شیمی احتراق دیگ بخار-قسمت پنجم – سوخت های جامد و مایع

تجزیه سوخت های جامد و مایع بر مبنای جرمهای عناصر شیمیایی قابل احتراق موجود در سوخت انجام می گیرد، برخلاف تجزیه گازها كه این كار براساس نسبتهای حجمی گازهای تشكیل دهنده ، نظیر متان CH4 صورت می گرفت.

سوخت های جامد و مایع

سوختهای جامد نیز دارای مواد معدنی و رطوبت هستند، كه مواد جامد تبدیل به خاكستر می گردد و رطوبت نیز تبخیر شده و باعث رقیق كردن محصولات احتراق می شود. سوختهای مایع ته مانده برج تقطیر، نظیر سوخت سنگین كوره دارای مواد معدنی و رطوبت است كه مقدار آن بسیار كمتار از مقادیر موجود در سوختهای جامد است و در كل به حدود ۰٫۲% بالغ می گردد، در حالیكه در مورد زغالهای با درجه زیر ۵۰mm این مقدار به ۲۰% می رسد. (جدول ۳-۳)

محاسبه هوای لازم جهت احتراق و تجزیه محصولات احتراق سوختهای جامد و مایع تقریبا نظیر سوختهای گاز است. برای مثال در مورد زغال، مواد قابل احتراق آن كربن، هیدروژن و گوگرد می باشد. همان طور كه در جدول دیده می شود مقدار قابل ملاحظه ای اكسیژن در تجزیه وجود دارد كه از قبل با بعضی از اجزاء تشكیل دهنده سوخت تركیب شده و بنابراین مقدار آن از كل اكسیژن لازم (به مقدار تئوری ) كسر می گردد.

حال با در نظر گرفتن ۴۰% هوای اضافی برای احتراق زغال در دیگ های بخار متوسط (كه مقدارش در دیگهای بزرگ، كمتر است) معادله های احتراق بررسی می شود. قابل ذكر است كه در احتراق نفت كوره در دیگ های متوسط مقدار هوای اضافی ۱۷% است كه این مقدار در دیگ های لوله – آبی بزرگ، كمتر می باشد.

چون آنلیز سوخت بر مبنای جرمی است، محاسبات احتراق نیز بر اساس جرم انجام می گیرد.

معادله احتراق كربن به این صورت است:

C+o2 = co2

جرم مولی كربن ۱۲ و جرم مولی اكسیژن ۳۲ می باشد. بنابراین موازنه مولی به این صورت است:

۴۴ واحد جرمی دی اكسید كربن = ۳۲ واحد جرمی اكسیژن + ۱۲ واحد جرمی كربن

طبق جداول قبلی مقدار كربن در تجزیه سوخت برابر با ۶۶% است، یعنی ۰٫۶۶ كیلوگرم كربن در یك كیلوگرم سوخت. بنابراین، برای این سوخت، جرمهای مولی در (۰٫۶۶/۱۲) ضرب می شود كه معلوم می شود ۰٫۶۶ كیلوگرم كربن نیاز به ۱٫۷۶ كیلوگرم اكسیژن دارد تا ۲٫۴۲ كیلوگرم دی اكسید كربن بدهد. معادله به این صورت است:

۰٫۶۶ C + 1.76 O2 = 2.42 CO2 [10-3]

جهت سایر اجزاء تشكیل دهنده سوخت نیز به همین ترتیب عمل می شود.

· مقدار هیدروژن ۴٫۱% یعنی ۰٫۰۴۱ كیلوگرم سوخت است.

۲H2+O2=2H2O

۴+۳۲=۳۶

با ضرب دو طرف معادله در (۰٫۰۴۱/۴)

۰٫۰۴۱H2 + 0.328 O2 = 0.369 H2O [11-3]

* مقدار گوگرد ۱٫۷% یعنی ۰٫۰۱۷ كیلوگرم در هر كیلوگرم سوخت است.

