Model dokonalého spalování pevných a kapalných paliv Teoretické základy spalování. Teoretické základy spalování

Podobné dokumenty
Nedokonalé spalování. Spalování uhlíku C na CO. Metodika kontroly spalování. Kontrola jakosti spalování. Části uhlíku a a b C + 1/2 O 2 CO

Nedokonalé spalování. Spalování uhlíku C na CO. Metodika kontroly spalování. Kontrola jakosti spalování. Části uhlíku a a b C + 1/2 O 2 CO

SPALOVÁNÍ A KOTLE. Fosilní paliva a jejich vlastnosti. Přírodní a umělá paliva BIOMASA. Doc. Ing. Tomáš Dlouhý, CSc.

SPALOVÁNÍ A KOTLE. Fosilní paliva a jejich vlastnosti BIOMASA. doc. Ing. Tomáš Dlouhý, CSc. Obnovitelné palivo

Úvod do teorie spalování tuhých paliv. Ing. Jirka Horák, Ph.D.

PEVNÁ PALIVA. Základní dělení: Složení paliva: Fosilní-jedná se o nerostnou surovinu u našich výrobků se týká jen hnědouhelné brikety

ODBORNÉ VZDĚLÁVÁNÍ ÚŘEDNÍKŮ PRO VÝKON STÁTNÍ SPRÁVY OCHRANY OVZDUŠÍ V ČESKÉ REPUBLICE. Spalování paliv - Kotle Ing. Jan Andreovský Ph.D.

Výpočet objemu spalin

Metodický pokyn odboru ochrany ovzduší Ministerstva životního prostředí

MĚŘENÍ EMISÍ A VÝPOČET TEPELNÉHO VÝMĚNÍKU

Výfukové plyny pístových spalovacích motorů

1/6. 2. Stavová rovnice, plynová konstanta, Avogadrův zákon, kilomol plynu

Kolik energie by se uvolnilo, kdyby spalování ethanolu probíhalo při teplotě o 20 vyšší? Je tato energie menší nebo větší než při teplotě 37 C?

Úlohy: 1) Vypočítejte tepelné zabarvení dané reakce z následujících dat: C 2 H 4(g) + H 2(g) C 2 H 6(g)

PowerOPTI Poznat Řídit Zlepšit. Vyhodnocení a řízení účinnosti kotle

Stanovení územně specifických emisních faktorů ze spalování rafinérského plynu a propan butanu

Ročník: 1. Mgr. Jan Zmátlík Zpracováno dne:

NEGATIVNÍ PŮSOBENÍ PROVOZU AUTOMOBILOVÝCH PSM NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

HNĚDOUHELNÝ MULTIPRACH V TECHNOLOGICKÝCH PODMÍNKÁCH VÝROBY EXPANDOVANÉHO KAMENIVA

Emisní limity pro zvláště velké spalovací zdroje znečišťování pro oxid siřičitý (SO 2 ), oxidy dusíku (NO x ) a tuhé znečišťující látky

Strana 1 / /2012 Sb. VYHLÁŠKA. ze dne 20. prosince o energetickém auditu a energetickém posudku

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Výzkumné energetické centrum Zkušební laboratoř 17. listopadu 15/2172, Ostrava - Poruba

Hydrochemie koncentrace látek (výpočty)

EU peníze středním školám digitální učební materiál

TERMOCHEMIE, TERMOCHEMICKÉ ZÁKONY, TERMODYNAMIKA, ENTROPIE

OBECNÁ CHEMIE. Kurz chemie pro fyziky MFF-UK přednášející: Jaroslav Burda, KChFO.

