Technologia chemiczna ćwiczenia. Materiały do zajęć dotyczących procesu koksowania i spalania węgla

Transkrypt

1 Technologia chemiczna ćwiczenia Materiały do zajęć dotyczących procesu koksowania i spalania węgla 1

2 Technologia chemiczna ćwiczenia Materiały do zajęć dotyczących procesu koksowania i spalania węgla I. Koksowanie 1. Stany przeliczeniowe stosowane w analizie węgla i koksu. Węgiel kamienny tworzą trzy zasadnicze składniki: substancja organiczna, substancja mineralna (której wskaźnikiem pochodnym jest zawartość popiółu) i woda (wilgoć). Ilościowa ocena każdego z nich jest ważna ze względów technologicznych i ekonomicznych. O wartości użytkowej węgla, w aspekcie procesu koksowania, decyduje przede wszystkim ilość i rodzaj substancji organicznej, natomiast substancja mineralna i woda stanowią zbędny balast. Stany przeliczeniowe Dla umożliwienia oceny parametrów jakościowych węgla oraz przeprowadzenia obliczeń bilansowych między innymi procesu koksowania wprowadzono pojęcia tzw. stanów paliw stałych, którym przypisano określone symbole: Stan roboczy (r) Stan paliwa z taką zawartością wody (wilgoci) i substancji mineralnej, jaką posiada węgiel (paliwo) wydobyty, załadowany, składowany lub użytkowany w określonym procesie technologicznym ( spotyka się również określenie: próbka w stanie dostarczonym) Stan powietrzno-suchy/analityczny (a) Stan paliwa z taką zawartością wody (wilgoci) i substancji mineralnej, jako pozostaje w węglu po wysuszeniu go na powietrzu do stałej masy. Ilość wody w węglu po wydobyciu zmienia się po zetknięciu z atmosferą następuje utrata części wilgoci na skutek wysuszenia lub jej wzrost w zależności od stanu wilgotności względnej atmosfery. Uniemożliwia to wykonanie prawidłowych analiz, dlatego próbkę węgla pozostawia się na powietrzu i suszy do momentu, gdy osiąga ona stan równowagi z wilgotnością atmosferyczną, uzyskując tzw. stan powietrzno-suchy. Stan ten charakteryzuje się niezmiennością masy próbki w czasie. Z takiego materiału przygotowuje się próbkę przeznaczoną do wykonywania analiz stąd nazwa stan analityczny. Rodzaje wilgoci Wilgoć przemijająca (Wp) jest to ta część wody zawartej w węglu, którą traci on podczas suszenia na powietrzu osiągając stan równowagi z wilgocią atmosferyczną. Wilgoć higroskopijna wilgoć węgla powietrzno-suchego (Wh) jest to woda pozostała w węglu po wysuszeniu go na powietrzu do osiągnięcia przez niego stanu równowagi z wilgotnością atmosferyczną (stanu powietrzno-suchego). Wodę tę węgiel traci przy suszeniu w temp o C w suszarce elektrycznej. Z próbki doprowadzonej do stanu powietrzno suchego przygotowuje się przez rozdrabnianie i pomniejszanie próbkę analityczną. Wilgoć analityczna (W a ) wilgoć próbki analitycznej. Jest to woda, która traci próbka analityczna podczas suszenia w temp o C w suszarce elektrycznej. W przypadku węgla kamiennego przeważnie W a =Wh. Wilgoć całkowita (Wc) jest to suma wilgoci przemijającej i wilgoci węgla powietrznosuchego. Wilgoć wyraża się w procentach początkowej naważki węgla. Stan suchy (d) Stan paliwa pozbawionego wilgoci. Stan suchy i bezpopiołowy (daf) Stan paliwa pozbawionego wilgoci i popiołu. 2

