La parte carburante del combustible son las sustancias orgánicrs, compuestrs declrbono, hidrógeno, nitrógeno, oxigeno y azulte (C, H, N, O y S), de este último,tanto de origen orgánico como el que entra en la courposición de la pirita FeS3. El Ny el O son lastre; el azulie es una impureza indeseable. Durante la combustión delazuf¡e se forma SO¿ combinación nociva para la salud. que provoca también lacorrosión del equipo. Además de la parte carburante en el combustible se contieneegua, así como una parte mineral, la cual junto con los microelementos de la parteorgánica durante la combustión forma la ceniza.

La parte carburante del combustible, la ceniza y el agua, en conjunto, forman lafitasa de trabaJo del combustible, cuya composición elemental es la siguiente:

Ct+ Et + Ot + Nt * Store+É + At +'Wt = 100%

donde: c', H', o', ¡ri S'* , p,rrA' son respectivamente, contenido de carbono,hidrégeno, oxígeno, nitrógeno, azufre (orginico y pirita), cenizas y sgua, en 96 demasr de trabajo (ínrlice 't").

L. ,otporición de la masa de trabajo del combustible se determitra en aquel estadoen el cual e[ combustible se suministra al consumidor. Si del combustible se elimiuatoda le humedad, la parte restante carburante y la ceniza forman la masa seca delcombustible:

ct+ Htt C+ N'+st+nt = 4oo /La parte carburante (sin egua y sin cenizas) forma la nasa carburante delcombustible:

Co+ Ho+Oc t N/t* Slo *yLv. = 'tm'/'

La cantidad de calor que se desprende durante la combustión de 1 kt.o 1m3 (encondiciones normales) de la masa de trabajo del combustible, se llama calor decombustió¡ de la masa de trabajo.

Se distingue calor superior de combustión Qt, y calor inferior de combustiórr Qt¡

Lr üferencia enhe ellos consiste en que al determinar Qt, se toma en cuenta (y aldetermiaar Qtt no se toma en .urotr¡ el calor que se desprende durantó !acondensación de los vapores de agua que resultan de la combustión del hidrógeno yde h vrporización de lr humedad del combustiblc (si los productos de la combustiónse ontían hasta 0oC).

73

Fn el cálculo de los generadores de vrpor se emplea e[ crlor inferior de combustión,

pues los gases que salen del generador de yapor tienen temperatura alt¡ y los

vapofes de agur que ellos se conüencn no pueden ser condessrdos.

Lr rsl¡ciós enhe atry,al os: . - + , tt ,f8l =e:-z(il'+vH)= Q: -25 W'- 2ztV'2

donde tL - calor de condensación (de vaporización). El calor de combustión del

combustible se determin¡ por medio de ensayos de laboratorio, pero se puode

crlculer aproximadamente por medio de la fórmula de M endeleyev:

At; -i Citr*'HL - i08,s (o* - s!"6,pit) - ,twt'Durante el calentamiento del combusüble sin Ecc€so de aire, las combinroiones

orgánicas inestables se descomponen y se desprenden productos geseosos,

principalmEnte hidrocrrburos, denomin¡das volátiles- Cuauto mis volátiles se

iorman, tanto más fácil se inflama y más establemente arde el combustible, lo que es

importrnte pera su combustión en los hogares de las calderrs.

La crntidad de volátiles que se desprenden en o/o de h masa carburantc del

combustible se llam a desprindinienta de valaties y se simboliza por V' (volátiles

carburaatcs).

El desprendimiento de volátiles se determina mediaote la calcinación del

combustible durente ? minutos a temperaturu *e E50oC. Después de que se

desprenden las volátiles queda el resiólo sólido: el coque-

Los c¡rbosos que d¡n residuo c¡rbunnte fundido se desti¡a! Parr PrsParlr coque

metalúrgico.

La ceniza del combusüble es su lasbe, que baja el calor de coúbusüón y crea

grandes dificultades durante la explotación de las CTE-

La tritur¡ción de los fragmentos de carbón en polvo requiere grstos de energía, tanto

meyores cuanto nás duro es el combustible.

Le nzón del grsto de energía para h hituración de le r¡nidad de pcso del

combustible prhón E.g.c.p. y el gasto de energia prra la tritunción de le misma

crntid¡d dc combustible de etrsayo (de pruebr) E.g.c.e. se detomim coeficiente dp

ensEyo de caprcidrd de tritunción: | / _ _E g.". t .l\o-VL

L g'c' e'

Mazut r fucl - oll. Es un producto residual de la destilación del petróleo. En laenergéticr se utilizan los mazuts de alta viscosidad y de alto contenido de azufre(S!l%). El mazut de petróleo de alta calidadno se emplea en h energética.

