Caracteristicas de Los Combustibles

CARAC ARACTE TER RIZAC IZACII N DE LOS LOS COMB COMBU USTIBLES TIBLES INTRODUCCIÓN COMBUS COMBUSTI BLES SÓLI DOS COMBUS COMBUSTI BLES L Í QUI QUI DOS

Dpt Dpto. INGENIERÍA ENERGÉTICA ENERGÉTICA Y FLUIDO FLUI DOMECÁNI MECÁNICA CA

TEC T ECNOL NOLOGÍ OGÍA A DE LA L A COMBUS COM BUST T I ÓN

E.T.S. de INGENIEROS INDUSTRIALES UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD DE VALLA VAL LADO DOLI LID D

1

INTR INTRO ODUCCI N •Esta Esta lecci cción tien tiene por obj objeto especifi cificar car las cara caract cte erísti rísticas cas fundamental tales de los com combustibl tibles que son la basep se parae ra el estud studiio de las tecn tecnol olog ogíías asoci socia adas a sucom su combustión. ustión. •Ses Se seguirál rá las reco recom mendaciones ciones deAENOR. NOR. •Exist xiste en mucha uchas más cara caracte cterí ríst stiicas cas asoci socia adas das a los dife dif erent rente es combust bustiibles que que las recog recogiidas das en esta sta lecci cción, ón, si bien mucha chas de ellas sonu on utili tilizad zadas: •Para Parao otras ras tecno cnologías ías que no son la generación raciónd de cal calo . •Parae Para estud studiiospu os punt ntua ualles sobre sobrecom comporta portam miento nto denu denue evosm vos materi teria ales. •Estud studiio de nue nuevas vas tecn tecnologías ologías.. •.......

Dpt Dpto. INGENIERÍA ENERGÉTICA ENERGÉTICA Y FLUIDO FLUI DOMECÁNI MECÁNICA CA

TEC T ECNOL NOLOGÍ OGÍA A DE LA L A COMBUS COM BUST T I ÓN

E.T.S. de INGENIEROS INDUSTRIALES UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD DE VALLA VAL LADO DOLI LID D

2

COMBUSTIBLES S LI DOS Sedistinguen tres tipos: * Deorigenfósil (Carbón) * Deorigenno fósil (Leñao Residuo) * Coque(procedentedepetróleo y carbón) Deorigen fósil El rango deun carbónrepresentasugrado decarbonificación eindicalaépocadeprocedencia del mismo. Esta característica está referida a un carbón puro dispuesto en capa unitaria. Según su antigüedad geológica, consideradaen ordencreciente, loscarbones sehan denominado en España. * Antracita * Hulla * * Turba Latendencia actual consisteen clasificar aloscarbones en dosgrandes grupos: * Carbones dealto y medio rango, queexcede P.C.S. 24MJ/kg, seco, sin cenizas. * Carbones debajo rango, queno alcanzan P.C.S. 24MJ/kg, seco, sin cenizas.

Dpto. INGENIERÍA ENERGÉTICA Y FLUIDOMECÁNICA

TECNOLOGÍA DE LA COMBUSTIÓN

E.T.S. de INGENIEROS INDUSTRIALES UNIVERSIDAD DE VALLADOLID

3

Deorigen nofósil a) El tipo de combustible indicará su procedencia, especificándose si se trata de un combustible tal como se encuen ra en su es a o naura e a es un res uo e un proceso n us r a, s ngu n ose os siguientes tipos: * Textil egea * Químico * Residuo deprocedencia industrial * Residuo urbano. Co ue a) El tipodecoqueindicará: * Lamateriadela queprocede proceso u za o parasuo enc n.




4

Propiedades físicas Poder calorífico Es la cantidad de calor obtenido en la combustión a presión constante de 1kg de combustiblesólido, cuando losproductosdelamismaseenfrían hasta25ºC. En baseseca. Granulometría Expresa la finura de molienda y se valora haciendo pasa una muestra de carbón pulverizado por un tamiz deun determinado ancho de malla. El residuo retenido en el tamiz se denomina Rechazo y seexpresaen tanto porciento del peso total delamuestra. Indice de molturabilidad Expresa la facilidad de trituración de un carbón. Una muestra previamente calibrada, sesometea trituración en un molino de laboratorio, decaracterísticas definidas. La fracciónde ella que pasa a través de un tamiz con malla de ancho determinado, se compara la fracción de un combustible de referencia que tiene índice 100. En general, la molturabilidad depende básicamente del contenidoen volátiles. Indicedehinchamiento Expresael comportamiento del carbóncuando secalientaatemperaturaalas que seprovocasu escisión en dos fases: gaseosay sólida. Laformay volumen final obtenidos deunamuestra inicial de carbón, sometido al citado calentamiento, se compara con una escala establecida en la que se asignan unosnúmerosacadaformay volumen. Indice de abrasividad Expresa la mayor o menor capacidad que tiene un carbón para producir erosión en los elementos de un equipo de manejo del mismo. Seutilizarála escala MOHS, que se asigna un valo o índiceadiez materiales distintossegún su abrasividad.