3 Popiół jest to stała pozostałość po spaleniu paliwa w atmosfer powietrza w temp. 815 o C, w ściśle określonych warunkach umownych, wyrażona w procentach początkowej masy węgla. Liczbowa wartość tego składnika zależy głównie od ilości, a częściowo także od składu substancji mineralnej. Wyniki analiz paliw stałych, wykonuje się na próbkach analitycznych, często jednak zachodzi konieczność ich przeliczenia na stan roboczy, suchy lub suchy i bezpopiołowy. Znając zawartość wilgoci całkowitej w r c [%] i popiołu A r [%] w próbce węgla/koksu można wyprowadzić współczynniki umożliwiające przeliczenie masy próbki węgla/koksu będącej w stanie roboczym (m r p) na stan suchy (m d p) oraz suchy i bezpopiołowy (m daf p) lub odwrotnie. Wykonując przeliczenia należy wykorzystać następujące zależności: m p d = m p r m wc r, m daf p = m r p m wc r m A r, Gdzie: r m p - masa próbki w stanie roboczym, [ g] m p d - masa próbki w stanie suchym, [ g] m p daf - masa próbki w stanie suchym i bezpopiołowym, [ g] m wc r - masa wilgoci w próbce będącej w stanie roboczym, [ g] m A r masa popiołu w próbce będącej w stanie roboczym, [ g] Przelicznik masy próbki węgla/koksu będącej w stanie roboczym (m r p) na stan suchy (m d p) ma postać:, natomiast na stan suchy i bezpopiołowy (m daf p): 100 w c r A r 100 w c r 100 [g] [g] 100 3

4 2. Obliczanie wielkości produkcji koksu Podstawowym zadaniem koksowni jest produkcja koksu wielkopiecowego, który jest stosowany do wytopu surówki w wielkim piecu hutniczym. Wielkość produkcji koksu wielkopiecowego przez daną koksownię dla konkretnej huty zależy od ilości surówki którą ta huta wytwarza. Do obliczenia ilości rocznej produkcji surówki wykorzystuje się wzór: Gdzie: P s = 360 n i=1 V wpi a wp [Mg/rok] P s - roczna produkcja surówki [Mg/rok] zakładana ilość dni roboczych w roku Vwpi - objętość użyteczna i-tego wielkiego pieca [m 3 ] n - ilość wielkich pieców awp - współczynnik wykorzystania pojemności użytecznej wielkich pieców [m 3 /Mg wytopionej surówki] Ilość koksu potrzebnego do wyprodukowania takiej ilości surówki oblicza się z zależności: P d kh = P s akh [Mg/rok] Gdzie: P d kh - niezbędna ilość koksu wielkopiecowego o odpowiednim uziarnieniu najczęściej powyżej 25 mm, wydzielony z całości wyprodukowanego koksu na sortowni, przeliczona na stan suchy [Mg/rok]; akh - jednostkowe zużycie koksu wielkopiecowego do wytopu surówki [Mg koksu/mg surówki] Jaka musi byś całkowita produkcja koksu, aby uzyskać potrzebną ilość koksu wielkopiecowego o z> 25mm obliczamy ze wzoru: P d k = P kh d [Mg/rok] a k Gdzie: P d k - całkowita produkcja koksu przeliczona na stan suchy [Mg/rok] ak - współczynnik uzysku koksu wielkopiecowego z całkowitej ilości wyprodukowanego koksu; parametr ten waha się w granicach 0,80-0,92, w zależności od wymaganego uziarnienia koksu wielkopiecowego, jego własności wytrzymałościowych i czystości sortymentowej. Wielkość produkcji koksu suchego trzeba przeliczyć na koks rzeczywisty (w stanie roboczym P r k [Mg/rok]) o określonej zawartości wilgoci całkowitej w stanie roboczym (w r ck [%]): P r d 100 k = P k r 100 w [Mg/rok] ck 3. Obliczanie ilości mieszanki węglowej koniecznej do wyprodukowania wymaganej ilości koksu Dla wyprodukowania założonej ilości koksu niezbędne jest obliczenie ilości mieszanki węglowej, którą trzeba przygotować aby ten koks otrzymać. W tym celu konieczne jest 4