S+O2=SO2

۳۲+۳۲=۶۴

با ضرب دو طرف معادله در (۰٫۰۱۷/۳۲)

۰٫۰۱۷S + 0.017 O2 =0.034 SO2 [12-3]

نتایج فوق در جدول ۳-۷ خلاصه شده كه در آن مقدار اكسیژن موجود در سوخت، هنگام تعیین مقدار تئوری اكسیژن لازم، در نظر گرفته شده است . با اضافه كردن ۴۰% هوای اضافی، آنالیز گازهای خروجی از كوره براساس موازنه جرمی معین شده است.

در این وضعیت، براساس محاسباتی كه براساس جرم انجام شده می توان نتایج را آزمایش و بررسی كرد. به طور مثال :

جرم گازهای خروجی از كوره = جرم سوخت بدون خاكستر + جرم هوای داده شده

كیلوگرم گازهای خروجی از كوره ۱۳٫۲۹۷ = كیلوگرم سوخت بدون خاكستر ۰٫۹۲۳ + كیلوگرم سوخت/ كیلوگرم هوا ۱۲٫۳۷۴

این محاسبه برقراری جریان كافی گازهای حاصل از احتراق را در كوره جهت محاسبات انتقال حرارت فراهم می سازد. محاسبات سوخت های گاز را نیز می توان براساس جرمی محاسبه كرد مشروط بر آن كه ابتدا مطابق ستون F جدول ۳-۱ آنالیز آن به جرم تبدیل شود.

جدول ۳-۷ آنالیز محصولات احتراق جرمی زغال

محصولات احتراق با اكسیژن سوخت kg/

گاز kg

درجه اكسیژن تئوری سوخت Kg/kg

درصد جرمی اجزا سوخت

تركیبات سوخت

N2

So2

H2o

Co2

۰٫۰۱۳

۰٫۰۳۴

۰٫۳۶۹

۰٫۱۲۰

۲٫۴۲

۱٫۷۶۰

۰٫۳۲۸

۰٫۰۱۷

-۰٫۰۷۲

۶۶٫۰

۴٫۱

۱٫۷

۷٫۲

۱٫۳

۱۲٫۰

۷٫۷

C

H

S

O2

N2

H2o

خاكستر

۰٫۰۱۳

۰٫۰۳۴

۰٫۴۸۹

۲٫۴۲

۲٫۰۳۳

مجموع

هوا شامل ۲۳% وزنی اكسیژن و ۷۷% وزنی ازت است . هوای تئوری لازم برای تهیه ۲٫۰۳۳ كیلوگرم اكسیژن به این صورت است:

كیلوگرم هوا ۲٫۰۳۳ o2 + 6.806N2 = 8.839

هوای لازم با احتساب ۴۰% هوای اضافی،

۲٫۸۴۶O2 + 9.528 N2 = 12.374

كل محصولات احتراق (مرطوب) با ۴۰% هوای اضافی و ازت موجود در سوخت از این قرار است:

(۲٫۸۴۶-۲٫۰۳۳) o2+(9.528 +0.013)N2 + 2.42 CO2 +0.489 H2O+0.034SO2 = 13.297 كیلوگرم سوخت/ كیلوگرم گاز

كل محصولات احتراق (خشك) با ۴۰% هوای اضافی و ازت موجود در سوخت از این قرار است:

(۲٫۸۴۶-۲٫۰۳۳)O2 +(9.528 +0.013)N2+2.42CO2+0.034 SO2 = 12.808

كیلوگرم سوخت / كیلوگرم گاز

این ارقام در جدول ۳-۸ خلاصه شده است.

محصولات احتراق سوخت های جامد و مایع

برای تبدیل جرمی این سوخت ها به حجمی، باید عكس عملیات بخش ۳-۲ را انجام داد، به این صورت كه نسبت جرمی هر یك از اجزا را بر جرم مولكولی خوشد تقسیم نمود تا نسبت حجمی بدست اید . از این نسبت حجمی می توان درصد حجمی (مرطوب یا خشك) را مشخص كرد. نتایج حاصل در جدول ۳-۸ خلاصه شده است.