5

Densidad volumétrica Es el coeficiente entre la masa de una muestra de coque contenida en un cubo de dimensiones determinadas y el volumen dedicho cubo. Temperatura de inflamación Es la menor temperatura a la que se inflaman los vapores emitidos por el combustible al ponerlo en contacto con una llama que si es retirada no hace posible mantener la combustión. Temperaturade ignición Es la temperatura, superior a lade inflamación, a la que lallama originada por la combustióndelosvapores inflamables es duraderay persistente.




6

Análisis del combustible Humedad Es la cantidad total de agua que contiene el carbón. Se expresa en tanto por ciento del peso total. Se compone de la humedad superficial, que es la cantidad de agua en % de peso que se evapora mediante un secado al aire, y humedad inherente que es la cantidad de aguaque permanece en el carbón después de secado al aire. Análisis inmediato Este análisis se realiza sobre una muestra secada al aire, y proporciona información sobre los parámetros siguientes: * Materia volátil Es el porcentaje de pérdida de peso experimentado por un carbón al calentarlo en ausencia de oxígeno, durante siete minutos a 925ºC. En este tanto por ciento no se incluye la humedad del carbón. * carbón una vez descontadas las cenizas. Se expresa en tanto por cierto en peso. * Cenizas Es el residuo sólido resultante de la combustión completa de un carbón. Se expresa en tanto por ciento en peso. * Materias extrañas Son las materias no combustibles quepueden incorporar un combustible en virtud de su tipo o procedencia. Se expresa en tanto por ciento en peso. Análisis elemental este análisis establece el porcentaje en peso de elementos químicos y cenizas que componen un carbón: Carbón, Hidrógeno, Oxígeno, Azufre, Nitrógeno, Cloro, Fosfato y Cenizas.




7

Análisis de reflectividadEs el análisis microscópico de un carbón que, a través del porcentaje de luz que refleja, permite determinar su porcentaje de pureza. rop e a es s cas e as cen zas e er n n carse osvaores e as emperauras queacon nuac n se detallan, tanto en atmósferareductoracomo oxidante. Estas temperaturas están referidas aunamuestrade cenizaen formadepirámidedebasetriangular. * Tem eraturadedeformacióninicial Es la tem eraturaalacual el vérticedelamuestra adquiereformaredondeada. * Temperaturadereblandamiento Es latemperaturaalacual lamuestraadquiereforma esféricacon alturaigual alabase. * TemperaturadefusiónEs latemperaturaalaquelamuestrafundetomando unaformacasi plana. Análisis de las cenizas Este análisis establece el porcentaje en peso de los compuestos químicos que constituyenlas cenizas deuncarbón. Na2O, K 2O, Fe2O3, Al 2O3,SiO2, T i O2, CaO, S O3, MgO, P2O5, MnO, Otros,




8

Fósil No fósil Coque Propiedades físicas oder calorífico ¾ ¾ Granulometría ¾ Índice de molturabilidad ¾ Índice de hinchamiento

* * * *

Densidad volumétrica ¾ Temperatura de inflamación ¾ Temperatura de ignición Análisis del combustibl ¾ Humedad ¾ Análisis inmediato ¾ Materias extrañas Análisis elemental Análisis de refrectividad Propiedades de las cenizas ¾ Temperatura de deformación inicial ¾ Temperatura de rebalandecimiento emperatura e us n Análisis de cenizas ¾

* * * * *

* *

* *

* *

* * * *

*

* *

* *

* *

*

*

*

* *

* *




9




10

COMBUSTIBLES SÓLIDOS Densidad (kg/m3) Antracita Madera seca Madera húmeda

875 (1) s.d. s.d.

PCI Kcal/kg 8.194 4.539 3.440

te/kg 8,19 4,54 3,44

kWh/kg 9,53 5,28 4,00

MJ/kg 34.30 19,00 14,40

(1) Carbón desmenuzado




PCS MJ/kg 34,70 s.d. s.d.

COMBUSTIBLES L QUIDOS Se especificará su precedencia, indicando por ejemplo si proceden del petróleo natural, hulla pizarras bituminosas, etc. Además seincluiráladenominación usual conqueseleconoceen el mercado: como por ejemplo “gasóleo”, Fuel-oil”, etc. Análisis del combustible comprende la determinación de: Agua, Cenizas, Carbono, Hidrógeno, Oxigeno, Azufre, Nitrógeno, Vanadio. Los resultados se expresan en tanto por ciento en peso, y se referirán al combustibleaunas condiciones específicas. Poder calorífico El poder calorífico superior (PCS) se determinará por mediciones directas en bomba calorimétrica, y el poder calorífico inferior (PCI), mediante cálculo. Se expresará en megajulios/kilogramo. ViscosidadSeexpresaráen gradosEngler y paralas temperaturas de10º, 50ºy 100ºC. Puntodeinflamación eigniciónseexpresarán en gradosCelsius. Puntodecongelación seexpresaráen gradosCelsius. Peso específico seindicarán el correspondientealas temperaturas de10º, 50º y 100ºC. Residuos de la combustión Seindicará la temperatura de fusión y composición de las cenizas, indicando losresiduoscarbonosos. Dpto. INGENIERÍA ENERGÉTICA Y FLUIDOMECÁNICA



12

CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS SEGÚN ARTÍCULO 3º DEL REGLAMENTO DE INSTALACIONES PETROLÍFERAS (R.D. 2085/1994) Clase A:

Hidrocarburos licuados cuya presión absoluta de vaporización a 15 ºC es superior a 98kPa, es decir a 15 ºC y presión atmosférica son gases . (Butano, Propano y otros hidrocarburos licuables) º .