5 ustalenie składu mieszanki i oznaczenia zawartości części lotnych w poszczególnych komponentach mieszanki. Zawartość części lotnych Węgiel kamienny ogrzewany bez dostępu powietrza ulega rozkładowi, któremu towarzyszy wydzielanie pewnej ilości par i gazów. Przy ustalonych warunkach prowadzenia tego procesu (odgazowanie/piroliza), ubytek masy węgla jest związany z jego budową chemiczną. Wskaźnikiem, który ocenia ilościowo podatność węgla na rozkład termiczny, jest zawartość części lotnych (symbol V). Zasada pomiaru polega na ogrzewaniu próbki w znormalizowanym tygielku ceramicznym, zamkniętym pokrywką, w temperaturze 850 o C w piecu muflowym przez 3 min. Po ochłodzeniu tygla do temp. pokojowej określa się wagowo procentowy ubytek masy próbki. Parametr ten jest addytywny, dlatego zawartości części lotnych w mieszance oblicza się ze wzoru.. V a = m x a i i V i [%] 100 V a zawartość części lotnych w mieszance węglowej na stan analityczny [%] xi - udział poszczególnych węgli w mieszance [%] V a i - zawartość części lotnych w poszczególnych węglach zastosowanych do przygotowania mieszanki na stan analityczny [%] Znając zawartość części lotnych w mieszance węglowej można obliczyć uzysk koksu suchego (K d, [%]) za pomocą następującego wzoru empirycznego: K d = 86,386 0,37 V a [%] Zużycie mieszanki suchej P d w [Mg/rok] i roboczej P r w [Mg/rok] na wyprodukowanie założonej całkowitej ilości koksu w stanie suchym P d k [Mg/rok] wyznacza się z zależności: P d w = 100 P k d K d [Mg/rok] P r 100 d w = P w r [Mg/rok] 100 w cw w r cw zawartość wilgoci całkowitej w mieszance węglowej 5

6 4. Obliczanie ilości baterii koksowniczych, którą koksownia musi dysponować, aby mogła wyprodukować założoną ilość koksu wielkopiecowgo Bateria koksownicza jest podstawową jednostką produkcyjną w koksowni. W jej skład wchodzą komory koksownicze w których prowadzi się proces koksowania. Na etapie projektowania koksowni określa się wymiary komór, związany z nimi czas koksowania oraz ilość komór w baterii. Komory koksownicze maja kształt zbliżony do prostopadłościanu, którego podstawę tworzy najdłuższa i najkrótsza krawędź. Wymiary komór są ograniczone względami konstrukcyjnymi i technologicznymi. Długość komory jest limitowana rozmiarami stalowego drąga, który służy do wypychania koksu oraz draga wyrównującego wsad węglowy pod sklepieniem komory (w przypadku systemu zasypowego). Czynnikiem ograniczającym długość komory jest również wytrzymałość ścian komór przyjmujących znaczne obciążenia od wypychanego koksu. Długość komór koksowniczych waha się od 12,5 do 18m. Szerokość komory jest uzależniona w głównie mierze od czynników technologicznych. Przenoszenie ciepła od ściany komory koksowniczej w głąb wsadu węglowego następuje z różna szybkością im większa jest szerokość komory, tym znaczniejsze są różnice w prędkości koksowania poszczególnych partii wsadu węglowego i tym bardziej niejednorodne są właściwości fizykochemiczne i mechaniczne koksu. Szerokość komór wypływa również na uziarnienie koksu. Koks z węższych komór jest drobniejszy i bardziej jednorodny niż z szerszych. Szerokość komór koksowniczych waha się od 350 do 550 mm. Z szerokością komory związany jest czas koksowania: t=a B n [h] Gdzie: t-czas koksowania [h], a-współczynnik proporcjonalności, B-szerokość komory [mm], n wykładnik potęgowy przyjmujący wartości 1,2-1,8. Czas koksowania wynosi od 12 do ok. 30h, w zależności od szerokości komory. Stosunkowo niewielka zmiana szerokości komory powoduje znaczne zmiany czasu koksowania np. B=400mm t=16h, B=450mm t=21h. Wysokość komory jest ograniczona trudnościami wynikającymi z równomiernego ogrzania komory oraz wytrzymałości masywu ceramicznego i uzbrojenia baterii, a w systemie ubijanym dodatkowo trwałością ubitego brykietu węglowego, dlatego w tym przypadku stosunek wysokości do szerokości komory nie powinien przekraczać 10. Wysokość komór koksowniczych waha się od 4-8m. Iloczyn długości, szerokości i wysokości komory, pomniejszony o wolną przestrzeń pod sklepieniem (niezbędna dla odbioru lotnych produktów koksownia), określa objętość użyteczną komory, która waha się w szerokich granicach do 20m 3 do ponad 70m 3 w przypadku największych komór. Ilość komór koksowniczych w bateriach może być bardzo różna od 20 do 90. Jest ona uzależniona od czasu koksowania, czasu niezbędnego do opróżniania i załadunku komory (czas obsługi, który zazwyczaj wynosi od 8 do 20 min.), czasu potrzebnego na przeglądy 6

