Spalanie i paliwa
Włodzimierz Kordylewski
rok wydania: 2008 (wyd.V uzupełnione i poprawione)
stron: 478
oprawa: miękka
format: B5
wydawnictwo: Politechnika Wrocławska
Procesy spalania maja powszechne zastosowanie we współczesnym świecie, stad ich duże znaczenie techniczne i ekonomiczne. Dzięki spalaniu uzyskuje się bowiem ponad 90% energii użytkowej. Poza energetyką procesy spalania maja zastosowanie w transporcie, metalurgii, technologii chemicznej, przemyśle materiałów budowlanych, unieszkodliwianiu odpadów i w technice wojennej.
Podstawowym nośnikiem energii pierwotnej są paliwa kopalne, które ulegają stopniowemu wyczerpaniu, ponadto paliwa dobrej jakości są coraz droższe i trudniej dostępne. Sprawą o rosnącym znaczeniu jest więc rozwój technologii spalania biomasy, paliw gorszej jakości, w tym paliw odpadowych.
Procesy spalania są także największym źródłom zanieczyszczeń powietrza. Takie powszechnie znane terminy, jak efekt cieplarniany, kwaśne deszcze, smog fotochemiczny i dziura ozonowa odnoszą się do negatywnych, ubocznych efektów spalania paliw. To wielkie wyzwanie dla technologii spalania, żeby - odpowiadając rosnącemu zapotrzebowaniu na energię - zmniejszyć negatywne oddziaływanie na środowisko naturalne.
Podręcznik, który umożliwia zrozumienie ważniejszych procesów spalania, jest przeznaczony dla studentów wydziałów energetycznych i mechanicznych, a ponadto może być pomocny studentom wydziałów: metalurgicznych, chemicznych i inżynierii środowiska.
SPIS TREŚCI:
Przedmowa do wydania piątego
Ważniejsze oznaczenia
1. Chemia spalania: mechanizmy i kinetyka
1.1. Pojęcia podstawowe
1.1.1. Atom, cząsteczka, wolne rodniki
1.1.2. Przemiany chemiczne, równania chemiczne
1.1.3. Równowaga chemiczna
1.1.4. Szybkość procesów chemicznych, rząd reakcji
1.2. Reakcje elementarne
1.2.1. Cząsteczkowość reakcji elementarnych
1.2.2. Kompleks przejściowy, energia aktywacji
1.2.3. Szybkość reakcji elementarnych, równanie Arrheniusa
1.2.4. Typy reakcji elementarnych w fazie gazowej
1.3. Procesy złożone
1.3.1. Reakcja globalna, mechanizm reakcji
1.3.2. Stan stacjonarny
1.3.3. Reakcje łańcuchowe
1.3.4. Kataliza, inhibicja
1.3.5. Reakcje z udziałem ciała stałego
1.3.6. Wybuch termiczny i łańcuchowy
1.3.7. Granice wybuchu reakcji łańcuchowych - zapłon izotermiczny
1.4. Mechanizmy spalania paliw w fazie gazowej
1.4.1. Układ H2 + O2
1.4.2. Utlenianie tlenku węgla
1.4.3. Spalanie węglowodorów
1.4.4. Mechanizmy reakcji w modelach kinetycznych
1.5. Zjawiska towarzyszące procesom spalania
1.5.1. Chemiluminescencja
1.5.2. Chemijonizacja
Literatura
2. Aerodynamika spalania
2.1. Strugi
2.1.1. Strugi proste
2.1.2. Strugi w przepływie
2.1.3. Strugi zawirowane
2.2. Niektóre cechy przepływów turbulentnych
2.2.1. Struktura przepływów turbulentnych
2.2.2. Turbulentne skale długości, czasu i prędkości
2.3. Modele turbulentnego spalania
2.3.1. Dyfuzja turbulentna
2.3.2. Gaszenie płomienia przez rozciąganie w polu przepływu
2.3.3. Model spalania turbulentnego z płomykami (flamelets)
2.3.4. Formy turbulentnego spalania
2.3.5. Modele rozprzestrzeniania się płomienia turbulentnego
2.3.6. Modele szybkości spalania turbulentnego stosowane w obliczeniach numerycznych
2.4. Aerodynamika swobodnych płomieni
2.4.1. Przejście od płomienia laminarnego do turbulentnego
2.4.2. Wpływ prędkości wypływu na strukturę dyfuzyjnego płomienia
2.4.3. Długość laminarnych płomieni dyfuzyjnych
2.4.4. Długość turbulentnego płomienia dyfuzyjnego
2.4.5. Rozkład koncentracji składników w płomieniach swobodnych
2.4.6. Płomienie w przepływach zawirowanych
