Energetika I-II. energetikai mérnök szak

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemGépészmérnöki KarEnergetikai Gépek és Rendszerek TanszékDr. Ősz János Energetika I-II.energetikai mérnök szak gyakorlat Dr. Szentannai Pál szentannai@energia.bme.hu; +36 1 482 9040 / 12

1. gyakorlat Tüzelőanyagok

Elemi összetétel DIN MSZ C Ct karbontartalom kg/kg HHt hidrogéntartalom kg/kg SSt kéntartalom kg/kg OO oxigéntartalom kg/kg NN nitrogéntartalom kg/kg AA hamutartalom kg/kg HOHWt nedvességtartalom kg/kg C + H + S + O + N + A + HOH = 1

Elemi összetétel (numerikus adatok: finn tőzeg)

1. példa Egy erőmű egy év alatt 300 ezer tonna (mányi) szenet tüzelt el, amelynek elemi összetétele a következő: Mennyi hamu (meddő), széndioxid, kéndioxid és víz(gőz) szabadult fel? moláris tömegek: MC = 12,011 kg/kmol MO = 15,9994 kg/kmol MS = 32,06 kg/kmol MH = 1,0079 kg/kmol

Égési alapmennyiségek Ennyi vízgőz keletkezik az égés során, kg/kg Ennyi száraz levegő szükséges az égéshez, kg/kg Ennyi száraz füstgáz keletkezik az égés során, kg/kg Ennyi száraz füstgáz keletkezne, ha normál állapotba kerülne, m3/kg „normál állapot” itt:  = 0°C; p = 101,32 kPa;

2. példa 15 kg/s (már ismert mányi) szén kerül eltüzelésre egy kazánban. Mekkora levegő- és füstgáz (tömeg)áramot kell a két ventilátornak szállítani, ha a légfelesleg tényező 1,2, a környezeti levegő nedvességtartalma pedig 0,0119 kg/kg (20°C, 80%)? Ebből mennyi a (reakcióban részt nem vevő) nitrogén? a környezeti levegő összetétele: térf.% tömeg% N2: 78,084 75,510 O2 20,948 23,151

Égéshő, fűtőérték DIN MSZ HoQs égéshő MJ/kg a víz égéstermék folyadék halmazállapotú HuQi fűtőérték MJ/kg a víz égéstermék gőzfázisú Hu = HO – hr HOHB hr= 2,4425 MJ/kg (= a víz párolgáshője 25°C-on)

Szilárd tüzelőanyagok jellemző fűtőértékei antracit: 32 – 35 MJ/kg fekete kőszén: 20 – 32 MJ/kg barnaszén: 15 – 20 MJ/kg lignit: 5 – 10 MJ/kg rönk fa: 8 – 14 MJ/kg termény héjak: 14 – 19 MJ/kg pelletezett lágyszárú: 14 – 16 MJ/kg

3. példa Egy energianövény (salix) laboratóriumi elemzésének eredményei a következők: Mekkora lesz a fűtőértéke, ha (a tárolás során) a nedvességtartalma 35%-ra csökken? Az eredeti tüzelőanyag tömegéből mennyi marad ekkorra?

Folyékony tüzelőanyagokra Az eddigiek használhatók – de egyszerűbben: hamuval és nedvességgel nem kell számolni

Gáznemű tüzelőanyagokra Az eddigiek használhatók – de másképp: az elemi összetétel helyett inkább az alkotó molekulák (szénhidrogének) részarányából indulnak ki

4. példa 70% / 30% metán / széndioxid keveréknek (alacsony fűtőértékű gáznak) mennyi a sűrűsége és a fűtőértéke? • térfogat arányt jelentenek a számok! • térfogatra vonatkoztatott sűrűséget és fűtőértéket keresünk • normál állapotban érvényes térfogatra CH4,N = 0,7175 kg/m3HuCH4,N = 35,88 MJ/m3 CO2,N = 1,9770 kg/m3 (fizikai normál állapot!!)

CH4 / CO2 keverék CH4,N = 0,7175 kg/m3HuCH4,N = 35,88 MJ/m3 CO2,N = 1,9770 kg/m3 (fizikai normál állapot!!)

5. példa • Mennyi CO2 keletkezik 1 MJ (termikus energia) előállítása során • mányi szén, • biomassza (salix), • olaj, • földgáz, • 30% CO2-t tartalmazó biogáz • eltüzelésekor?

6. példa • Mennyi szilárd hulladék és CO2 keletkezik évente egy P villamos teljesítménnyel,  éves kihasználási időtartammal,  (villamos) hatásfokkal jellemezhető erőműben, ha a primer energiahordozó • biomassza (salix), • mányi szén, • antracit, • könnyű fűtőolaj, • földgáz (CH4), • 30% CO2-t tartalmazó biogáz, ill. • (nukleáris energiaforrás)?

Füstgáz emissziók • technológiai határértékek • jogszabály megadási módja, pl. 440 MW erőműre: • szilárd folyékony gáz • szilárd anyag: 30 mg/m3 30 mg/m3 2 mg/m3 • CO: 250 mg/m3 175 mg/m3 100 mg/m3 • NOx (mint NO2): 200 mg/m3 200 mg/m3 75 mg/m3 • SOx (mint SO2): 200 mg/m3 200 mg/m3 35 mg/m3 • yO2V: 6% 3% 15% • normál állapotú, • száraz, • adott („vonatkoztatási”) O2-tartalmú • füstgázra átszámolva!!!

7. példa Mennyi NOx és SOx távozik évenként a levegőbe az előző példában szereplő erőművek esetében, ha azok a jogszabályi határértékeket éppen megtartják?

Energetika I-II. energetikai mérnök szak