výpočty spaľovacích procesov

87
Výpočty spaľovacích procesov

Upload: ansel

Post on 05-Jan-2016

82 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

Výpočty spaľovacích procesov. Chemické zloženie palív. Zloženie tuhých a kvapalných palív Zloženie plynných palív. Zloženie tuhých a kvapalných palív (odpadov). nepresné určovanie organických zlúčenín, tvoriacich horľavinu (zlúčenín C, H, O, N. S) - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: Výpočty spaľovacích procesov

Výpočty spaľovacích procesov

Page 2: Výpočty spaľovacích procesov

Chemické zloženie palív

Zloženie tuhých a kvapalných palív Zloženie plynných palív

Page 3: Výpočty spaľovacích procesov

Zloženie tuhých a kvapalných palív (odpadov)

Page 4: Výpočty spaľovacích procesov

• nepresné určovanie organických zlúčenín, tvoriacich horľavinu (zlúčenín C, H, O, N. S)

• elementárna analýza (percentuálny podiel hmotností prvkov v horľavine)

• nehorľavé látky – obsah popola (A) a vody (W) sa určia spálením resp. sušením

• C + H + O + N+ Scelk + A + W = 100%

Page 5: Výpočty spaľovacích procesov

Imediátna technická analýza

• okrem stanovenia obsahu vlhkosti a popola stanoví aj prchavé zložky(

• prchavé zložky – látky, ktoré vyprchajú pri zahrievaní z téglika bez prístupu vzduchu pri teplote 850 °C (okrem vody)

• PZ + V + A + W = 100%(PZ – pevný zvyšok v tégliku, V-prchavá horľavina, A- obsah popola, W - obsah vody)

Page 6: Výpočty spaľovacích procesov

Horľavina

• Je podiel paliva po odčítaní nehorľavých látok (popol a voda)

• Skladá sa z C, H, O, H, Sprch

Page 7: Výpočty spaľovacích procesov

Uhlík - C

• Qn = 33 900 kJkg-1

• hlavný nositeľ tepelnej energie

• nachádza sa vo forme organických zlúčenín

Page 8: Výpočty spaľovacích procesov

Vodík - H

• Qn = 119 700 kJkg-1

• celkový vodík – skladá sa z vodíka viazaného a neviazaného

HC = HV + HN

– viazaný vodík – HV – viazaný na kyslík

– neviazaný vodík –HN – zvýši po zlúčení s celým obsahom kyslíka

HN =H-O/8

Page 9: Výpočty spaľovacích procesov

Síra - S

• je nežiadúca – zvyšuje výhrevnosť

• produkty horenia síry - SO2 a SO3

• kratšia trvanlivosť spaľovacích zariadení

• znečistenie ovzdušia

Page 10: Výpočty spaľovacích procesov

Kyslík - O

• Nežiadúca súčasť

• Viaže sa na H a C

Page 11: Výpočty spaľovacích procesov

Dusík - N

• nezúčastňuje sa na reakcii horenia

• podieľa sa na tvorbe NOX

• znižuje obsah iných zložiek

• znižuje výhrevnosť

Page 12: Výpočty spaľovacích procesov

Zloženie plynných palív (odpadových plynov)

• horľavé plyny – H2, CO, metán, H2S a nenasýtené uhľovodíky

• nehorľavé plyny – N2, CO2, O2, H2O, SO2

Page 13: Výpočty spaľovacích procesov

Spalné teplo a výhrevnosť palív (horľavých odpadov)

• spaliny – produkty spaľovania (vznikli zlúčením paliva a kyslíka)

• spalné teplo - Qv – množstvo tepla, ktoré sa uvoľní pri dokonalom spaľovaní, za predpokladu, že sa spaliny ochladia na 0°C a všetka vzniknutá para sa skondenzuje