Subclase A2: Se almacenan licuados en otras condiciones Clase B:

Hidrocarburos cuyo punt o de infl amación es inferio r a 55 ºC y no están incluidos en la Clase A (Gasolinas, naftas, etcétera).

Subclase B1: Punto de inflamación inferior a 38 ºC. Subclase B2: Punto de inflamación superiores a 38 ºC. Clase C:

Hidrocarburos cuyo punt o de inflamación está compr endido entre 55 ºC y 100 ºC

Clase D:

(Gasóleo, fuel, diesel, etcétera). Hidrocarburos cuyo punt o de inf lamación es superi or a 100 ºC (Asfaltos, vaselinas, parafinas y lubricantes).

Real Decreto 61/2006, de 31 de enero, por el que se determinan las especificaciones de gasolinas, gasóleos, fuelóleos y gases licuadosdel petróleo y seregula el uso dedeterminadosbiocarburantes







14

COMBUSTIBLES LÍQUIDOS Densidad (kg/m3) GLP Propano GLP Butano Queroseno

506 (1) 580 (1) 780

Fuelóleo nº1

944

PCI Kcal/kg 11.073 10.939 10.368 . 9.699

te/kg 11,07 10,94 10,37 , 9,70

kWh/kg 12,88 12,72 12,06 , 11,28

MJ/kg 46,35 45,79 43,40 , 40,60

(1) Densidad en estado líquido a 20 ºC




PCS MJ/kg 50,45 49,68 46,50 , 42,70

Viscosidad




16

COMBUSTI BLES GASEOSOS Se especificará, en primer término, si se trata de gases naturales o de gases resultantes de un proceso industrial, indicando su rocedencia, en es ecial ara los últimos. Además, se citará la denominación usual con queseles conoceen el mercado. Clasificación según familias Seindicarálafamiliaaqueperteneceel gas y el índicedeWobbedel mismo, así como el otencial decombustióno índicedeDelbour . Presióny temperaturadeutilizaciónSeindicarálapresióny temperaturadel gas suministrado alacaldera. Si el suministro es abajapresión, ésteseexpresaráen pascales. Si el suministro degas serealizaamedia o alta resión, éstaseindicaráen bares. Latem eraturadel as suministrado seex resaen radoskelvin (K). Análisis Se indicarán los tantos por ciento en volumen de los distintos componentes del gas a utilizar, referidosa288,15K (15ºC) detem eratura a1,01325ba (1atm). Poder calorífico El poder calorífico del gas a utilizar puede determinarse partiendo de los análisis químicos respectivos y realizando los cálculos correspondientes. Tanto el PCS como el PCI se darán en MJ / 3 (n) de as en condiciones normales. Densidad seindicaráladensidadrelativadel gas con respecto al aire, referidaal gas secoy en condiciones normales. * Condiciones normales 1,01325bar y 273K. Dpto. INGENIERÍA ENERGÉTICA Y FLUIDOMECÁNICA



17

as cac n e os com us

es gaseosos en am as

3.1Primera familia Esta familia inclu e los ases manufacturados (Gru o a) con un índice de Wobbe su erior comprendido entre22,4MJ/m3 y 24,8MJ/m3. 3.2Segunda familia uy u y z superior estécomprendido entre39,1MJ/m3 y 54,7MJ/m3.

u -

uy

3.3Tercera familia Esta familia incluye los gases licuados de petróleo cuyo índice de Wobbe superior esté comprendido entre72,9MJ/m3 y 87,3MJ/m3.




18

W

PC =

d

Potencial de combustión C Dpto. INGENIERÍA ENERGÉTICA Y FLUIDOMECÁNICA



19

DENSIDAD REL ATIVA DE L OS GASES COMBUSTIBLES

GN Gasóleo

Densidad kg/Nm3 0,828 , 890

Densidad relativa 0,64 (aire) , 691 (agua)




COMBUSTIBLES GASEOSOS Densidad (relativa) GLP Propano GLP Butano Gas Natural

1,85 2,41 0,63 ,

Kcal/m3(n) 20.484 26.253 9.228 .

PCI PCS te/m3(n) kWh/m3(n) MJ/m3(n) MJ/m3(n) 20,5 23,8 85,7 93,3 26,3 30,5 109,9 119,2 9,23 10,73 38,63 42,92 , , , ,







22




23




24

Caracteristicas de Los Combustibles

Recommend Documents