7 i remonty maszyn piecowych oraz w pewnych przypadkach od ograniczeń budowlanych. Wszystkie te parametry muszą być ustalone w początkowej fazie projektowania koksowni. Generalną zasada jest budowa baterii o takiej ilości komór, która jest w stanie obsłużyć jeden zespół maszyn piecowych. Wzór na obliczanie ilości komór w baterii: Gdzie: n b nb - ilość komór koksowniczych w baterii = 24 r 24 t m r - przerwa na remont maszyn (przerwa cykliczna), [h] t - czas cyklu koksowania, [h] m - czas obsługi przez maszyny jednej komory, [h] Znając wymiary komór koksowniczych, a tym samym ich objętość użyteczną, ilość komór w baterii oraz czas cyklu koksowania można oszacować zdolność produkcyjną baterii a następnie określić zapotrzebowanie na mieszankę węglową o ustalonym wcześniej składzie korzystając ze wzoru: r P wb = V ρ n b t [Mg/rok] P r wb - zapotrzebowanie baterii koksowniczej na mieszankę węglową, [Mg/rok] V - objętość użyteczna komory koksowniczej, [m 3 ] ϼ - gęstość wsadu węglowego w komorze, [Mg/m 3 ] nb - ilość komór koksowniczych w baterii t - czas koksowania, [h] Znając roczne zapotrzebowanie koksowni na mieszankę węglową (P r w), niezbędne do wyprodukowania ustalonej ilości koksu, można obliczyć minimalną ilość komór koksowniczych (n) potrzebną do tej produkcji, a następnie ilość baterii (N), którymi powinna dysponować koksownia korzystając ze wzorów: r P w t n = V ρ N = n n b 7

8 I. Spalanie W zagadnieniach technicznych związanych z procesami spalania ważne są takie pojęcia jak: 1) zapotrzebowanie powietrza do spalania 2) współczynnik nadmiaru powietrza 3) skład i objętość spalin 1. Zapotrzebowanie powietrza do spalania Teoretyczne zapotrzebowanie powietrza do spalania oznacza ilość powietrza przypadającego na jednostkę paliwa w stechiometrycznej mieszance palnej można więc powiedzieć, że ilość teoretycznie potrzebnego do spalania powietrza pozostaje w stechiometrycznym stosunku do ilości paliwa. Dla zagwarantowania zupełnego spalania paliwa stosuje się pewien nadmiar powietrza. Nadmiar powietrza podawanego do spalania (n) jest to stosunek różnicy rzeczywistej ilości powietrza dostarczanego do spalania (L rzp ) i ilości teoretycznej (LTp) odniesionej do ilości teoretycznej (LTp) wyrażony w procentach n = L rzp L Tp L Tp 100% Parametrem określającym nadmiar powietrza jest współczynnik nadmiaru powietrza (λ) będący stosunkiem rzeczywistej ilości powietrza dostarczanego no spalania (L rzp ) i ilości powietrza teoretycznie potrzebnej do spalania (LTp) λ = L rzp L Tp Jeżeli paliwo i utleniacz są w stosunku stechiometrycznym (λ=1) to mówi się o mieszance stechiometrycznej, jeżeli utleniacz jest w nadmiarze (λ>1) to mówi się o mieszance ubogiej (spalanie nadstechiometryczne), jeżeli w niedomiarze (λ<1) to o mieszance bogatej (spalanie podstechiometryczne). Wartości współczynnika nadmiaru powietrza (λ) są charakterystyczne dla poszczególnych typów palenisk: dla palenisk pyłowych wynoszą 1,05-1,2, dla rusztowych 1,3-1,4. Pomiędzy nadmiarem powietrza (n), a współczynnikiem nadmiaru powietrza (λ) istnieje prosta zależność: n=( λ-1) 100% 8

