Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Tüzeléstechnika Tüzelőanyagok jellemzése L. Szabó Gábor Debreceni Egyetem Műszaki Kar Épületgépészeti és Létesítménymérnöki Tanszék

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Tüzeléstechnika Tüzelőanyagok jellemzése L. Szabó Gábor Debreceni Egyetem Műszaki Kar Épületgépészeti és Létesítménymérnöki Tanszék"— Előadás másolata:

1 Tüzeléstechnika Tüzelőanyagok jellemzése L. Szabó Gábor Debreceni Egyetem Műszaki Kar Épületgépészeti és Létesítménymérnöki Tanszék

2 Bevezetés

3 Tüzeléstechnika A tüzeléstechnika a tüzelőanyagok elégetése során lejátszódó folyamatokkal foglalkozó tudományterület. Tüzelőanyag az a nagy mennyiségben rendelkezésre álló természetes vagy mesterséges éghető anyag, amelynek elégetése (oxidációja) közben jó hatásfokkal hőenergia keletkezik. Halmazállapota szerint lehet szilárd, folyékony vagy gáznemű

4 Tüzelőanyagok állapot- és anyagjellemzői Állapotjellemzők Hőmérséklet (T; [°C], [K]) Nyomás (p; [Pa], [mbar], [bar]) Sűrűség (ρ [kg/m 3 ]) Fajtérfogat (ν (nű); [m 3 /kg]) Folyáspont Anyagjellemzők Fajhő (c [J/kg·K]) Molekula tömeg (M; [kg/mol]) Gázállandó (R; [J/mol·K]) Hővezetési tényező (λ; [W/m·K]) Dinamikai viszkozitás (η; [N·s/m 2 ]) Kinematikai viszkozitás

5 Tüzelőanyagok tüzeléstechnikai jellemzői összetétel relatív gázsűrűség égéshő és fűtőérték gyulladási hőmérséklet, lobbanáspont, gyulladáspont a gyújtási koncentráció határai normál lángterjedési sebesség Wobbe-szám

6 Összetétel Gázösszetétel: Gázösszetétel: Az adott, szennyező anyagoktól mentes gázkeverék kémiailag egynemű alkotók térfogataránya vagy térfogatszázaléka. Általában komatográffal határozzák meg. Mértékegysége: [tf%], m 3 /m 3 Térfogatarány: Térfogatarány: Egy adott komponens térfogata osztva a keverék teljes térfogatával. Jele: r i, mértékegysége [m 3 /m 3 ]

7 Relatív gázsűrűség Az éghető gázkeverék és a levegő sűrűségének aránya a gázkeverék és a levegő sűrűsége azonos állapotra vonatkozik Jele: d Mértékegysége: [-] pl.: földgáz d~0,6

8 Gyulladási hőmérséklet, lobbanáspont, gyulladáspont Gyulladási hőmérséklet: Gyulladási hőmérséklet: Az a legkisebb hőmérséklet, amelyen a tüzelőanyag égése önként végbemegy. Feladat a gyulladás megindítása és a robbanásveszély elkerülése, ez a földgáznál ~640 [°C] Lobbanáspont: Lobbanáspont: az a hőmérséklet, amelynél a felületen, és a felette lévő térben a gőz belobban de tovább nem ég. Gyulladási pont: Gyulladási pont: az az olajhőmérséklet, amelynél az olajgőz belobban és 5 [s]-nál tovább ég.

9 Gyújtási koncentráció és normál lángterjedési sebesség A gyújtási koncentráció határai: A gyújtási koncentráció határai: A gáz-levegő elegyek gyulladási határai, földgáznál 5-15 [%] Normál lángterjedési sebesség: Normál lángterjedési sebesség: A gyulladási sebesség az a sebesség, amivel az égés a gázkeverékben terjed. A lángsebesség lángfront mozgási sebessége a gázéhoz viszonyítva.

10 Égéshő (Felső fűtőérték) Az egységnyi tüzelőanyag tökéletes elégésekor a kémiailag kötött energiára jellemző átalakulási hő, ha a gáz, az égési levegő és a keletkezett füstgáz hőmérséklete azonos (0 [°C]), akkor az égéstermék víztartalma folyékony halmazállapotú és a levegő nitrogéntartalma nem oxidálódik. Jele: H f Mértékegysége [kJ/m 3 ], [MJ/m 3 ], [kWh/m 3 ] vagy [kJ/kg] Értéke földgáznál kb. H f ~40 [MJ/m 3 ]

11 Fűtőérték (Alsó fűtőérték) Az egységnyi tüzelőanyag tökéletes elégésekor a kémiailag kötött energiára jellemző átalakulási hő, ha a gáz, az égési levegő és a keletkezett füstgáz hőmérséklete azonos (0 [°C]), akkor az égéstermék víztartalma gőz halmazállapotú és a levegő nitrogéntartalma nem oxidálódik. Jele: H a Mértékegysége [kJ/m 3 ], [MJ/m 3 ], [kWh/m 3 ] vagy [kJ/kg] Értéke földgáznál kb. H a ~36 [MJ/m 3 ]

