ทฤษฎีการเผาไหม้ถ่านหิน
การเผาไหม้คือปฏิกิริยาเคมีที่รวดเร็วระหว่างเชื้อเพลิงกับออกซิเจน เมื่อธาตุที่สามารถเผาไหม้ในเชื้อเพลิงรวมตัวกับ O2 ความร้อนจะถูกปล่อยออกมา ในระหว่างการเผาไหม้ธาตุที่สามารถเผาไหม้เช่น คาร์บอน กำมะถัน ไฮโดรเจน ฯลฯ จะรวมตัวกับออกซิเจนและสร้างออกไซด์ของธาตุดังกล่าว แหล่งของออกซิเจนในการเผาไหม้เชื้อเพลิงคืออากาศ โดยปริมาตรมีออกซิเจนอยู่ 21% และโดยน้ำหนักมีอยู่ 23.2% แม้ว่าในอากาศจะมีไนโตรเจนอยู่ 79% (โดยปริมาตร) แต่ไนโตรเจนไม่มีบทบาทในการเผาไหม้
จริงๆ แล้วไนโตรเจนทำหน้าที่ขนส่งความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ไปยังท่อระบายไอเสียของหม้อไอน้ำ ตามทฤษฎีการเผาไหม้ปริมาณอากาศที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้คือปริมาณที่ให้ O2 เพียงพอที่จะทำให้ธาตุที่สามารถเผาไหม้ในเชื้อเพลิงถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ ปริมาณอากาศนี้มักเรียกว่าความต้องการอากาศแบบ STOICHIOMETRIC AIR
ปริมาณอากาศนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของเชื้อเพลิง ความต้องการอากาศแบบ STOICHIOMETRIC AIR สำหรับเชื้อเพลิงต่างๆ ได้จากการวิเคราะห์เชื้อเพลิงและแสดงในตารางด้านล่างนี้
เชื้อเพลิง |
มวลอากาศ STOICHIOMETRIC / หน่วยมวลเชื้อเพลิง |
ถ่านหินบิทูมิโนัส |
11.18 |
ถ่านหินแอนทราไซต์ |
10.7 |
โค้ก |
9.8 |
เหลว |
7.5 |
พีท |
5.7 |
น้ำมันเชื้อเพลิงตกค้าง |
13.85 |
น้ำมันเชื้อเพลิงกลั่น (น้ำมันแก๊ส) |
14.48 |
ก๊าซธรรมชาติ (ฐานเมทานอล) |
17.3 |
การเผาไหม้ถ่านหิน
สำหรับอากาศที่เพียงพอ,
เราได้กล่าวไว้แล้วว่ามี O2 อยู่ 23.2% ตามน้ำหนักในอากาศ ดังนั้นปริมาณอากาศที่จำเป็นในการให้ O2 จำนวน 2.67 กรัมคือ
ตามทฤษฎีการเผาไหม้ที่เหมาะสม หลังจากการเผาไหม้คาร์บอน (C) 1 กรัมผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะมี CO2 จำนวน 3.67 กรัมและ
ของ N2.
การเผาไหม้ถ่านหินเมื่อมีอากาศไม่เพียงพอ
โดยน้ำหนักปริมาณอากาศที่จำเป็นในการให้ O2 นี้คือ
หลังจากการเผาไหม้คาร์บอน (C) 1 กรัมผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะมี CO จำนวน 2.33 กรัมและ
ของ N2. จากสมการ (1) และ (2) ชัดเจนว่าเนื่องจากอากาศไม่เพียงพอในการเผาไหม้ความร้อนที่สูญเสียจากการเผาไหม้ถ่านหิน 1 กรัมคือ
.
การเผาไหม้กำมะถัน
ดังนั้นอากาศที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้กำมะถัน 1 กรัมคือ
ดังนั้นผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้หลังจากการเผา
