Contenu connexe Plus de nuchida suwapaet (15) บทที่ 4 ภาคปลาย.25553. • การสันดาป คือ ปฏิกิริยาเคมีระหวางเชื้อเพลิงกับออกซิเจนซึ่งให
ความรอนออกมา
• เชื้อเพลิงและการสันดาปในโรงไฟฟามีความสําคัญมาก เพราะ
การสันดาปของเชื้อเพลิงมีผลตอความปลอดภัยและ
ประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานไฟฟา
9. เชื้อเพลิงแข็ง
• สําหรับโรงไฟฟา จะกลาวถึงเฉพาะ ถานหิน
• เกิดตามธรรมชาติ
• ธาตุที่เปนองคประกอบสําคัญ คือ คารบอน ไฮโดรเจน
• และธาตุอื่นปน เชน ออกซิเจน ไนโตรเจน
10. ประเภทของถานหิน
• ถานพีท (peat)
• ถานลิกไนต (lignite)
• ถานซับบิทูมินัส (sub-bituminous)
• ถานบิทูมินัส (bituminous)
• ถานแอนทราไซต (anthracite)
12. ถานพีท (peat)
• เกิดจากเศษพืชที่เนาเปอยผุพัง
• จัดเปนถานหินที่มีคุณภาพต่ําที่สุด
• ใหควันมาก ใหความรอนต่ํา
• มีปริมาณคารบอนนอยที่สุด
13. ถานลิกไนต (lignite)
• มีวิวัฒนาการมาจากถานพีท
• เปนถานหินคุณภาพต่ํา
• ถาเปนถานลิกไนตคุณภาพสูงจะเปนสีดํา คือ ลิกไนตดํา (black lignite)
• ควันนอยกวา และ ใหความรอนสูงกวา ถานพีท
14. ประโยชนของถานลิกไนต
• เชื้อเพลิงหุงตม
• เชื้อเพลิงในโรงงานอุตสาหกรรม
• เชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟา
• วัตถุดิบในการผลิตน้ํามันเชื้อเพลิงสังเคราะห
• ......
17. ถานบิทูมินัส (bitumunous)
• นิยมใชมากในตางประเทศ
• ไมมีในประเทศไทย
• ใหคาความรอนสูงกวาถานลิกไนต
• เถาถานต่ํา เกิดควันนอย
• เปนวัตถุดิบในการผลิตถานโคก
• คุณสมบัติ ตามตาราง 3.5
18. ถานแอนทราไซต (anthracite)
• เปนถานหินคุณภาพดีที่สุด
• เกิดควันนอยมาก
• ใหคาความรอนทางเชื้อเพลิงสูง
• มีความแข็งมาก จนเรียกวา ถานหินแข็ง (hard coal)
• ติดไฟยาก แตถาติดแลวดับยาก
• ไมมีในประเทศไทย
19. ประโยชนของถานหิน
• เปนเชื้อเพลิงผลิตพลังงานไอน้ํา เพื่อนําไปผลิตกระแสไฟฟา
• นิยมใช ลิกไนต
• แปรเปนถานโคกเพื่อใชในงานอุตสาหกรรมถลุงเหล็ก
• ถานโคก คือ กากที่เหลือหลังจากนําถานหินไปกลั่นทําลายแลว คือ นําเอาถาน
หินไปบรรจุในที่จํากัดไมใหอากาศเขาได แลวใหความรอนจนถานรอนแดง
สารไฮโดรคารบอนที่อยูในถานหินจะระเหยออกไปเปนแกส ประกอบดวย
คารบอนประมาณรอยละ 80-90
• เปนเชื้อเพลิงสําหรับรถไฟหรือเรือเดินทะเล
• เปนเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมการผลิตแกว ปูนซีเมนต ฯลฯ
• เปนเชื้อเพลิงหุงตมและใหความรอน (heater)
23. น้ําหนักจําเพาะ (specific weight)
æmö
g = rg = ç ÷ g
èV ø
• g = น้ําหนักจําเพาะของสสาร มีหนวยเปน kN/m3
• m = มวลของสสาร มีหนวยเปน kg
• V = ปริมาตรของสสารมีหนวยเปน m3
24. ความถวงจําเพาะ (specific gravity)
• อัตราสวนที่แสดงใหเห็นวา ที่ปริมาตรและอุณหภูมิเดียวกัน สสารนั้น
หนักกวาน้ําบริสุทธฺกี่เทา
SG = (gสสาร / gน้ํา ) = ( rสสาร / rน้ํา )
• gน้ํา คือ น้ําหนักจําเพาะของน้ําบริสุทธฺ เทากับ 9.81 kN/m3