• výhrevnosť paliva - Qn – množstvo tepla uvoľnené pri dokonalom spaľovaní mernej jednotky paliva pri ochladení na 0°C, vlhkosť zostane v spalinách ako vodná para

Qn = Qv – 2500mH2O kJkg-1

(Qn- výhrevnosť paliva, Qv – spalné teplo, mH2O- množstvo vodnej pary)

Page 14: Výpočty spaľovacích procesov

Tuhé a kvapalné palivá• tuhé palivá

Qv = 339C + 1440 (H-1/8O) + 105S

Qv = 339C + 1214 (H-1/8O) +105S – 25W

• kvapalné palivá (Mendelejevova rovnica)

Qv = 339C + 1256H + 109 (O-S)

Qv = 339C + 1030H + 109 (O-S) – 25W

C, H, O, S, W sú hmotnostné percentá uhlíka, vodíka, kyslína, síry a vlhkosti v palive (odpade) %

Page 15: Výpočty spaľovacích procesov

Plynné palivá

• Spalné teplo a výhrevnosť plynných palív sa počíta ako súčet spalných tepiel a výhrevnosti jednotlivých plynov

QV = V1Qv,1+V2Qv,2+...+ VnQv,n

Qn = V1Qn,1+V2Qn,2+...+ VnQn,n

kde V1 až Vn je objem jednotlivých plynov v 1mN-3

Page 16: Výpočty spaľovacích procesov

Spalné teplo a výhrevnosť rôznych plynov

Plyn Qn, kJ.mN-3 Qn, kJ.mN

-3

Vodík 12 790 10 752

Oxid uhoľnatý 12 702 12 702

Metán 39 888 35 847

Etán 69 250 64 310

Propán 101 823 93 575

n-bután 134 020 123 552

Izobután 132 010 121 627

Etylén 64 016 59 955

Propylén 94 370 88 216

Butylén 121 878 113 839

Acetylén 58 992 56 940

Zmes uhľovodíkov CmHn

(2,4 mN3 H2+ 1400 g C)

78 168 73 269

Page 17: Výpočty spaľovacích procesov

Spaľovanie palív (odpadov)

• zahrievanie za prítomnosti vzduchu – spaľovanie

• zahrievanie za obmedzeného prístupu vzduchu – splyňovanie

• zahrievanie bez prístupu vzduchu - pyrolýza

Page 18: Výpočty spaľovacích procesov

Podmienky spaľovania

Spaľovanie prebieha len ak sú splnené dve základné podmienky:

• palivo (odpad) musí byť v styku s okysličovadlom

• zmes paliva a okysličovadla musí byť zahriata na zápalnú teplotu

Page 19: Výpočty spaľovacích procesov

Rozmedzie vznietenia

• Dolné – najmenší podiel paliva v objemových percentách zmesi

• Horné - najväčší podiel paliva v objemových percentách zmesi

Page 20: Výpočty spaľovacích procesov

Zápalná teplota

• je teplota, pri ktorej prebieha horenie paliva bez prívodu tepla z vonkajšieho prostredia

• je teplota, pri ktorej rýchlosť oxidačnej reakcie je taká vysoká, že teplo, ktoré sa pri nej uvoľní je väčšie ako teplo odovzdané do okolia

