wz

Spalování plynných paliv

Píše: Ing. Přemysl Kól (kolpremek@seznam.cz)

Zpět na domovskou stránku

Složení plynných paliv

    Průmyslové topné plyny se obecně rozdělují do čtyř skupin a to dle hodnoty jejich výhřevností.

 

Sk. A - Málo výhřevné (do 8,37 MJ/m3), plyn z kuploven, vysokopecní plyn, generátorový plyn nebo reformovaný zemní plyn vzduchem aj.

Sk. B - Středně výhřevné (do 12,56 MJ/m3), plyn z nízkoteplotní karbonizace hnědého uhlí, vodní plyn z koksu nebo uhlí, zemní plyn reformovaný parou, propanbutanový plyn reformovaný vzduchem nebo parou aj.

Sk. C - Velmi výhřevné (do 20,93 MJ/m3), koksárenský nebo plynárenský svítiplyn, plyn z tlakového zplyňování hnědého uhlí, karburovaný vodní plyn, karburovaný reformovaný zemní plyn aj.

Sk. D - Velmi vysoce výhřevné (nad 20,93 MJ/m3), zemní plyn naftový nebo karbonský, olejový plyn, propanbutanový plyn, plyn z krakování nafty aj.

Příklady složení a vlastností některých plynů jsou v tabulce 1

Tab. 1

Tab. 1 Složení vybraných druhů plynných paliv

 

Fyzikální a chemické vlastnosti

   Spalné teplo a výhřevnost

Spalné teplo se určí kalorimetricky, spálením jistého objemu paliva v izobarickém kalorimetru a zchlazením vzniklých spalin přibližně na teplotu okolí. Přičemž se měří množství protékané chladící vody a rozdíl její teploty na vstupu a výstupu do kalorimetru a hmotnost vody zkondenzované ze spalin. Objem plynu se měří přesným laboratorním plynoměrem a přepočítá se na tzv. normální podmínky (0°C a 0,1 MPa).

Výhřevnost se vypočítá ze spalného tepla:

kde :

K - hmotnost zkondenzované vody [g]

P - objem plynu spáleného [m3]

Qv - Spalné teplo [MJ/m3]

Spalné teplo nebo výhřevnost topných plynů je možno stanovit také z poměrného množství a spalného tepla nebo výhřevnosti jejich jednotlivých složek (dle Daltonova zákona):

     

 

kde :

Q - spalné teplo nebo výhřevnost [MJ/m3]

o - poměrný objem jednotlivých složek [m3/m3], přičemž platí:

             

Spalná tepla a výhřevnosti nejvýznamnějších plynů jsou taktéž uvedeny v tabulce 1.

Výhřevnost vlhkého plynu při libovolné teplotě a tlaku se vypočítá z výhřevnosti suchého plynu za normálních podmínek ze vztahu:.

kde bezrozměrný součinitel f se vypočítá ze vztahu:

kde:

b - barometrický tlak [kPa]

dpp - přetlak topného plynu [kPa]

p,, - tenze vodní páry v topném plynu [kPa]

t - teplota topného plynu [°C]

 

   Záměnnost plynů

Za vzájemně záměnné lze pokládat plyny, u nichž v daném hořáku probíhá spalovací pochod v požadovaných mezích, zvlášť pokud jde o stabilitu plamane, dokonalost spalování a stálost tepelného výkonu. Jeden z ukazatelů záměnnosti plynů je Wobbeho číslo, které charakterizuje tepelný příkon hořáku:

kde:

Q - spalné teplo plynu [MJ/m3]

h - hutnost plynu (poměr jeho hustoty k hustotě vzduchu při stejném tlaku a teplotě) [-]

 

   Výbušnost

Spodní a horní mez výbušnosti se vypočítá z příslušných mezí výbušnosti jednotlivých složek podle Le Chatelierova vzorce:

Přitom se uvažují pouze hořlavé složky.

 

   Jedovatost

Příčinou je většinou oxid uhelnatý (CO). Otrava vzniká slučováním hemoglobinu s CO a organismu se přestává dostávat kyslík.

 

     Spotřeba spalovacího vzduchu a množství spalin při dokonalém spalování plynných paliv

   Plynná energetická paliva obsahují obecně hořlavé složky H2, CO, CmHn a nehořlavé složky CO2, N2, O2, Ar, vodní páru atd. a to v objemových koncentracích (vztažených na 1m3 vlhkého plynu).

 

 

   Někdy se složení plynu udává v koncentracích vztažených na 1 m3 suchého plynu a vlhkost se udává relativní hodnotou φ/.

   Základní slučovací rovnice plynných složek při dokonalém spalování:

   Teoretická spotřeba kyslíku při dokonalém spalování 1 m3 vlhkého paliva (α = 1) je:

 

   Tomu odpovídá objem suchého vzduchu:

   a objem vlhkého vzduchu:

   Součinitel χv závisí na relativní vlhkosti φ, celkovém tlaku pc a teplotě tv vzduchu. Skutečný objem vzduchu při spalování za přebytku (α > 1) lze určit dle rovnice:

   Teoretický objem spalin při dokonalém spalování 1 m3 plynného paliva za α = 1 je:

   Dílčí objemy suchých spalin:

   Objem vodní páry ve spalinách:

   Skutečný objem spalin z 1 m3 plynného paliva při spalování za určitého součinitele přebytku vzduchu α > 1 se určí dle:

     Kde:       ts – teplota spalin [°C]

                   pstlak spalin [MPa]

Odkazy

1.     V. Černý, B. Janeba, J. Teyssler, Parní kotle, SNTL, Praha, 1983

 

Citace tohoto článku

     P. Kól, Spalování kapalných paliv, publikováno na stránkách Spalovací procesy, dostupné z http://Spalovaci-procesy.wz.cz/KP.html, 2011.

     © Přemysl Kól

Zpět na domovskou stránku

TOPlist