AGREGATE TERMICE INDUSTRIALE

NOTE DE CURS A.I.T.

2. COMBUSTIBILI ENERGETICI

1. GeneralitiSe numete combustibil orice substan care la o anumit temperatur este capabil s intre cu aerul sau alt oxidant ntr-un proces de ardere rapid cu dezvoltarea unei cantiti de cldur economic utilizat.

Combustibilii industriali sunt amestecuri mecanice sau chimice de diferite substane combustibile volatile, minerale i ap. La alegerea combustibililor utilizai la agregatele termice metalurgice se va ine seama de compoziia chimic, puterea caloric i mecanismele procesului de ardere, deoarece combustibilii particip att la obinerea cldurii ct i la desfurarea proceselor termotehnologice.

Combustibilii pot fi clasificai (vezi tabelul 1), dup mai multe criterii cum ar fi, starea de agregare, provenien, vrst chimic, mod de obinere, destinaie, etc.

- dup starea de agregare, combustibilii pot fi: solizi, lichizi sau gazoi. Acest criteriu de clasificare intereseaz organizarea procesului de ardere, precum i alegerea formei constructive a focarului.

- dup provenien, combustibilii pot fi: naturali (se utilizeaz n felul n care se gsesc n natur sau suferind cel mult operaii fizice de splare i sortare) i artificiali.

- dup destinaie, combustibilii se pot clasifica n: energetici sau tehnologici.

Tabelul 1 Clasificarea combustibililor:CombustibilulNaturaliArtificiali

SolidCrbune, ist bituminosMangal, cocs, semicocs, praf de crbune

LichidieiPcur, uleiuri combustibile, gudroane

GazosGaz natural,

Gaz de sondGaz de furnal, gaz de cocserie,

gaz de gazogen, gaz de rafinrie

Dezvoltarea cantitii de cldur pentru majoritatea combustibililor, este dat de reaciile de oxidare ale componenilor combustibili (carbon, hidrogen, sulf i compui ai acestora) din structura lor.

Producerea cldurii n agregatele termotehnologice se face prin arderea diferiilor combustibili n diferite stri de agregare, corespunztor cu tipul constructiv al instalaiei de ardere, destinaia cuptorului i resursele de combustibil existente. Pentru ardere n focarele agregatelor termice metalurgice se folosesc numai o parte din combustibilii prezentai i care se numesc combustibili energetici.

ieiul i combustibilul gazos natural tind tot mai mult s fie considerai materie prim n sectorul chimico-tehnologic.

2. PUTEREA CALORIC A COMBUSTIBILILOR

2.1. Noiuni generale

Puterea caloric a combustibililor reprezint cantitatea de cldur degajat prin arderea complet a unitii de mas sau volum din combustibilul supus ncercrii n urmtoarele condiii: temperatura reactanilor i a produilor de reacie rezultai prin ardere este de 25(C; produsele de ardere ale carbonatului i sulfului sunt prezente sub form de bioxid de carbon i sulf n stare gazoas; oxidarea azotului nu are loc.

Puterea caloric constituie criteriul de baz al aprecierii valorii energetice a combustibililor i joac un rol important n construcia i funcionarea focarelor cuptoarelor metalurgice. Se noteaz cu Q i se msoar n kJ/kg pentru combustibilii solizi i lichizi sau kJ/m3N n cazul combustibililor gazoi (se admite ca unitate tolerat kcal/kg sau kcal/m3N).

La un combustibil se deosebesc: puterea caloric superioar i puterea caloric inferioar:

- dac vaporii de ap din gazele de ardere sunt considerai la 25(C n stare lichid, atunci puterea caloric este superioar i se noteaz cu Qs.

- dac vaporii de ap din gazele de ardere sunt considerai n stare necondensat, puterea caloric este inferioar i se noteaz cu Qi. Puterea caloric inferioar prezint mai mult interes practic deoarece evacuarea gazelor din cuptor se face la o temperatur suficient de mare pentru ca s nu aib loc condensarea vaporilor de ap.

Puterea caloric a unui combustibil poate fi determinat direct, pe cale experimental, sau indirect, prin calcul, cunoscndu-se analiza elementar a acestuia. Experimental puterea caloric se determin cu ajutorul bombei calorimetrice conform STAS 5269-77. Prin calcul se poate determina cu ajutorul unor formule empirice.

Pentru combustibilii solizi i lichizi se folosete relaia :

Qs = 33900 (c) + 142710 (h - o/8) + 9250 (s) [kJ/kg.cb]

(1)

Qi = 33900 (c) + 120120 (h- o/8) + 9250 (s) 2510 (wt) [kJ/kg.cb]

(2)

n care :

c, h, o, s, wt,reprezint participaiile masice ale carbonului, hidrogenului, oxigenului, sulfului i umiditii combustibilului dintr-un kilogram de combustibil (c = Ci/100, h = Hi/100, etc).

Puterea caloric inferioar a combustibililor gazoi se poate calcula aproximativ cunoscnd analiza chimic a gazului cu relaia :

Qi = 12644 (co) + 10760 (h) + ( qi (cmhn) + 23697 (h2s) [kJ/m3N.cb] (3)

sau:

, [ kJ/m3N.cb]

(3.1)

n care :

(co), (h), (cmhn), (h2s), reprezint participaiile volumetrice ale fiecrui component

dintr-un metru cub de gaz combustibil (co = CO/100 ; h = H/100; etc.);

qi - efectul termic al arderii hidrocarburii i, n KJ/m3N;

rj -componentul carburant oarecare j, n %.

2.2. Puterea caloric a unui amestec de combustibili

Arderea simultan a mai multor tipuri de combustibili, difereniai att calitativ, ct i din punct de vedere al stri de agregare, este o tendin modern n proiectarea i exploatarea focarelor cuptoarelor metalurgice. Se menioneaz c fenomenele de analizat sunt distincte atunci cnd este vorba de un amestec pregtit n afara focarului i introdus n arztor, cnd amestecul se perfecteaz chiar de ctre arztor i cnd combustibilii se introduc n focar prin arztoare diferite, arderea avnd loc simultan.

Aceast metod de folosire a diverselor sorturi de combustibili mrete elasticitatea i sigurana n funcionare a agregatelor termice i prezint o serie de avantaje cum ar fi:

- caracteristicile termice ale flcrii i gazelor de ardere se mbuntesc;

- posibilitatea utilizrii unor reziduuri sau deeuri cu valori termice mici

- mrirea stabilitii flcrii la arderea combustibililor inferiori, folosind flcri suport auxiliari cu putere calorific ridicat;

Calculul puterii calorifice a unui amestec de combustibili este efectuat innd cont de starea de agregare a componenilor care particip la amestec.