Page 21: Výpočty spaľovacích procesov

Zápalné teploty a rozmedzia vznietenia

Palivo Zápalná teplota°C

Rozmedzie vznietenia

Dolné objemové % Horné objemové %

Vodík 530 4,0 74,2

Oxid uhoľnatý 610 12,5 74,2

Metán 645 5,0 15,0

Vysokopecný plyn   35-40 65-75

Generátorový plyn 700 25 75

Koksárenský plyn 560 5 30

Svietiplyn 560 6 35

Zemný plyn 645 4 17

Page 22: Výpočty spaľovacích procesov

Zápalné teploty rôznych druhov pevných a kvapalných palív

Tuhé palivá Zápalná teplota °C Kvapalné palivá Zápalná teplota °C

Drevo – mäkké tvrdé

220 (tvrdé 300) Benzín 330-520

Vysušená rašelina 225-280 Benzol 520-600

Hnedé uhlie 200-240 Vykurovací olej 212

Čierne uhlie 220-240 Olej z hnedouhoľného dechtu

360

Antracit 220-340 Olej z čiernouhoľného dechtu

315

Drevné uhlie 485    

Polokoks 144    

Petrolejový koks 411    

Smolný koks 544-582    

Čiernouhoľný koks 500-600    

Page 23: Výpočty spaľovacích procesov

Horenie plynných palív

• prebieha vo veľmi tenkej vrstve, ktorá oddeľuje palivá a spaľovaný vzduch

• prebiehajú tu chemické reakcie horenia

• oblasť sa nazýva front horenia

• teplo uvoľnené horením palivá predhrieva a zapaľuje

Page 24: Výpočty spaľovacích procesov

Normálna rýchlosť šírenia plameňa - un

• Ak je rúrke nehybná zmes paliva a spaľovaného vzduchu potom sa front horenia bude premiestňovať v smere kolmom na povrch frontu

• Táto rýchlosť s nazýva normálnou rýchlosťou šírenia plameňa • Ak je pre danú zmes na jednotku povrchu frontu horenia zhorí za

jednu s rovnaké množstvo paliva m, tak pri posunutí rovinného frontu horenia je normálna rýchlosť šírenia plameňa daná vzťahom un = m/ρ (ms-1)m – rýchlosť horenia kgm-2s-1, ρ – merná hmotnosť pôvodného chladného plynu kgm-3

Page 25: Výpočty spaľovacích procesov

Normálna rýchlosť šírenia plameňa pre zmes niekoľkých horľavých

plynov

...

......

42

4242

CHHCO

uCHuHuCOu

CHn

Hn

COn

n

CO, H2, CH4 – obsahy jednotlivých horľavých zložiek v zmesi so vzduchom v obj. %

unCO – normálna rýchlosť šírenia plameňa jednotlivej horľavej zložky, ms-1

Page 26: Výpočty spaľovacích procesov

Normálna rýchlosť šírenia plameňa závisí:

• koncentrácie horľavej látky

• tlaku

• teploty

Page 27: Výpočty spaľovacích procesov

Horenie kvapalných palív

• kvapalné palivá sa nespaľujú priamo, ale po rozprášení

• pre rozprášenie kvapalného paliva sa používa:- samotné palivo pri vysokom tlaku- ventilátorový vzduch- predhriaty stlačený vzduch alebo vysokotlaká para

Page 28: Výpočty spaľovacích procesov

Horenie tuhého paliva

• tuhé palivo sa pred vlastným spaľovaním najprv zahrieva

• nastane termický rozklad organickej hmoty paliva

• dva spôsoby: • horenie tuhého paliva vo vrstve• horenie tuhého paliva v prášku

Page 29: Výpočty spaľovacích procesov

Stechiometria spaľovacích procesov

Stanovuje sa :

• výhrevnosť paliva (odpadu)

• množstvo O (vzduchu) potrebného k dokonalému spaľovaniu paliva (odpadu)

• množstvo a zloženie spalín

• adiabatická, teoretická a praktická spalná teplota

Page 30: Výpočty spaľovacích procesov

Výpočty spotreby vzduchu a množstva spalín

• Dokonalé spaľovanie

• Nedokonalé spaľovanie

• Zmiešané spaľovanie

Page 31: Výpočty spaľovacích procesov

Dokonalé spaľovanie

• Nastane spálenie všetkých horľavých zložiek v palive

• C + O2 = C O2

• Dokonale spaľovanie s teoretickým prebytkom vzduchu (Lmin), ktoré sa dá vypočítať zo stechiometrických vzťahov spaľovacích rovníc je možné dosiahnuť len pri dokonalom premiešaní a pri ideálnych podmienkach

