Wyklad II
Olej opaloway podobnie jak paliwa silnikowe jest produktem rafinacji ropy naftowej.
Podstawowy (uproszczony) podzial olejow opalowych ze względu na sklad, gęstość oraz wlascwosci poszegolnych produktow to
Lekki sredni i ciekzki,
Pomiedzy olejami z poszczególnych grup istnieje wiele które je roznicuja.
Olej opalowy lekki jest stosowany w kotlowaniach o malej i sredniej wydajności a olej opalowy ciezki i sredni jest wykorzystywany w duzych zakładach.
Srednia wartość opalowa olei opalowych:
-lekki 42,8 Mj\kg
-sredni 42,7 MJ\kg
-ciezki 30,9 MJ\kg
Parapetry istotne dla odbiorcy oleju
-wartosc opalowa
-gestosc
-lepkosc- która decyduje o możliwości wykorzystania bezpośredniego –czy trzeba go podgrzewac przed wprowadzeniem do palnika
-temperatura zaplony
-temperatura płynięcia-jest to parametr decydujący o odporności oleju na niskie temperatury
-zawartosc siarki-ochrona srodowska
SPALANIE PALIW
Rodzaje wegla:
Wartość opalowa zalezy od rejonu wydobycia o18 400 kJ\kg
Wilgotność wszystkich maja ok. 20%
Pod względem fizykochemicznycm proces spalanie nie jest procesem jednorodnym, można wyroznic w nim trzy fazy:
-Szuszenie-ponieważ wegiel może zawierac duzo wody
-odgazowanie
-spalanie wytworzonego koksu
Te fazy roznie sa rozłożone w czasie. NA początku ziarna wegla się nagrzewaja, źródłem ciepla jest wprowadzane powietrze i inne czaski już palącego się wegla. Wzrost temp ziaren weglowych powoduje odparowanie wilgoci. Proces suszenia konczy się po przekroczeniu przez wegiel temperatury 100 stopni.
Podczas suszenia zachodzi szybkie rozpadanie się ziaren wegla. SZuszenie jest procesem pochaniajacym ciepla, a tym samym obniżającym temperature w palenisku.
Żeby ogrzac kilogram wody należy zainwestowac 419 kJ ale żeby odparowac należy dostarczyc 2500 kJ
Po odparowaniu nastepuje wzrost temperatury i oddzielenie czesci lotnej-odgazowanie. Nastepnie nastepuje spalanie tych wydzielonych czesci. Wytwarzaja się węglowodory, dwutlenek wegle, tlenek wegla, wodor. Najszybciej spala się wodor, wolniej tlenek wegla. Ciezkie węglowodory ulegaja rozkładowi i dopero produkty rozkładu biora udzial w reakcji spalania. Po odgazowaniu pozostaje koks-masa porowata przypominajaca wegiel, ale ma inna gęstość i jest to praktycznie biorac czysty wegiel. To co nam przeszkadza w spalaniu to jest to substancja mineralna która od początku w weglu była. Szybkosc spalania koksu jest znacznie mniejsza niż szybkość spalania substancji lotnych.
Faza spalania koksu- decyduje o czasie potrzebnym do spalenia, a tym samym pozostawania wegla na palenisku.
Ze wzlgedu na chemiczna budowe ziwakuw wyst. W weglu można podzelic je na trzy grypu
-substancje organiczna
-sub nieorganiczna
-wode
Ze względu na sposób zachowania się w procesie spalanie przyjęło się umownie Dzielic substancje tworzące wegiel :
-substancje palna
-balas
Do balastu zalicza się wilgosc i czesci mineralne z których powstaje wodor
Za palne pierwiastki uwaza się wegiel, wodor i siarke
Spalanie to proces utleniania substancji, polaczony z wydzieleniem ciepla i emisji fali elektromagnetycznych z zakresu widzialnego.
Spalanie zupełne to spalanie, którego produktem jest najtrwalszy z możliwych do uzyskania w danej reakcji związek chemiczny
Przebieg spalania ujmuje równania:
C + O2 > Co2 + 33 900 kJ\kg wegla pierwiastwoego
H2+ ½ O2 > H2O + 144 100 kJ/kg wodoru
S+ O2 > SO@ + 10 500 kJ/kg siarki
Spalanie niezupełne zachodzi w sytuacji gdy substancja nie może z jakis powodow utlenic się do konca.
C + ½ O2 > CO + 10 200 kJ/kg
Taki przebieg procesu spalania jest bardzo nieekonomiczny traci się 70% energii:
(33900-10200)\33900*100= 70%
O tym czy będzie to spalanie zupełne czy niezupełne decyduje współczynnik nadmiaru powietrza:
To sugeruje ze powinniśmy dostarczac wiecej powietrza, w nadmiarze.
