Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 1 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

GORIVA

Da bi se neka tvar openito mogla smatrati gorivom, moraju biti

udovoljeni sljedei osnovni preduvjeti:

- da se prilikom izgaranja oslobaa toplina;

- da su na raspolaganju dovoljne koliine;

- da je omoguena eksploatacija;

- da ima prihvatljivu cijenu.

PODJELA GORIVA

Prema agregatnome stanju: - kruta goriva;

- tekua goriva;

- plinovita goriva.

Prema postanku (porijeklu): - prirodna goriva

prirodna kruta: drvo, treset, ugljen, uljni kriljci;

prirodna tekua: nafta;

prirodna plinovita: zemni (prirodni) plin.

- umjetna goriva

umjetna kruta: koks, briketi;

umjetna tekua: loivo ulje, dizelsko gorivo, petrolej, benzin itd.;

umjetna plinovita: koksni plin, rafinerijski plin, grotleni plin,

bio-plin, sintetski plin.

Nastanak konvencionalnih (fosilnih, organskih) goriva:

Transformacija organskih masa pod djelovanjem visokoga tlaka i temperature: -poveavanje koncentracije C -smanjivanje koncentracije O2 i H2

K A R B U R I Z A C I J A

FOSILNO GORIVO

Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 2 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Usporedni sadraj elemenata u zavisnosti o starosti i kvalitete goriva

SASTAV GORIVA

Kruta i tekua goriva se sastoje u osnovi od dva dijela: goriva materija;

ne-goriva (balastna materija): pepeo i voda.

Sastojci goriva: - Ugljik (C) - Vodik (H) - Kisik (O) - Duik (N) - Sumpor (S) - Duik (N) - Pepeo (A) - Voda (W)

mC(%)+mH(%)+mO(%)+mN(%)+mS(%)+mA(%)+mW(%)=100

mC+mH+mO+mN+mS+mA+mW=1

GORIVO % C

% O2 % H2 % ISP. SAST.

DRVO

TRESET

MRKI

UGLJEN

KAMENI

UGLJEN

ANTRACIT

TO

PL

INS

KA

VR

IJE

DN

OS

T G

OR

IVA

50

93

90

58

51

42

39

38

75 15

4

2

6

6

5

4

3

2

85

70

55

37

9

4

Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 3 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Sastav goriva obzirom na stanje analizirane mase:

- Radna masa: mCr+mH

r+mOr+mN

r+mSr+mA

r+mWr =1

- Analitika masa: mC

a+mHa+mO

a+mNa+mS

a+mAa+mW

a =1

- Suha masa: mCs+mH

s+mOs+mN

s+mSs+mA

s =1

- Izgoriva masa: mCg+mH

g+mOg+mN

g+mS,volg =1

- Organska masa: mC

o+mHo+mO

o+mNo+mS

o =1

W O H C

Stot

Svol A

So Sp Ss

Wh

N

Plinovi i para Koksni ostatak

Vlaga Volatili Ne-gorivi

Organska masa

Izgoriva masa

Suha masa

Analitika masa

Radna masa

sastojci

Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 4 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Radna masa goriva je masa onoga oblika goriva koje se isporuuje na

mjesto potronje.

Nakon suenja, odnosno nakon oslobaanja slobodne vlage, dobiva se

analitika masa goriva. Preostala vlaga u gorivu je higroskopna vlaga

(Wh).

Grijanjem na 102 - 105 0C oslobaa se cjelokupna vlaga te tada

preostaje suha masa goriva.

Izgoriva masa goriva sadri elemente organske materije te gorivi

anorganski spoj sumpora (pirit - FeS2).

Ukupna koliina sumpora u gorivu sastoji se iz dijela koji ulazi u

organske gorive spojeve (So), anorganski gorivi dio (pirit - FeS2) te u

sulfatne ne-gorive spojeve (Ss).

sposvoltot SSSSSS ++=+=

Organska masa goriva je izgoriva masa umanjena za piritni sumpor.

