Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 1 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
GORIVA
Da bi se neka tvar openito mogla smatrati gorivom, moraju biti
udovoljeni sljedei osnovni preduvjeti:
- da se prilikom izgaranja oslobaa toplina;
- da su na raspolaganju dovoljne koliine;
- da je omoguena eksploatacija;
- da ima prihvatljivu cijenu.
PODJELA GORIVA
Prema agregatnome stanju: - kruta goriva;
- tekua goriva;
- plinovita goriva.
Prema postanku (porijeklu): - prirodna goriva
prirodna kruta: drvo, treset, ugljen, uljni kriljci;
prirodna tekua: nafta;
prirodna plinovita: zemni (prirodni) plin.
- umjetna goriva
umjetna kruta: koks, briketi;
umjetna tekua: loivo ulje, dizelsko gorivo, petrolej, benzin itd.;
umjetna plinovita: koksni plin, rafinerijski plin, grotleni plin,
bio-plin, sintetski plin.
Nastanak konvencionalnih (fosilnih, organskih) goriva:
Transformacija organskih masa pod djelovanjem visokoga tlaka i temperature: -poveavanje koncentracije C -smanjivanje koncentracije O2 i H2
K A R B U R I Z A C I J A
FOSILNO GORIVO
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 2 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Usporedni sadraj elemenata u zavisnosti o starosti i kvalitete goriva
SASTAV GORIVA
Kruta i tekua goriva se sastoje u osnovi od dva dijela: goriva materija;
ne-goriva (balastna materija): pepeo i voda.
Sastojci goriva: - Ugljik (C) - Vodik (H) - Kisik (O) - Duik (N) - Sumpor (S) - Duik (N) - Pepeo (A) - Voda (W)
mC(%)+mH(%)+mO(%)+mN(%)+mS(%)+mA(%)+mW(%)=100
mC+mH+mO+mN+mS+mA+mW=1
GORIVO % C
% O2 % H2 % ISP. SAST.
DRVO
TRESET
MRKI
UGLJEN
KAMENI
UGLJEN
ANTRACIT
TO
PL
INS
KA
VR
IJE
DN
OS
T G
OR
IVA
50
93
90
58
51
42
39
38
75 15
4
2
6
6
5
4
3
2
85
70
55
37
9
4
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 3 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Sastav goriva obzirom na stanje analizirane mase:
- Radna masa: mCr+mH
r+mOr+mN
r+mSr+mA
r+mWr =1
- Analitika masa: mC
a+mHa+mO
a+mNa+mS
a+mAa+mW
a =1
- Suha masa: mCs+mH
s+mOs+mN
s+mSs+mA
s =1
- Izgoriva masa: mCg+mH
g+mOg+mN
g+mS,volg =1
- Organska masa: mC
o+mHo+mO
o+mNo+mS
o =1
W O H C
Stot
Svol A
So Sp Ss
Wh
N
Plinovi i para Koksni ostatak
Vlaga Volatili Ne-gorivi
Organska masa
Izgoriva masa
Suha masa
Analitika masa
Radna masa
sastojci
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 4 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Radna masa goriva je masa onoga oblika goriva koje se isporuuje na
mjesto potronje.
Nakon suenja, odnosno nakon oslobaanja slobodne vlage, dobiva se
analitika masa goriva. Preostala vlaga u gorivu je higroskopna vlaga
(Wh).
Grijanjem na 102 - 105 0C oslobaa se cjelokupna vlaga te tada
preostaje suha masa goriva.
Izgoriva masa goriva sadri elemente organske materije te gorivi
anorganski spoj sumpora (pirit - FeS2).
Ukupna koliina sumpora u gorivu sastoji se iz dijela koji ulazi u
organske gorive spojeve (So), anorganski gorivi dio (pirit - FeS2) te u
sulfatne ne-gorive spojeve (Ss).
sposvoltot SSSSSS ++=+=
Organska masa goriva je izgoriva masa umanjena za piritni sumpor.