Termochemie se zabývá tepelným zabarvením chemických reakcí Vychází z 1. termodynamického zákona. U změna vnitřní energie Q teplo W práce

ROŠTOVÝ KOTEL NA SPALOVÁNÍ UHLÍ A NEBO DŘEVNÍ BIOMASY O PARAMETRECH 200 T/H, 9,3 MPA, 520 C

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Výzkumné energetické centrum 17. listopadu 15/2172, Ostrava - Poruba

Parogenerátory a spalovací zařízení

METODICKÝ POKYN MINISTERSTVA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ ODBORU OCHRANY OVZDUŠÍ

= 2,5R 1,5R =1,667 T 2 =T 1. W =c vm W = ,5R =400,23K. V 1 =p 2. p 1 V 2. =p 2 R T. p 2 p 1 1 T 1 =p 2 1 T 2. =p 1 T 1,667 = ,23

Směšovací poměr a emise

Kogenerační jednotka se spalovací turbínou o výkonu 2500 kw. Stanislav Veselý, Alexander Tóth

1. Termochemie - příklady 1. ročník

TERMOMECHANIKA 1. Základní pojmy

Přírodní vědy - Chemie vymezení zájmu

Novela nařízení vlády č. 352/2002 Sb. Kurt Dědič, odbor ochrany ovzduší MŽP

METODICKÝ POKYN MINISTERSTVA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ ODBORU OCHRANY OVZDUŠÍ

KATEDRA VOZIDEL A MOTORŮ. Palivová směs PSM #4/14. Karel Páv

Hydrochemie koncentrace látek (výpočty)

KTEV Fakulty životního prostředí UJEP v Ústí n.l. Průmyslové technologie 3 příklady pro cvičení. Ing. Miroslav Richter, PhD.

Stanovení účinnosti kotlů

DUM VY_52_INOVACE_12CH27

stechiometrický vzorec, platné číslice 1 / 10

PROBLÉMY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ OVZDUŠÍ

1. Látkové soustavy, složení soustav

Bezpečnost chemických výrob N111001

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 11

Spalování zemního plynu

LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

10. Energie a její transformace

VŠB- Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra energetiky- 361

Technologie přímého aditivního odsíření pro fluidní kotle malých a středních výkonů

N A = 6, mol -1

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Seznam údajů souhrnné provozní evidence zdrojů znečišťování ovzduší

Elektrárny část II. Tepelné elektrárny. Ing. M. Bešta

Zákony ideálního plynu

TERMOCHEMIE. Entalpie H = Údaj o celkové... látky, není možné ji změřit, ale můžeme měřit... entalpie: H

Parametry spalovacího procesu

Seminář Koneko Praha, Spalování paliv. Kurt Dědič odbor ochrany ovzduší MŽP

Obsah Chemická reakce... 2 PL:

STANOVENÍ KONCENTRACE PLYNNÝCH ŠKODLIVIN NA VÝSTUPU ZE SPALOVACÍCH ZAŘÍZENÍ

PRŮBĚH SPALOVÁNÍ (obecně)

Zpřesňování hodnot národně specifických emisních faktorů skleníkových plynů ze spalovacích procesů

NEKONVENČNÍ ZPŮSOBY VÝROBY TEPELNÉ A ELEKTRICKÉ ENERGIE. Ing. Stanislav HONUS

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

Příloha č. 8 Energetický posudek

Potenciál biopaliv ke snižování zátěže životního prostředí ze silniční dopravy

Téma sady: Všeobecně o vytápění. Název prezentace: základní pojmy 2

Cvičení z termomechaniky Cvičení 2. Stanovte objem nádoby, ve které je uzavřený dusík o hmotnosti 20 [kg], teplotě 15 [ C] a tlaku 10 [MPa].

Porovnání experimentálních výsledků oxy-fuel spalování ve fluidní vrstvě s numerickým modelem

Emise oxidu uhličitého

Základní chemické výpočty I

SUCHÁ FERMENTACE V MALOOBJEMOVÉM

Účinnost spalovacích zařízení

1. PROCES A PODMÍNKY HOŘENÍ, HOŘLAVÉ LÁTKY

VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra Energetiky

POKYNY FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ RYCHLOST REAKCÍ

Hmotnost atomů a molekul 6 Látkové množství 11. Rozdělení směsí 16 Separační metody 20. Hustota, hmotnostní a objemový zlomek 25.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ - ENERGETICKÝ ÚSTAV ODBOR TERMOMECHANIKY A TECHNIKY

