Spalování. Chemické reaktory a pece. TEPELNÁ ZAŘÍZENÍ TZ10 Spalování. Chemické reaktory a pece. Spalovací zařízení. Hořáky, paliva, entalpické bilance. Chemické reaktory a pece Rudolf Žitný, Ústav procesní a zpracovatelské techniky ČVUT FS 2010

TEPELNÁ ZAŘÍZENÍ Spalovací zařízení, kotle a hořáky. TZ10 Baldun Základním kriteriem typu je velikost spalovaných částic Velké kusové (roštová ohniště) Malé a středně velké čístice (fluidní spalování) Malé a jemně mleté částice (konvektivní hořáky) Kapalná paliva (rozprašovače kapek) Plynná paliva Baldun

Spalovací zařízení-roštová ohniště TZ10 bio-paliva, spalovny Energy, Volume 30, Issue 8, June 2005, Pages 1429-1438 Pohyblivý horizontální rošt se šnekovým podavačem pro spalování dřevních štěpků s maximálním tepelným výkonem 240 kW. Dvou tahový výměník pro ohřev vody. Cílem analýzy je optimalizace přívodu primárního a sekundárního vzduchu s cílem dosažení minima emisí Nox.

Spalovací zařízení-roštová ohniště TZ10 CFD analýza roštového ohniště (rozložení teplot a složení spalin) Sekundární vzduch T Stoker fired boiler

Spalovací zařízení-cigaretová ohniště TZ10 Koncept „cigaretového hořáku“ byl vyvinut v Dánsku a je určen především pro spalování balíků slámy. Balíky slámy jsou vytlačovány hydraulicky pístem, v přívodním tunelu se předehřívají a uvolňují hořlaviny, konec balíku hoří jako cigareta. Součástí ohniště je i posuvný, vodou chlazený rošt, kde dohořívá char. Z jakýchsi důvodů je třeba držet teploty nízko (9000C), snad pro nízkou tavicí teplotu popele. The boiler concept for combustion of large soya straw bales. R. Mladenovic et al./Energy34(2009)715–723

Spalovací zařízení-fluidní kotel TZ10 Wikipedia:Fluidized bed combustion (FBC) is a combustion technology used in power plants. Fluidized beds suspend solid fuels on upward-blowing jets of air during the combustion process. The result is a turbulent mixing of gas and solids. The tumbling action, much like a bubbling fluid, provides more effective chemical reactions and heat transfer. FBC plants are more flexible than conventional plants in that they can be fired on coal and biomass, among other fuels. Combustion systems for solid fuels FBC reduces the amount of sulfur emitted in the form of SOx emissions. Limestone is used to precipitate out sulfate during combustion, which also allows more efficient heat transfer from the boiler to the apparatus used to capture the heat energy (usually water tubes). The heated precipitate coming in direct contact with the tubes(heating by conduction) increases the efficiency. Since this allows coal plants to burn at cooler temperatures, less NOx is also emitted. However, burning at low temperatures also causes increased polycyclic aromatic hydrocarbon emissions. FBC boilers can burn fuels other than coal, and the lower temperatures of combustion (800 °C / 1500 °F ) have other added benefits as well.

Spalovací zařízení-fluidní kotel TZ10 Typy fluidních loží

Spalovací zařízení-fluidní kotel TZ10 Příklad optimalizovaného fluidního lože FLUIDised bed BAT 3T (optim. Temp, high Time, high Turbulence)

Spalovací zařízení-rotační pece TZ10 Rotační pec s plynovým hořákem

Spalovací zařízení-rotační pece TZ10 CFD simulace (Fluent)

Spalovací zařízení-práškové palivo TZ10

Spalovací zařízení-práškové palivo TZ10 Spalování kůry

Spalovací zařízení-práškové palivo TZ10

Spalovací zařízení-kapalná paliva TZ10

Spalovací zařízení-plynové hořáky TZ10

Spalovací zařízení-plynové hořáky TZ10

CFD modely Vít Kermes, Petr Belohradský, Jaroslav Oral, Petr Stehlík: Testing of gas and liquid fuel burners for power and process industries Energy, Volume 33, Issue 10, October 2008, Pages 1551-1561 Lempicka

Spalovací zařízení-CFD TZ10

Spalovací zařízení-CFD TZ10

Spalovací zařízení-CFD TZ10 Zeldovič Nox – termální NOx

Spalovací zařízení-CFD TZ10

CFD termoakustické hořáky Spalovací zařízení-CFD TZ10 CFD termoakustické hořáky Low computational cost CFD analysis of thermoacoustic oscillations Applied Thermal Engineering, Volume 30, Issues 6-7, May 2010, Pages 544-552 Andrea Toffolo, Massimo Masi, Andrea Lazzaretto Timing of the pressure fluctuation due to the acoustic mode at 36 Hz and of the heat released by the fuel injected through the main radial holes (if the heat is released in the gray zones, the necessary condition stated by Rayleigh criterion is satisfied and thermoacoustic oscillations at this frequency are likely to grow).

Spalování Složení paliva a výhřevnost Statika spalování TZ10 Doporučená literatura: Warnatz J., Maas U., Dibble R.W.: Combustion. Springer Verlag Berlin 1996 Složení paliva a výhřevnost A correlation for calculating HHV from proximate analysis of solid fuels. Fuel, Volume 84, Issue 5, March 2005, Pages 487-494. Jigisha Parikh, S.A. Channiwala, G.K. Ghosal Statika spalování Kinetika spalování Adiabatic flame temperature from biofuels and fossil fuels and derived effect on NOx emissions. Fuel Processing Technology, Volume 91, Issue 2, February 2010, Pages 229-235. Pierre-Alexandre Glaude, René Fournet, Roda Bounaceur, Michel Molière

Paliva TZ10 Složení, výhřevnost, spotřeba vzduchu apod.

Paliva TZ10 qv spalné teplo MJkg-1, množství tepla, které vznikne spálením 1 kg paliva, přičemž všechny produkty spalování jsou ochlazené na výchozí teplotu a všechna voda ze spalin zkondenzuje (a odevzdá tak energii výparného tepla). qn výhřevnost MJkg-1, která je menší právě o energii výparného tepla vodní páry v spalinách (index qn znamená nízkou, a qv vysokou výhřevnost). Prvkový rozbor poskytuje informace o zastoupení uhlíku (C-carbon, relativní atomová hmotnost AC=12,01), kyslíku (O-oxygen, AO=16), vodíku (H-hydrogen, AH=1,008), dusíku (N-nitrogen, AN=14,01), síry (S-sulphur, AS=32,06) a explicitně obsahu volné vody (W-water, MW=18,015 kgkmol-1, obsah vody sa zjisťuje sušením vzorku při teplotě 1050C) a popela (A-ash, minerální složky). Koncentráce vyjadřujeme obvykle hmotnostními podíly C (kg uhlíku na kg paliva), O, … a na jejich základě určujeme spalné teplo a výhřevnost napr. vztahy (qv – Michel 1938 a qn – Gumz 1938, citované v Rédr (1991))

Paliva TZ10