2.5. Aerodynamika spalania w obszarze ograniczonym
2.6. Stabilizacja płomieni
Literatura
3. Spalanie paliw gazowych
3.1. Zapłon mieszaniny gazowej
3.1.1. Zapłon wymuszony
3.1.2 Stężeniowe granice zapłonu
3.2. Płomień laminarny
3.2.1. Wstępne wiadomości o płomieniach laminarnych
3.2.2. Prawo Michelsona
3.2.3. Uproszczona teoria propagacji laminarnego płomienia
3.2.4. Prędkość spalania laminarnego - wyniki doświadczalne
3.3. Płomień kinetyczny
3.4. Struktura płomieni dyfuzyjnych
3.5. Stabilność płomieni
3.5.1. Stabilność płomienia laminarnego
3.6. Kinetyka chemiczna utleniania metanu
3.7. Nowe technologie spalania, bezpłomieniowe spalanie
3.8. Palniki gazowe
Literatura
4. Spalanie paliw ciekłych
4.1. Ważniejsze czynniki kontrolujące spalanie paliw ciekłych
4.2. Spalanie pojedynczej kropli paliwa ciekłego
4.2.1. Sferyczno-symetryczny model spalania kropli
4.2.2. Wpływ niektórych czynników na spalanie kropli paliwa
4.3. Płomień rozpylonego paliwa ciekłego
4.3.1. Struktura płomienia
4.3.2. Zawirowany płomień rozpylonego paliwa ciekłego
4.3.3. Przekazywanie ciepła od płomienia olejowego
4.4. Rozpylanie paliw ciekłych
4.4.1. Mechanizmy rozpylania strugi cieczy
4.4.2. Przykłady rozpylaczy olejowych
4.4.3. Charakterystyki rozpylaczy
4.5. Palniki olejowe
Literatura
5. Spalanie węgla
5.1. Organizacja procesu spalania węgla
5.2. Spalanie pojedynczej cząstki węgla
5.2.1. Etapy spalania cząstki węgla
5.2.2. Fizykochemia spalania węgla
5.2.3. Szybkość spalania pozostałości koksowej
5.2.4. Wpływ konwekcji na szybkość spalania węgla
5.3. Spalanie pyłu węglowego
5.3.1. Płomień pyłowy
5.3.2. Strata niedopału w kotłach pyłowych
5.3.3. Palniki pyłowe
5.4. Spalanie w warstwie fluidalnej
5.4.1. Spalanie pojedynczej cząstki węgla
Literatura
Dodatek 5.1
6. Spalanie biomasy
6.1. Spalanie drewna
6.1.1. Mechanizm spalania drewna
6.1.2. Paleniska do spalania drewna
6.1.3. Mechanizmy zgazowania i odgazowania drewna
6.1.4. Emisja zanieczyszczeń podczas spalania drewna
6.2. Spalanie słomy
6.2.1. Paleniska do spalania słomy
6.3. Współspalanie biomasy z węglem
6.4. Oddziaływanie substancji nieorganicznej biomasy w palenisku
6.4.1. Defluidyzacja
6.4.2. Korozyjne oddziaływanie substancji nieorganicznej biomasy
Literatura
7. Środowiskowe aspekty procesów spalania
7.1. Spalanie a środowisko naturalne
7.2. Ważniejsze zanieczyszczenia powstające podczas spalania
7.2.1. Ditlenek węgla
7.2.2. Tlenki azotu
7.2.3. Ditlenek siarki
7.2.4. Tlenek węgla (czad)
7.2.5. Węglowodory
7.2.6. Dioksyny i furany
7.2.7. Cząstki węgla
7.2.8. Popioły lotne
7.2.9. Aerozole i niektóre metale
7.3. Emisja zanieczyszczeń z niektórych urządzeń
7.3.1. Elektrownie węglowe
7.3.2. Tłokowe silniki spalinowe
7.3.3. Zanieczyszczenia powstające podczas spalania oleju
7.3.4. Koksowanie i zgazowanie węgla
7.3.5. Turbiny gazowe
7.3.6. Spalarnie odpadów
7.4. Niskoemisyjne techniki spalania w energetyce
7.4.1. Niskoemisyjne palniki pyłowe
7.4.2. Ograniczanie emisji NOx przez zmianę organizacji paleniska
7.4.3. Negatywne skutki stosowania niskoemisyjnych technik spalania
7.5. Katalizatory w technice spalania i w oczyszczaniu spalin
7.5.1. Kataliza heterogeniczna i katalizatory
7.5.2. Nośniki i reaktory
7.5.3. Zastosowanie katalizatorów
Literatura
Dodatek 7.1. Jednostki używane do wyrażania udziałów NOx w spalinach
8. Właściwości wybuchowe gazów i pyłów
8.1. Podstawowe określenia
8.2. Inicjacja wybuchu
8.2.1. Teoria wybuchu cieplnego
8.2.2. Teoria wybuchu łańcuchowego
8.2.3. Zapłon wymuszony
8.3. Stężeniowe granice wybuchu
8.4. Gazodynamika wybuchów