Bioenergetické centrum pro měření parametrů tuhých biopaliv

NA FOSILNÍ PALIVA: pevná, plynná, kapalná NA FYTOMASU: dřevo, rostliny, brikety, peletky. SPALOVÁNÍ: chemická reakce k získání tepla

TERMOMECHANIKA PRO STUDENTY STROJNÍCH FAKULT prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. Brno 2013

Spalovací vzduch a větrání pro plynové spotřebiče typu B

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

2. Specifické emisní limity platné od 20. prosince 2018 do 31. prosince Specifické emisní limity platné od 1. ledna 2025

FLUIDNÍ KOTLE. Fluidní kotel na biomasu(parní) parní výkon t/h tlak páry 1,4 10 MPa teplota páry C. Fluidní kotel

CZ.1.07/1.5.00/ Opravárenství a diagnostika. Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

Jednotlivým bodům (n,2,a,e,k) z blokového schématu odpovídají body na T-s a h-s diagramu:

Termochemie. Verze VG

SADA VY_32_INOVACE_CH2

Nultá věta termodynamická

SPOLUSPALOVÁNÍ TUHÉHO ALTERNATIVNÍHO PALIVA VE STANDARDNÍCH ENERGETICKÝCH JEDNOTKÁCH

Zadání příkladů řešených na výpočetních cvičeních z Fyzikální chemie I, obor CHTP. Termodynamika. Příklad 10

Novinky v legislativě pro autorizované měření emisí novela 452/2017 Sb.

Problematika řízení automatických kotlů na biomasu se zaměřením na kotle malého výkonu pro domácnosti

DÁLKOVÉ VYTÁPĚNÍ (DISTRICT HEATING, CZT CENTRALIZOVAN ZÁSOBOVÁNÍ TEPLEM)

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - Kolokvium Božek 2012, Roztoky -

Transkript:

Spalování je fyzikálně chemický pochod, při kterém probíhá organizovaná příprava hořlavé směsi paliva s okysličovadlem a jejich slučování (hoření) za intenzivního uvolňování tepla, což způsobuje prudké stoupnutí teploty směsi a vzniklých spalin. Snižuje se přitom energetický potenciál soustavy, tj. entropie soustavy roste. Hoření má charakter řetězového děje, při němž část spalného tepla poslouží jako iniciátor zapálení nové směsi vstupující do reakce. Může trvat až do vyčerpání zásoby hořlavé směsi až do vyčerpání jedné její složky do okamžiku, kdy intenzívním odvodem tepla teplota směsi klesne pod zápalnou teplotu 1 hoření je možné pouze mezi elementárními složkami hořlaviny (C, H, S) v atomárním stavu a okysličovadla (nejčastěji O 2 ze vzduchu) atomy hořlaviny se snaží doplnit své neúplné vnější elektronové sféry na plný počet elektronů, aby vytvořily energeticky výhodnější rozmístění některé elektrony se stávají v nově vzniklé molekule společnými pro oba prvky, které se zúčastní spalování Příklad : atom uhlíku C má 6 elektronů rozdělených tak, že 2 jsou na 1. sféře a 4 na 2. sféře, takže 2. sféra je neúplná s deficitem 4 elektronů molekula kyslíku O 2 má v atomu 8 elektronů, a to 2 na 1. a 6 na 2. sféře, tj. má deficit 2 elektrony na 2. sféře reakcí se vytvoří molekula CO 2, u níž je celkový počet 4 + 2 x 6 = 16 vnějších elektronů umístěno podle schématu a) na obrázku, takže všechny atomy O i C v molekule CO 2 mají plný počet elektronů na 2. sféře, tj. 8; z celkových 16 elektronů na vnějších sférách je 8 společných 2 vodík H má na jediné sféře 1 elektron, přičemž úplná sféra musí obsahovat 2 elektrony v molekule vody H 2 O jsou podle schématu b) ve vnějších sférách 2 atomů vodíku H a l atomu kyslíku O společné 4 elektrony snižování energetické hladiny elektronů při spalování hořlaviny znamená úsporu energie, která se projeví uvolněním tepla množství uvolněného tepla je měřítkem intenzity hoření označí-li se slučovací tepla paliva Q pv, okysličovadla Q o a spalin Q sp, jejich molekulové hmotnosti m pv, m o, m sp (kg/ mol) a počty molekul v reakci n pv, n o, n sp, pak podle zákona o zachování energie je uvolněné teplo Q S (kj/ kg) z 1 kg paliva = v podstatě spalné teplo 3 4 Statika hoření Základními údaji pro navrhování spalovacího zařízení i výhřevných ploch kotle jsou: spotřeba spalovacího vzduchu, množství vzniklých spalin. Určují se ze stechiometrických spalovacích rovnic hořlavých složek paliva přibližně z empirických závislostí pomocí výhřevnosti Model dokonalého spalování pevných a kapalných paliv C + O 2 CO 2 1 kmol 1 kmol 1 kmol 12,01 kg 22,39 Nm 3 22,27 Nm 3 + 406 MJ 1 kg Nm 3 Nm 3 + 33,8MJ 5 6 1