Amestec format din combustibili solizi sau lichizi. Puterea caloric inferioar a amestecului cu referire la combustibilul iniial se calculeaz ca o medie ponderat, cu expresia

Qiam = (gi(Qii, [ kJ/kg amestec]

(4)

unde :

gI esteparticipaia n procente masice a componentului i n amestec (gi = Bi /( Bj);

Qii-puterea caloric a componentului i, n kJ/kg ;

B1, B2,Bj - cantitile de combustibil solid sau lichid din amestec, n kg/h.

Amestec format din combustibili gazoi. Puterea caloric inferioar a amestecului de combustibili gazoi se calculeaz cu expresia :

Qi am = (ri(Qii, [ kJ/kg amestec]

(5)

unde :

ri esteparticipaia n procente volumetrice a componentului i (ri = Bi /( Bk) ;

Qii-puterea caloric a componentului i, n kJ/m3N ;

B1, B2,Bk - cantitile de combustibil gazos din amestec, n m3N/h.

Amestec format din doi combustibili unul solid sau lichid i unul gazos. Se cunoate cantitatea de combustibil solid sau lichid B1 [kg/h] i cantitatea de combustibil gazos B2 [m3N/h]. Puterea caloric a amestecului va fi :

Qiam = g1(Qi1 + (1 g1)(Qi2/(c, [ kJ/kg amestec]

(6)

debitul de amestec se determin cu relaia :

Bam = B1 + (c(B2, [ kg am /h ]

(6.1)

cu:

g1 = B1/(B1 + (c B2), [ % ]

(6.2)

unde :

(c este densitatea combustibilului gazos n kg/m3N;

g1 - participaia n procente masice a combustibilului lichid sau solid n amestec;Qi1 - puterea calorica inferioara a combustibilului solid sau lichid, n kJ/kg ;

Qi2 - puterea calorica inferioara a combustibilului gazos, n kJ/m3N.

2.3. Combustibil convenional

Puterea caloric a diferiilor combustibili variaz n limite largi. Pentru calculul amestecurilor de combustibili diferii, n care trebuie s se in seama, pe lng cantitile de combustibil i de puterea lor caloric, s-a introdus noiunea de combustibil convenional ; acesta este un combustibil fictiv a crei putere caloric inferioar este de 29300 kJ/kg (7000 Kcal/kg). Aceast putere caloric corespunde unui combustibil format n exclusivitate din carbon i hidrogen, la care proprietile termofizice ale gazelor de ardere sunt identice cu ale aerului.

Cantitatea de combustibil convenional B0 corespunztoare unei cantiti date de combustibil oarecare se determin cu relaia :

B0 = Qi ( B / 29300, [kg]

(7)

unde:

Qi - este puterea caloric inferioar a combustibilului dat, n kJ/kg;

B -cantitatea de combustibil dat, n kg.

n acest mod pot fi nsumate diverse cantiti de combustibil cu puteri calorice diferite.

3. COMBUSTIBILI SOLIZI

3.1. Noiuni generale

Conform STAS 10967-77 prin crbune se nelege o roc sedimentar rezultat din acumularea i transformarea materialului vegetal n decursul timpului, n condiiile mediului natural de formare, la alctuirea cruia particip masa organic, masa anorganic i apa.

Clasificarea crbunilor este stabilit pe baza unor parametri dependeni de gradul de incarbonizare, dup care se deosebesc cinci clase de crbune, submprite n grupe, prezentate n tabelul 2

Tabelul 2. Clasificarea crbunilor din Romnia:Nr.

crtClaseGrupe

DenumireSimbolDenumireSimbol

1TurbT--

2Crbune brunBCrbune brun pmntos

Crbune brun lemnos

Crbune brun mat

Crbune brun smolosBP

BL

BM

BS

3Crbune brun huilosB/H--

4HuilHHuil cu flacr lung

Huil de gaz

Huil gras

Huil de cocs

Huil slab degresat

Huil antracioasHL

HG

HGr

HC

HS

H/A

5AntracitA--

Criteriile principale de clasificare a crbunilor constituie obiectul cercetrilor pe plan mondial i naional. i au la baz : locul de formare i provenien a materiei prime, materia prim din care s-au format, aspectul petrografic i vrsta geologic; destinaia combustibililor.

Complexul de substane denumit crbune este format din:

- masa organic, este alctuit din substane n a cror constituie elementar intr, carbonul, hidrogenul, oxigenul, azotul, sulful i variaz cu vrsta chimic sau geologic, cu specia de crbune etc. Coninutul de azot al crbunilor se menine la valori mici, care rareori depesc 3%. Sulful constituie un element nedorit n crbunii folosii fie n diferite procedee tehnologice, fie n scopul combustiei. Sulful organic i sulful din sulfuri arde i de aceea se mai numete sulf combustibil iar sulful rmas dup combustie n cenu, se numete sulf fix. Crbunii romneti au un coninut n sulf mediu de 2 3 %, variind de la 0,3% pentru antracit pn la 8% pentru huil.

- masa anorganic, este format din substane minerale care prin calcinare se transform n cenu (A). n afar de faptul c cenua constituie un component nedorit, substanele minerale uor fuzibile din structura ei provoac zgurificarea pe grtar sau pe suprafeele de schimb de cldur montate n focar. Pirita este un component duntor, deoarece prin ardere formeaz oxid de fier i bioxid de sulf, care n anumite condiii se transform n trioxid de sulf. Compoziia substanelor minerale este important i pentru huilele de cocs, la care cantitatea de cenu trebuie s fie ct mai mic, deoarece aceasta rmne n cocs. Un coninut mare de magneziu i calciu atac i distruge zidria refractar, iar un coninut mare de oxid de fier n cocs are o reactivitate mai ridicat i se aprinde mai uor.

- umiditatea (W) se gsete n crbuni ntr-o cantitate mai mic sau mai mare, depinznd de vrsta geologic, condiii de extracie i depozitare. Din punct de vedere al utilizrii crbunilor pentru ardere umiditatea se clasific n :

- higroscopic (Wh), (intern, coloid sau intrinsec), este cantitatea de ap rmas n combustibil dup ndeprtarea umiditii de mbibaie i se determin prin uscare n etuv la temperatura de 105(C a probei de crbune uscat la aer ;

- de mbibaie (W), (extern sau superficial) este cantitatea de ap pierdut de combustibil prin uscarea lui n aer pn la mas constant ;

- total (Wt), se determin cu relaia :

Wt = Wh + W , [ % ]

(8)

Dintre crbunii prezentai n tabelul 1.2 un interes mai mare l prezint huila care se exploateaz n bazinul Vii Jiului i n Banat. Reprezint cel mai preios crbune pentru industria siderurgic i constituie materia prim din care se obine cocsul metalurgic.

