Combustion industrial

Diplomatura de Maquinas Navales Fundamentos y Operación de los Sistemas de Propulsión del Buque- 2º curso

Combustión Industrial

Luis Alejandro Carlino Reyes

Diplomatura de Maquinas Navales Fundamentos y Operación de los Sistemas de Propulsión del Buque- 2º curso Los combustibles tienen una composición elemental en la que entran fundamentalmente “carbono, hidrógeno y azufre”. El aire esuna mezcla gaseosa que contiene fundamentalmente oxigeno y nitrógeno, con pequeñas cantidades de otros gases y con vapor de agua; en la combustión se considera un aire con un 21% de oxigeno (O2) y 79% de nitrógeno (N2). El proceso para calcular la cantidad mínima de aire necesaria para quemar un combustible depende de la forma en que venga expresada su composición Así, para los combustiblessólidos y líquidos es habitual darla como composición elemental, es decir, en porcentaje en peso de cada elemento (por tanto, por cada 100 Kg de combustible); sin embargo, para combustibles gaseosos es mas frecuente indicar el porcentaje en volumen de cada gas que contiene. Por ello, los cálculos se harán de forma separada para cada tipo de combustible. En la combustión se produce la oxidación de lossiguientes elementos que componen el combustible, es decir, se lleva a cabo las siguientes reacciones: C + O2 → CO2 + CALOR 2H + ½ O2 → H2O + CALOR S + O2 → SO2 + CALOR Sea un combustible que tenga una composición, por cada kg de combustible, de C kg de átomos de Carbono, H kg de átomos de Hidrógeno y S kg de átomos de Azufre, de tal modo que C + H + S = 1 kg. La cantidad de oxigeno quenecesitaría para quemalo completamente seria: O2m = O2 (para quemar el C) + O2 (para quemar el H) + O2 (para quemar el S) Hallamos el volumen de O2 necesario para quemar el carbono, el hidrógeno y azufre con lo cual obtenemos lo siguiente: (P.a.= 12) → C + O2 → CO2 1 mol 1 mol (necesita 1 mol de C para quemar 1 mol de O2) 12 gr 22,4 l (12g de peso de un mol(P.a.) ocupa un volumen de 22,4 l 12 Kg 22,4 m3 Laestequiometria de la reacción indica que se necesita 1 mol de O2 para quemar 1 mol de carbono (paso atómico = 12 → peso de 1 mol = 12 gramos); dado que el oxigeno es un gas, bajo condiciones normales (00 C y 1 atm) 1 mol ocupara un volumen de 22,4 litros. Se realiza un cambio de unidades para trabajar con kg, lo que implica que 12 kg de carbono consumirán 22,4 m 3 de O2 en C.N. (los m3 en C.N.Suelen expresarse abreviadamente como Nm3) Dado que 1 Kg de combustible contiene C Kg de carbono, tenemos que: 12 Kg → 22,4 m3 C Kg → X m3 X = O2 m (para quemar el C) = 22,4/12 . C = 1,87 . C (m3) Se sigue el mismo razonamiento para calcular la cantidad de oxigeno necesario para quemar el hidrógeno y el azufre contenidos en el combustible: (P.a.= 1) → 2H + ½ O2 → H2O 2 mol ½ mol 2 gr 11.2 l 2 Kg11,2 m3 X = O2 m (para quemar el H) = 11,2/2 . H = 5,6 . H (m3)

2 Kg → 11,2 m3 H Kg → X m3

Diplomatura de Maquinas Navales Fundamentos y Operación de los Sistemas de Propulsión del Buque- 2º curso (P.a.= 32) → S + 1 mol 32 gr 32 Kg O2 → SO2 1 mol 22,4 l 22,4 m3 X = O2 m (para quemar el S) = 22,4/32 . S = 0,7 . S (m3)

32 Kg → 22,4 m3 S Kg → X m3

Por lo tanto: O2 m = 1,87 C + 5,6 H +0,7 S [Nm3 de O2/kg combustible] Una vez conocido el volumen de oxigeno necesario para la combustión es sencillo calcular el volumen de aire que lo contiene, recordando la composición de este, con lo cual tenemos que: 100 Nm3 aire → 21Nm3 O2 X Nm3 aire → O2 m Nm3 O2 X = Am = 100/21 . O2 m = 4,76 O2 m Sustituimos en el aire mínimo la cantidad de O2 m tanto para el carbono como hidrógeno y azufre,por lo tanto tenemos que: Am = (4,76 . 1,87 C) + (4,76 . 5,6 H) + (4,76 . 0,7 S) = Am = 8,90 . C + 26,67 . H + 3,33 . S [Nm3 de aire seco/kg combustible]

Diplomatura de Maquinas Navales Fundamentos y Operación de los Sistemas de Propulsión del Buque- 2º curso

Combustión Industrial
Combustión: Se denomina combustión a la reacción química exotermica que se produce al combinarse un cuerpo...