12 Wobbe-szám A gázégőből kiáramló gázkeverékre jellemző a kémiailag kötött energia árama az azonos állapotra jellemző égéshő és a kiáramló térfogat szorzata: Ebből a tüzeléstechnikai jellemzőket egy oldalra rendezve nyerjük a (felső) Wobbe-számot:

13 Alsó, felső és bővített Wobbe-szám A felső Wobbe-szám Az alsó Wobbe-szám Bővített Wobbe-szám:

14 Különböző állapotok térfogatai GáztérfogatÁllapotjelzők Vízgőztartalom NeveM.E.HőmérsékletNyomás Fizikai normálNm 3 0 [°C] [Pa]Száraz Gáztechnikai normál gnm 3 15 [°C] [Pa]Telített Standardm 3 st 15 [°C] 1013,25 [mbar] száraz Üzemim3m3 A ténylegesen előforduló érték

15 Szilárd, folyékony és gáz halmaz állapotú tüzelőanyagok

16 Szilárd tüzelőanyagok Magyarországi felhasználásuk 1950-es évektől csökken, de napjainkban reneszánszukat élik. Általános jellemzőjük, hogy a keletkező égéstermék, a tökéletlen égés folytán a gáztüzeléshez viszonyítva nagyobb mértékben tartalmaz port, és szilárd részeket. Biomassza készülékek jó hatásfokkal rendelkeznek. Három nagy csoportra oszthatóak: Hagyományos tüzelő anyagok: fekete és barna szén, Radioaktív tüzelő anyagok: urán Biomassza tüzelőanyagok: fa, pellet, brikett

17 Fontosabb szilárd tüzelőanyagok és fűtőértékük frissen vágott fa6,8 [MJ/kg] szárított fa15 [MJ/kg] lignit15 [MJ/kg] barnaszén17 [MJ/kg] feketeszén24 [MJ/kg] Fabrikett18 [MJ/kg] Fapellett20 [MJ/kg]

18 Fa, mint tüzelőanyag A fa égésekor a hő hatására keletkező gázok égnek el. Ha a fa nedves, akkor a keletkező energia jelentős része elhasználódik a víz elpárologtatására. Az égés 20 % esetén optimális. A fa CO 2 semlegesen ég el, égése alatt csak annyi széndioxidot ad le, amennyit növekedése alatt felvett. Az egyik legrégebbi tüzelőanyagunk. Napjainkban reneszánszát éli, mert jó hatásfokú készülékeket fejlesztettek ki. Hátránya: A mai hazai gyakorlat alapján, egyszerűen „elfogyhatnak” az erdők. A fa nedvesség - energia összefüggése: Kivágáskor kb 50-60% a nedvesség tartalma, fűtőértéke kb. 2 kWh/kg 1 év száradás után 25-35% a nedvesség tartalma, fűtőértéke kb. 3,4 kWh/kg 2 év száradás: nedvesség tartalom kb %, fűtőértéke kb. 4 kWh/kg

19 A különböző fa fajták fűtőértéke 20%-os nedvességtartalom mellett Fa fajta Fűtőértéke [kWh/kg] bükk3,73 lucfenyő3,95 fenyő4,18 tölgy3,92 kőris3,81 akác3,81 nyárfa3,69

20 Faapríték A faapríték erdőgazdaságokban készül, speciális aprítógépek segítségével. A kivágott fatörzseket ill. ágakat darabokra aprítják, majd szállítókocsival viszik a tároló helyre, vagy közvetlenül felhasználóhoz. A faapríték minősége a nedvességtartalomtól, az aprított anyagtól, az aprítás minőségétől és az apríték homogenításától függ. A frissen készült apríték nedvességtartalma 50% körül van, amelyet %-ra kell csökkenteni szárítással. Minél nagyobbak a méretbeli eltérések, annál nehezebb az anyagot egyenletesen mozgatni és égetni. Az újabb fejlesztések nyomán alkalmas folyamatos fűtési feladatok ellátására.

21 Pellett, brikett Kényszer szárított tüzelő anyagok. A pellet a növényi alapanyagokból, fás- és lágyszárúakból (és a belekevert kötőanyagokból) egyaránt sajtolással, préseléssel nyert 6-12 [mm] átmérőjű és 2-5 [cm] hosszúságú henger alakú granulátum, melynek igen jók a fizikai tulajdonságai (alacsony [%]-os nedvességtartalom, [MJ/kg] fűtőérték, 1 [%] körüli hamutartalom) A fapelletek, fabrikettek használata terjedőben van. Ezeknél fűrészport préselik, ami így a fűrészpornál könnyebben ég el, ugyanakkor a fánál jóval homogénebb szemcseméretű és emiatt jobban automatizálható. A briketthez képest csupán annyi a különbség, hogy a brikett átmérője nagyobb, [mm], egyébként a többi tulajdonsága és az előállítás módja is hasonló.