• V skutočnosti – prebytok vzduchu

Page 32: Výpočty spaľovacích procesov

Súčiniteľ prebytku vzduchu

• Pomer medzi skutočnou a teoretickou spotrebou vzduchu

minmin O

O

L

Ln skutskut

Page 33: Výpočty spaľovacích procesov

Hodnoty súčiniteľa prebytku vzduchu n pre rôzne palivá

Druh paliva n

Kusové uhlie 1,5-2,0

Tuhý odpad 1,6-2,5

Práškové hnedé uhlie 1,15-1,30

Práškové čierne uhlie 1,15-1,30

Vykurovací olej 1,1-1,3

Koksárenský plyn 1,05-1,1

Zemný plyn 1,05-1,1

Vysokopecný plyn 1,15-1,20

Page 34: Výpočty spaľovacích procesov

Nedokonalé spaľovanie

• V spalinách sa nachádza určité množstvo spaľovaných látok

• C+1/2O2=CO

• n⟨1

• n≥1 pri nedokonalom zmiešaní paliva s oxidačným činidlom

Page 35: Výpočty spaľovacích procesov

Zmiešané spaľovanie

• ak spaliny obsahujú CO2 aj CO

Page 36: Výpočty spaľovacích procesov

Spôsoby výpočtov spotreby vzduchu a množstva spalín

• Podľa údajov elementárnej analýzy pomocou stechiometrických rovníc (analytický spôsob)

• Pomocou približných vzorcov, odlišných pre rôzne druhy paliva (na základe výhrevnosti)

• Grafickými metódami

Page 37: Výpočty spaľovacích procesov

Stechiometrické výpočty

• Predpokladá sa dokonalé spaľovanie

• Výpočet sa zjednodušuje zaokrúhlením molekulových hmotností a objemov

• Ako okysličovadlo sa používa suchý vzduch

Page 38: Výpočty spaľovacích procesov

Zjednodušené zloženie suchého vzduchu

• objemovo • (21% O2, 79% N2)

• Hmotnostne• 23,1% O2, 76,9%N2

76,4:76,3:121

100:

21

79:

21

21:: 22 vzduchNO

33,4:33,3:11,23

100:

1,23

6,79:

1,23

1,23:: 22 vzduchNO

Page 39: Výpočty spaľovacích procesov

Spalná teplota

• Charakterizuje palivo vzhľadom k jeho technologickému použitiu

• Stanovuje sa z rovnice tepelnej rovnováhy

Qch+Qp+Qvz= Qsp+Qned+Qdis +Qz (kJkg-1)

Page 40: Výpočty spaľovacích procesov

Príjem tepla

Qch+Qp+Qvz= Qsp+Qned+Qdis +Qz (kJkg-1)

• Príjem tepla:

(Qch-chemické teplo, ktoré je určené výhrevnosťou paliva

Qpenatetalpia predhriateho paliva)

Qp=cptp

Qvz- entalpia predhriateho vzduchu

Qvz= cvz tvznLmin

Page 41: Výpočty spaľovacích procesov

Výdaj tepla

• Qch+Qp+Qvz= Qsp+Qned+Qdis +Qz (kJkg-1)

