Caracteristicas De Los Combustibles a6t39

CARACTERIZACIÓN Ó DE LOS COMBUSTIBLES

INTRODUCCIÓN COMBUSTIBLES SÓLIDOS COMBUSTIBLES LÍQUIDOS COMBUSTIBLES GASEOSOS

Dpto. INGENIERÍA ENERGÉTICA Y FLUIDOMECÁNICA

TECNOLOGÍA DE LA COMBUSTIÓN

E.T.S. de INGENIEROS INDUSTRIALES UNIVERSIDAD DE VALLADOLID

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INTRODUCCIÓN Ó • Esta lección tiene por objeto especificar las características fundamentales de los combustibles que son la base para el estudio de las tecnologías asociadas a su combustión. • Se seguirá las recomendaciones de AENOR. • Existen muchas más características asociadas a los diferentes combustibles que las recogidas en esta lección, si bien muchas de ellas son utilizadas: • Para otras tecnologías que no son la generación de calor. • Para estudios puntuales sobre comportamiento de nuevos materiales. • Estudio de nuevas tecnologías. • .......




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COMBUSTIBLES SÓLIDOS Ó Se distinguen tres tipos: * De origen fósil (Carbón) * De origen no fósil (Leña o Residuo) * Coque (procedente de petróleo y carbón) De origen fósil a) Rango El rango de un carbón representa su grado de carbonificación e indica la época de procedencia del mismo. Esta característica está referida a un carbón puro dispuesto en capa unitaria. Según su antigüedad geológica, considerada en orden creciente, los carbones se han denominado en España. * Antracita * Hulla * Lignito * Turba La tendencia actual consiste en clasificar a los carbones en dos grandes grupos: * Carbones de alto y medio rango, que excede P.C.S. 24 MJ/kg, seco, sin cenizas. * Carbones de bajo rango, que no alcanzan P.C.S. 24 MJ/kg, seco, sin cenizas.




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De origen no fósil a) El tipo de combustible indicará su procedencia, especificándose si se trata de un combustible tal como se encuentra t en su estado t d natural t l (leña) (l ñ ) ó es un residuo id de d un proceso industrial, i d t i l distinguiéndose di ti ié d l los siguientes tipos: * Textil * Vegetal V t l * Químico * Residuo de procedencia industrial * Residuo urbano.

q Coque a) El tipo de coque indicará: * La materia de la que procede * El proceso utilizado tili d para su obtención. bt ió




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Propiedades físicas Poder calorífico Es la cantidad de calor obtenido en la combustión a presión constante de 1kg de combustible sólido, cuando los productos de la misma se enfrían hasta 25ºC. En base seca. Granulometría Expresa la finura de molienda y se valora haciendo pasar una muestra de carbón pulverizado por un tamiz de un determinado ancho de malla. El residuo retenido en el tamiz se denomina Rechazo y se expresa en tanto por ciento del peso total de la muestra. Indice de molturabilidad Expresa la facilidad de trituración de un carbón. Una muestra previamente calibrada, se somete a trituración en un molino de laboratorio, de características definidas. La fracción de ella que pasa a través de un tamiz con malla de ancho determinado, se compara la fracción de un combustible de referencia que tiene índice 100. En general, la molturabilidad depende básicamente del contenido en volátiles. Indice de hinchamiento Expresa el comportamiento del carbón cuando se calienta a temperatura a las que se provoca su escisión en dos fases: gaseosa y sólida. La forma y volumen final obtenidos de una muestra inicial de carbón, sometido al citado calentamiento, se compara con una escala establecida en la que se asignan unos números a cada forma y volumen. Indice de abrasividad Expresa la mayor o menor capacidad que tiene un carbón para producir erosión en los elementos de un equipo de manejo del mismo. Se utilizará la escala MOHS, que se asigna un valor o índice a diez materiales distintos según su abrasividad.




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Densidad volumétrica Es el coeficiente entre la masa de una muestra de coque contenida en un cubo de dimensiones determinadas y el volumen de dicho cubo. Temperatura de inflamación Es la menor temperatura a la que se inflaman los vapores emitidos por el combustible al ponerlo en o con una llama que si es retirada no hace posible mantener la combustión. Temperatura de ignición Es la temperatura, superior a la de inflamación, a la que la llama originada por la combustión de los vapores inflamables es duradera y persistente.




