достичь максимального КПД источника тепла, не перегреть теплоноситель и не устроить пожар из-за слишком высокой температуры.

Антрацит — самый калорийный коксующийся уголь

К каждому типу угля нужно приноровиться. Незнакомое горючее лучше засыпать мелкими порциями, регулируя тягу шибером и наблюдая за ростом температуры. Когда вычислите все нюансы горения данной марки, заполняйте топливник на 2/3.

Температура горения угля считается тем основным критерием, который позволяет избежать ошибок при выборе топлива. Именно от этой величины напрямую зависит производительность котла, его качественная работа.

Газогенераторные котлы ГАЗГЕН

Пиролизные твердотопливные котлы ГАЗГЕН — это компактные, экономичные котлы для систем центрального водяного отопления производственных помещений, цехов и индивидуальных жилых домов площадью до 2000 кв.м.

Топливом для пиролизного котла служат дерево, дрова, обрезки, отходы древесины, стружка, опилки, щепа влажностью до 40%, а также торфяные брикеты или топливные гранулы.

Высокоэффективное, почти безотходное сжигание и качественный отбор тепла в котле обеспечивает трёхкамерная газогенераторная топка усовершенствованной конструкции. Благодаря этому создается ощутимая экономическая выгода и экологический эффект.

Если Вы живёте, или Ваше предприятие находится в местности, где нет газификации, где электричество стоит по 3 и более рубля за кВт, то, приобретая наши пиролизные твердотопливные котлы с топкой эффективного сжигания, Вы забудете о трудностях при отоплении жилого дома, производственного помещения, цеха, теплицы или иного хозяйственного объекта. Замена дорогих энергоносителей или топлива на дешёвые отходы деревообрабатывающей промышленности существенно снизит себестоимость отопления и решит другие проблемы производства.

Эксплуатация пиролизного котла на твердом топливе.

Для создания достаточной тяги и правильной работы пиролизного котла на твердом топливе ГАЗГЕН, для того, чтобы обеспечить нормальное горение факела вниз в нижней камере сгорания и вытяжку выходных газов, а также избежать создания конденсата, должны соблюдаться определенные требования к монтажу котла: 1.Дымоход должен быть утеплённый;

2.Высота дымохода должна быть не менее 7-8 метров для

Циркуляция теплоносителя в контуре отопления может быть природной или принудительной. Принудительная циркуляция осуществляется водяным насосом. Мы добавляем его в комплектацию заказа к пиролизным котлам мощностью от 20 кВт и выше. Возможно параллельное подключение пиролизного котла к системе отопления с другими типами котлов.

Предостережения.

Газогенераторные котлы длительного горения ГАЗГЕН рассчитаны на сжигание дров и отходов древесины. Другое топливо (например, резину) сжигать в котле не советуем, поскольку может создаваться намного большее количество генераторного газа. Тогда воздуха, поступающего в пиролизный котёл длительного горения, будет недостаточно для полного сжигания этого газа и он вместе с отходами сгорания будет выноситься через дымоход, сильно загрязняя окружающую среду и каналы в котле. Однако в небольших количествах в нём хорошо сгорают разные бытовые отходы, превращая газогенераторный котёл ГАЗГЕН в качественный высокотемпературный утилизатор всего, что горит.

Мощность твердотопливного котла ГАЗГЕН необходимо подбирать, исходя из конкретного расхода теплоты, требуемой для обогрева помещений, нагрева воды или другого предназначения. Если газогенераторный котёл длительного горения подобран правильно по мощности, необходимой для обогрева объекта, то он будет работать в нормальном режиме, то есть будет включаться и выключаться при температуре теплоносителя (воды) не ниже 55°C. Все пиролизные котлы длительного горения ГАЗГЕН комплектуются блоком управления.

Особенно заметен экономический эффект от отопления больших выставочных залов, центров или комплексов при объединении системы отопления с системой вентиляции объекта.