• Qsp- entalpia spalín

Qsp= Vsp csp tsp

Qned – chemický a mechanický nedopal

Qdis – disociačné teplo

Qz- teplo odvedené do konštrukcie pece a do okolia

Page 42: Výpočty spaľovacích procesov

Výpočet teploty spalín , ktorá charakterizuje spalnú teplotu

paliva

• Tsp = Qch+ Qp+ Qvz-Qned-Qdis-Qz/Vsp. csp

Page 43: Výpočty spaľovacích procesov

Základné druhy spalných teplôt

• Adiabatická

• Teoretická

• Praktická

Page 44: Výpočty spaľovacích procesov

Adiabatická spalná teplota ta

ta = Qn /Vsp,mincsp

Page 45: Výpočty spaľovacích procesov

Teoretická spalná teplota tt

tt=Qn+ Qp+ Qvz/ Vsp. csp

Page 46: Výpočty spaľovacích procesov

Praktická spalná teplota tp

• tp= Qch+ Qp+ Qvz- Qned- Qdis- Qz/ Vsp. Csp

• Prepočet cez pyrometrický efektTp= tt. „ný“pyr

Page 47: Výpočty spaľovacích procesov

Cvičenie č.: 2

Page 48: Výpočty spaľovacích procesov

Výpočty spotreby vzduchu a množstva spalín

Dva spôsoby:

• analytický spôsob - podľa údajov elementárnej analýzy pomocou stechiometrických rovníc

• pomocou približných vzorcov, odlišných pre rôzne druhy palív – na základe výhrevnosti

• grafickými metódami

Page 49: Výpočty spaľovacích procesov

Spaľovanie odpadov

• používa sa analytický spôsob

• predpokladá sa dokonalé spaľovanie

• výpočet sa zjednodušuje zaokrúhlením molekulových hmotností a molekulových objemov

• ako okysličovadlo sa používa suchý vzduch

Page 50: Výpočty spaľovacích procesov

Objemové zloženie suchého vzduchu

• 21% O2, 79% N2

• pomer kyslíka, dusíka a vzduchu

• O2:N2:vzduch = 21/21:79/21:100/21 = 1:3,76:4,76

Page 51: Výpočty spaľovacích procesov

Hmotnostné zloženie suchého vzduchu

• 23,1% O2, 76,9% N2

• pomer kyslíka, dusíka a vzduchu

• O2:N2:vzduch = 23,1/23,1:79,6/23,1:100/23,1 = 1:3,33:4,33

Page 52: Výpočty spaľovacích procesov

Poznámka

Pri praktických stechiometrických výpočtoch zanedbáva vlhkosť vzduchu a tak môžu vznikať chyby 1 až 2%.

Page 53: Výpočty spaľovacích procesov

Spaľovanie tuhých a kvapalných odpadov

• výpočet – hmotnostný alebo objemový, výnimočne molárny

• spaľovanie plynných palív – zloženie je udávané v objemových % sa používa spaľovanie objemové

Page 54: Výpočty spaľovacích procesov

Označenie vo výpočtoch

Omin – teoretické množstvo kyslíka pre dokonalé spaľovanie, m3N, kg

Lmin – teoretické množstvo vzduchu pre dokonalé spaľovanie, m3N, kg

Lskut - skutočné mnžstvo vzduchu pre dokonalé spaľovanie, m3N, kg

n -súčiniteľ prebytku vzduchu

VVsp, mV

sp - objemové a hmotnostné množstvo vlhkých spalín, m3N, kg

VSsp, mS

sp - objemové a hmotnostné množstvo suchých spalín, m3N, kg

VSsp, min – množstvo suchých spalín pri spaľovaní s teoretickým množstvom vzduchu, m3

N, kg

VCO, mCO - objem a hmotnosť CO (po prípade ostatných zložiek), m3N, kg

C, H2 - množstvo uhlíka, vodíka, ... v 1m3 alebo 1 kg paliva, m3N, kg

W- vlhkosť (voda), m3N, kg

Page 55: Výpočty spaľovacích procesov

Spaľovanie tuhých a kvapalných odpadov

Použitím molekulových hmotností jednotlivých prvkov je možné vyjadriť vzťahy pre oxidačné rekcie pri spaľovaní rovnicami