Warunkiem dobrego spalania jest dostarczenie wyskiej temperatury w palenisku oraz doprowadzenie odpowiedniej ilości tlenu (powietrza)
Zapisujac reakcje spalania wagowo można okreslic teoretyczne zapotrzebowanie tlenu:
12 kg C + 32 kg O2 = 44 kg CO2
2 kg H + 16 kg O2 = 18 kg H2O
32 S + 32 kg O2 = 64 kg SO2
W momencie jeśli kotlownia przechodzi modernizacje technolog powinnien wiedziec ile należy dostarczyc powietrza na podstawie znajomości skadu paliwa:
Skad gdy skald paliwa okeslony jest przez udzialy masowe poszczególnych składników palnych, to teoretyczna masa tlenu wyosi:
Otm=8\3 C + 8 H + S kg tlenu\ kg paliwa
Gdzie C,H,S- udzialy masowe poszczególnych składników w paliwie.
Ale należy tez uwzględnić tlen:
Otm= 8\3 C+ *H + S – O kg tlenu\ kg paliwa
Objętościowe zapotrzebowanie tlenu wynosi:
Otv= 22,4/32*(8/3C+ 8H+S-O) m3 tlenu/kg paliwa
Ale tlen jest rozpuszczony w powietrzu wiec to tez uwzględniamy:
21% tlen jest objętościowo a 23% jest wagwo.
Ltm=100/23*(8/3C+8H+S-O) kg powietrza /kg paliwa
Ltv=100/21*(8/3C+8H+S-O) m3 powietrza/kg paliwa
Teoretyczne zapotrzebowanie powietrza byloby wystarczajace do uzyskania zupełnego spalania wowczas, gdyby Moza było zapewnic każdej czasteczce palnej kontakt z czasteczka tlenu.
W praktyce nie jest to możliwe.
Stad tez rzeczywiste zapotrzebowanie powietrza jest zawsze wieksze.
Należy podkreślić ze zbyt duzy nadmiar powietrza jest również nieekonomiczny. Przy niedoborze powietrza (tlenu) występują straty w postaci niezupelnego spalani. Przy nadmiarze powietrza traci się energie na zbędne ogrzewanie mas powietrza które przepływa przez palenisko.
Wielkosc nadmiaru powietrza potrzebna jest do prawidłowego procesu spalania jest okreslana przez współczynnik namiaru powietrze lambda:
Lambda=Lrz/Lt
Ltz- strumien powietrza rzeczwisty doprowadzany
Lt- strumien powietrza teoretyczny
Przy spalania z nadmiarem powietrza, w spalani obok dwutlenku wegla wystepuje tle, procentowy udzial dwutlenku wegla w spalinach. Znajac zawartość dwutlenku wegla w spalinach, można okreslic współczynnik nadmiaru powietrza:
Lambda= (CO2)max/CO2
Gdzie ten = (CO2)max – najwieksza zawrtosc dwutlenku wegla w spalinach, możliwa do uzyskania z danego paliwa w %
CO2- rzeczywista zawartość dwutlenku wegla
Paliwa gazowe> palikowe> spolczynnika nadmiaru powietrza lambda :1,1 – 1,2
Oleje opalowe > palnikowe >1.1 -1.3
Wpolczynnik jest różny dla roznych rodzajow paliwa jak i roznych rodzajow palenisk.
Żeby prawidłowo spalac należy tez pamiętać o odprowadzaniu spalin. Za odprowadzenie powietrza i odprowadzenie spalin odpowiada komin. Przeznaczeniem komina jest usuniecie na zwenatrz gazow spalinowych i wytworzenie odpowiedniej sily ciagu niezbędnej do doprowadzenie właściwej ilości powietrza.
Wymagana sila ciagu kominkowego uzalezniona jest od oporow hydraulicznych, jakie stawia ruszt, warstwa paliwa i urzadzenia odpylające. Sila ciagu jest rozna dla roznych konstrukcji kotlow parowych i palenisk, roznych sortymentow wegla i sposobow spalania. Przykladowo dla kotlow OKR stosowanych w przemyle spozywczym wymagana sila ciagu to około 400 Pa (około 40 mm slupa wody).
Sila ciagu wytwarzana jest w kominie na skutek roznicy gęstości powietrza zewnetrzengo i gestosci gazow spalinowych. Gestosci te zaleza w duzej mierze od temperatury. Wytworzona sila ciagu jest spowodowana roznica cisniene dwoch slupow gazow o wysookosci rownej wysokości komina, slupa powietrza zawentrzenego i slupa gazow spalinowych znajdujacych się w kominie
Delta p=(ro p - ro g)* g*h wyraozna w [Pa]
Ro p- gęstość powietrza [kg/m3]
Ro g- gęstość gazow spalinowych [kg/m3]
g-przyspieszenie ziemskie [m/s2]
h-wysokosc komina [m]
Sila ciagu jest proporcjonalna do wysokosci komina (stad wysokie kominy zaewniaja pokonanie duzych...
aneta1805