Kotlovi-Predavanje 7 PDF

 

  проф. др Владан Карамарковић, редовни професор Асистенти мр Миљан Марашевић мр Раде Карамарковић

 



ЕМИТЕРИ

РАЗМЕЊИВАЧИ ТОПЛОТЕ

САГОРЕВАЊЕ

МАТЕРИЈАЛНИ И ТОПЛОТНИ БИЛАНС ГОРИВА

 

В. Ђурић, М. Богнер, Парни котлови, Грађевинска књига, Београд 1980.

Г. Јанкес, М. Станојеви , М. Каран, Индустријске пе и и котови, Машински факултет, Београд 1996. В. Карамарковић, Сагоревање и гасификација биомасе, Машински  , . Интерна предавања Бројна литература на Интернету од стране универзитета и произвођача 

 

Горива и сагоревање Гориво је материја, која при спајању са кисеоником ослобађа коначном брзином  извесну количину енергије која се околини предаје у виду топлоте.   хемијском енергијом горива. Хемијске реакције могу бити егзотермне и ендотермне . Егзотермне  реакције ослобађају топлоту. Ендотермне реакције да би се реализовале захтевају довођење топлоте.

+

=   −

C+Η2Ο = CΟ+Η2 +131ΜJ/kmol Оригинално су се реакције у којима  је је трошен кисоник називале реакције оксидације, оне у којима  је  је веза кисеоника са другим , једињењима  једињењима раскидана у корист продуката  познате као редокс реакције. Редокс реакције данас дефинишемо  као све оне  реакције које изазивају промену хемијског оксидационог броја.

 

Оксидациони број  једног једног атома  је је број електрона који он поседује а који могу да се  укључе у формирање веза са другим атомима. Овај број има исту вредност као и  валенца, само што може  ити и позитиван и негативан. ов ове е ање ање оксидационог  броја одговара процесу оксидације, а смањење процесу редукције. Примери  егзотермних реакција су:

Реакција оксидације. Халогенизација –  везивање појединих елемената са  халогенима при чему настаје ослобађање топлоте. Топлота  је је израженија при реакцијама са флуором.

AB → A + B

 

Декомпозиција –  распадање нестабилних хем.  једињења уз  настајање топлоте. Нуклеарне реакције.

Оксидо‐редукционе  реакције су важне у инжињерској пракси  јер јер се примењују ко код д  сагоревања у топлотним машинама, у електрохемијској директној тр тран ансс орма ормаци цији ји  енергије (батерије, гориве  ћелије ћелије) и биолошком процесуирању  хране, производњи   биогаса, гасификацији, пиролизи....

 

Горива се користе као извори топлоте (термоелектране, грејање), али се врло често  користе  и у технолошким  процесима. Према агрегатном  стању горива се деле на: Чврста  Гасовита.

Према постанку: Природна  ештачка.

 

  Број  становика Број становика  се се  од од  почетка почетка  до до  краја краја XX  XX века века  повећао повећао  са са 1.65  1.65 на на 6  6 милијарди милијарди,, .

,

становнику.. Тај становнику ај  се се  раст раст  у земљама земљама  у развоју развоју  кретао кретао  од од   55 на на 212  212 кг  кг  су  на на  крају крају XX  XX века века  развијене развијене  земље земље  користиле нафтног еквивалента [1], док  су нафтног  кг  нафтног нафтног  еквивалента еквивалента.. Током Током  прошлог прошлог  века века  човечанство човечанство   је  је  потрошило потрошило   650 кг око 875 око  875 милијарди милијарди  барел рела на наф фте и врло врло   је  је вероватно да  да ће ће  током током  овог овог  века века   бити  потрошено бити потрошено  чак  и више више (BP  (BP Statistical Statistical R Review eview of W World orld Energy Energy,, 2003.) .

[1]

При изради енергетских биланса, биланса,  пракса је да се категорије носилаца енергије исказују у килограмима или тонама нафтног еквивалента. еквивалента.  Разлог за ово је поређење различитих горива са нафтом је доминација , других горива. горива.  Један килограм нафтног еквивалента је заправо топлотна моћ једног килограма нафте и износи 41,868  МЈ или 11,63 41,868 МЈ 1,63 kWh. kWh. [2] барел је јединица запремине, запремине , 1bb = 0.159 m3

 

 

(а) (б) Потрошња примарне Потрошња  примарне  енергије енергије  у (  (а а) развијеним развијеним  земљама земљама,, (б (б) земљама земљама  у развоју развоју..