Gas natural. Es un género de combustible de alta eficiencia. El elevado calor decombustión, la ausencia prácticamente de azufre y cenizas determinan su utilizaciónante todo para usos domésticos, calderas de calefacción y empresas industriales,ubicadas cerca de las ciudades y en las centrales térmicas de calorificación. Cuandoeumenta el gasto de gas para las necesidades domésticas, incluso las csntraleseléctricas urbanas pasan a consumir mazut (fuel - oil) +;

?.{ G¡sto dc alrc ptra la combustlón y comporiclón dc lo¡ productos do lacombustlón.

Durante la combustión del cerbono transcurre la siguiente reacción:

4. x*rl. C + ¿K"''!"0¿ = tK*tet C}r' (a)

Dividiendo arubas partes de la igualdad por la masa de I Kmol de carbono(12.01kg), obtenemos:

4KZ C + ffi K"'ó¿ 0z = #r'*t C0'' 6¡

En condiciones normales I Kmol de gas ocupa t¿n volu¡nen de 22.4 ^3.Reemplazanda en la igualdad (b) la cantidad de O2y COa expresada en Kmoles. por

el volumen de estas sustancias, obtendremos:

Lxgc+#m'Ar= #m3C0,' (c)

De esta igualdad se colige que para qL¿emar I kg. de carbono se requiere 22.4112.0Lm'de oxígeno.

En 1 kg. de nasa de trabajo de conbwtibie sg contiene Ct'100 kg de carbono y la,cantidad teóricamente necesaria de oxigeno,(en m3) para su combustión compietaconsütuYe'

(V,,r, "*)' = #.# = o,oLslet.

C"-b.tteiñ*nelo¡¡L Pra le cornpareción dc lo¡ dif¿rcntcs géncros d¿ combr¡stiblc y p* ,l cÁlculo sumari¡ dcr¡t llsety¡sr ec adogtr L vrd&¿ d. cdcub co¡obustjble co¡ve¡cjonet pera cl cual d cabr dc canfu*ión bdcrbr *¡¡¡nr dc ?9.3 MJtkt ó 7.000 k aUkC

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iHiiifiii!!tl!!

iI.Ii::ci:iilE:iiEr:5El:ia3::;3:ii- i::15;iüi::-::if,iiit*iiEi:-::i¡¡;i:¡üriii*iiJr-:::-:::J:ilxir:'il:

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¡ii¡iit*¡:pi:H:iu!i#iini:H:iE¡iH;iF.irri¡iiÉ¡iii:i::

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i:l!i;i:ll:::tt i:r::t¡t:::::ñi:::¡h::::-ti::::¡:::::Ii::,::ñ:li,;:o:!:ln:::l::::::::¡¡i:il::l:::r::l|i::l-i::ii:O;::lI::::::l..:l:;:i:llr¡:::ilf::;i

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.u)HzUf¡¡t-aUFIF{arFi¿f.¡F.()úU.¡

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3caIF

;.

Análogamente se calculacombustión completa delcombustible:

el gasto teórtco de oxigeno (también en m)hidrógena y del aztifre, contenidos en I

tu'.L

Lec,¡.¿,O

para laKg de

f ,, \t' 22-+.0,t fr\v""rq:*) =- .,rg

22,+' o,t E- = o,osrcr Hu * orosb LJ\

( V^ - \¡//_ '¿2,4 S-;¿#!..= o.¡ov Sl,T+p.2..\ vccrígeno) = ----ZT- -,10014 masa de oxígeno (en kilogramos), contenido en 1 Kg de combustible, constituye

OY100, y sr volumen en metros cúbicos es igual a

(vo^,r",")""= 4 4--- o,oorC*,La cantidad teórica sumaria de oxigeno, en metros cubicos, necesaria para lacombustión completa de I Kg de combustible es igual a:

voo,ry,*= fu*,*-)'* (vo.+*)"* (v;,á.,)': (v,-,n)j."o -,Por curnto en el aire, en vciurnen, se contien¿ 2l% de oxígeno, por tanto el gasroteórico volúnico (en volum en) de atre Vo*rr, para la combustión completa seiá en1/'0.21 yeces nlayor que el gasto de oxígeno pulo, y constituye en m3ftg. :

Voo;*= #\t*,r* = 0,a6sq(Ct*o,rorSl ,r,) | o,zls Ht- r,03rr 0:

En realidad para la combustión, al hogar entra una cantidad de aire V6o mayor que7o a¡n'

La razón \ /r- Vo;v-A=__v\ - r/

Y c ot/.r¿se llama coefi,cienle de exceso de aire.