هنگام بهره برداری از بویلر های بخار لازم است نسبت بین اكسیژن و دی اكسید كربن موجود در محصولات احتراق و نیز هوای اضافی مصرف شده جهت احتراق معلوم گردد. برای این منظور می توان از شكل ۳-۱ یا نمودارهایی كه از یك سری محاسبات با مقادیر مختلف هوای اضافی برای سوخت تهیه شده، استفاده كرد. همچنین می توان از فرمول زیر استفاده نمود:

VCO2= (1-(VO2/21))VCO2

كه در آن :

درصد حجمی دی اكسید كربن در گازهای كوره V CO2

درصد حجمی اكسیژن در گازهای كوره VO2

درصد تئوری حجمی دی اكسید كربن برای سوخت معین V CO2

قابل ذكر است كه چگالی محصولات احتراق گاز طبیعی ۱٫۲۴ KG M-3 و چگالی محصولات احتراق زغال ۱٫۳۲۳ kg m-3 می باشد و در مورد سوخت سنگین كوره رقمی بین این دو مناسب است. چگالی هوا ۱٫۲۹ kg m-3 است كه در ارزیابی های تقریبی می توان چگالی محصولات احتراق سوخت های تجاری را بدون اختلاف فاحشی، با چگالی هوا برابر گرفت.

درصد حجمی

نسبت حجمی
D=B/A

جرم تر سوخت kg/kgB

درصد حجم خشك

نسبت حجمی

C=B/A

جرم خشك سوخت kg/kgB

جرم مولكولی A

محصولات احتراق

۱۲٫۲۶

۶٫۰۲

۰٫۱۱

۷۵٫۹۵

۵٫۶۶

۰٫۰۵۵۰

۰٫۰۲۷۰

۰٫۰۰۰۵

۰٫۳۴۰۷

۰٫۰۲۵۴

۲٫۴۲۰

۰٫۴۸۹

۰٫۰۳۴

۹٫۵۴۱

۰٫۸۱۳

۱۳٫۰۴۶

۰٫۱۱۹

۸۰٫۸۱

۶٫۰۲۵

۰٫۰۵۵۰

۰٫۰۰۰۵

۰٫۳۴۰۷

۰٫۰۲۵۴

۲٫۴۲۰

۰٫۰۳۴

۹٫۵۴۱

۰٫۸۱۳

۴۴

۱۸

۶۴

۲۸

۳۲

Co2

H2O

SO2

N2

O2

۱۰۰٫۰

۰٫۴۴۸۶

۱۳٫۲۹۷

۱۰۰

۰٫۴۲۱۶

۱۲٫۸۰۸

مجموع

منبع مطالب :كتاب تكنولوژی دیگهای بخار صنعتی تالیف David Gunn & Robert Horten و با ترجمه مهندس رفیعی پور

مطالب مرتبط :

شیمی احتراق دیگ بخار – قسمت اول

شیمی احتراق دیگ بخار – قسمت دوم – تركیب شیمیایی سوخت ها

شیمی احتراق دیگ بخار – قسمت سوم – محاسبات احتراق

شیمی احتراق دیگ بخار – قسمت چهارم – محصولات احتراق

شیمی احتراق دیگ بخار-قسمت پنجم – سوخت های جامد و مایع

 شیمی احتراق دیگ بخار – قسمت ششمارزش گرمایی

! کپی ممنوع * استفاده از مطالب اين سايت فقط با ذكر نام منبع بلامانع مي باشد * کپی ممنوع !

انواع ديگ هاي(بويلرهاي) بخار مشهد بويلر انواع ديگهاي(بويلرهاي)روغن داغ مشهد بويلر انواع ديگ هاي(بويلرهاي) آبگرم(آبداغ)-ديگ فولادي مشهد بويلر بخارشوي-كارواش-تجهيزات موتورخانه-روغن حرارتي-هيتر هواي گرم فيلترشني-مبدل حرارتي-سختي گير-موگير و صافي-منبع كوئل دار مقاللات تخصصي بويلر(ديگ بخار)-نرم افزارهاي تخصصي-استانداردهاي فني