Каква су предвиђања за будућност? Сматра се да  ће ће после ере нафте настати ера веће потрошње  природног гаса. По завршетку те ере предвиђа се ера у којој  ће ће угаљ поново задобити примарно место  ме ене гентима.    а би се то есило пот ебно е а се азви п о еси саго евања који неће испуштати у атмосферу угљен диоксид. Ови процеси већ постоје али степен  њихове савршености  још још увек није досегао комерцијални ниво.

 

  Угаљ, биомаса и отпад. Угаљ  је је најважније фосилно гориво. Трансформацијом лигнита наша земља добива  готово 70% укупно произведене електричне енергије. Обреновачки, костолачки и  косовски басени.  Баластне  материје Чист  угаљ

Влага

 

Чист  кокс Чист Минералне  материје   Испарљива  Минералне Испарљива материја

Природни угљеви и горива добивена прерадом угљева

 ПРИРОДНИ   ПРИРО ДНИ  УГЉЕВИ 

 ГОРИВА  ГОРИВ А  ДОБИЈЕНА  ДОБИЈЕНА 

 

 ПРЕРАДОМ   ПРЕР АДОМ  УГЉЕВА

Камени угаљ Камени  угаљ  и антрацит   Лигнит Тресет Патентирана  горива Патентирана

ЧВРСТА  ГОРИВ  ГОРИВА А

Гасни кокс Гасни  Брикети Генераторски Генераторски   гас   Светлећи  гас Светлећи Гас  високих Гас високих  пећи

   ГОРИВА  ГОРИВ А

 

Састав горива и различите масе

  влаге и испарљивих материја, а већи  удео чврстог угљеника и вишу  топлотну моћ.

 

Ван Кревеленов дијаграм Угљеви су изложени узастопним и сталним променама у еволуцији, од лигнита преко  мрког угља, до под битуминозних, битуминозних угљева и коначно антрацита. Угаљ се  развија кроз ове етапе тако што  са растом притиска и температуре опада садржај воде  а асте са жа гљеника.   По бит минозни бит минозни гљеви и ант а ит с ко нас познати као камени угаљ.

 

Карактеристике домаћих угљева Назив и по екло гља

оња топлотна топлотна  моћ МЈ/kg МЈ /kg

Лигнит -  Колубара  –

6,110 – 7,389 ,

–

,

Го ња топлотна топлотна  моћ  

МЈ/kg МЈ/kg 7, 7 65 – 9, 02 7 ,

–

,

Лигнит -  Костолац

7,830 – 11,207

9,242 – 12,579

Лигнит -  Пљевља

8,110 – 14,348

9,421 – 15,806

Мрки угаљ –  угаљ –  Соко   Соко

14,746 – 20 20,444

16,052 – 21 21,185

Мрки угаљ –  угаљ –  Рембас  Рембас Камени угаљ -  Јарандо

13,653 – 21 21,583 25,665 – 27 27,607

14,545 – 22 22,893 26,829 – 28 28,692

Угљеви се користе сем за производњу топлотне енергије и за производњу других  вештачких  чв ст стих их, течних и гасовитих  го ива, и  као си овин овине е  хеми ско   индустрији.

 

БИОМАСА Типична биомаса, сува и без пепела има формулу CH1.4O0.59N0.0017 и садржи најчешће  0

од 1 до  6% минералних материја. Које почињу да се синтерују и топе изнад 900 С. Дрво сушено у сушарама има топлотну моћ од преко 16 1600 000 0 kJ kJ/k /kg, g,  док са 40%  влаге топлотна моћ је око 10 1000 000 0 kJ kJ/k /kg. g.

 

Течна горива Природно течно гориво  је је нафта или земно уље, али се она нормално не употребљавају за  сагоревање у котловским ложиштима већ се подвргавају процесу дестилације ради  добијања скупоцених горива и нуспродуката. Течна горива добијена из сирове нафте су  , , . прерадом нафте крећу се од 390  39000 00 – 4200 42000 0 kJ kJ/kg. /kg. Састав мазута креће се у границама C = 80 – 90 %, H = 10 – 13 %. Сва течна горива  представљају смешу угљоводоника са општом хемијском формулом CmHn. Најважнији продукти прераде сирове нафте су: 

ТНГ

Бензин

изел го иво иво    изел Мазут

Вештачко течно гориво  је је катран који се добива прерадом угљева.

 

Састав и основне карактеристике течних горива Уље за  Уље  за ложење

  Назив Густина  на Густина на 15  15оC Густина  на Густина на 20  20оC Влага  и  Влага механичке   механичке примесе Пепео Састав:: Састав -

         

угљеник водоник кисеоник азот сумпор

Доња топлотна Доња  топлотна   моћ

Ознака

Јед. kg/m3 %

820< 920

%