• r คือ ความหนาแนน
25. ความถวงจําเพาะแบบ API (API gravity)
ใชวัดความถวงจําเพาะของน้ํามัน บางครั้งเรียกวา องศาเอพีไอ (degree of API)
วัตถุประสงคเพื่อ
• ใหอานคางาย
• เปนมาตรฐานในการซื้อขายน้ํามันทั่วโลก
141.5
° API = - 131.5
( SG.15.6 /15.6°C )
• โดยที่ (SG.15.6/15.6°C) = ( rสสารนั้นที่ 15.6°C / rน้ําที่ 15.6°C ) = ความถวงจําเพาะ
• น้ํามันที่มีความถวง API สูง จะมีคาความถวงจําเพาะต่ํา
• น้ํามันที่มีความถวง API ต่ํา จะมีคาความถวงจําเพาะสูง
26. • หาคาองศา API เพื่อบอกคาความหนืดของน้ํามันอยางงาย
• ใชแบงประเภทของน้ํามัน
• ตัวอยาง ถาความถวงจําเพาะมีคา 0.611
องศา API = 141.5 - 131.5 = 100
0.611
29. คาความรอนเชื้อเพลิง (Heating Value)
• คาความรอน คือ ปริมาณความรอนที่ไดจากการสันดาปของเชื้อเพลิง
• แบงเปน คาความรอนสูง HHV และ คาความรอนต่ํา LHV
• ผลจากการสันดาปคือ ความรอน อากาศ น้ํา คารบอนไดออกไซด
• HHV (higher heating value) คือ คาความรอนที่ไดจากการเผาไหมรวมกับ
คาความรอนแฝงที่ไดจากการกลั่นตัวของไอ (ความรอนแฝง คือ คาความ
รอนเมื่อไอน้ํากลั่นตัวเปนน้ํา (คายความรอน))
• LHV (lower heating value) คือ คาความรอนที่ไดจากการเผาไหมที่ไมรวม
คาความรอนแฝงที่ไดจากการกลั่นตัวของไอ
31. LHV = HHV - mw h fg
LHV = HHV - 9mH 2 h fg
• โดยที่ mw คือ มวลของไอน้ําในสารที่ไดจากการสันดาปตอ 1 หนวยของ
เชื้อเพลิงเนื่องจากการสันดาปของ H ในเชื้อเพลิง
• mH2 คือ มวลของไฮโดรเจนในเชื้อเพลิง 1 kg ซึ่งวิเคราะหจาก ultimate
analysis
• hfg คือ ความรอนที่ตองใหกับน้ําเพื่อทําใหน้ํากลายเปนไอ (hg – hf)
32. การคํานวณการสันดาป
• การสันดาป หมายถึง ปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นอยางรวดเร็วระหวาง
ออกซิเจนกับสารสันดาปได ของเชื้อเพลิงชนิดหนึ่งๆ
• สารสันดาปหลัก 3 ตัวคือ คารบอน ไฮโดรเจน และกํามะถัน
33. การสันดาปอยางสมบูรณ
C + O2 ® CO2 + 32.8 MJ / kg
2 H 2 + O2 ® 2 H 2O + 142.1 MJ / kg
• เปนปฎิกิริยาคายความรอน
34. ในการสันดาปจริง
C + ( O2 + 3.76 N 2 ) ® CO2 + 3.76 N 2
ในอากาศ ประกอบดวยกาซไนโตรเจนและสารเจือปนอื่นๆ โดยสวนใหญเปน
ออกซิเจน 23.2 % โดยน้ําหนัก และ 21% โดยปริมาตร
ไนโตรเจน 76.8 % โดยน้ําหนัก และ 79 % โดยปริมาตร
40. • ในการสันดาปจริง จะใชอากาศในปริมาณที่มากกวา และจะบอก
ปริมาณการใชอากาศเปนจํานวนเทาของอากาศพอดีสันดาปสมบูรณ
เรียกวา เปอรเซ็นตอากาศทฤษฎี
AFac = (เปอรเซ็นตอากาศทฤษฎี) x (AFth) / 100
โดยที่ เปอรเซ็นตอากาศทฤษฎี = 100% + %Excess Air
( AFac - AFth )
% Excess Air = x100
AFth
41. เชน
• การสันดาปสมบูรณ โดยใชอากาศ 100 % อากาศทฤษฎี
CH4 + 2(O2 + 3.76N2) ® CO2 + 2H2O + 7.52N2
• การสันดาปสมบูรณ โดยใชอากาศ 150 % อากาศทฤษฎี
CH4 + (1.5)[2(O2 + 3.76N2)] ® CO2 + 2H2O + O2 + 11.28N2
45. ตัวอยาง 1