Page 56: Výpočty spaľovacích procesov

Uhlík

UHLÍK

C + O2 = CO2 + teplo

12 kg + 32 kg = 44 kg + 406,3 MJ

12 kg + 22,4 m3 = 22,4 m3

Page 57: Výpočty spaľovacích procesov

Vodík

VODÍK

2H + 0,5 O2 = H2O + teplo

2 kg + 16 kg = 18 kg + 241 MJ

2 kg + 11,2 m3 = 22,4 m3

Page 58: Výpočty spaľovacích procesov

Síra

SÍRA

S + O2 = S2O + teplo

32 kg + 32 kg = 64 kg + 290 MJ

32 kg + 22,4 m3 = 22,4 m3

Page 59: Výpočty spaľovacích procesov

Ostatné prvky a vlhkosť (voda)

• 2N = N2

• 28 kg = 28 kg• 28 kg = 22,4 m3

• 2O = O2

• 32 kg = 32 kg• 32 kg = 22,4 m3

• H20kvap=H2Opara

• 18 kg = 18 kg• 18 kg = 22,4 m3

Page 60: Výpočty spaľovacích procesov

Poznámka

Výpočty spaľovania vychádzajú z molekulovej hmotnosti jednotlivých prvkov, ktoré sa udávajú v kilogramoch.

Podľa Avogadra 1 mol akejkoľvek plynnej látky pri normálnych podmienkach (0°C, 101, 325 kPa) objem 22,4 m3

Page 61: Výpočty spaľovacích procesov

Výpočty hmotnostného spaľovania

Page 62: Výpočty spaľovacích procesov

• Omin = 2,67 C + 8H + S – O

• Lmin = Omin . 4,33

• Lskut = Omin . 4,33 . n

• mspv = mCO2+ mSO2+ mH2O+ mN2+ mO2

• mspS = mCO2+ mSO2+ mN2+ mO2

• mCO2=3,67.C

• mSO2= 2 . S

• mH2O= 9H + W

• mN2= N + Omin . 3,33.n

• mO2 = Omin (n-1)

Page 63: Výpočty spaľovacích procesov

Vyjadrenie jednotlivých zložiek spalín

• CO2 = (mCO2 /mspV) . 100

• H2O = (mH2O /mspV) . 100

• SO2 = (mSO2 /mspV) . 100

• N2 = (mN2 /mspV) . 100

• O2 = (mO2 /mspV) . 100

Page 64: Výpočty spaľovacích procesov

Výpočty objemového spaľovania

Page 65: Výpočty spaľovacích procesov

• Omin = 1,87 C + 5,6H + 0,7S – 0,7O

• Lmin = Omin . 4,76

• Lskut = Omin . 4,76 . n

• Vspv = mVCO2+ VSO2+ VH2O+ VN2+ VO2

• VspS = VCO2+ VSO2+ VN2+ VO2

• mCO2=1,87.C

• mSO2= O,7 . S

• mH2O= 11,2H + 1,24W

• mN2= 0,8N + Omin . 3,76.n

Page 66: Výpočty spaľovacích procesov

Vyjadrenie jednotlivých zložiek spalín

• CO2 = (VCO2 /VspV) . 100

• H2O = (VH2O /VspV) . 100

• SO2 = (VSO2 /VspV) . 100

• N2 = (VN2 /VspV) . 100

• O2 = (VO2 /VspV) . 100

Page 67: Výpočty spaľovacích procesov

Príklad

• Určite množstvo spaľovacieho vzduchu a množstvo vlhkých spalín, ak sa spaľuje tuhý komunálny odpad so zložením: C 21,7 %, H 2,5%, O 15,6%, S 0,6%, H2O 21,5%, N 0,2% a zvyšok je popol. Spaľuje sa s 50% prebytkom vzduchu. Pre výpočet použite

hmotnostné i objemové spaľovanie.

