S.Werle WYKŁAD. Prowadzący: dr inż. Sebastian Werle

Transkrypt

1 S.Werle PALIWA i SPALANIE WYKŁAD Kierunek: Energetyka Rok akademicki 2012/2013 Prowadzący: dr inż. Sebastian Werle

2

3 Informacje podstawowe 1. Instytut Techniki Cieplnej, Konarskiego Pokój 220 (budynek C) 4.

4 Warunki zaliczenia 1. Zaliczenie laboratorium na warunkach ustalonych przez prowadzących 2. Zaliczenie wykładu egzamin 3. Ocena końcowa Średnia arytmetyczna oceny z zaliczenia lab. i egzaminu

5 Przedmiot 1. WYKŁAD (program ramowy) Wstęp Paliwa Spalanie paliw gazowych, ciekłych i stałych Ekologiczna szkodliwość spalania Zakończenie 2. LABORATORIUM; mgr inż. M.Jewiarz, mgr. inż. M.Niestrój

6 Literatura (1) 1. Kowalewicz A., Podstawy procesów spalania, WNT, Warszawa, Kordylewski W., Paliwa i spalanie, Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, 2005 (wersja elektroniczna skrypt.htm ), Wrocław, Glassman I., Combustion, Academic Press, wersja elektroniczna: n+i.+combustion&printsec=frontcover&source=bl&ots=ggqjx 4XgnM&sig=RirCuH9EYmiEC_X3onKuRXW_UU&hl=pl&sa=X& oi=book_result&resnum=3&ct=result#ppp1,m1 4. Weber R., Combustion fundamentals with elements of chemical thermodynamics, TU Clausthal, Warnatz J., Maas U., Dibble R.W., Combustion, 4th Edition 6. WILK R.K.: Podstawy niskoemisyjnego spalania, PAN Katowice, Gnome, 2000

7 Literatura (2) 7. Kordylewski W., Niskoemisyjne techniki spalania w energetyce, Wrocław, Jarosiński J., Techniki czystego spalania, WNT, Petela R.: Paliwa i ich spalanie, skrypt nr 426, Politechnika Śląska, Gliwice, Petela R.: Paliwa i ich spalanie, cz.i. Paliwa, skrypt nr 774 (1042), Politechnika Śląska, Gliwice, 1978 (1982) 11.Petela R.: Paliwa i ich spalanie, cz.ii. Spalanie, skrypt nr 779 (1043), Politechnika Śląska, Gliwice, 1978 (1982) 12.Petela R.: Paliwa i ich spalanie, cz.iii. Płomień, skrypt nr 845 (1044), Politechnika Śląska, Gliwice, 1979 (1982) 13.Petela R.: Paliwa i ich spalanie, cz.iv. Palniki, skrypt nr 914 (1156), Politechnika Śląska, Gliwice, 1980 (1983) 14.Petela R.: Paliwa i ich spalanie, cz.v. Laboratorium, skrypt nr 1191), Politechnika Śląska, Gliwice, Wilk R.K., Laboratorium techniki spalania, Politechnika Śląska, Gliwice 2001

8 Literatura (3) PERIODYKI: Energetyka, miesięcznik SEP Gospodarka Paliwami i Energią - wydawany do 2004r. Archiwum Spalania, czasopismo naukowe Polskiego Instytutu Spalania Archivum Combustionis, czasopismo PAN Progress in Energy and Combustion Science, Elsevier Science Ltd Combustion and Flame, Elsevier Science Ltd Combustion Science and Technology, Taylor & Francis Proceedings of International Symposiums on Combustion, The Combustion Institute, Pittsburgh Inne książki i periodyki związane ze spalaniem

9 Na dobry początek definicje

10 Podstawowe pojęcia 1. Spalanie jest szybko przebiegającym procesem utleniania [J. Szargut]. 2. Spalaniem nazywamy reakcję chemiczną polegającą na szybkim łączeniu ciał z tlenem przy równoczesnym wydzielaniu dużych ilości ciepła [S.Wilk]. 3. Paliwo substancja wydzielająca przy intensywnym utlenianiu (spalaniu) duże ilości ciepła [Wikipedia]. 4. Paliwo składa się z substancji palnej i balastu. Balastem a paliwach stałych i ciekłych jest popiół i wilgoć, zaś w paliwach gazowych-azot, dwutlenek węgla i para wodna. 5. Substancje doprowadzone do komory spalania (utleniacz i paliwo) stanowią substraty procesu spalania. Produktami są substancje wyprowadzone z komory paleniskowej (spaliny, produkty stałe i ciekłe). 6. Spalanie zupełne i całkowite polega na tym, że pierwiastek węgiel zawarty w paliwie spala się do CO 2, wodór do H 2 O, a cała siarka do SO 2. Spalanie niecałkowite i niezupełne zachodzi wówczas, gdy w produktach spalania znajdują się jeszcze stałe lub gazowe palne produkty (w przypadku paliw stałych: sadza, kawałki węgla, a w przypadku paliw gazowych: gazy palne, np. CO).