3.2. Proprietile combustibililor solizi

Compoziia elementar a combustibililor solizi se exprim procentual n funcie de masa elementelor componente. n funcie de modul de referina a componenilor se definesc urmtoarele compoziii:

- Masa iniial a combustibilului

(9)

Masa analitic a combustibilului

(9.1)

Masa anhidr (uscat) a combustibilului

(9.2)

Masa elementelor combustibile

(9.3)

Masa elementelor organice din combustibil

(9.4)

unde :

C, H, O, N, S, A, W, reprezint procentele masice de carbon, hidrogen, oxigen, azot, sulf, cenu i ap coninute de combustibil.

Sulful care se gsete n combustibil sub form de compui organici sau pirite (Sc), ia parte la procesul de ardere, iar cel care se gsete sub forma de sulfai (Ss) nu particip la ardere.Elementele chimice componenteale combustibililor solizi si lichizi:

Compoziia unui combustibil solid se poate exprima i n funcie de participaiile masice ale elementelor componente :

c + h + o + n + s + a + wt = 1 , [kg]

(9.5)

unde :

c, h, o, wt reprezint participaiile masice ale elementelor componente dintr-un kilogram de combustibil, n kg/kg cb.

Trecerea compozitiei chimice dintr-o masa in alta se face cu ajutorul relatiilor:

Densitatea combustibililor solizi i a prafului. Densitatea combustibililor solizi depinde de compoziia lor petrografic, de gradul de incarbonizare, de cantitatea i calitatea substanelor minerale coninute i de umiditate. Densitatea combustibililor solizi se determin cu relaia:

, [kg/m3 cb]

(10)

unde:

(o este densitatea n stare normal a masei organice (exclusiv apa) [kg/m3N].

- pentru antracit i huile srace :

, [kg/m3 cb]

(10.1)

- pentru ceilali crbuni :

, [kg/m3 cb]

(10.2)

Se deosebesc:

- densitatea real,

(10.3)

- densitatea aparent

(10.4)

- densitatea n vrac

(10.5)

unde :

M este masa combustibilului sau a prafului, n kg ;

Vtot -volumul total al probei de praf (este inclus i volumul spaiilor intermediare dintre particulele de praf),n m3 ;

Vcb -volumul combustibilului exclusiv porii, n m3 ;

Vap -volumul combustibilului inclusiv porii, n m1.Densitatea n vrac depinde de natura combustibilului, umiditate, granulaie i grad de tasare, iar pentru crbune (cu praf 2030%) se calculeaz cu relaia :

, [kg/m3 cb]

(10.5.1)

Densitatea prafului de crbune n vrac se poate calcula cu formula empiric:

(vr = 0,35((r + 4(R90 , [ kg/m3 cb]

(10.5.2)

unde:

R90 este restul pe sit cu dimensiunile ochiului de 90 microni, n %.

Densitatea prafului n vrac servete la calculul volumului silozurilor de praf, precum i a debitului alimentatoarelor, care dirijeaz praful spre arztor. Valoarea densitii este de (vr = 500- 700 kg/m3, iar n cazul tasrii prafului, (vr = 800- 900 kg/m1. n procesul de prelucrare termic a combustibililor solizi, densitatea real crete cu temperatura apropiindu-se de densitatea grafitului ((gr = 2265 kg/m3).

Coninutul de materii volatile Vv a unui combustibil este definit ca fiind cantitatea total de produse ce se degaj sub form gazoas prin nclzire n absena aerului, la o temperatur de 850 ( 200C din care se scade coninutul de vapori de ap. Relaia de calcul este:

, [%]

(11)

unde:

(m este diferena ntre masa iniial a combustibilului i masa reziduului rmas dup nclzire, n kg.

mi - masa iniial a combustibilului supus nclzirii, n kg;

Wt - umiditatea din combustibil, n %.

Temperatura de autoaprindere ta reprezint temperatura la care un combustibil solid se aprinde spontan n aer fr prezena unui nucleu de flacr i este influenat de natura combustibilului, gradul de incarbonizare (coninutul de materii volatile) i de diametrul particulelor. Se determin cu relaia:

[0C]

(12)

n care:

Tabelul 3

d - diametrul mediu al particulelor de

combustibil, n mm.

a i b - constante ce depind de natura

combustibilului (vezi tabelul 3)Exploatareaab

Comneti0,89546

Filipetii de Pdure0,89535

Rovinari0,89511

- Criterii de apreciere Aprecierea comportrii unui combustibil solid n procesul de aprindere i ardere se face cu ajutorul criteriilor de ardere care depind de coninutul de cenu, materii volatile i carbonul fix din compoziia sa:

, [%]

(13)

La alegerea sistemului de preparare i ardere a combustibililor solizi se mai folosesc:

- criteriul de aprindere (Ka) reprezint raportul dintre coninutul de materii volatile raportat la starea iniial i coninutul de carbon fix i caracterizeaz capacitatea crbunilor de a se aprinde. Se calculeaz cu relaia:

,

(14)

unde:

Wt este procentul iniial de umiditate n % ;

A - procentul iniial de cenu, n % ;

Vv - procentul iniial de materii volatile, n %.

n funcie de coninutul de volatile, criteriul de aprindere se disting trei grupe de crbuni i anume:

- crbuni cu capacitate redus de aprindere (Ka < 0,5), antraciii i majoritatea huilelor;

- crbuni cu capacitate medie de aprindere (0,5 ( Ka ( 1), crbunii bruni, unele huile;

- crbuni cu capacitate ridicat de aprindere (Ka ( 1), ligniii, turbele, isturile.

- criteriul de intensitatea arderii (Ki) reprezint raportul dintre coninutul de cenu i coninutul de carbon fix i caracterizeaz intensitatea procesului de ardere. Se calculeaz astfel:

,

(15)

n funcie de Ki se disting urmtoarele grupe de crbuni:

- crbuni de intensitate redus de ardere (Ki ( 1), lignit, isturi bituminoase;

- crbuni de intensitate medie de ardere (0,5 ( Ki ( 1), crbune brun mat, huilele, i antraciii ;

- crbuni de intensitate ridicat de ardere (Ki ( 0,5), turbele, crbune brun smolos.

- criteriul de cenu reprezint raportul dintre coninutul de cenu i puterea calorific inferioar:

, [ ]

(16)

- criteriul de umiditate reprezint raportul dintre coninutul de umiditate al combustibililor i puterea calorific inferioar.

, [ ]

(17)

Cldura masic a combustibililor solizi se calculeaz cu relaia:

, [kJ/kg grd]

(18)

sau:

[kg/kg grd]

(18.1)

unde:

cp este cldura masic a combustibilului uscat n kJ/kg grd, cu urmtoarele valori:

antracit i huil slab, = 0,92 kJ/kg grd;

huil, = 1,09 , kJ/kg grd;

crbuni bruni i turb, = 1,13 , kJ/kg grd;

isturi bituminoase, = 0,88 , kJ/kg grd;

cldura masic a apei, = 4,1868 , kJ/kg grd.3.3. Combustibili solizi naturali

Lemnul a fost primul combustibil folosit de om. Datorit preului de cost ridicat i a puterii calorifice sczute, lemnul este folosit n industria metalurgic cu scopul uscrii diferitelor agregate termice n vederea punerii n funciune a acestora. n industria siderurgic, lemnul este ntrebuinat ntr-o cantitate mic i la obinerea mangalului (crbunele de lemn).