9 2. Obliczanie teoretycznej i rzeczywistej ilości tlenu i powietrza potrzebnej do całkowitego spalenia paliwa Teoretyczną ilość tlenu LTo i powietrza LTp w jednostkach masy (kg/kg paliwa) potrzebną do całkowitego spalenia paliwa zawierającego w swoim składzie C, H, O, S można obliczyć na podstawie równań stechiometrycznych: Masa tlenu potrzebna do utlenieni pierwiastka C: C + O2 CO2 Masa tlenu potrzebna do utlenieni wodoru H2 + 1/2 O2 H2O Masa tlenu potrzebna do utlenieni siarki S + O2 SO2 Teoretyczna ilość tlenu wynosi: O 2 C = = 8 3 [kg/kg] O 2 H = 16 2 = 8 [kg/kg] O 2 S = = 1 [kg/kg] LTo = 0,01 [(8/3 C + 8 H + S) O] [kg/kg paliwa] Gdzie: C, H, O, S procentowe udziały masowe węgla, wodoru, tlenu i siarki w paliwie. Aby wyliczyć teoretyczne zapotrzebowanie powietrza trzeba uwzględnić stosunki masowe tlenu i powietrza przyjmując następujący objętościowy skład powietrza: 79% N2 i 21% O2. LTo = 0,23 LTp LTp= L To 0,23 [kg/kg paliwa] Teoretyczną ilość tlenu LTo i powietrza LTp (w kmol/kg paliwa) potrzebną do całkowitego spalenia paliwa zawierającego w swoim składzie C, H, O, S także obliczamy na podstawie równań stechiometrycznych: C + O2 CO2 H2 + 1/2 O2 H2O S + O2 SO2 LTo = nc + 1/2 n H2 + n S [kmol/kg paliwa] Gdzie: nc, n H2, n S, n O2 ilość moli węgla, wodoru, siarki i tlenu w paliwie obliczona na podstawie udziału masowego tych pierwiastków w paliwie. nc = C/Mc n H2 = H/M H2 n S=S/M S C, H, S, O w [kg/kg paliwa] LTp= L To 0,21 [kmol/kg paliwa] 9