2 H 2 + O 2 2 H 2 O 2 kmoly 1 kmol 2 kmol 4,032 kg 22,39 Nm 3 44,81 Nm 3 1 kg Nm 3 Nm 3 + 142 MJ (+ 119,6 MJ) S + O 2 SO 2 1 kmol 1 kmol 1 kmol + 29,7 MJ 32,06 kg 22,39 Nm 3 21,89 Nm 3 1 kg Nm 3 Nm 3 + 572 MJ + 9,25 MJ Stechiometrické výpočty = objemové výpočty potřebného množství spalovacího vzduchu vzniklých spalin složení spalin Dva základní modely spalování dokonalé spalování nedokonalé spalovaní 7 8 Min. objem kyslíku potřebný pro dok. spálení 1 kg paliva Minimální objem suchých spalin při dokonalém spálení 1 kg paliva objem oxidu uhličitého Min. objem suchého vzduchu potřebný pro dok. spálení 1 kg paliva Min. objem vlhkého vzduchu potřebný pro dok. spálení 1 kg paliva a objem vodní páry v tomto objemu χ v = 1,016 objem oxidu siřičitého objem dusíku objem argonu 9 10 Objem vodní páry ve spalinách Přibližné určení spotřeby vzduchu Minimální objem vlhkých spalin při dokonalém spálení 1 kg paliva Součinitel přebytku vzduchu definice: Objem vlhkých spalin při dokonalém spálení 1 kg paliva 11 12 2

Přibližné určení množství spalin 13 14 Stechiometrické výpočty pro plynná paliva složení plynných paliv se udává výčtem objemových podílů jednotlivých plynných složek Min. objem kyslíku potřebný pro dok. spálení 1 Nm 3 paliva Min. objem suchého vzduchu potřebný pro dok. spálení 1 Nm 3 paliva jednotkovým množstvím plynných paliv je 1 Nm 3 základní hořlavou složkou zemního plynu je metan CH 4 a další uhlovodíky obecně definované jako C m H n Min. objem vlhkého vzduchu potřebný pro dok. spálení 1 Nm 3 paliva a objem vodní páry v tomto objemu χ v = 1,016 15 16 Minimální objem suchých spalin při dokonalém spálení 1 Nm 3 paliva Objem vodní páry ve spalinách objem oxidu uhličitého Minimální objem vlhkých spalin při dokonalém spálení 1 Nm 3 paliva objem oxidu siřičitého objem dusíku objem argonu Součinitel přebytku vzduchu definice: Objem vlhkých spalin při dokonalém spálení 1 Nm 3 paliva 17 18 3