Avantajele pe care le prezint lemnul sunt urmtoarele: uurina cu care se aprinde; nu conine sulf n masa combustibil; coninut mic de cenu (sub 2%); posibilitatea de a arde n focare simple (dar cu randament sczut).

Puterea caloric a lemnului este n funcie de vrsta acestuia i de coninutul de umiditate. Astfel la o umiditate de 30%, puterea caloric inferioar a lemnului este de aproximativ 12000 kJ/kg i scade pn la 8000 kJ/kg cnd umiditatea este de 50%.

Crbunii fosili sau crbunii de pmnt provin din carbonizarea lent a resturilor de plante (materie vegetal) ngropate n pmnt n urma unor fenomene (evenimente geologice) care au avut loc cu sute de milioane de ani n urm. Carbonizarea s-a fcut natural n absena aerului atmosferic sub influena cldurii i presiunii, procedeul numindu-se mineralizare.

Crbunii din ara noastr fac parte, n majoritatea lor, din categoria crbunilor humici formai prin incarbonizarea plantelor.

Compoziia masei organice pentru diferite sorturi de combustibili solizi naturaliTabelul 4

Compoziia chimicCelulozLemnTurbCrbune

brunHuilAntracit

Carbon44,65060708294

Hidrogen6,266553

Oxigen49,4433224123

Azot-1211-

Turba este cel mai tnr crbune din punct de vedere geologic. S-a format din muchi i plante care s-au gsit n apropierea mlatinilor. n stare brut conine 85-95% ap, cenu ntre 8 i 16% i carbon cca. 60%. Arde n stare uscat cu flacr lung degajnd un miros neplcut. Densitatea variaz ntre 0,2 i 0,3 kg/ dm3 i puterea calorific ntre 12000 13000 kJ/kg. Turba nu este folosit n metalurgie drept combustibil, principala destinaie fiind centralele termoelectrice.

Crbunele brun este un produs de descompunere a resturilor pdurilor i n funcie de gradul de mineralizare ocup o poziie intermediar ntre turb i huil. Crbunele brun are o culoare nchis, un coninut de carbon ntre 67 i 75% i cenu de circa 20%. Coninutul de sulf variaz foarte mult n funcie de locul de exploatare ajungnd uneori pn la 5%. Puterea caloric inferioar a crbunilor bruni este de 16800 24000 kJ/kg. Nu prezint importan pentru industria metalurgic.

Lignitul este de formaiune mai veche dect turba. Este de culoare brun - glbuie sau brun, are o structur fibroas i arde cu flacr lung. Coninutul de carbon al lignitului este de 70 - 75% avnd densitatea de 0,5 - 1,25 kg/dm3, iar puterea caloric inferioar este de 16000 - 18000 kJ/kg. Este folosit n general pentru obinerea de benzine sintetice sau prin distilare se obine un cocs sfrmicios i gudronul de lignit. Nu prezint interes pentru industria metalurgic.

Huila se situeaz din punct de vedere al vechimii ntre lignit i antracit. Pentru siderurgie reprezint cel mai important combustibil natural, deoarece aceasta constituie principala materie prim din care se fabric cocsul, gazul de gazogen sau este insuflat n furnale sub form de praf.

Huila are culoarea brun opac sau neagr la un coninut de carbon de 84 90% i arde cu flacr lung. Compoziia chimic a masei organice variaz n limite largi i numai un anumit sortiment de huil este folosit la fabricarea cocsului (vezi tab. 2).

n timpul depozitrii huila se oxideaz i ca urmare devine improprie pentru procesul de cocsificare (rezisten mecanic sczut, cocs mrunt, praf). Acest fenomen impune consumarea huilelor pe msur ce acestea sunt aprovizionate de uzinele de fabricare a cocsului.

Antracitul este un crbune de culoare neagr strlucitoare cu reflexe metalice avnd o densitate de 1,3 1,8 kg/dm1. Compoziia chimic a masei organice a antracitului variaz n urmtoarele limite: 85 97% carbon; 0,3-3% hidrogen i 1-4% oxigen-azot. Coninutul n cenu este de 3-5%. Puterea caloric inferioar a antracitului este de 28000 30000 kJ/kg.

Datorit rezistenei mecanice ridicate, antracitul se ntrebuineaz n industria siderurgic, ca nlocuitor al cocsului pentru furnale mici.

3.4. Combustibili solizi artificiali

Mangalul sau crbunele de lemn este produsul prelucrrii chimice a lemnului obinndu-se prin distilarea uscat a acestuia (nclzirea ntre anumite limite de temperatur, n absena aerului).

Procentul de mangal obinut din lemn depinde de temperatura de ardere, de viteza de carbonizare i de esena lemnului. La carbonizarea n cuptoare, adic la temperatura de circa 4000C, procentul de mangal reprezint 30 - 40% din greutatea lemnului. Compoziia elementar a mangalului variaz n funcie de temperatura tehnologic a procesului de obinere a acestuia. Puterea caloric inferioar a mangalului este de 26000 30000 kJ/kg.

Compoziia elementar a mangalului

Tabelul 5

Compoziia chimic a crbunelui uscat fr cenuTemperatura de ardere

0C

CarbonHidrogenOxigen + Azot

79,814,3315,86400

84,593,1312,28450

88,873,237,90500

95,361,792,85700

Mangalul a constituit mult vreme combustibilul pentru producerea fontei n furnal. Datorit rezistenei mecanice sczute acesta este folosit pe scar redus i anume la elaborarea fontelor de mangal pentru turntorie.

Cocsul metalurgic este un combustibil solid, artificial, de culoare neagr argintie, la lovire are sunet metalic i nu las urme pe hrtie.

Se obine prin distilarea uscat (pirogenare) a huilelor de cocs la temperaturi de 1000 1100 0C n cuptoare tip camer. Calitatea cocsului obinut n procesul de cocsificare depinde de calitatea crbunilor naturali folosii precum i de prepararea acestora (mcinarea i amestecarea n proporiile cerute de reeta de ncrcare). Viteza medie de nclzire a pilotului (masa de crbune din interiorul cuptorului) este de 1,5 2,5 grd/minut astfel nct durata de cocsificare este de 18 - 25 ore. Din procesul de cocsificare rezult subproduse (ape amoniacale, gudron, benzen, gaze de cocserie) care sunt prelucrate n seciile chimice ale cocseriilor.