11 ZNACZENIE PALIW I SPALANIA

12 Wstęp (1)

13 Wstęp (2) spalanie paliw emisja wielu szkodliwych substancji ~ 70 85% NO x ~ 70 85% SO 2 ~ 55 75% CO ~ 55 65% pyłu ~ 100% CO 2 GŁÓWNYM ŹRÓDŁEM ENERGII SĄ I CO NAJMNIEJ DO 2050 ROKU BĘDĄ PALIWA!!! PODSTAWOWYM SPOSOBEM WYKORZYSTANIA ENERGII CHEMICZNEJ PALIW JEST SPALANIE!!!

14 Światowe zasoby źródeł konwencjonalnych i wzrost liczby ludności świata Źródło: Sustainable Development as World Challenge

15 Światowe zużycie energii pierwotnej EJ/rok (Świat)

16 Energia pierwotna Suma energii zawartej w pierwotnych nośnikach energii. Do nośników, które pozyskuje się bezpośrednio z natury, należą: węgiel kamienny energetyczny (łącznie z węglem odzyskanym z hałd), węgiel kamienny koksowy, węgiel brunatny, ropa naftowa gaz ziemny wysokometanowy (łączne z gazem z odmetanowania kopalń węgla kamiennego), gaz ziemny zaazotowany, torf do celów opałowych, drewno opałowe, paliwa odpadowe stałe roślinne i zwierzęce, odpady przemysłowe stałe i ciekłe (bez produktów naftowych odzyskanych do powtórnego przerobu), odpady komunalne, inne surowce wykorzystywane do celów energetycznych (metanol, etanol, dodatki uszlachetniające), energia wody wykorzystywana do produkcji energii energetycznej, energia wiatru wykorzystywana do produkcji energii energetycznej, energia słoneczna wykorzystywana do produkcji energii lub ciepła, energia geotermalna wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej lub ciepła.

17 Energia finalna Jest to energia dostarczana do użytkownika może to być energia pierwotna (gaz ziemny, węgiel kamienny, gorąca woda) lub energia przetworzona (elektryczna z węgla, benzyna z ropy naftowej, ciepła woda Energia elektryczna najwszechstronniejsza forma energii użytkowej Energia finalna - ilość energii użytecznej uzyskana z paliwa po uwzględnieniu strat wynikających z konwersji, transportu etc.

18 w Polsce/UE

19 Prognozy (Polska)

20 Jeden z możliwych scenariuszy wykorzystania energii do roku 2100 Źródło: Arnulf Jäger-Waldau, Status Report 2004

21 Zasoby paliw

22 Zasoby (słownik synonimów): bogactwa, kapitał, oszczędności, rezerwy, zapasy

23 Zasoby energii (zużycie energii)

24 Zmiana światowych nośników energii pierwotnej, mln t o.e. 1 toe = 41,9 GJ

25 Zużycie energii wzrasta wraz ze wzrostem liczby populacji

26 Ropa naftowa

27 Udowodnione zasoby ropy naftowej na świecie (2008); mld baryłek 1 baryłka ropy naftowej (skrót: 1 bbl) = 42 galony amerykańskie = 158,96832 (~159 l) standardowa jednostka objętości w przemyśle naftowym.

28 Udowodnione zasoby ropy naftowej na świecie (2008); %

29 Wydobycie ropy naftowej, mln baryłek/dziennie

30 Zużycie ropy naftowej, mln baryłek/dziennie

31 Zużycie ropy naftowej, Polska na tle UE, 2007

32 R/P -Świat, lata R/P ratio zasoby na koniec danego roku w stosunku do wydobycia.

33 R/P w regionach, 2008

34 Polska W Polsce w roku 2008 było udokumentowanych 85 złóż: 1.Karpaty 29 złóż, na ich przedgórzu (w zapadlisku przedkarpackim) 12; długa historia; na wyczerpaniu 2.Niż Polski 42 złóż; największe znaczenie gospodarcze; 85% wydobywalnych złóż w 2008r. 3.Obszarze polskiej strefy ekonomicznej Bałtyku 2złoża; 11 % wydobywalnych złóż w 2008r.

35 Polska (1854), USA (1858) Bobrka oil field, Poland in 1872