10 Rzeczywiste zapotrzebowanie powietrza do całkowitego spalenia paliwa (proces musi być prowadzony w nadmiarze powietrza λ>1), znając wartość λ obliczymy ze wzoru: L rzp = L To 0,21 λ = L rzp L Tp λ [kmol/kg paliwa] Obliczanie składu spalin suchych i wilgotnych Ze stechiometrii reakcji wynika, że: n CO2 = n c n SO2 = n S n H2O = n H2 + w M H2O [kmol/kg paliwa] Gdzie: w - zawartość wilgoci w paliwie [kg/kg paliwa] W spalinach należy również uwzględnić tlen (wynikający z nadmiaru powietrza): i azot doprowadzony z powietrzem: Stąd n O2 = L To n = L To (λ 1) [kmol/kg paliwa] całkowita liczba moli spalin suchych wynosi: n N2 = L rzp 0,79 [kmol/kg paliwa] n ss = n CO2 + n SO2 + n O2 + n N2 całkowita liczba moli spalin mokrych wynosi: [kmol/kg paliwa] n sm = n CO2 + n SO2 + n O2 + n N2 + n H2 O [kmol/kg paliwa] Skład spalin suchych: Analogicznie dla SO2, O2, N2. CO 2 = n CO2 n ss [%] Skład spalin mokrych: Analogicznie dla SO2, O2, N2, H2O CO 2 = n CO2 n sm [%] LITERATURA [1] B. Roga, L. Wnękowska, Analiza węgla i koksu, WNT Warszawa [2] A. Karcz, Koksownictwo cz. I, Wydawnictwo AGH, Kraków [3] Z. Bębenek, Ćwiczenia rachunkowe z koksownictwa, Wydawnictwo AGH, Kraków [4] Wydział Mechaniczno-Energetyczny PWr, zakład Kotłów, Spalania i Procesów Energetycznych, Spalanie i paliwa - materiały do ćwiczeń rachunkowych 10

11 Zadania KOKSOWANIE I. Koksowanie Wyprowadzić współczynniki umożliwiające przeliczenie masy próbki węgla/koksu będącego w stanie roboczym (m r p) na stan a) suchy (m d p) oraz b) suchy i bezpopiołowy (m daf p) wiedząc, że zawartość wilgoci całkowitej w tej próbce wynosi w r c [%], a popiołu A r [%]. Odp. a) 100 w c r b) 100 w c r A r Przeliczyć masę koksu będącego stanie suchym (m d p=20g) na stan roboczy/rzeczywisty (m r p) wiedząc, że średnia zawartość wilgoci całkowitej koksu w stanie roboczym wynosi w r c=8,0%. Odp. 21,74 g II. Koksowanie Obliczyć konieczną wielkość rocznej produkcji koksu (całkowitego P d k i P r k oraz wielkopiecowego P d kh) zapewniającą ciągłą roczną pracę huty dysponując następującymi założeniami: ilość wielkich pieców w hucie: n=3 objętość użyteczna wielkich pieców: Vwp1 = 2000 m 3, Vwp2 = 2000 m 3, Vwp2 = 3200 m 3 współczynnik wykorzystania pojemności użytecznej wielkich pieców awp= 0,68 m 3 /Mg przewidywane jednostkowe zużycie koksu wielkopiecowego do wytopu surówki akh=0,58 Mg koksu/mg surówki] współczynnik uzysku koksu wielkopiecowego (frakcja ziarnowa 25-80mm) z całkowitej ilości wyprodukowanego koksu ak =0,89 zawartość wilgoci całkowitej w koksie w stanie roboczym w r ck =2,0% Odp. P d kh= Mg/rok, P d k= Mg/rok, P r k= Mg/rok III. Koksowanie Obliczyć roczne zużycie mieszanki węglowej (w stanie suchym i roboczym) i poszczególnych węgli wchodzących w skład mieszanki dla koksowni, dysponując następującymi założeniami: roczna produkcja koksu P d k= Mg/rok zawartość wilgoci całkowitej w mieszance węglowej w r cw=8,0% skład mieszanki węglowej: węgiel A typ.35.1 (V a =26,1%) udział xa=70% węgiel B typ.35.2a (V a =21,4%) udział xb=20% węgiel C typ.37.2 (V a =19,5%) udział xc=10% Odp. P d w= Mg/rok, P r w= Mg/rok, xa= Mg/rok, xb= Mg/rok, xc= Mg/rok 11