Dup cocsificare, cocsul incandescent (1000 0C) este rcit prin stropire cu ap direct pe ramp (stingere umed) sau prin trecerea lui ntr-un vagon metalic, cu care se transport la un turn special de rcire (stingere uscat).

Proprietile cocsului metalurgic Cocsul metalurgic trebuie ca prin ardere s dezvolte o cantitate mare de cldur, s aib rezisten mare la temperatur nalt, s fie poros, s ard fr flacr i s nu conin elemente duntoare materialelor metalice.

- rezistena mecanic, reprezint proprietatea cocsului de a rezista la sfrmarea prin compresiune i rostogolire. Se determin cu toba MICUM. Un cocs de calitate trebuie s aib M40 > 70% i M10 < 10% i rezistena la compresiune de 80 120 daN/cm2.

Mrimea bucilor de cocs pentru furnal se recomand a fi ntre 40 60 mm.

- compoziia chimic este dat de componentele combustibile i necombustibile (cenua i umiditatea) i are valorile cuprinse n anexa nr. 1.- porozitatea cocsului reprezint volumul golurilor din bucata de cocs i are valori de 40 45% pentru cocsul de calitate.- densitatea real i aparent are valori cuprinse ntre (r = 1600 1900 kg/m3 i cea aparent valori de (a = 450- 550 kg/m1.- cldura specific medie este de cpk = 1,5066 KJ/kg grd la temperatura de 20 0C.

4. COMBUSTIBILI LICHIZI

4.1. Noiuni generale

Combustibilii lichizi, aproape n totalitatea lor provin din iei. ieiul este o roc combustibil natural, fiind un amestec de hidrocarburi solide, lichide i gazoase. La extracie starea lui de agregare este lichid, dar cu o vscozitate pronunat.

ieiul aa cum este extras din sond, nu poate constitui un combustibil deoarece conine impuriti (ap srat, nisip, calcar etc.) precum i o gam bogat de hidrocarburi cu proprieti fizice i chimice diferite. Acesta este supus unor operaii de purificare dup care se trece la distilare primar care se execut la presiune atmosferic i n sfrit, la distilarea secundar sub presiune. Distilarea se face cu consum de energie termic. Deoarece temperaturile de fierbere ale hidrocarburilor din iei sunt diferite, volatilizarea lor din masa de iei se face fracionat de la cele cu temperaturile coborte, la produsele cu temperaturi ridicate, astfel : benzina ntre 35 - 205 0C, petrolul ntre 180 - 280 0C, motorina ntre 250 - 370 0C i pcura ntre 300 - 550 0C.

Necesitatea obinerii din iei a unor cantiti mai mari de fraciuni (benzine) a condus la stabilirea procesului de cracare, care const n descompunerea termic a hidrocarburilor grele, cu muli atomi de carbon i molecule mari n altele mai volatile cu temperaturi de fierbere mai joase i cu densiti mai mici.

Produsele obinute n urma distilrii sau cracrii ieiului sunt supuse operaiei de rafinare, procedeu prin care se nltur componenii duntori cum ar fi compuii cu sulf i cu oxigen sau compuii care n procesul de ardere produc cocs.

Benzinele sunt fraciuni petroliere lichide constituite din amestecuri de hidrocarburi uoare, provenite din produsele de distilare primar a ieiului, din procesele de prelucrare distructiv a fraciunilor grele din iei i din procesele secundare catalitice. Sunt constituite din 85% C i 15 % H avnd o putere caloric de circa 44000 kJ/kg.

Petrolurile sunt produse constituite din amestecuri de hidrocarburi lichide provenite de la procesele de distilare primar a ieiului, rafinate cu acid sulfuric, cu hidrogen i cu ali solveni.

Motorinele STAS 24078 sunt produse petroliere lichide constituite din amestecarea diferitelor fracii provenite din procesele de distilare primar a ieiului, hidrofinarea i solventarea fraciilor de motorine de cracare catalitic.

Combustibilul lichid uor, STAS 5478 este obinut din reziduuri provenite de la distilarea ieiurilor, precum i din amestecarea acestora cu fraciuni de distilare.

Pcura (combustibil lichid greu pentru focare industriale), STAS 51-70 este un combustibil lichid greu, obinut ca reziduu din distilarea atmosferic a ieiului, de la distilarea sub presiune redus sau de la distilarea distructiv a reziduurilor (cracare),precum i prin amestecarea acestora cu fraciuni de distilare.

Se va prezenta caracteristicile fizico-chimice ale combustibilului lichid greu (pcura), acesta prezentnd interes practic pentru arztoarele agregatelor termice.

4.2. Proprietile combustibililor lichizi (pcura)

Combustibili lichizi obinui din prelucrarea ieiului, conin amestecuri de combinaii chimice carbon - hidrogen denumite hidrocarburi, compui organici cu oxigen, cu sulf i cu azot, substane minerale si ap. Proprietile fizice ale combustibililor lichizi influeneaz, n mod deosebit, procesul de pulverizare i de ardere. Dintre acestea se menioneaz: densitatea vscozitatea, tensiunea superficial, temperatura de autoaprindere, indicele (cifra) de cocs, i puterea calorific.

Compoziia elementar a pcurii nsumarea procentelor gravimetrice ale elementelor i componentelor care mpreun formeaz pcura, constituie analiza ei elementar :

C + H + O + N + S + A + Wt =100 [ % ]

(19)

unde:

C, H, O, N, S, A, Wt reprezint carbonul, hidrogenul, oxigenul, sulful, cenua i

umiditatea, exprimate n %.Pcura se produce n apte sortimente (vezi tabelul 1.7) notate printr-un raport care are la numrtor vscozitatea convenional n (E (Engler) pentru temperatura de 50 0C iar la numitor temperatura de congelare maxim admis (STAS 51-70).Tabel 6 Caracteristicile fizico chimice ale pcurii din RomniaTipul25/2025/4230/530/2535/3070/5

Vscozitatea la 800C,0Emax7788910

Vscozitatea la 500C,0Emax252530303570

Punct de congelare0C2042525305

Punct de inflamabilitate0C1009090909090

Ap% max.111111

Cenu.% max.0.30.30.30.30.30.3

Cifr de cocs%10810141412

Sulf.% max111111

Putere caloric inferioarkJ/kg393453976339345393453934538500

Pcura se caracterizeaz printr-un coninut mare de carbon, C ( 87%, hidrogenul n compoziia acesteia este de H ( 11% iar raportul carbon, hidrogen are valoarea C/H ( 8%.

