Hoření a tvorba kouře

Spalování dřeva je oxidace jeho složek na oxid uhličitý CO₂ a voda N₂O.

Křivka charakterizující výtěžek těkavých organických sloučenin v závislosti na teplotě pyrolýzy dřeva

K provedení tohoto procesu je zapotřebí dostatečné množství oxidačního činidla (kyslíku) a zahřátí dřeva na určitou teplotu.

Při zahřívání bez přístupu kyslíku dochází k tepelnému rozkladu dřeva (pyrolýze), jehož výsledkem je tvorba uhlí, plynů, vody a těkavých organických sloučenin.

Podle teorie vyvinuté G. F. Knorrem a dalšími vědci lze spalování dřeva znázornit následovně.

Na začátku ohřevu se ze dřeva odpařuje vlhkost. Následně dochází k tepelnému rozkladu jeho složek. Složky dřeva jsou z velké části oxidovány, takže se rozpadají při nízké teplotě. Tvorba těkavých látek dosahuje maxima (až 85 % hmotnosti suchého dřeva začíná při cca 160° a 300°).

Produkty primárního rozkladu dřeva v důsledku složitých oxidačních a redukčních procesů přecházejí do plynného stavu, ve kterém se snadno mísí s molekulami kyslíku a vytvářejí hořlavou směs, která se za určitých podmínek (přebytek kyslíku, dostatečně vysoká teplota) vznítí. V závislosti na stavu kvality se dřevo vznítí při 250-350°.

Zplyněné produkty hoří na vnějším okraji plamene, zatímco uvnitř plamene se těkavé produkty pyrolýzy dřeva přeměňují do plynného stavu.

Záře plamene je způsobena horkými částicemi uhlíku hořícími v CO₂ na jeho vnějším okraji s přebytkem kyslíku. Naopak při nedostatku kyslíku, když je teplota relativně nízká, má plamen načervenalou barvu a uvolňuje se značné množství sazí v důsledku nespálených uhlíkových částic.

Čím větší je přísun kyslíku, tím vyšší je teplota, tím větší a jasnější je plamen.

Vzhled plamene závisí také na složení dřeva a v první řadě na obsahu uhlovodíků a pryskyřic. Nejvíce pryskyřic se nachází v borovicích a břízách, které při hoření produkují hustý, jasný plamen. Plamen osiky, jejíž těkavé látky obsahují více oxidu uhelnatého a méně uhlovodíků, je malý, průhledný a má modravý odstín. Při hoření olše, která obsahuje málo pryskyřice, se také tvoří kratší a průhlednější plamen.

Sekvenci tepelného rozkladu pilin během tvorby kouře lze podmíněně znázornit následujícími fázemi.

V první fázi se další „čerstvá“ částice dřevěných pilin vlivem horké směsi par a plynů a tepelného záření ze sousedních hořících částic zahřeje na 150–160 °C. Během této doby se vlhkost převážně odpařuje; není pozorován žádný znatelný pokles objemu částic.

V následujících fázích se také zvyšuje teplota částic, což vede k tepelnému rozkladu organické hmoty dřevěné částice a vznícení části zplyněných produktů pyrolýzy s uvolněním tepla; část těkavých látek je spolu s určitým množstvím nespáleného uhlíku (sazí) unášena konvekčními proudy vzhůru a tvoří kouř. Na konci procesu rozkladu dřeva a uvolnění těkavých sloučenin se velikost částic znatelně zmenšuje.

Uhlí (pevný uhlík), které vzniká při tepelném rozkladu pilin, se zahřívá teplem uvolněným při oxidaci některých těkavých sloučenin a začíná reagovat s oxidem uhličitým a kyslíkem:

Tím vzniká malý, průsvitný, namodralý plamen spalování oxidu uhelnatého.

Objem částic se dále zmenšuje; v konečné fázi se tvoří popel. Pod vlivem uvolněného tepla se začíná zahřívat další „čerstvá“ částice dřevěných pilin.

Mechanismus a chemie spalování dřeva ve formě polen, štěpek nebo hromady pilin je stejná. Existují rozdíly v kvantitativních a kvalitativních aspektech samotného procesu spalování, tj. oxidace organických sloučenin kyslíkem při použití palivového dřeva nebo pilin.

Zde se setkáváme s pojmy tzv. úplného a neúplného spalování. Při úplném spalování se těkavé, páry a plynné látky zcela oxidují (neboli spalují) na oxid uhličitý a vodní páru.