Gorivi elementi u gorivu jesu: - ugljik (C)
- vodik (H)
- sumpor (S)
Plinovita goriva su smjese gorivih i negorivih plinova (zavisno od vrste
i porijekla):
metan (CH4), etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10),
sumporovodik (H2S), ugljik-monoksid (CO), ugljik dioksid (CO2) i dr.
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 5 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
TOPLINSKA VRIJEDNOST GORIVA Toplinska vrijednost goriva predstavlja koliinu topline koja se razvija
pri potpunome izgaranje jedinice koliine goriva;
(kJ/kg), (kJ/mn3);
Gornja toplinska vrijednost goriva (Hg) je koliina topline koja se
oslobaa potpunim izgaranjem jedinice koliine goriva u uvjetima
kada se nastala vodena para iz dimnih plinova kondenzira te kada se
dimni plinovi ohlade na temperaturu od 0 0C.
Donja toplinska vrijednost goriva (Hd) razlikuje se od gornje toplinske
vrijednosti za veliinu latentne topline isparivanja (kondenzacije)
vodene pare iz dimnih plinova, koja nastaje iz sadrane vlage i vodika
u gorivu.
Toplinska vrijednost odreuje se:
- laboratorijski pomou kalorimetra;
- analitiki na bazi sastava goriva
Za kruta i tekua goriva: Donja toplinska vrijednost
WSO
HCd mmm
mmH 2500105008
12000034000 +
+= [kJ/kg]
Prema Mendeljejevoj formuli:
( ) WSOHCd mmmmmBH 25001090010300033900 +++= [kJ/kg]
Gornja toplinska vrijednost
( )WHdWdg mmHHHH ++=+= 92500 [kJ/kg]
Za plinovita goriva:
...rHrHrHrHrH HCCH,dCHCO,dCOH,dHi,did ++++==624422
[kJ/mn3]
gdje je:
- ri - volumni udjel pojedinog gorivog plina u plinskoj smjesi;
- Hd,i - donja toplinska vrijednost pojedinog gorivog plina (kJ/mn3).
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 6 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
GLAVNE TEHNIKE KARAKTERISTIKE KRUTIH GORIVA
Sadraj i sastav pepela
Ova karakteristika je vana za projektiranje sustava za otpepeljivanje
odnosno odljakivanje generatora pare
(odstranjivanje pepela i ljake iz generatora pare).
Pepeo uglavnom ine sloeni spojevi aluminijevih i silicijevih oksida,
sulfata i karbonata: SiO2, Al2O3, CaO, MgO, K2O, NaO, FeO, Fe2O3 i
drugi spojevi.
Temperatura taljenja pepela Ova karakteristika vana je radi sprjeavanja lijepljenja pepela na
ogrjevnim povrinama kao i za izvedbu naina odvoenja pepela iz
loita.
Temperatura teljenja pepela: 600 - 2900 0C
Temperatura teljenja pepela utvruje se tzv. standardnim konusnim testom
6 mm
13 m
m
t1 t2 t3
t1 - poetak deformacije (1000 - 1200 0C)
t2 - omekavanje (1100 - 1400 0C)
t1 - taljenje (1200 - 1500 0C)
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 7 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Sadraj volatilnih spojeva Volatili su plinoviti sastojci (CO, H2, CH4 i sl.) koji se oslobaaju iz
goriva pri povienim temperaturama.
Ova karakteristika ukazuje na sklonost goriva zapaljenju.
Temperatura samozapaljenja volatilnih sastojaka je 350 - 600 0C.
Sadraj volatila odreuje se standardnim testom - grijanjem na
temperaturi 850 25 0C (bez prisutnosti zraka) u trajanju 7 minuta,
pri emu se utvruje volumni udjel osloboenih plinovitih sastojaka.
400 800 1000 1200 600
10
20
30
40
50
60
mrki ugljen
kameni ugljen ugljen antracit
Temperatrura ( 0C )
Sad
raj
vol
atil
nih
spo
jeva
(%
)
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje)