IMG!96

"1

12.2. STECHIOMETRIA PROCESÓW SPALANIA

12.2.1. DEFINIOWANIE I PRZELICZANIE SKŁADU PALIW Puliwa stale i ciekle

Skład chemiczny większości paliw stałych (odnosi się to także do paliw ciekłych) jest tok złożony, że - ze względu na kos2ty nie wykonuje się dokładnej analizy chemicznej pozwalającej na wyznaczenie udziałów wszystkich związków chemicznych wchodzących faktycznie w skład danego paliwa Do obliczeń dotyczących procesu spalania, wykonywanych dla celów technicznych, informacja taka nic jest zresztą konieczna. Aby umożliwić zestawienie bilansów substancji w procesie spalania ww. paliw, wystarczające są informacje o składzie paliwa uzyskane podczas tzw. analizy elementarnej.

W analizie tej wyznacza się udziały masowe w paliwie pierwiastków i substancji oznaczonych wymienionymi poniżej symbolami:

C - udział masowy węgla [kg C/kg paliwa],

H udział masowy wodoru [kg H₂/kg paliwa],

S - udział masowy siarki [kg S/kg paliwa],

O - udział masowy tlenu [kg O^g paliwa],

N - udział masowy azotu [kg Nj/kg paliwa],

A - udział masowy popiołu [kg popiołu/kg paliwa],

W - udział masowy wody [kg H₂0/kg paliwa].

Suma udziałów wszystkich wymienionych powyżej składników paliwa musi być równa jedności:

C + H+S+O + N + A + W= I    (12.7)

Zdefiniowanie składu paliwa poprzez określenie udziałów masowych poszczególnych jego składników (zestawionych w postaci sumy wyrażonej równaniem (12.7) na podstawie wyników analizy elementarnej) w pełni umożliwia wszelkie obliczenia związane z procesem spalania. Często jednak udziały masowe składników paliwa przelicza się na ilości substancji wyrażone w kmol, ponieważ są one proporcjonalne do liczby atomów lub cząsteczek uczestniczących w reakcji chemicznej co bardzo ułatwia obliczenia (w szczególności dotyczące określenia zapotrzebowania tlenu do spalania oraz ilości powstających spalin).

Przeliczenie udziału masowego danego składnika w paliwie stałym lub ciekłym można dokonać na podstawie wzoru:

n\ = — • g, [kmol. składnika i/kg paliwa]    (12.8)

1^li

gdzie-

M, pozorna masa cząsteczkowa (lub atomowa) i-tego składnika, w [kg/kmol], g, - udział masowy Mego składnika, w [kg/kg paliwa],

(') - pojedynczy apostrof oznacza wielkość dotyczącą substratów procesu.

Należy tu zauważyć, że w wielkość n\ me oznacza ilości substancji danego pierwiastka lub związku w kmol. lecz ilość substancji przypadającą na jednostkę masy paliwa (a więc pewien specyficzny udział) Zatem dla konkretnych substancji występujących w równaniu (12.7) można napisać:
n'c - — C [kmol C/kg paliwa)	(12.8a)
^nn. ^= “ 7/ [kmol H,/kg paliwa]	(12.8b)
® ~ -S [kmol S/kg paliwa]	(12.8c)
nój = ~ • O [kmol Oz/kg paliwa]	(12.8d)
^nNr “55 ^N lkmo1 ***** P^aliw*l	(128e)
^nn*0 ~ — '^w [kmol H20/kg paliwa] 18	(12.80

Paliwa gazowe

Skład chemiczny paliw gazowych określa się za pomocą udziałów molowych poszczególnych związków (gazów) zawartych w danym paliwie w odniesieniu do gazu pozbawionego wilgoci (suchego). Dla uproszczenia dalszego zapisu równań, przyjęto, ze symbol chemiczny danego gazu oznacza równocześnie jego udział molowy w mieszaninie (np. CO oznacza udział molowy tlenku węgla w [kmol CO/kmol gazu suchego], czyli CO = z_co). Należy też zauważyć, że w przeciętnych warunkach termodynamicznych. w jakich paliwa gazowe są dostarczane do procesu spalania, tnożna je traktować w przybliżeniu jako gazy doskonałe lub półdoskonałe i wówczas wykorzystywać wynikającą z tego założenia równość udziałów molowych i objętościowych (dla guzów doskonałych i półdoskonałych z, = r, zgodnie z prawem Leduca).

Równanie składu dla paliwa gazowego złożonego z przykładowego, dowolnego zestawu gazów prostych ma postać sumy udziałów molowych (równych liczbowo, dla

377