Sulful n pcur se gsete n special sub forma unor combinaii organice i mai puin sub form de sulf elementar. Procentul lui depinde de sulful din iei. Combinaiile de sulf din pcur atac, prin coroziune chimic, rezervoarele, conductele i ntregul utilaj din dotarea unei instalaii de transport i manevr a pcurii. Hidrogenul sulfurat are cea mai mare aciune coroziv gsindu-se n general dizolvat n hidrocarburi.

n procesul de ardere depunerile de cenu de pe suprafeele de schimb de cldur conin combinaii ale sulfului fapt ce le confer proprieti corozive. Sulful combustibil n proporie de 15%, prin ardere se transform n bioxid de sulf (SO2) care datorit oxigenului suplimentar din gazele de ardere, temperaturilor ridicate i unor componente din cenu cu rol catalitic se transform n anhidrid sulfuric (SO3). n combinaie cu vaporii de ap din gazele de ardere, anhidrid sulfuric formeaz acidul sulfuric care la temperaturi egale cu temperatura de condensare a acestuia se depune pe evile recuperatoarelor sau intr n reacie cu zidria refractar a canalelor de fum pe care le corodeaz. n gazele de ardere evacuate la co se poate gsi i SO2 i SO3 care sunt substane poluante. Pentru prevenirea polurii se impun instalaii de desulfurare precum i couri de fum nalte, rolul lor fiind disiparea gazelor pe suprafee ct mai ntinse.

Dup ardere rezult cenua care dei n cantiti foarte mici, are influene negative asupra funcionrii agregatului. Substanele minerale din pcur sunt n general combinaii ale metalelor alcalino pmntoase, dizolvate n ap. Componentele cenuii, datorit n special pentaoxidului de vanadiu V2O5 care apare atunci cnd arderea are loc cu exces de aer (((1,02), formeaz un amestec cu temperatura de topire cobort (620(C) Acesta se poate depune pe evile recuperatoarelor de cldur sau intr n reacie cu zidria refractar a canalelor de fum, distrugndu-le.

Apa n pcur provine din iei dar mai ales din aburul folosit la nclzirea acesteia n procesele de golire a rezervoarelor i cisternelor precum i de la instalaiile de ardere care folosesc drept agent de pulverizare aburul. Apa din pcuriile sulfuroase n combinaie cu componentele sulfului provoac corodarea conductelor de transport, a injectoarelor i a aparatelor de msur. Temperatura de ardere scade i deci schimbul de cldur n focar se nrutete.

- Vscozitatea pcurii reprezint rezistena pe care o opune lichidul deplasrii particulelor lui, n timpul curgerii. Prin vscozitatea convenional Engler se nelege raportul ntre timpul de curgere a 200 cm3 de pcur nclzit la o temperatur dat din vscozimetrul Engler i timpul de curgere a 200 cm3 ap distilat la 20oC din acelai vscozimetru.

Vscozitatea relativ Engler se msoar n grade Engler ((E). La creterea temperaturii, vscozitatea pcurii scade (fluiditatea este inversul vscozitii care crete).

Cu creterea presiunii vscozitatea pcurii crete. Aceasta se explic prin condensare i polimerizarea hidrocarburilor din pcur la mrirea presiunii. Aceast dependen trebuie cunoscut la pulverizarea mecanic a pcurii :

(p = (0 ( (1 + (t ( p) , [ Ns/m2 ]

(20)

unde :

(p i (0 reprezint vscozitatea dinamic a pcurii la o presiune oarecare p i la

presiunea atmosferic, n Ns/m2 ;

p - presiunea de pulverizare, n Mpa ;

(t - constant n funcie de temperatura dat, n m2/MN

(pentru t = 100 150 (C, (t = 1.7 10-2 m2/MN).

Cunoaterea vscozitii pcurii este important pentru operaiile de manevrare a acesteia, pentru o bun pulverizare n vederea arderii (, n funcie de tip, pcura se prenclzete ntre 100 120oC).

- Temperatura de congelare este temperatura la care o eprubet plin cu pcur i nclinat la 45o i menine meniscul neschimbat timp de un minut. Temperatura de congelare depinde de modul de obinere al pcurii respective, de analiza elementar, de coninutul de parafin etc. i crete cnd vscozitatea pcurii crete. Cunoaterea temperaturii de congelare este important pentru depozitarea i transportul pcurii. n practic cisternele de transport i rezervoarele de depozitare sunt prevzute cu serpentine de nclzire.

- Temperatura de inflamabilitate este temperatura cea mai mic a pcurii care nclzit n condiii bine determinate degaj suficieni vapori care n amestec cu aerul se aprind de la o flacr exterioar ; aprinderea este nsoit de o uoar pocnitur. Temperatura de inflamabilitate se mai numete i temperatur de explozie. Temperatura la care amestecul aprins continu cu arderea probei de pcur se numete temperatura de aprindere.

- Cifra de cocs. arat comportarea pcurii sub efectul cldurii i trebuie cunoscut pentru a aprecia depunerile solide pe tubulatura injectorului sub influena radiaiilor din focar, depuneri care ar putea nfunda orificiile de pulverizare. Se determin cu aparatul Conradson

- Densitatea pcurii n general se folosete densitatea relativ (r i reprezint raportul dintre densitatea fizic a pcurii la temperatura de 200C i a apei la 40C. Densitatea relativ a pcurei rezultat din distilarea primar nu depete 0.9 iar a pcurii de cracare are valori pn la 1.06. Densitatea relativ scade cu creterea temperaturii dup o relaie de forma :

(Pt = (P20 + (t (20 t) , [kg/m3 ]

(21)

unde :

(t este o constant, 1/(C ; pentru (P20 = (0.931), (t = (0.5940.515) 10-1.- Cldura specific a pcurii variaz cu temperatura i se calculeaz cu formula empiric :

cpt =1.738 + 0.0025 ( t , [ kJ/kg grd ].

(22)

- Conductivitatea termic a pcurii n condiii de presiune atmosferic normal i la temperatura de 20oC, are valori cuprinse ntre 0.12 0.16 W/m grd. Aceasta scade cnd temperatura crete dup o relaie de forma :

(Pt = (P20 + (t((20 t) , [ W/m grd ]

(23)

unde :

(P20 = 0.158 W/m grd ; (t = 0.21 10-3 W/m grd ; t temperatura, (C.

- Puterea caloric a pcurii se determin experimental cu ajutorul bombei calorimetrice, sau cu ajutorul formulelor empirice.

5. COMBUSTIBILI GAZOI

5.1. Noiuni generale

Datorita avantajelor pe care le prezint, combustibilii gazoi formeaz principala categorie utilizat la agregatele termice. Combustibilii gazoi folosii n scopuri energetice dup provenien (vezi tabelul 1) se mpart n dou clase : naturali i artificiali.

Combustibilii gazoi naturali sunt reprezentai de gazele combustibile care se obin n mod natural, cu ajutorul sondelor din zcminte subterane. Acestea sunt constituite din amestecuri de hidrocarburi saturate i nesaturate cu unele impuriti gazoase, ca : bioxid de carbon, hidrogen sulfurat, azot etc.