Příkladem úplného spalování je oxidační reakce jedné ze složek kouře – methylalkoholu CH₃ON:

Podobně mohou probíhat reakce oxidace jiných organických sloučenin, které vznikají při tepelném rozkladu dřeva.

V důsledku úplného spalování vzniká směs páry a plynu, která se skládá z oxidu uhličitého a vodní páry, neobsahuje kuřácké složky a nemá žádnou hodnotu pro kouření.

Pro získání kouře vhodného pro uzení je nutné vytvořit podmínky pro nedokonalé spalování dřeva. K tomu se například na palivové dřevo umístí vrstva navlhčených pilin, čímž se výrazně sníží zóna a intenzita spalování. Při nedokonalém spalování se těkavé organické látky oxidují pouze částečně a kouř je nasycen složkami kouření.

Hloubka oxidace produktů pyrolýzy dřeva závisí na množství kyslíku, stejně jako na teplotě spalování a rychlosti odstraňování těkavých látek ze spalovací zóny.

Při nedostatku kyslíku dochází k oxidaci těkavých látek, jako je methylalkohol, podle následující reakce:

Nespálené uhlíkové částice, opouštějící zónu plamene, rychle ochlazují a spolu s dalšími, ne zcela oxidovanými produkty rozkladu dřeva tvoří kouř. Některé z nich se usazují na stěnách udírny ve formě sazí (černě). Pokud není izolace udírny dostatečně dobrá, usazují se na stěnách také kondenzované plynné těkavé látky kouře (pryskyřice, dehet).

Při hlubší, ale také neúplné oxidaci hořlavých látek vzniká oxid uhelnatý:

Obsah oxidu uhelnatého ve spalinách charakterizuje stupeň úplnosti spalování.

Množství kyslíku je tedy jedním z nejvýznamnějších faktorů ovlivňujících chemické složení kouře, zejména změnu obsahu methylalkoholu, formaldehydu a kyseliny mravenčí. Při omezeném přístupu vzduchu do spalovací zóny se tedy z methylalkoholu tvoří aldehyd kyseliny mravenčí:

Když se dovnitř dostane více vzduchu, a tedy i kyslíku, výsledný formaldehyd se oxiduje na kyselinu mravenčí:

S přebytkem vzduchu se kyselina mravenčí zcela oxiduje na oxid uhličitý a vodu:

Při spalování jiných produktů pyrolýzy se v závislosti na stupni oxidace podobně tvoří organické látky, které ovlivňují složení kouře.

Teplota spalování závisí také na množství kyslíku vstupujícího do spalovací vrstvy. Za normálních podmínek nemůže dřevo ve formě polen hořet bez plamene, a tedy ani bez uvolňování tepla. V tomto případě se oxiduje podstatně větší množství látek vzniklých z organické hmoty dřeva než při spalování (doutnání) pilin. Proto se významná část těkavých látek vznikajících při spalování dřeva nevyužívá k uzení a kouř vznikající při uzení má horší složení než kouř získaný při pomalém spalování pilin. Pokud se do hořícího dřeva přidají mokré piliny, množství kouře se zvyšuje, ale i v tomto případě se dřevo využívá neekonomicky.

Teplotní režim přirozeného spalování (doutnání) pilin je mnohem měkčí ve srovnání se spalováním palivového dřeva. Při spalování uhlí, které zbývá po uvolnění těkavých látek, vzniká malý plamen. Výsledné teplo se vynakládá hlavně na ohřev sousedních vrstev pilin, které podléhají tepelnému rozkladu bez přístupu kyslíku, protože vzduch je vytlačován parami a plyny hořící vrstvy.

Hoření je pomalé. Významná část produktů tepelného rozkladu se v plameni neoxiduje, takže relativně mnoho těkavých látek je odváděno konvekčními proudy.

Příkladem nedokonalého spalování pilin je jejich spalování s nenuceným spodním přívodem vzduchu. V tomto případě zcela shoří pouze spodní vrstva pilin. Horké plyny a páry vytlačují vzduch a ohřívají horní vrstvy pilin, což vede k suché destilaci dřeva, v důsledku čehož vzniká uhlí, plyny, voda a organické sloučeniny. Při rovnoměrném přívodu čerstvých pilin shora hoří pouze spodní vrstva uhlí, která vzniká v důsledku suché destilace nadložní vrstvy. Tím vzniká kouř nasycenější těkavými organickými sloučeninami.