8.4.1. Rozwój wybuchu gazowego w małym, zamkniętym zbiorniku
8.4.2. Wpływ turbulencji na rozwój wybuchu
8.4.3. Mechanizmy utraty stabilności płomienia
8.4.4. Wybuchy Pyłowe
8.4.5. Przejście od deflagracji do detonacji
8.5. Charakterystyki wybuchowości gazów i pyłów
8.5.1. Charakterystyki wybuchowości gazów i par
8.5.2. Charakterystyki wybuchowości pyłów
8.6. Ochrona przeciwwybuchowa
8.6.1. Zapobieganie wybuchom
8.6.2. Zabezpieczenia przeciwwybuchowe
8.7. Samozapłon węgla
8.8.1. Mechanizmy samonagrzewania się węgla w składowiskach
8.8.2. Zapobieganie samozapaleniu węgla
Literatura
9. Spalanie w niektórych urządzeniach technicznych
9.1. Kotły parowe
9.1.1. Kotły rusztowe
9.1.2. Kotły pyłowe
9.1.3. Kotły fluidalne
9.2. Silniki spalinowe
9.2.1. Tłokowe silniki spalinowe
9.2.2. Turbiny gazowe
9.3. Zgazowanie paliw stałych
9.3.1. Zgazowanie węgla
9.3.2. Podstawowe instalacje zgazowania biomasy
Literatura
10. Odpady i ich spalanie
10.1. Odpady
10.1.1. Odpady komunalne
10.1.2. Odpady przemysłowe
10.1.3. Odpady szpitalne (medyczne)
10.1.4. Komunalne osady ściekowe
10.1.5. Drewno poużytkowe
10.1.6. Odpady niebezpieczne
10.1.7. Paliwa z odpadów (paliwa formowane)
10.2. Spalanie odpadów
10.2.1. Mechanizmy spalania odpadów
10.2.2. Warunki bezpiecznego spalania odpadów
10.2.3. Piroliza odpadów
10.2.4. Współspalanie odpadów z innymi paliwami
10.3. Spalarnie odpadów
10.3.1. Charakterystyka instalacji termicznego przekształcania odpadów
10.3.2. Węzły termicznej obróbki odpadów (paleniska)
10.3.3. Spalarnie odpadów komunalnych
10.3.4. Spalarnie odpadów niebezpiecznych
10.3.5. Rodzaje instalacji i urządzeń, w których dopuszcza się termiczne przekształcanie odpadów innych niż niebezpieczne
10.4. Emisja zanieczyszczeń podczas spalania odpadów
Literatura
11. Diagnostyka procesów spalania
11.1. Wstęp
11.2. Pomiar stężeń składników w płomieniu
11.2.1. Sonda
11.2.2. Chromatografia gazowa
11.2.3. Spektrometria masowa
11.2.4. Połączenie chromatografu gazowego z spektrometrem masowym
11.2.5. Metody spektroskopowe
11.2.6. Pomiar stężenia jonów i elektronów w płomieniu
11.3. Pomiar temperatury w płomieniu
11.3.1. Pomiar temperatury w płomieniu termoelementami
11.3.2. Termometry oporowe
11.3.3. Gazodynamiczna metoda pomiaru temperatury
11.3.4. Metody optyczne pomiaru temperatury
Literatura
12. Paliwa
12.1. Paliwa gazowe
12.1.1. Klasyfikacja paliw gazowych
12.1.2. Gaz ziemny
12.1.3. Gaz wytwarzany metodami przemysłowymi
12.1.4. Ważniejsze parametry gazu palnego
12.1.5. Zalety gazu jako paliwa
12.1.6. Zastosowanie gazu ziemnego
12.1.7. Zużycie oraz zasoby i rezerwy gazu ziemnego
12.2. Paliwa ciekłe
12.2.1. Paliwa z ropy naftowej
12.2.2. Paliwa ciekłe z innych surowców
12.2.3. Ważniejsze parametry paliwa ciekłego
12.2.4. Zużycie oraz zasoby ropy naftowej
12.3. Węgiel
12.3.1. Pochodzenie węgla
12.3.2. Petrografia węgla
12.3.3. Chemiczna struktura węgla
12.3.4. Klasyfikacja węgla
12.3.5. Składniki węgla
12.3.6. Torf
12.3.7. Łupki bitumiczne
12.3.8. Węgiel energetyczny
12.3.9. Występowanie węgla w Polsce
12.3.10. Zasoby i zużycie węgla
12.4. Biomasa
12.4.1. Pochodzenie biomasy
12.4.2. Zasoby biomasy
12.4.3. Niektóre właściwości biomasy jako paliwa
12.4.4. Biopaliwa
Literatura
Dodatek I. Stechiometria spalania
I.I. Stechiometria
I.2. Skład spalin
I.3. Zapotrzebowanie powietrza do spalania
I.4. Współczynnik nadmiaru powietrza i nadmiar powietrza n
I.5. Skład mieszanki palnej
Literatura
Dodatek II. Kaloryczność paliw
Literatura
Dodatek III. Korozja wysokotemperaturowa w kotłach pyłowych
Literatura
Skorowidz