Gorivi elementi u gorivu jesu: - ugljik (C)

- vodik (H)

- sumpor (S)

Plinovita goriva su smjese gorivih i negorivih plinova (zavisno od vrste

i porijekla):

metan (CH4), etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10),

sumporovodik (H2S), ugljik-monoksid (CO), ugljik dioksid (CO2) i dr.

Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 5 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

TOPLINSKA VRIJEDNOST GORIVA Toplinska vrijednost goriva predstavlja koliinu topline koja se razvija

pri potpunome izgaranje jedinice koliine goriva;

(kJ/kg), (kJ/mn3);

Gornja toplinska vrijednost goriva (Hg) je koliina topline koja se

oslobaa potpunim izgaranjem jedinice koliine goriva u uvjetima

kada se nastala vodena para iz dimnih plinova kondenzira te kada se

dimni plinovi ohlade na temperaturu od 0 0C.

Donja toplinska vrijednost goriva (Hd) razlikuje se od gornje toplinske

vrijednosti za veliinu latentne topline isparivanja (kondenzacije)

vodene pare iz dimnih plinova, koja nastaje iz sadrane vlage i vodika

u gorivu.

Toplinska vrijednost odreuje se:

- laboratorijski pomou kalorimetra;

- analitiki na bazi sastava goriva

Za kruta i tekua goriva: Donja toplinska vrijednost

WSO

HCd mmm

mmH 2500105008

12000034000 +

+= [kJ/kg]

Prema Mendeljejevoj formuli:

( ) WSOHCd mmmmmBH 25001090010300033900 +++= [kJ/kg]

Gornja toplinska vrijednost

( )WHdWdg mmHHHH ++=+= 92500 [kJ/kg]

Za plinovita goriva:

...rHrHrHrHrH HCCH,dCHCO,dCOH,dHi,did ++++==624422

[kJ/mn3]

gdje je:

- ri - volumni udjel pojedinog gorivog plina u plinskoj smjesi;

- Hd,i - donja toplinska vrijednost pojedinog gorivog plina (kJ/mn3).

Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 6 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

GLAVNE TEHNIKE KARAKTERISTIKE KRUTIH GORIVA

Sadraj i sastav pepela

Ova karakteristika je vana za projektiranje sustava za otpepeljivanje

odnosno odljakivanje generatora pare

(odstranjivanje pepela i ljake iz generatora pare).

Pepeo uglavnom ine sloeni spojevi aluminijevih i silicijevih oksida,

sulfata i karbonata: SiO2, Al2O3, CaO, MgO, K2O, NaO, FeO, Fe2O3 i

drugi spojevi.

Temperatura taljenja pepela Ova karakteristika vana je radi sprjeavanja lijepljenja pepela na

ogrjevnim povrinama kao i za izvedbu naina odvoenja pepela iz

loita.

Temperatura teljenja pepela: 600 - 2900 0C

Temperatura teljenja pepela utvruje se tzv. standardnim konusnim testom

6 mm

13 m

m

t1 t2 t3

t1 - poetak deformacije (1000 - 1200 0C)

t2 - omekavanje (1100 - 1400 0C)

t1 - taljenje (1200 - 1500 0C)

Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje) List: 7 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Sadraj volatilnih spojeva Volatili su plinoviti sastojci (CO, H2, CH4 i sl.) koji se oslobaaju iz

goriva pri povienim temperaturama.

Ova karakteristika ukazuje na sklonost goriva zapaljenju.

Temperatura samozapaljenja volatilnih sastojaka je 350 - 600 0C.

Sadraj volatila odreuje se standardnim testom - grijanjem na

temperaturi 850 25 0C (bez prisutnosti zraka) u trajanju 7 minuta,

pri emu se utvruje volumni udjel osloboenih plinovitih sastojaka.

400 800 1000 1200 600

10

20

30

40

50

60

mrki ugljen

kameni ugljen ugljen antracit

Temperatrura ( 0C )

Sad

raj

vol

atil

nih

spo

jeva

(%

)

Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKI UREAJI Poglavlje: 3 (Gorivo i izgaranje)