Obecnie wiele domów i gałęzi przemysłu wykorzystuje gaz ziemny. Gaz ten stale rośnie na całym świecie i oczekuje się, że w nadchodzących dziesięcioleciach będzie dalej rosnąć. Używać gazu ziemnego bardzo ważny parametr jest używany w świecie chemii. Chodzi o kaloryczność. Jest to parametr używany do określania jakości gazu ziemnego. Dzięki temu można obniżyć koszt gazu potrzebnego do wykonania określonej czynności, a co za tym idzie, jego koszt ekonomiczny.
Jaka jest jednak wartość kaloryczna? W tym poście będziesz mógł dowiedzieć się wszystkiego o kaloryczności, po prostu musisz czytać dalej 🙂
Definicja wartości opałowej
Wartość opałowa gazu wynosi ilość energii na jednostkę masy lub objętości, która jest uwalniana po całkowitym utlenieniu. To utlenianie nie jest znane w przypadku żelaza. Bardzo często, gdy słyszysz coś chemicznego, myślisz o utlenianiu jako takim. Utlenianie to pojęcie odnoszące się do utraty elektronów z substancji. Kiedy to nastąpi, jego dodatni ładunek wzrasta i mówi się, że utlenia się. Wspomniane utlenianie odbywa się w procesie spalania.
Kiedy spalamy gaz ziemny, otrzymujemy energię do wytwarzania energii elektrycznej, podgrzewania wody itp. Dlatego ważne jest, aby znać ilość energii, jaką gaz jest w stanie wytworzyć na jednostkę masy lub objętości, aby określić jego jakość. Według im wyższa wartość opałowa, tym mniejsza ilość gazu, którego będziemy używać. W tym tkwi znaczenie jakości gazu w stosunku do kosztów ekonomicznych.
Do pomiaru wartości opałowej stosuje się różne jednostki miary. Zarówno dla masy, jak i objętości używa się kilodżuli i kilokalorii. Podobnie jak w żywności, tutaj w gazach są również kilokalorie. To nic innego jak energia uwalniana podczas procesu utleniania. Jeśli chodzi o masę, jest ona obliczana w kilodżulach na kilogram (kJ / kg) lub kilokaloriach na kilogram (kcal / kg). Jeśli odnosimy się do objętości, będziemy mówić o kilodżulach na metr sześcienny (kJ / m3) lub kilokaloria na metr sześcienny (kcal / m3).
Wyższa lub niższa wartość opałowa
Kiedy mówimy teoretycznie, wartość opałowa gazu jest niepowtarzalna i stała. Jednak jeśli chodzi o wprowadzenie go w życie, możemy znaleźć dwie inne definicje. Jeden odnosi się na wyższą wartość opałową, a drugą na niższą. Pierwsza zakłada, że para wodna, która jest wytwarzana podczas procesu spalania, jest całkowicie skondensowana. Uwzględnia to ciepło, które jest wytwarzane przez gaz podczas przemiany fazowej.
Zakładając, że wszystkie elementy biorące udział w spalaniu są przyjmowane przy zerowym stopniu. Aby doszło do spalania, musi być powietrze, które również dostarcza energii. Dlatego, jeśli zarówno reagenty, jak i produkty uczestniczące w spalaniu zostaną doprowadzone do zera stopni przed i po, para wodna zostanie całkowicie skroplona. Ta para wodna pochodzi z wilgoci właściwej dla paliwa oraz z wilgoci, która powstaje, gdy wodór w paliwie utlenia się.
Z drugiej strony niższa wartość opałowa nie uwzględnia energii który jest uwalniany w wyniku zmiany fazy gazu. Weź pod uwagę, że para wodna zawarta w gazach nie skrapla się. Nie zmieniając fazy, nie uwalnia energii i nie ma dodatkowego wkładu. W tej sytuacji jest tylko wkład energetyczny z utleniania paliwa.
Użytek przemysłowy
Jeśli chodzi o rzeczywistość w energetyce, to właśnie niższa wartość opałowa budzi największe zainteresowanie. Dzieje się tak, ponieważ spaliny mają zwykle wyższą temperaturę niż kondensacja pary wodnej. Dlatego nie jest brana pod uwagę energia spowodowana przemianą fazową gazu.
Przedstawiając energię, którą gaz jest w stanie uwolnić podczas utleniania, możemy również poznać jakość tego gazu. Im bardziej gaz ma wartość opałową, tym mniej będziemy potrzebować. W branży bardzo ważne jest uwzględnienie tych czynników. Im wyższa jakość gazu, tym niższe koszty produkcji. Im stabilniejsza wartość opałowa gazu, tańszy będzie koszt operacji.
Środki i kontrola, które są przeprowadzane w odniesieniu do tych operacji, zależą całkowicie od rodzaju firmy. Jednak niezależnie od firmy (gaz ziemny, złoże, studnia czy biogaz) w pełni kontrolują ten parametr. Znajduje również szerokie zastosowanie w takich branżach jak metalurgia, huty szkła, cementownie, rafinerie, elektrownie i petrochemia.
Pomiary analityczne
Powiedzieliśmy, że wartość opałowa jest bardzo ważnym parametrem, a branże dysponują metodami jej pomiaru i kontroli. Istnieją różne metody określania wartości opałowej gazu. Najstarszym i najbardziej znanym jest ten z kalorymetr bomby.
Metoda ta polega na wprowadzeniu gazu do hermetycznie zamkniętego pojemnika o stałej objętości. Pojemnik należy odizolować od innych materiałów lub od ewentualnych zmian w pomiarze. Po wprowadzeniu gazu do jego zapłonu używana jest iskra. Umieszczono termometr do pomiaru temperatury. Dzięki tej zmianie wartości temperatury będziemy mierzyć ciepło uwalniane w wyniku reakcji utleniania.
Chociaż ta metoda jest bardzo dokładna, kończy się spalaniem całego gazu. Ponadto jest uważana za nieciągłą metodę pomiaru. Dlatego metoda ta nie jest stosowana w branżach zużywających gaz na dużą skalę.
Ciągły pomiar tego gazu odbywa się za pomocą chromatografii gazowej online. Polega to na oddzieleniu składników próbki gazu w kolumnie chromatograficznej. Zwykle jest to kapilara, w której znajduje się faza stacjonarna i wprowadzamy gaz, który jest fazą ruchomą. Składniki gazowe są zatrzymywane przez adsorpcję fazy stacjonarnej, zmieniając jej czas elucji w zależności od jej masy cząsteczkowej. Im niższa masa cząsteczkowa, tym krótszy czas elucji i odwrotnie. Gdy gazy opuszczają kolumnę, napotykają selektywny detektor węglowodorów. Działają na zasadzie przewodnictwa cieplnego.
Analizując wyniki, otrzymuje się chromatogram. To nic innego jak wykres, na którym wskazano, jaki procent każdego węglowodoru znajduje się w analizowanym przez nas gazie. Dzięki tym informacjom wartość opałową można obliczyć później.
Wiesz już coś więcej na temat wartości opałowej i znaczenia, jakie ma ona przy wytwarzaniu gazu ziemnego lub innych gazów.