12 IV. Koksowanie Obliczyć ilość komór w baterii koksowniczej (nb) zakładając, że przerwa na remont maszyn (przerwa cykliczna) r = 14 min, czas cyklu koksowania t=16,1 h, czas obsługi przez maszyny jednej komory koksowniczej m=13min. Obliczyć minimalną ilość komór (n) i baterii (N) koksowniczych za pomocą której można wyprodukować żądaną ilość koksu P d k, wiedząc, że ilość potrzebnej do tego mieszanki węglowej P r w = Mg/r, oraz dysponują następującymi założeniami projektowymi: ilość komór w baterii koksowniczej nb =72 czas cyklu koksowania t=16,1h objętość użyteczną komory koksowniczej V=32,1 m 3 gęstość wsadu węglowego w komorze ϼ = 0,76 Mg/m 3 Odp. nb=72, n=267, N=4 V. Koksowanie Rzeczywista roczna produkcja koksu przeliczona na stan roboczy P r k wynosiła Mg/rok. Wyznaczona średnia zawartość wilgoci całkowitej koksu w stanie roboczym w r ck=5%. Obliczyć wielkość produkcji koksu wielkopiecowego P d kh (rozmiary ziarna: mm), wiedząc, że został on wydzielony z koksu w stanie suchym P d k, a współczynnik uzysku koksu wielkopiecowego ak=0,90. Odp. P d kh= Mg/rok SPALANIE I. Spalanie Wyprowadzić zależność pomiędzy nadmiarem powietrza podawanego do spalania (n) a współczynnikiem nadmiaru powietrza (λ). Obliczyć λ wiedząc, że proces spalania węgla prowadzono z nadmiarem powietrza n = 15% Odp. n=( λ-1) 100%, λ=1,15 Obliczyć współczynnik nadmiaru powietrza (λ) jeżeli rzeczywiste zapotrzebowanie powietrza do całkowitego spalenia węgla (Lrzp) wynosiło 0,5 kmol/kg paliwa, natomiast teoretyczne (wynikające ze stechiometrii) zapotrzebowanie tlenu (L To) 0,07 kmol/kg paliwa (objętościowy skład powietrza: 79% N2 i 21% O2). Odp. λ=1,51 II. Spalanie Wyprowadzić ogólną zależność na obliczanie teoretycznej ilości tlenu (L To) i powietrza (L Tp) w [kg/kg paliwa] i [kmol/kg paliwa] potrzebną do całkowitego spalenia węgla znając procentowe udziały masowe [% mas] C, H, O, S w tym paliwie i przyjmując następujący objętościowy skład powietrza: 79% N2 i 21% O2. Odp. LTo=0,01 [(8/3C + 8H + S) - O], LTp= L To 0,23 [kg/kg paliwa] LTo=(nc + 1/2 n H2 + n S) n O2, LTp= L To 0,21 [kmol/kg paliwa] 12

13 Obliczyć teoretyczną ilości tlenu (L To) i powietrza (L Tp) potrzebną do całkowitego spaleniu węgla kamiennego, w którym procentowe udziały masowe [% mas.] węgla, wodoru, tlenu i siarki wynoszą: C=78%, H=6%, O=10%, S=0,5%, Odp. L To= 0,0785, L Tp= 0,3738 [kmol/kg paliwa] III. Spalanie Obliczyć jednostkowe zużycie powietrza (Lrzp) przy całkowitym spaleniu 5 kg węgla kamiennego o zawartości wilgoci w=5%, w którym procentowe udziały masowe [% mas.] węgla, wodoru, tlenu i siarki wynoszą: C=80%, H=5%, O=9%, S=1,0%. Proces prowadzono przy λ=1,4. Odp. Lrzp=2,5540 [kmol/kg paliwa] IV. Spalanie Obliczyć skład spalin suchych i wilgotnych powstałych przy całkowitym spaleniu węgla kamiennego o zawartości wilgoci w=3%, w którym procentowe udziały masowe [% mas.] węgla, wodoru, tlenu i siarki wynoszą: C=77,0%, H=5%, O=11%, S=1,2%. Proces prowadzono przy λ=1,3, jednostkowe zużycie powietrza (Lrzp) wynosiło 0,5 kmol/kg paliwa Odp. skład spalin suchych: CO2=13,27%, SO2=0,08%, O2=5,00%, N2=81,64% skład spalin wilgotnych: CO2=12,57%, SO2=0,08%, O2=4,74%, N2=77,37%, H2O=5,23% 13