ENERGIA CIEPLNA.

SPALANIE PALIW

Dr inż. Paweł
Wiercik

ŹRÓDŁA ENERGII

 Spalanie paliw

 Jądrowa

 Wodna

 Geotermalna

 Słoneczna

 Wiatrowa

 Inna, np. przypływów/odpływów

źródło:http://www.vopus.org/
es/diccionarios/diccionario-
gnostico/tipos-de-
energia.html

ENERGIA

Energia pierwotna –

energia, która nie podlega

konwersji, ani transformacji (paliwa):

paliwa kopalne;
paliwa jądrowe;

Energia wtórna –

energia z przetworzenia energii

pierwotnej lub innej energii wtórnej

gorąca para sprężone
prąd
woda wodna powietrze
elektryczny

ZAKŁADY ENERGETYCZNE

Ciepłownie lub kotłownie – dostarczają energię cieplną
w gorącej wodzie o temperaturze 373-500 K lub parze
wodnej o ciśnieniu 0,6-2 MPa i temperaturze 700 K;

Elektrownie – wytwarzają energię elektryczną;

Elektrociepłownie – wytwarzają jednocześnie energię
elektryczną i cieplną;

Siłownie – dostarczają za pośrednictwem energii
cieplnej energii mechanicznej (cieplne siłownie
parowe, spalinowe i jądrowe).

•

PALIWO

Paliwo – substancja zawierająca związki chemiczne lub

ich mieszaniny zarówno organiczne, jak i
nieorganiczne, które się intensywnie utleniają
(spalanie), wydzielając ciepło.

Składniki palne:

 węgiel C,

 wodór H

2

,

 tlenek węgla CO,
 węglowodory nasycone: C

2

H

2n+2

: metan CH

4

, etan C

2

H

6

,

…

 węglowodory nienasycone: etylen C

2

H

4

, acetylen C

2

H

2

 organiczne związki siarki i azotu,
 siarkowodór H

2

S

PALIWO

Składniki niepalne (balast):

 Popiół: SiO

2

, Al

2

O

3

, ...

 N

2

 CO

2

 H

2

O (wilgoć)

 Inne: FeS

2

(piryt)

•

•Naturalne: węgiel kamienny i brunatny, gaz ziemny, drewno
•Przetworzone: koks, benzyna, olej opałowy, brykiety

•Stałe: węgiel kamienny, węgiel brunatny, torf, koks,

drewno, grafit

•Ciekłe: benzyna, olej opałowy, nafta, olej napędowy,

mazut, spirytus

•Gazowe: gaz ziemny, gaz koksowniczy, acetylen,

biogaz

•Odnawialne: drewno
•Nieodnawialne: wszystkie

kopalne

PALIWA

SPALANIE

PALIW

silnie

egzotermicz

na reakcja

utleniania

paliwa

zwykle

z użyciem

powietrza

E. chemiczna

(paliwo)

E. cieplna spalin

E. cieplna pary

wodnej lub wody

KOCIOŁ

źródlo: http://kotly.centralne-ogrzewanie.pl/2010/09/kotly-na-
drewno/

Siłownia

SPALANIE PALIW

•

Całkowite (zupełne):

a) paliwa gazowe:
H

2

+ ½ O

2

= H

2

O

CH

4

+ 2O

2

= CO

2

+ 2H

2

O

C

n

H

2n + 2

+ (3n + 1)/2 O

2

= nCO

2

+ (n + 1) H

2

O

b) paliwa stałe i ciekłe:
C

m

H

n

O

p

+ (m + n/4 - p/2) O

2

= mCO

2

+ n/2 H

2

O

C + O

2

= CO

2

SPALANIE PALIW

•

Niecałkowite (niecała masa spalanej
substancji ulega utlenieniu, występuje gdy
część substancji spalanej nie utleni się i
pozostanie w postaci sadzy, dymu czy popiołu)

C + ½ O

2

= CO

C + O

2

= CO

2

całkowite

------------------------------------------------------------------
CH

4

+ 1½O

2

= CO + 2H

2

O

CH

4

+ 2O

2

= CO

2

+ 2H

2

O

całkowite

SPALANIE WĘGLA

Efektywność przekształcania energii chemicznej w
ciepło zależy od szeregu różnych własności węgla:

Spalanie węgli o tej samej wartości opałowej może

przynieść różny skutek.

zawartości części lotnych,

uziarnienia,

zawartości wilgoci i popiołu,

spiekalności (zdolności tworzenia
dużych brył podczas odgazowania).

SPALANIE WĘGLA

W procesie spalania zachodzą zjawiska:

zgazowania węgla;

pirolizy (termochemiczny
rozkład substancji węglowej
z wydzielaniem gazowych
produktów rozkładu);

związane z przepływem ciepła
od gazu do ciała stałego
i wewnątrz ciała stałego.

źródło: http://www.stowarzyszenie-piap.org.pl/jaki-
kocio-na-gaz

Gazyfikacja z udziałem

tlenu

C + ½O

2

→ CO

(reakcja egzotermiczna)

C + O

2

→ CO

2

(silnie egzotermiczna

reakcja)

Gazyfikacja z udziałem

CO

2

C + CO

2

→ 2CO

(endotermiczna reakcja)

Gazyfikacja z parą wodną

C + H

2

O → CO + H

2

(endotermiczna reakcja)

Gazyfikacja z udziałem

wodoru

C + 2H

2

→ CH

4

(reakcja egzotermiczna)

Reakcja gazu wodnego

CO + H

2

O → H

2

+ CO

2

(słabo egzotermiczna

reakcja)

Gazyfikacja z wodorem

(2)

CO + 3H

2

→ CH

4

+ H

2

O

(silnie egzotermiczna

reakcja)

Typowy

skład gazu

(% obj.)

H

2

25-

30

CO 30-
60
CO

2

5-

15
H

2

O 2-

30
H

2

S 0,2-

1
COS 0-
0,1
N

2

0.5-

4
Ar 0,2-
1
NH

3

+HCN 0-

0,3

Popiół/szlam

Do

dalszej

przerób

ki

Para

wodna

Tlen

Węgie

l

źródło: Zbigniew Korzeń: Metody zgazowania węgla, Kraków
2005/2006

Ilość i rodzaj zanieczyszczeń emitowanych do

atmosfery podczas procesu spalania zależy przede
wszystkim od:

rodzaju i stanu spalanego paliwa,

warunków spalania i wydajności urządzeń,

skuteczności działania zainstalowanych urządzeń
oczyszczających.

źródło: http://www.phupirs.pl/oferta-
2/popiol_lotny/

źródło: http://www.1000rad.pl/wywabianie-plam-
ze-smoly

źródło: http://www.phupirs.pl/oferta-2/zuzel/

źródło:
http://pl.wikipedia.org/wiki/Sadza

ŹRÓDŁA

• Gnutek Z., Kordylewski W. (1994):

Maszynoznawstwo energetyczne.

• Kirsek S., Studencka J. (2009): Standardy emisji

zanieczyszczeń do powietrza z procesów
energetycznego spalania paliw – analiza zmian.