Page 68: Výpočty spaľovacích procesov

Riešenie

• Kvôli prehľadnosti je výpočet spaľovania uvedený v tabuľke. Počtový úkon sa vzťahuje k výpočtu Omin. Hmotnosť zložiek spalín sa určí pri hmotnostnom spaľovaní zo súčtu hmotností spaľovanej zložky a hmotnosti kyslíka, potrebného pri spaľovaní

Page 69: Výpočty spaľovacích procesov

Množstvo vlhkých spalín

• VVsp= 0,765 + 0,44 + 0,012 + 3,144 + 0,

315 = 4,707kg.kg-1

Page 70: Výpočty spaľovacích procesov

Množstvo spaľovacieho vzduchu

• použujeme vzťah

Lskut = Omin . 4,33 . n kgkg_1

Lskut = 0,629+1,5+4,33=4,085 kgkg_1

Page 71: Výpočty spaľovacích procesov

Spaľovanie tuhého v hmotnostných jednotkách

Zložka kg Spaľovacia rovnica Počtový úkon Qmin Spaliny

CO2 H2O SO2 N2 O2

C 0,217 C+O2 = CO2 (32/12).0,217= 2,67.0,217

0,579 0,796

H 0,025 2H+0,5O=H2O (16/2).0,025=8.0,025 0,200 0,225

S 0,006 S+O2=SO2 (32/32).0,006=1.0,006 0,006 0,012

O 0,156 -0,156

Qmin celkové 0,629

N 0,002 N z paliva 0,002

W 0,215 H2O z paliva 0,215

N2 zo vzduchu Qmin.m. 3,33=

0,629.1,5.3,33

3,142

Prebytočný O2 Qmin.(m-1)=0,629.0,5 0,315

Spolu ∑

0,796 0,44 0,012 3,144 0,3154,707

Page 72: Výpočty spaľovacích procesov

Spaľovanie tuhého paliva v objemových jednotkách

Zložka kg Spaľovacia rovnica Počtový úkon Qmin Spaliny

CO2 H2O SO2 N2 O2

C 0,217 C+O2 = CO2 (22,4/12).0,217 0,406 0,406

H 0,025 2H+0,5O=H2O (11,2/2).0,025 0,140 0,280

S 0,006 S+O2=SO2 (22,4/32).0,006 0,004 0,004

O 0,156 Prepočet z hmotnosti na objem

(22,4/32).0,156 -0,109

Qmin celkové 0,441

N 0,002 Prepočet z hmotnosti na objem

(22,4/28).0,02 0,0016

W 0,215 Prepočet z hmotnosti na objem

(22,4/18).0,215 0,267

N2 zo vzduchu Qmin.m. 3,76=

0,441.1,5.3,76

2,487

Prebytočný O2 Qmin.(m-1)=0,441.0,5 0,221

Spolu ∑

0,406 0,547 0,004 2,489 0,2213,667

Page 73: Výpočty spaľovacích procesov

Zloženie vlhkých spalín (% hmotn.)

• vychádzame zo vzťahov:

CO2 = (mCO2 /mspV) . 100

H2O = (mH2O /mspV) . 100

SO2 = (mSO2 /mspV) . 100

N2 = (mN2 /mspV) . 100

O2 = (mO2 /mspV) . 100

• CO2 = (0,012/4,707)100 = = 16,91%

• SO2 = (0,012/4,707)100 = = 0,25%

• O2 = (0,35/4,707)100=6,69%

• H2O = (0,44/4,707)100 = 9,35%

• N2 = (3,144/4,707).100 = 66,8%

Page 74: Výpočty spaľovacích procesov

K spáleniu 1kg uvedeného odpadu je treba Lsk = Qminm.4,76 = 0,441.1,5.4,76 = 3,149 m3

N

vzduchu a pri tom vznikne 3,667 m3N spalín.