Originea zcmintelor de gaze naturale combustibile se atribuie descompunerii materialelor de natur organic. Pentru zcmintele de gaze naturale izolate de zcmintele de iei, proveniena nu este precizat, ele putnd fi att de natur vegetal ct i animal. Zcmintele de gaze asociate cu ieiul (gaze de sond) au origine comun cu acestea, n cea mai mare parte fiind de natur organic. Zcmintele de gaze asociate cu crbunii naturali provin n cea mai mare parte din celuloza plantelor care au format crbunii respectivi.

Dup coexistena lor cu combustibilii lichizi din zcminte, gazele naturale se clasific n urmtoarele grupe : gaze libere, gaze dizolvate i gaze asociate.

- prin gaze libere se neleg amestecurile de gaze (constituite n cea mai mare parte din metan) obinute prin forare cu ajutorul sondelor din zcminte n care se afl numai gaze.

- prin gaze dizolvate se neleg amestecurile de gaze combustibile

(hidrocarburi, impuriti) dizolvate n iei care se obin cu ajutorul sondelor din zcminte de iei, odat cu acesta.

- prin gaze asociate se neleg amestecurile de gaze, constituite din metan, hidrocarburi saturate i impuriti, care se afl n cupole n vecintatea zcmntului de iei sau concomitent cu acesta.

Gazele dizolvate i cele asociate se numesc : gaze umede sau gaze de sond i au o compoziie diferit, care depinde de natura ieiului, de formaia geologic, de vechimea zcmntului etc.

Cunoaterea compoziiei gazelor i a caracteristicilor fizico - chimice are o importana deosebit pentru distribuia i utilizarea acestora drept combustibil energetic n focarele agregatelor termice.

5.2. Proprietile combustibililor gazoi

- Compoziia elementar. Combustibilul gazos este un amestec de componente gazoase cu formule i caracteristici fizice i chimice bine determinate. Suma procentelor de volum ale acestor componente, constituie compoziia combustibilului gazos :

CO + CO2 + SO2 + SO3 + H2S + O2 + H2 + N2 + CmHn + H2O = 100%

(24)

Pentru a calcula compoziia combustibililor la alte presiuni i temperaturi dect starea normal, se folosete legea gazelor perfecte.

- Densitatea combustibililor gazoi se determin prin calcul cu relaia :

(c = ((ri((i /100 , [ kg/m3N]

(25)

unde :

ri este procentul de volum al componentului i, n % ;

(i - densitatea componentului i, n kg/m3N.- Cldura specific a combustibililor gazoi se calculeaz (ca n cazul unui amestec gazos) cu relaia :

cpc = ((ri (ci /100, [ kJ/m3N grd]

(26)

unde :

ri este procentul de volum al componentului i, n % ;

ci - cldura specific a componentului i, n kJ/m3N grd; (vezi tabelul 7).

Tabel 7 Cldura specific medie la presiune constant ale elementelor carburante (kJ/m3Ngrd)t (CCCOCH2CCH4CH2SCC2H6CC3H8CC4H10CC5H12

01.2971.2761.5471.5072.2101.0484.1285.129

1001.3021.2891.6411.5322.4951.5094.7065.836

2001.3061.2971.7581.5612.7761.9655.2546.515

3001.3141.2971.8841.5951.0444.3715.7737.134

4001.3271.3022.0131.6331.3074.7606.2677.741

5001.3431.3062.1391.6701.5555.0956.6908.256

6001.3561.3062.2601.7081.7765.4307.1138.784

7001.3731.3102.3781.7461.9865.7237.4869.232

8001.3851.3142.4951.7844.1835.9877.8089.625

9001.3981.3222.6041.8174.3636.2308.1149.989

10001.4081.3272.7001.8514.5306.4608.40310.345

- Puterea calorific a combustibililor gazoi n cazul cnd se cunoate compoziia elementar a lui se determin cu expresia :

Qi = ((ri(Qii/ 100 , [kJ/m3N ];

(27)

unde :

ri - componentul carburant oarecare i, n %;

Qii - puterea caloric inferioar a componentului i, n kJ/m3N

Pentru calculul puterii calorifice superioare a combustibilului se poate aplica o formul similar. Folosirea relaiei prezentate anterior este posibil, deoarece combustibilul gazos este un amestec de substane omogen, efectul termic fiind o mrime aditiv.

Dac nu se cunoate compoziia combustibilului, atunci puterea caloric se determin experimental cu ajutorul calorimetrului Junkers. Principiul metodei este urmtorul : se arde complet un volum din gazul de analizat, cldura dezvoltat se transmite integral unei cantiti cunoscute de ap a crei variaie de temperatur este citit la dou termometre, unul la intrare i altul la ieire din aparat. Ecuaia de bilan de cldur permite aflarea puterii calorice superioare a combustibilului gazos umed.

5.3. Combustibili gazoi naturali

Prin gaze combustibile naturale se neleg gazele extrase din zcmintele gazifere care se folosesc aa cum au fost extrase sau supuse numai unor operaii simple de separare a impuritilor solide i lichide, eventual a coninutului de compui cu sulf. Gazul metan Este un gaz incolor i inodor. Din motive de securitate, mai ales pentru consumul casnic, gazul metan se odorizeaz cu mercaptan. Temperatura lui de aprindere este de 650 750 (C. La extracia din zcmnt se prevd instalaii pentru reinerea impuritilor i a vaporilor de ap

Tabelul 8 Compoziia gazelor naturale din bazinul Transilvan:Denumirea gazuluiCompoziia

n % de volumDensitatePutere caloric

((rSup.Inf.

CH4C2H6kg/m3NKJ/m3N

Gaz de Copa Mic99.600.400.7180.5563969035690

Gaz de Bazna99.160.840.7210.5583982035820

Gaz de incai99.500.500.7190.5563971035730

Gaz de Saro99.250.750.7210.5573979035800

Gaz Bogata de Mure99.450.550.7190.5563973035730

Gazul metan constituie o materie prim pentru industria chimic fiind utilizat la fabricarea fibrelor sintetice i a maselor plastice, a amoniacului, a gazelor de sintez, a acetilenei, a negrului de fum etc. Utilizarea gazului metan ca un combustibil energetic la agregatele termice se face n condiii bine justificate. Puritatea gazelor naturale romneti este deosebit i evideniat n tabelul nr. 4 i 5.Tabelul 9 Compoziia unor gaze de sond din Romnia:Denumirea gazuluiCompoziia n % de volum

Metan

CH4Etan

C2H6Propan

C3H8Butan

C4H10Pentan

C5H12Hexan

C6H14Bioxid de carbon CO2

Gaz Boldeti78.009.246.231.461.101.770.20

Gaz Moreni-95.931.191.350.730.460.34-

Gaz Mneti99.80-----0.20

Gaz Ariceti95.002.00----1.00

Gaze petroliere Sunt gazele care la temperatura obinuit sunt in stare gazoas i care se gsesc n general dizolvate n fraciunile lichide de iei (gaze de sond), precum si acelea care apar n timpul descompunerii termice sau catalitice a hidrocarburilor grele.