• จากการวิเคราะหถานหินในหองทดลองนั้น ในขั้นของ ultimate analysis
พบวามีองคประกอบคือ C = 73.99% H = 5.39% O = 10.02%
N = 1.38% S = 1.79% และเถา 7.43% จงคํานวณหาปริมาณอากาศที่ใช
ในการสันดาป โดยสมมติใหเปนการสันดาปอยางสมบูรณตามหลัก
ทฤษฎี
C + O 2 ® CO 2
2 H 2 + O 2 ® 2 H 2O
S + O 2 ® SO 2
46. ตัวอยาง 2 หนา
• การหาเปอรเซ็นตอากาศทฤษฎีการสันดาปเชื้อเพลิง CaHb
• เชื้อเพลิงประเภทไฮโดรเจนคารบอนสันดาปกับอากาศ ปรากฏวาเมื่อ
วิเคราะหสารที่ไดจากการสันดาปโดยปริมาตรจะได CO2 10.5%
O2 5.3% N2 84.2% จงคํานวณหาสูตรเคมีของเชื้อเพลิงและเปอรเซ็นต
อากาศทฤษฎีที่ใช
47. ตัวอยาง 3
เชื้อเพลิงที่ใชในการสันดาปมีสูตรทางเคมี คือ C14H30 หลังจากการสันดาป
แลวไดกาซไอเสียโดยปริมาตร ดังนี้ คือ
CO2 = 11.226% O2 = 4.145% CO = 0.863% N2 = 83.766%
จงคํานวณหา
• อัตราสวนอากาศตอเชื้อเพลิงโดยมวล
• เปอรเซ็นตอากาศสวนเกิน
• อัตราสวนไอน้ําจากกาซไอเสียโดยมวลตอเชื้อเพลิง
50. ถานหินสะอาด
• เทคโนโลยีถานหินสะอาด (Clean Coal Technology)
• คือ เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทําเหมือง การ
จัดการถานหินกอนนํามาใช และการใชประโยชนถานหิน โดยมี
ผลกระทบตอสิ่งแวดลอมนอยที่สุด
• เทคโนโลยีเหลานี้เกี่ยวของกับการลดหรือกําจัดมลพิษที่เกิดขึ้นจากการนํา
ถานหินมาใชประโยชน รวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพในการใชถานหิน
เปนเชื้อเพลิง
51. http://en.wikipedia.org/wiki/Clean_coal_technology
• Clean coal technology is a collection of technologies being developed to
reduce the environmental impact of coal energy generation.
• clean coal technologies are being developed to remove or reduce pollutant
emissions to the atmosphere.
• Some of the techniques that would be used to
• chemically washing minerals and impurities from the coal,
• gasification
• treating the flue gases with steam to remove sulfur dioxide,
• carbon capture and storage technologies to capture the carbon dioxide from
the flue gas and
• dewatering lower rank coals (brown coals) to improve the calorific value,
and thus the efficiency of the conversion into electricity.
52. ตัวอยางโรงไฟฟาเทคโนโลยีถานหินสะอาด
http://www.consumersenergy.com/content.aspx?id=1964
• The pilot carbon capture and storage (CCS) power plant at the first coal-fired plant in
the world, Schwarze Pumpe in northern Germany, uses "oxyfuel" technology. (2008)
(http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7586569.stm)
• Oxyfuel combustion involves burning the coal in nearly pure oxygen rather than the
air/coal mix currently used in conventional power plants.