Page 75: Výpočty spaľovacích procesov

Spaľovanie plynných palív

• zloženie plynných palív sa udáva v objemových percentách

• preto sa u tohto druhu uvažuje len v objemových percentách

Page 76: Výpočty spaľovacích procesov

Základné rovnice objemového spaľovania

Page 77: Výpočty spaľovacích procesov

Oxid uhoľnatý

• CO + 0,5 O2 = CO2 + teplo

• 1m3 + 0,5m3 = 1m3 + 12,64 MJ

Page 78: Výpočty spaľovacích procesov

Vodík

• H2 + 0,5 O2 = H2O + teplo

• 1m3 + 0,5 m3 = 1m3 + 10,76 MJ

Page 79: Výpočty spaľovacích procesov

Sírovodík (sulfán)

• H2S + 1,5 O2 = SO2 + H2O + teplo

• 1m3 + 1,5m3 = 1m3 + 1m3 + 23,7 MJ

Page 80: Výpočty spaľovacích procesov

Metán

• CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + teplo

• 1m3 + 2m3 = 1m3 + 2m3 + 35,8 MJ

Page 81: Výpočty spaľovacích procesov

Uhľovodíky

• CmHn + 3,8 O2 = 2,6 CO2 + 2,4 H2O + teplo

• 1 m3 + 3,8 m3 = 2,6 m3 + 2,4 m3 + 73,27 MJ

Page 82: Výpočty spaľovacích procesov

Výpočet

• Omin = 0,5 CO+0,5H2+1,5H2S+2CH4+3,8CmHn

• Lmin = Omin4,76

• Lskut = Omin 4,76n

• VspV = VCO2+VSO2+VH20+VN2+VO2

• VspS = VCO2+VSO2+VN2+VO2

Page 83: Výpočty spaľovacích procesov

Kde..

• VCO2 = CO + CO2 + CH4 + 2,6 CmHn

• VSO2 = H2S

• VH2O = H2 + 2 CH4 + H2S + 2,4 CmHn

• VN2 = N2 + O2min(n-1)

Page 84: Výpočty spaľovacích procesov

Vyjadrenie jednotlivých zložiek v objemových percentách

• CO2 = (VCO2/VspV). 100

• H2O = (VH2O/VspV). 100

Page 85: Výpočty spaľovacích procesov

Príklad

Ako príklad spaľovania plynného paliva je uvedené spaľovanie odpadového plynu (koksárenský plyn), ktorý má zloženie: 4% oxidu uhličitého, 2% uhľovodíkov, 1% kyslíka, 8% oxidu uhoľnatého, 51% vodíka, 24% metánu, 9,1% duíka, m=1,15.

Page 86: Výpočty spaľovacích procesov

Spaľovanie plynného palivaZložka M3

N Spaľovacia rovnica Počtový úkon Qmin Spaliny  

CO2 H2O N2 O2

O 0,08 CO+0,5O2=CO2 0,5.0,08 0,40 0,8

H2 0,51 H2+0,5O=H2O 0,5.0,51 0,255 0,510

CH4 0,249 CH4+2O2=CO2 + H2O 2.0,249 0,498 0,249 0,498

CmHn 0,02 CmHn+3,8O2=2,6CO2+2,4H2O 3,8,0,02 0,076 0,052 0,048

O2 0,01 -0,01

Qmin celkové 0,859

CO2 0,04 CO2 z plynu 0,04

N2 0,091 N2 z plynu 0,091

N2 zo vzduchu Qmin.m. 3,76= 0,859.1,15.3,76 3,71

Prebytočný O2 Qmin.(m-1)=0,859.0,15 0,129

Spolu ∑

0,421 1,056 3,801 0,1295,407

Page 87: Výpočty spaľovacích procesov

• Zmes ťažkých uhľovodíkov sa spaľuje podľa rovnice odvodenej z ich predpokladaného zloženia CmHn = 2,4 mN

3

H2 a 1400g C.

CmHn = 3,8 O2 = 2,6 CO2 + 2,4 H2O

• K spáleniu 1 mN3 koksárenského plynu

daného zloženia je treba: Lsk= Omin.m.4?76 = 0,859.1,15.4,76=4,7 mN

3

vzduchu a vznikne 5,407 mN3 spalín