Tepelný obsah vzduchu a spalin Měrná tepelná kapacita vzduchu a spalin je důležitý pro řešení energetických bilancí tepelný příkon v palivu tepelný příkon ve spalovacím vzduchu tepelný výkon ve spalinách 19 20 Entalpie vzduchu a spalin Měrná entalpie složek spalin (kj/nm 3 ) tepelný příkon ve spalovacím vzduchu tepelný výkon ve spalinách 21 22 I-t diagram vzduchu a spalin Průtok vzduchu a spalin Pro získání skutečných průtoků je nutno provést korekciobjemů v Nm 3 na skutečnou teplotu a tlak podle stavové rovnice 23 24 4

Nedokonalé spalování palivo v kotli nikdy nevyhoří dokonale nedokonalost spalování je příčinou ztrát hořlavinou ve spalinách hořlavinou v tuhých zbytcích nedokonalost spalování tuhých a kapalných paliv se obvykle vztahuje pouze k nedokonalému vyhoření uhlíku podíl a [kg/kg] uhlíku shoří nedokonale na CO podíl b [kg/kg] uhlíku neshoří vůbec Spalování uhlíku C na CO C + 1/2 O 2 CO 1 kmol 1/2 kmol 1 kmol 12,01 kg 22,39 / 2 Nm 3 22,40 Nm 3 + 124 MJ 1 kg Nm 3 Nm 3 + 10,3 MJ 25 26 Části uhlíku a a b Vliv nedokonalosti na složení a objem spalin Části uhlíku a a b je možné vyjádřit ze ztráty chemickým a mechanickým nedopalem kde Z co a Z c [-] je ztráta chemickým a mechanickým nedopalem, Q i [kj/kg] je výhřevnost paliva, C r [-] je podíl uhlíku v původním palivu a konstanty 33828,5 a 10334 kj/kg jsou reakční tepla 1 kg uhlíku na CO 2 a CO 27 28 Kontrola jakosti spalování jakost spalování nemá specifický ukazatel hodnotí se nepřímo pomocí ztráty hořlavinou ve spalinách ztráty hořlavinou v tuhých zbytcích přebytku spalovacího vzduchu pro jejich vyhodnocení je třeba určit obsah kyslíku a CO ve spalinách podíl nespálených látek v tuhých zbytcích Metodika kontroly spalování Je třeba provést : chemickou analýzu spalin s cílem určit obsah O 2 a CO (případně i dalších emisních látek) provádí se speciálními analyzátory spalin chemický rozbor tuhých zbytků po spalování (škvára, úlet) s cílem určit podíl spalitelných látek provádí se rozborem odebraných vzorků tuhých zbytků ve specializovaných laboratořích 29 30 5

Základní pravidla Pro suché spaliny konkrétního paliva platí : při dokonalém spalování musí vzájemně odpovídat měřením určený obsah CO 2 s obsahem O 2 (resp. přebytkem vzduchu α). při nedokonalém spalování plynu musí vzájemně odpovídat měřením určený obsah CO 2, CO a obsah O 2 (resp. přebytek vzduchu α) při nedokonalém spalování tuhých a kalných paliv musí vzájemně odpovídat měřením určený obsah CO 2, CO, O 2 (resp. přebytek vzduchu α) a obsah nespáleného uhlíku v TZ 31 Spalovací trojúhelník podle Bunteho platí pro a,b = 0 32 Ostwaldův spalovací trojúhelník pro hnědé uhlí platí pro b = 0 Kontrola jakosti spalování V minulosti se Ostwaldův a Bunteúv spalovací trojúhelník používaly ke kontrole spalovacího procesu. Dnes slouží jako názorná pomůcka pro vysvětlení pevnou závislost mezi složkami suchých spalin CO, CO 2 a O 2 pro kontrolu běžně používané měřicí techniky 33 34 Koncentrace sazí ve spalinách dle sazového čísla podle Bacharacha Určení součinitele přebytku vzduchu Za provozu kotle lze součinitel přebytku vzduchu určit z objemové koncentrace kyslíku v suchých spalinách ze vztahu pro dokonalé spalování pomocí numericko-početní metody prof. Jirouše zahrnuté do ČSN 07 0302 Přejímací zkoušky parních kotlů pro nedokonalé spalování 35 36 6