PA010335

74 Palitca i energia. Spalanie paliw

u-sfcutek czego ciepło parowania zostaje wydzielone, zmierzone w kalo-rrmetrzc i uwzględnione w cieple spalania.

* W warunkach spalania paliwa w palenisku powstała para wodna uchodzi z gorącymi gazami spalinowymi. W ten sposób ciepło zużyte na wyparowanie wody zostaje bezpowrotnie stracone. Ciepło uzyskane w' tych warunkach — wartość opałowa paliwa Q₀ jest niższe od wyżej zdefiniowanego ciepła spalania Q, (wartość opałowa górna).

Zależność między tymi dwiema wartościami opałowymi wyraża wzór e. = Q,-6(9H + W)    [1]

gdzie: Q_a — wartość opałowa paliwa, kcal, Q, — ciepło spalania paliwa, kcal, H — zawartość wodoru w paliwie, % wag., W — zawartość wilgoci 600

w paliwie, * • wag., 6 = — 600 — ciepło unoszone przez 1 kg pary wodnej w spalinach, kcal/kg.

Powyższy wzór wyprowadzono przy założeniu, że gazy spalinowe ozię-łaają się do temp. 20 ®C, pozostając w stanie gazu i pary.

1 kg pary wodnej zawarty w spalinach wylotowych unosi następującą ilość ciepła wyrażoną wzorem:

538 -f 100 — (100 — 20) 0,48 = 600 kcal/kg gazie: 538 — ciepło parowania 1 kg wody, kcal/kg, 100 — ciepło ogrzania 1 kg wody od temp. 0 °C do 100 *C, kcal/kg, 100 — 20 umowny spadek temperatury, °C, 0,48 — ciepło właściwe pary wodnej, kcal/kg °C.

Oznaczanie wartości opałowej paliw. Oznaczenie wartości opalowej paliw może być dokonane doświadczalnie i przez obliczenie (rachunkowo). Metoda doświadczalna polega na oznaczaniu ciepła spalania Q_t paliwa stałego lub ciekłego (ok. 1 g) w bombie kalorymetrycznej w tlenie pod ciśnieniem 25 at. Znaleziona w ten sposób wartość Q, oraz znajomość składu paliwa umożliwiają obliczenie wartości Q₀ wg wzoru (1J.

Wartości opałowe paliw ciekłych i gazowych oznacza się w kalory-metrze Junkersa. Ciepło powstałe ze spalenia mierzonej ilości przepły-^waJ4ccgo gazu ogrzewa wodę, której ilość jest również mierzona.

Oznaczenie przy pomocy obliczeń wartości opałowej paliw gazowych takich, jak gaz świetlny, koksowniczy, wodny, mieszany i inne, będących mieszaninami palnych składników gazowych, nie przedstawia trudności, jeżeli znany jest skład mieszaniny i wartości opałowe poszczególnych składników. Wartość opałowa takiej mieszaniny jest wielkością addytywną: wartość opalowa mieszaniny jest równa sumie wartości opałowych poszczególnych składników.

W tabl. II~1 podano wartości opałowe niektórych paliw wyrażone w kcal/kg, kcal/mol, kcal/m².

Obliczenie wartości opałowych paliw stałych i ciekłych nie da się dokonać sposobem zastosowanym w przypadku paliw gazowych. Wymagałoby ono znajomości szeregu danych dotyczących paliwa: z jakich związków chemicznych składa się paliwo, jaka jest ich budowa, masa cząsteczkowa, ciepło tworzenia, wartość opałowa. Poznanie pod tym względem paliw ciekłych, a szczególnie paliw stałych jest bardzo trudne. Istnieje jedynie możliwość poznania składu paliwa pod względem zawartości poszczególnych pierwiastków, jak C, H, O, N, S, P itp. Znajomość zawartości w paliwie tych pierwiastków jest bardzo cenna. Pozwala ona

Tablica 11-1

Wartofici opalowe niektórych paliw

Materiał	kcał/kmol	kcal/kg	kcal/m*
1 C z koksu	97000	8080	_
I C grafit	94300	7860	—
I H« na wodę ciekłą	68350 ^1	33910	3050
Hi na parę wodną	57590 1	28570	1 2570
CO	67700	2420	3020
| CH« na wodę ciekłą	212800	13280	9520
| CHi na parę wodną	191290 ^!	11930	8550
| C«Ht na wodę ciekłą	340000	12130	15290
CfH, na wodę ciekłą	313000	12030	14090

obliczyć skład spalin, powstających ze spalania paliwa, temperaturę spalania oraz wartość opalową paliwa. Obliczanie wartości opałowej na podstawie składu elementarnego paliwa opiera się jednak na pewnych dodatkowych założeniach. Stwierdzono, że w paliwach stałych, a szczególnie w różnego rodzaju węglu kamiennym, występują mniej więcej jednakowe ilości związków en do- i egzotermicznych. Fakt ten dał podstawę do ułożenia szeregu empirycznych wzorów do obliczeń wartości opałowych paliw na podstawie ich składu elementarnego, np. wzór Dulonga

Q, = 81C + 290 |H-yj + 25S-6W    [2]

Wzór ten został ułożony przy założeniu, że tlen zawarty w paliwie połączony jest z wodorem na wodę, a zatem źródłem ciepła będzie tylko ta ilość wodoru, która nie jest związana z tlenem. We wzorze tym symbole C, O, H, S, W wyrażają odpowiednie zawartości węgla, tlenu, wodoru, siarki i wody w l°/o wag. Współczynniki liczbowe stanowią setne części wartości opałowych poszczególnych składników węgla kopalnego. Wartość opałowa węgla o składzie:

Ś - 70,0%; Hj - 0,0%; O, - 4,0%; N, - 1,0;% S - 1,0%;

HjO — 5,0%; popiół -7,0%

obliczona przy użyciu wzoru Dulonga wyniesie Q₀ — 7740 kcal. Różnice między wartością obliczoną, a wartością znalezioną doświadczalnie w bombie kalorymetrycznej nie przekraczają zazwyczaj kilkudziesięciu kcal.

Wzór powyższy jednak ma zastosowanie ograniczone, nadaje się jedynie do węgli kamiennych, a więc do paliw nie zawierających dużych ilości tlenu. Do obliczania wartości opałowych paliw o większej zawartości tlenu, jak węgli brunatnych, lignitów, torfu, stosuje się inne wzory, np. wzór Steuera ^J)

Q₀ = 8l|c-~-oj-f57jO-ł-345|H -    + 25S - 0(W + 9H) [3]

U Inne wzory, niekiedy uproszczone, skrócone znajdziemy w Kalendarzu Chemicznym, t. II-l, str. 5.