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Análisis del combustible Humedad Es la cantidad total de agua que contiene el carbón. Se expresa en tanto por ciento del peso total. Se compone de la humedad superficial, que es la cantidad de agua en % de peso que se evapora mediante un secado al aire, y humedad inherente que es la cantidad de agua que permanece en el carbón después de secado al aire. Análisis inmediato Este análisis se realiza sobre una muestra secada al aire, y proporciona información sobre los parámetros siguientes: * Materia volátil Es el porcentaje de pérdida de peso experimentado por un carbón al calentarlo en ausencia de oxígeno, durante siete minutos a 925ºC. En este tanto por ciento no se incluye la humedad del carbón. * Carbón fijo Es el residuo sólido que resulta de la determinación de la materia volátil de un carbón una vez descontadas las cenizas. Se expresa en tanto por cierto en peso. * Cenizas Es el residuo sólido resultante de la combustión completa de un carbón. Se expresa en tanto por ciento en peso. * Materias extrañas Son las materias no combustibles que pueden incorporar un combustible en virtud de su tipo o procedencia. Se expresa en tanto por ciento en peso. Análisis elemental este análisis establece el porcentaje en peso de elementos químicos y cenizas que componen un carbón: Carbón, Hidrógeno, Oxígeno, Azufre, Nitrógeno, Cloro, Fosfato y Cenizas.




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Análisis de reflectividad Es el análisis microscópico de un carbón que, a través del porcentaje de luz que refleja, permite determinar su porcentaje de pureza. Propiedades P i d d físicas fí i d las de l cenizas i d b á indicarse deberán i di l valores los l d las de l temperaturas t t que a continuación ti ió se detallan, tanto en atmósfera reductora como oxidante. Estas temperaturas están referidas a una muestra de ceniza en forma de pirámide de base triangular. * Temperatura p de deformación inicial Es la temperatura p a la cual el vértice de la muestra adquiere forma redondeada. * Temperatura de reblandamiento Es la temperatura a la cual la muestra adquiere forma esférica con altura igual a la base. * Temperatura de fusión Es la temperatura a la que la muestra funde tomando una forma casi plana.

Análisis de las cenizas Este análisis establece el porcentaje en peso de los compuestos químicos que constituyen las cenizas de un carbón. Na2O, K2O, Fe2O3, Al2O3, Si O2, Ti O2, CaO, S O3, MgO, P2O5, MnO, Otros,




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Propiedades a determinar según el tipo de combustible sólido

Propiedades físicas ¾ Poder calorífico ¾ Granulometría ¾ Índice de molturabilidad ¾ Índice de hinchamiento ¾ Indice de abrasividad ¾ Densidad volumétrica ¾ Temperatura de inflamación ¾ Temperatura de ignición Análisis nálisis del combustible ¾ Humedad ¾ Análisis inmediato ¾ Materias extrañas Análisis elemental Análisis de refrectividad Propiedades de las cenizas ¾ Temperatura de deformación inicial ¾ Temperatura de rebalandecimiento ¾ Temperatura T de d fusión f ió Análisis de cenizas

Fósil

No fósil

Coque

* * * * *

*

* * *

* *

* *

* *

* * * *

* *

* * * *

* * * *

* * * * * *

* * *

*




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COMBUSTIBLES SÓLIDOS PCI

PCS

Densidad (kg/m3)

Kcal/kg

te/kg

kWh/kg

MJ/kg

MJ/kg

875 (1)

8.194

8,19

9,53

34.30

34,70

Madera seca

s.d.

4.539

4,54

5,28

19,00

s.d.

Madera húmeda

s.d.

3.440

3,44

4,00

14,40

s.d.

Antracita

(1) Carbón desmenuzado




COMBUSTIBLES LÍQUIDOS Í Se especificará su precedencia, indicando por ejemplo si proceden del petróleo natural, hulla pizarras bituminosas, etc. Además se incluirá la denominación usual con que se le conoce en el mercado: como por ejemplo “gasóleo”, Fuel-oil”, etc. Análisis del combustible comprende la determinación de: Agua, Cenizas, Carbono, Hidrógeno, Oxigeno, Azufre, Nitrógeno, Vanadio. Los resultados se expresan en tanto por ciento en peso, y se referirán al combustible a unas condiciones específicas. Poder calorífico El poder calorífico superior (PCS) se determinará por mediciones directas en bomba calorimétrica, y el poder calorífico inferior (PCI), mediante cálculo. Se expresará en megajulios/kilogramo. Viscosidad Se expresará en grados Engler y para las temperaturas de 10 º, 50 º y 100 ºC. Punto de inflamación e ignición se expresarán en grados Celsius. Punto de congelación se expresará en grados Celsius. Peso específico se indicarán el correspondiente a las temperaturas de 10 º, 50º y 100 ºC. Residuos de la combustión Se indicará la temperatura de fusión y composición de las cenizas, indicando los residuos carbonosos.




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CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS SEGÚN ARTÍCULO 3º DEL REGLAMENTO DE INSTALACIONES PETROLÍFERAS (R.D. 2085/1994) Clase A:

Hidrocarburos licuados cuya presión absoluta de vaporización a 15 ºC es superior a 98kPa, es decir a 15 ºC y presión atmosférica son gases. (Butano, Propano y otros hidrocarburos licuables) Subclase A1: Se almacenan licuados a una temperatura inferior a 0 ºC. C. Subclase A2: Se almacenan licuados en otras condiciones

Clase B:

Hidrocarburos cuyo punto de inflamación es inferior a 55 ºC y no están incluidos en la Clase A ((Gasolinas,, naftas,, etcétera). ) Subclase B1: Punto de inflamación inferior a 38 ºC. Subclase B2: Punto de inflamación superiores a 38 ºC.