22 Kőolaj párlatok 1)A kőolaj hevítése 360 [°C] fölé hevítik, majd visszahűtés 2)A 360 [°C] fölötti nehézolajokat és kenőolajokat nyernek ki 3)210…360 [°C] gázolaj 4)180 [°C] alatt benzin

23 Fűtésre használt olajok Ipari rendszereinkben, Nagy-Britanniában Nyersolajból, lepárlással állítják elő, így mesterséges tüzelőanyagok Tüzelőolajok: könnyű olaj, égésjavító adalékokat tartalmazó lepárlási termék, jele:TÜ TÜ 20/40: Tüzelőolaj 20 °C szállítható/40 °C porlasztható Fűtőolaj: nehéz olaj, a kőolaj feldolgozás lepárlási maradéka, Jele F, FA, ha kénszegény FA 60/130: Kénszegény fűtőolaj, 60 °C szállítható/130 °C porlasztható

24 Benzin Sűrűsége 730…780 [kg/m 3 ] Fűtőértéke 42,9 [MJ/kg] vagy 32 [MJ/liter] Gyorsan és jól párologjon: 180 [°C]-ig a benzin 90 [%]-a párologjon el. A benzin különböző forráspontú szénhidrogének keveréke, nincs egyetlen forráspontja. A kisebb forráspontú összetevők könnyítik a hidegindítást, de melegben a tüzelőanyag-szivattyúban és a porlasztóban képződő gőzbuborékok üzemzavart okoznak (kavitáció) A benzin kompressziótűrése legyen nagy, hogy a sűrítési ütemben fölmelegedve ne gyulladjon meg önmagától a szikragyújtás előtt.

25 Gázolaj Sűrűsége 815…855 [kg/m 3 ] Fűtőértéke 42,43 [MJ/kg] vagy 35,8 [MJ/liter] Gyúlékonynak kell lennie. A gyulladási késedelem a befecskendezés kezdőpillanata és az égés kezdete közötti kb. 1 [ms] idő. Minél kisebb a gázolaj gyulladási késedelme, annál gyúlékonyabb. Értéke függ: a gázolaj kémiai tulajdonságaitól, a levegő és a gázolaj közötti hőmérsékletkülönbségtől, a porlasztás finomságától a gázolajcseppek és a levegő keveredésétől.

26 Gázolaj A gázolajban kémiailag kötött állapotban van a kén, ez a motorban kéndioxiddá ég el, károsítja a környezetet. A kéntartalomnak 0,05 [%]-nál kisebbnek kell lennie, mert a magas kéntartalom a NO x tárolót tönkreteszi. A hideg gázolajban parafinkristályok válnak ki, és ha ezek mérete túl nagy, eltömítik a tüzelőanyagszűrőt. Az előírások szerint a téli gázolaj parafintartalmának olyannak kell lennie, hogy a gázolaj még (-15) [°C]-on is szűrhető legyen (hideg szűrhetőségi határ hőmérséklete). Télen a gázolaj tulajdonságát [%] petróleum hozzáadásával javítják. A befecskendező szivattyú és a porlasztó mozgó részeit a gázolaj keni, ezért fontos, hogy viszkozitása még [°C]-on se csökkenjen le.

27 Gázcsaládok Első gázcsalád A, B, C 23,0<[Wobbe-szám]<33,5 Második gázcsalád H, L, E, S37,8<[Wobbe-szám]<56,5 Harmadik gázcsalád B/P, P, B 77,4<[Wobbe-szám]<92,4 A felső Wobbe-szám gáztechnikai normálállapoton [MJ/m3]-ban. Részletesen az MSZ-EN 437/1999 szabvány foglalkozik velük.

28 Első gázcsalád Gyártott gázok, legkisebb a fűtőértékük hidrogénben gazdag Wobbe-szám: 23,0-33,5 [MJ/m 3 ] A:városi gáz ( közötti vezetékekben megy) B: koksz kemence gáz C: szénhidrogén-levegő elegy (pl. biogáz)

29 Második gázcsalád metánban gazdag gázok H: 45,7-54,7 [MJ/m 3 ] Nagy Wobbe-számú földgáz. L:39,1-44,8 [MJ/m 3 ] Nagy inert tartalmú gáz fő összetevője a nitrogén. Alacsony Wobbe-számú földgáz. E:40,9-54,7 [MJ/m 3 ] S: A hazai nagy széndioxid tartalmú inert gázokat tartalmazza Wobbe szám: 37,8-56,5 [MJ/m 3 ]

30 Harmadik gázcsalád A legnagyobb fűtőértékű gázok cseppfolyósított szénhidrogéngázok P: Propán B: Bután P/B: Propán-bután keverékek háztartási célokra Wobbe szám: 77,4-92,4 [MJ/m 3 ]

31 Köszönöm a figyelmet !


Letölteni ppt "Tüzeléstechnika Tüzelőanyagok jellemzése L. Szabó Gábor Debreceni Egyetem Műszaki Kar Épületgépészeti és Létesítménymérnöki Tanszék"

Hasonló előadás


Google Hirdetések