5.4. Combustibili gazoi artificiali

Sunt gazele combustibile obinute prin prelucrarea termic a crbunilor (gaze de gazogen, de furnal, de cocserie) i a produselor petroliere (gaze de rafinrie). Acestea se obin din combustibili solizi n gazogene, furnale i cuptoare de cocsificare sub aciunea temperaturilor nalte i uneori sub aciunea presiunii. n tabelul nr. 6 este prezentat compoziia unor combustibili gazoi artificiali utilizai la agregatele termice.

Tabelul 10 Compoziia medie a unor combustibili gazoi artificiali:Denumirea gazuluiCompoziia n % de volumDensitate

Kg/m3N Putere caloric

KJ/m3N

COH2CH4CmHnH2SCO2O2N2H2O

Gaz de cocsificare5-750-5523-301,5-2,5-3-40,3-0,63-10-16500-19000

Gaz de furnal27,53,0---10,0-59,5-3700-

4600

Gaz de generator231520.3370.249.3

Gazul de furnal se formeaz n dreptul gurilor de vnt n urma procesului de ardere a cocsului din furnal. n funcie de coninutul de vapori de ap sau hidrocarburi i oxigen n aerul prenclzit insuflat n furnal, gazul coninnd 35 - 45 % CO, 10 - 18 % H2 i 45 64 % N2 n zona de ardere limitele superioare de CO i H2 depind de coninutul de oxigen din aer (care poate fi mbogit pn la 30 %) i de cantitatea de gaz metan insuflat.

Gazele de ardere din furnal nclzite la cca. 1600oC la mersul lor ascendent se rcesc, nclzind ncrctura, iar CO i H2 particip la reaciile de reducere, micorndu-i coninuturile prin transformarea lor n CO2 i H2O. Creterea coninutului CO2 mai are loc i n urma disocierii carbonailor i a reaciei :

2 CO ( CO2 + C.

La ieirea din furnal gazul conine:

23 30 % CO, 10 16 % CO2, 1 8 % H2

55 60 % N2

iar temperatura acestuia este de 150 300 (C. Aceasta conine o cantitate mare de praf antrenat de care este separat n instalaii speciale numite epurri prin efect gravimetric (sacul de praf) sau prin splare cu ap (epurarea fin)

Gazul de cocserie rezult n procesul de cocsificare a crbunilor. Gazul obinut ca subprodus la cuptoarele de cocsificare se numete gaz brut. Dup extragerea produselor chimice de baz, gudronul, amoniacul i benzenul din gazul brut, acesta este folosit drept combustibil n amestec cu gazul de furnal sau gazul metan (bigaz) la cuptoarele de nclzire, prenclzitoarele de aer de la furnale sau bateriile de cocsificare. Gazul rezultat n urma separrii se numete gaz epurat sau mai simplu gaz de cocserie.

Gazul de cocserie constituie un combustibil cu o putere caloric mare (Qi = 16500 19000 kJ/m3N) care arde fr cenu. Compoziia acestuia variaz n funcie de modul de obinere i procedeul de extragere a produselor chimice din gazul brut. Densitatea gazului este de 0.45 0.55 kg/m3N.

Gazul de gazogen este un produs al arderii incomplete a unor combustibili solizi (crbuni). Gazeificarea se poate face fie cu ajutorul oxigenului din aer, fie cu ajutorul vaporilor de ap. Instalaiile n care combustibilul solid se transform n combustibil gazos se numesc gazogene iar procesul se numete gazeificare.

Gazul de aer se obine prin trecerea unui curent de aer prin stratul de crbuni incandesceni. Gazogenul pentru fabricarea gazului de aer se prezint ca un cuptor vertical n care combustibilul ncrcat pe la partea superioar este aezat sub form de strat pe un grtar sau direct pe vatr. Aerul destinat gazeificrii combustibilului este insuflat prin stratul acestuia, iar pe la partea superioar a instalaiei este colectat gazul de aer cu compoziia chimic medie 33% CO, 65% N2, 1% H2, 1% CO2. Puterea caloric inferioar este Qi = 4500 4600 kJ/m3N.

Gazul de ap se obine prin trecerea unui curent de abur prin stratul de crbuni incandesceni. Reacia primar de formare a gazului de ap ct i procesul total se caracterizeaz printr-un efect termic negativ (endoterm). Pentru desfurarea procesului este necesar o surs oarecare de cldur. Compoziia chimic a gazului de ap este : 50% H2, 45% CO, 3% CO2, 2% N2. Puterea caloric inferioar este de cca. 8000 kJ/m3N.

Gazul mixt, se obine prin insuflarea de aer i abur ntr-o proporie stabilit prin stratul de crbuni astfel nct n paralel cu procesul exoterm de formare a gazului de aer se dezvolt un proces endoterm de gazeificare cu abur. Aceast schem de funcionare are ca rezultat formarea gazului mixt care prin proprieti, compoziie chimic i putere caloric ocup o situaie intermediar ntre gazul de aer i gazul de ap.

Acest mod de gazeificare a crbunilor este cel mai rspndit n industrie, deoarece prin simplitatea schemei i a construciei instalaiilor este apropiat de gazeificarea cu aer dar din punct de vedere al calitii gazului obinut este superior.Compozitia chimica a combustibililor gazosi:La combustibilii gazosi se considera compozitia chimica uscata si umeda:

1. Compozitia chimica uscata:

2. Compozitia chimica umeda:

In urma evaporarii umiditatii rezulta:

Considerandu-se 100% combustibil umed, procentul de umiditate este:

Notandu-se:Xus- component al compozitiei chimice uscate;

Xum- component al compozitiei chimice umede;

Rezulta:

Ca verificare, inlocuindu-se in compozitia chimica umeda, rezulta:

20

_1016784620.unknown

_1016948841.unknown

_1360481140.unknown

_1360483087.unknown

_1360483299.unknown

_1360483477.unknown

_1360483748.unknown

_1360483121.unknown

_1360483028.unknown

_1017379153.unknown

_1017394280.unknown

_1016949139.unknown

_1016785922.unknown

_1016875765.unknown

_1016878317.unknown

_1016878401.unknown

_1016877962.unknown

_1016873064.unknown

_1016785326.unknown

_1016785353.unknown

_1016785303.unknown

_1016784904.unknown

_1014881476.unknown

_1014897375.unknown

_1016784593.unknown

_1014882609.unknown

_1014882614.unknown

_1014882618.unknown

_1014882605.unknown

_1014880575.unknown

_1014880996.unknown

_1014880999.unknown

_1014880694.unknown

_1014880384.unknown