Clase C:

Hidrocarburos cuyo punto de inflamación está comprendido entre 55 ºC y 100 ºC

Clase D:

(Gasóleo, fuel, diesel, etcétera). Hidrocarburos cuyo punto de inflamación es superior a 100 ºC (Asfaltos, vaselinas, parafinas y lubricantes).

Real Decreto 61/2006, de 31 de enero, por el que se determinan las especificaciones de gasolinas, gasóleos, fuelóleos y gases licuados del petróleo y se regula el uso de determinados biocarburantes







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COMBUSTIBLES LÍQUIDOS PCI

PCS

Densidad (kg/m3)

Kcal/kg

te/kg

kWh/kg

MJ/kg

MJ/kg

GLP Propano

506 (1)

11.073

11,07

12,88

46,35

50,45

GLP Butano

580 (1)

10.939

10,94

12,72

45,79

49,68

Queroseno

780

10.368

10,37

12,06

43,40

46,50

Gasóleo C

850

10 099 10.099

10 10 10,10

11 74 11,74

42 28 42,28

43 12 43,12

Fuelóleo nº1

944

9.699

9,70

11,28

40,60

42,70

(1) Densidad en estado líquido a 20 ºC




Viscosidad




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COMBUSTIBLES GASEOSOS Se especificará, en primer término, si se trata de gases naturales o de gases resultantes de un proceso industrial,, indicando su p procedencia,, en especial p para los últimos. Además,, se citará la denominación p usual con que se les conoce en el mercado. Clasificación según familias Se indicará la familia a que pertenece el gas y el índice de Wobbe del mismo, así como el p potencial de combustión o índice de Delbourg. g Presión y temperatura de utilización Se indicará la presión y temperatura del gas suministrado a la caldera. Si el suministro es a baja presión, éste se expresará en pascales. Si el suministro de gas se realiza a media o alta p presión , ésta se indicará en bares. La temperatura p del g gas suministrado se expresa p en g grados kelvin (K). Análisis Se indicarán los tantos por ciento en volumen de los distintos componentes del gas a utilizar, referidos a 288,15 , K ((15ºC)) de temperatura p y a 1,01325 , bar ((1 atm). ) Poder calorífico El poder calorífico del gas a utilizar puede determinarse partiendo de los análisis químicos respectivos y realizando los cálculos correspondientes. Tanto el PCS como el PCI se darán en MJ/m3 ((n)) de g gas en condiciones normales. Densidad se indicará la densidad relativa del gas con respecto al aire, referida al gas seco y en condiciones normales. * Condiciones normales 1,01325 , bar y 273 K. Dpto. INGENIERÍA ENERGÉTICA Y FLUIDOMECÁNICA



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UNE 60 002 Clasificación Cl ifi ió de d los l combustibles b tibl gaseosos en familias f ili 3.1 Primera familia Esta familia incluye y los ggases manufacturados ((Grupo p a)) con un índice de Wobbe superior p comprendido entre 22,4 MJ/m3 y 24,8 MJ/m3. 3.2 Segunda familia Esta familia incluye incl e los gases naturales nat rales y las mezclas me clas hidrocarburos-aire hidrocarb ros aire cuyo c o índice de Wobbe superior esté comprendido entre 39,1 MJ/m3 y 54,7 MJ/m3. 3.3 Tercera familia Esta familia incluye los gases licuados de petróleo cuyo índice de Wobbe superior esté comprendido entre 72,9 MJ/m3 y 87,3 MJ/m3.




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PCS W= d

Potencial de combustión C Dpto. INGENIERÍA ENERGÉTICA Y FLUIDOMECÁNICA



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DENSIDAD RELATIVA DE LOS GASES COMBUSTIBLES Densidad

Densidad relativa

kg/Nm3

-

GN

0,828

0,64 (aire)

Propano

2 038 2,038

1 58 (aire) 1,58

Gasóleo

890

691 (agua)




COMBUSTIBLES GASEOSOS PCI

PCS

Densidad (relativa)

Kcal/m3(n)

te/m3(n)

kWh/m3(n)

MJ/m3(n)

MJ/m3(n)

GLP Propano

1,85

20.484

20,5

23,8

85,7

93,3

GLP Butano

2,41

26.253

26,3

30,5

109,9

119,2

Gas Natural

0,63

9.228

9,23

10,73

38,63

42,92

Gas ciudad

0 65 0,65

4 037 4.037

4 04 4,04

4 69 4,69

16 90 16,90

18 20 18,20







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