Технические и эксплуатационные характеристики пиролизного котла длительного горения ГАЗГЕН:

Название показателя	Единица измерения	Значения (диапазон)
Мощность	кВт	12.5	20	30	50	100
КПД	%	85-88	85-88	85-88	85-88	85-88
Расход топлива (дрова, отходы древесины при влажности до 40%)	кг/ч	3	4.5	6	9	20
Длина и толщина полен, не более	см	38 x 15	41 x 15	55 x 15	72 x 15	90 x 15
Объем загрузки топливом	кбм	0.1	0.12	0.30	0.31	0.5
Давление за котлом, не более	Па	25	25	40	40	40
Температура внешних поверхностей, не более:	°С	85	85	85	85	85
— для кожуха (обшивки);	°С	50	50	50	50	50
— для дверок и лючка прочистки;	°С	120	120	120	120	120
— для ручек управления	°С	45	45	45	45	45
— пола под котлом	°С	70	70	70	70	70
Рабочее давление воды в системе отопления, не более	МПа	0.1	0.1	0.07	0.07	0.07
Рекомендованная рабочая температура воды	°С	60-90	60-90	60-90	60-90	60-90
Уровень звука котла во время работы	дБ	80	80	80	80	80
Длительность рабочего цикла (средняя)	ч	6	6	6	6	6
Габаритные размеры, не более
— длина (глубина)	мм	460	560	655	820	1110
— ширина	мм	470	500	600	710	850
— высота	мм	1070	1090	1220	1350	1640
— глубина с дымоходом	мм	710	820	920	1080	1750
Масса (без обшивки), не более	кг	180	230	300	450	700
Мощность вентилятора	Вт	34	34	34	83	240
Напряжение питания, частота	В, Гц	220, 50	220, 50	220, 50	220, 50	220, 50
Патрубки
— входной	мм	50	50	50	50	50
— выходной	мм	50	50	50	50	50
— дренажный	мм	15	20	25	25	25

Пожарная опасность жидких горючих веществ

Пожарная опасность горючих жидкостей определяется температурой вспышки паров испаряющейся жидкости при (внесении источника тепла. Температура вспышки представляет собой наименьшую температуру, при которой пары горючего вещества создают над его поверхностью паровоздушную смесь, воспламеняющуюся при внесении источника тепла (например, открытого огня).

За время вспышки поверхность горючей жидкости не прогревается до температуры, достаточной для интенсивного испарения жидкости, и дальнейшее горение прекращается. Если температура жидкости в момент вспышки окажется достаточной для того, чтобы вслед за вспышкой последовало горение, то такую температуру называют температурой воспламенения горючей жидкости.

Чем ниже температура вспышки горючей жидкости, тем больше пожарная опасность По существующей классификации все горючие жидкости разделяются на два класса. К I классу относятся жидкости с температурой вспышки менее 45°С (например, бензин, спирт, эфир, керосин и др.), а ко II классу—жидкости с температурой вспышки более 45С (например, масла, мазуты и др.). Огнеопасные жидкости I класса относят к легковоспламеняющимся жидкостям, а жидкости II класса — к горючим.

Следует отметить, что пожарная опасность ряда твердых веществ (например, нафталин, фосфор, камфора и др., которые испаряются при нормальной температуре) также характеризуется температурой вспышки.

У легковоспламеняющихся жидкостей небольшая (1—2°С) разница между температурой вспышки паров и температурой воспламенения. У горючих жидкостей эта разница достигает 30 С и более.

Пожарная опасность жидкостей увеличивается с понижением температуры вспышки, температуры воспламенения и самовоспламенения, а также с увеличением скорости испарения и уменьшением нижнего предела концентрации взрывоопасной смеси паров жидкости с воздухом.

Правила выбора топлива

В процессе сгорания любого твердого топлива происходит выделение монооксида углерода. Из опыта использования газогенераторов доказано, что выделение этого газа в особо больших количествах происходит при сжигании древесины.

Отсюда и вывод, что лучше всего топить этот агрегат дровами. В современных котлах их разжигание и дальнейший процесс горения полностью автоматизирован. При этом к такому топливу предъявляются некоторые требования.

Влажность используемой древесины не должна превышать 20%, иначе ее придется предварительно просушивать. При этом стоить выбирать только наиболее твердые виды древесины: бук, дуб, акация. Нельзя использовать уголь в тех моделях, где такой вариант не предусмотрен, так как возможен выход агрегата из строя.