САН-ТЕХНО

Теория сжигания биомассы

17 января 2018 (23:36:21)
Теоретически про сжигание биомассы.
Целлюлоза:
Целлюлоза состоит из остатков β- глюкозы (рисунок)


Горение целлюлозы выражается химической формулой:

n 6Н10О5) + 6n O2 -------> 6n CO2 + 5n H2O

Молярная масса целлюлозы 162 г/моль.

Химический состав дров:

Теоретически в 1000 г чистой целлюлозы содержится (n=6,173):
444,44 г (37,04 моль) С
493,83 г (15,43 моль О2) O
61,73 г (30,87 моль Н2) H

Теплотворная способность дров:
Наши итоговые реакции:
С+O2->CO2 + 408,8 кДж/моль
H2+0,5O2->H2O+246,1 кДж/моль
Для сгорания углерода надо 37,04 моль кислорода и для сгорания водорода 15,43 моль кислорода, всего нужно 52,47 моль кислорода.
В дровах содержится 15,43 моль кислорода. То есть извне нужно 37,04 моль кислорода. Рассмотрим два предельных вариант:.
В первом весь имеющийся в дровах кислород связался с водородом, во втором с углеродом Считаем:
1-й вариант
Получаемое тепло (37,04-15,43)*408,8+30,87*246,1=8834+7597=16,431 МДж/кг
2-й вариант
олучаемое тепло 37,04*408,8+(30,87-15,43)*246,1=15142+3800=18,942 МДж/кг
В среднем 17,687 МДж/кг

Дымовой газ на 1 кг дров:
37,04 моль кислорода (1185,28 г) содержатся в 5120 г воздуха (176,67 моль, средняя молярная масса 28,98 г/моль, средний состав с небольшой погрешностью 23,15% кислорода и 76,85 % азота).
При нормальных условиях 176,67 моль воздуха занимают объем 3,96 м3. Обычно сжигание дров происходит с коэффициентом избытка воздуха α=1,5-3 (в среднем α=2,25), то есть в топку подается на каждый кг дров 5,94-11,88 м3 воздуха, в среднем 8,91 м3 воздуха (397,77 моля или 11527,4 г).
В реакцию горения вступает 37,04 моль кислорода (1185,28 г), остается непрореагировавшим 1483,3 г кислорода или 46,35 моля и 8858,8 г азота или 316,39 моль, при этом образуется 30,87 моль паров воды (555,7 г) и 37,04 моль углекислого газа (1629,8 г). Всего на 1 кг дров образуется 430,65 моль дымовых газов (12527,6 г) или 9,65 м3. Плотность продуктов сгорания 1,3 г/л. Состав дымового газа 4,4 % водяного пара (555,7 г), 11,8 % кислорода (1483,3 г), 13,0 % углекислого газа (1629,8 г) и 70,7 % азота (6303,62 г).