Determinemos el volumen de los gases (en mi, que se forman duraote lacombustión de I Kg de combustible.

De lr relación (c ): 4.KgC+ #. d C, = # ,.'i C0,

se colige que durante la combustión del carbono contenido en I Kg de conbustiblede trabajo, Ee forma gas carbónico Co2 en cantida d de 22.4t12.01 m, por I Kg decrrbono.

I

Por cuanto en el combustible se contiene ctltoo kg de carbono, por tanto la cantidad

de gas crrbónico CO2 en mtlkg. será igual a:

Vro,= # #= o,ot86 c+'

De la misma manera se determina la cantidad de SO2:

nL --tVso. = # -)#* =6,aor 5i4,y,,.'

La cantidad ,u*.ri. de los gns€^s tt,iatóm¿cos secos. m-tikg' '

Vo,= V*,rVr,= ffi(Ct' & St"stPa)= 4trca|t+o'*r $!"'*) '

Los vapores de agua en ,os productos de la conbustión se forman a costa de 19

co m bus tió n de I h idr ó g e no :

\/t =-4 *L=o,t!út,YHz} - 2 'too

y A.lo vaporaación de -la

huned'zd det con¡bustibie:

\/" ^ 22,'{ VV" - 1,oL1.I.V[t.Vrrro = J¡-- -6 '"Además, en el aire suministfad-o para la combustión, se conüenen vaPores de agua

en une cantidad de 0.01ó mtim'y, ro rontecuencia, Ia cantidad total de vapores de

agua, inffoducidos por el aire, constituye:

V,': = o,ot6l¿* = orol,6t' Vq*''Hzo

La cantidad su¡naria de vapores de agua en los productos de la combustiótt:

V.o = U" + Vu"u + V-:: = o't tt'H*+ o'or z+vJ+ t ''ot

6{ Voo*'

si o = l, entonces el volumen teórico de los vapores de agua es:

Vor.o = o,ttzHt* 0,0t 24 lnlt + 0)046 Vt-' '

En los productos de le combusüón se contien e: nitrógeno del aire en c¡ntid¡d de

V* = a,79[¿n ' o,+scC V*.,

(tiontle: 0.19 cs l:l partc tle nitrógeno. e¡l volttnten. ert el aire atmostérico)' y

nttrógeno de I co¡nb:;.st¿bia'.

\/" - - 22.:{ . J:- =o..eos f\já,tN. ¿.S ifO

Ll cctnten;¿jcr ¡'¿r,.y ;rlo tk njj¡riP¿rc¡ ¡'¡ ,icl¡'r?,-ll;liiuji¡¡' ¡jC' JC COfnbUStión:

V", = o.?9 ot V.L.*, 'l- O,Ocs N t'

{}uaná<t c¿= !, el volum'Jn teurico Ce nitrogello es:

Vir, = o'+9V,*1 c,oos Ñf,'

Si c¿> I, untonces en ios productos rle la co¡nLrr¡stión se contiene oxigeno en exceso

en cantitlatl de:

V.=';'rr (V:*r

Cuando c¿ = I, Vo'= ().

El vo,¡u.l.,,te n r¿a! s¡:¡,:c¡;o'c e los ort¡ductos de ;a

U**, = \¡o,t \,,"0 i\i: t-V%'

El voiun¿en ¿eoi'¿co su;nürio de ios p,*ctductos de

Vr"*, = V*0. * V,,,0 'i V"";

Los volúmenes real y teórico de los produclos

asi:

- \áu" ) -=

". z l Vo,.;¡a. (.r - t)

Vl.*, = Vo¡o*. '. V.,". (tc- t

t.5 PREPARACI()N PAlt¡tGASEOSO Y LÍQI]IDO

c,c L;vrJrr)+

EL

i'r...r..i :iii;c r @a se:;) es:

t2 - ,t)

la ccnibus:¿ón (.u= l)

(2--f)

de la comtustión están relacionados

-r) (2 - 6)

QUEMADO DE COMBI]S',TIBLES

En la frg. 2 - 5 se nrue.st¡a el esquema de su:nitri.\tro de gas a un .generador de va¡lor.

El gas que unh'a por los ductos 1 a la tlTE se estrangula con ayuda de las válrulas 2

hrsj, una presióo ¿. O.Z - 0,3 MPa y entra a los du¡tos principaies de gas 3 de la

sala de ,nidrtu, de los cuales ,, ,ondu.e al generaclor de vapof' En los tubos de