Nejlepším způsobem, jak získat kouř bohatý na kuřácké složky, je jeho tvorba v kouřových generátorech pracujících na piliny s ohřevem kuřáckého média plynem, slepou párou nebo elektřinou a ve třecích kouřových generátorech. V tomto případě se získává kouř se zvýšeným obsahem těkavých organických sloučenin, což je způsobeno nízkými teplotami tvorby kouře a nevýznamnou oxidací primárních produktů rozkladu dřeva.

Další materiály k tématu

• Vliv vlhkosti původního dřeva na tvorbu kouře
• Vliv druhů dřeva na tvorbu kouře
• Hořící dřevo
• Vlastnosti kouře ovlivňující kvalitu kouření
• Teplota spalování dřeva
• Vliv podmínek tvorby kouře na jeho složení
• Charakteristika složek kouře (sacharidů a plynných složek) v uzených produktech
• Chemie tvorby kouře
• Produkty spalování dřeva
• Odolnost mikroorganismů vůči kouři

karbo (uhlí). Chemický vzorec uhlíku je C. Nachází se ve druhé periodě v hlavní podskupině čtvrté skupiny, nekov. Za normálních podmínek je agregátní stav uhlíku pevná látka s atomovou krystalovou mřížkou.

Jaký je vzorec pro spalování?
8.1 Reakce spalování

Plyn	Reakce spalování	Spalné teplo
Kysličník uhelnatý	CO + 0,5O2 = CO2	283,17
Metan	CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O	880,90
Etan	C2H6 + 0,5O2 = 2CO2 + 3H2O	1560,90
Propan	C3H8 + 5H2O = 3CO2 + 4H2O	2221,40

Mechanismus spalování uhelného paliva probíhá ve třech fázích: ohřev a sušení, uvolňování těkavých látek a spalování koksových zbytků. Dochází k intenzivním chemickým reakcím s uvolňováním produktů spalování s velkým množstvím energie.

Co se uvolňuje při spalování uhlí?

Uhelné elektrárny uvolňují do ovzduší, řek, potoků a jezer oxid siřičitý, oxid dusíku, pevné částice a rtuť.

Jak psát uhlí v chemii?

Uhlík
Jméno, symbol, číslo	Uhlík / Uhlík (C), 6
Skupina, období, blok	14 (zastaralé 4), 2, p-prvek
Atomová hmotnost (molární hmotnost)	[12,0096; 12,0116] amu (g/mol)
Elektronická konfigurace	[He] 2s22p2 1s22s22p2

Standardní metody zkoušení uhlí. Klasifikace uhlí

Spalování uhlí v kyslíku

http://paramitacenter.ru / Центр довузовской подготовки ПАРАМИТА.

Zobrazení: 26358
Youtube — @Vzdělávací centrum PARAMITA
RKN: zahraniční vlastník zdroje porušuje zákony Ruské federace

Kyslík. Objev kyslíku – online prezentace

Vlastnosti a použití kyslíku

Teplota spalování uhlí: 3 běžné typy

Výpočet spalovacího procesu: složení spalovacího systému a výpočet množství vzduchu,

Oxid uhličitý – Wikipedie

Video

Rovnováha reakcí spalování uhlovodíků

před 3 lety. Zobrazení: 11695

Zajímavá fakta o uhlí

před 6 lety. Zobrazení: 85129

29. Obecná reakce spalování pro všechny uhlovodíky. Jak snadno uspořádat reakční koeficienty

před 6 lety. Zobrazení: 32100

Youtube — @Chemistry pro školáky k dispozici

Spalování. Stupeň 7.

před 3 lety. Zobrazení: 40425

Youtube – @MEKTEP Online CHEMIE

RKN: zahraniční vlastník zdroje porušuje zákony Ruské federace

• spalování uhlí v kyslíku
• vzorec pro spalování metanu
• typ reakce spalování uhlí
• rovnice reakce spalování hořčíku
• spalování uhlí, jaký jev
• napište rovnice spalovacích reakcí v kyslíku, uhlí, lithiu, hydrogenuhličitanu
• vzorec uhlí
• rovnice reakce spalování lithia v kyslíku

Dřevěné uhlí – Wikipedie

Publikováno v kategorii Znalostní báze
Sergej Kolesnikov

Vítejte na mých webových stránkách! Jmenuji se Sergej a jsem ten, kdo zde najde odpovědi na všechny vaše otázky. Na tomto portálu se dozvíte vše od vědeckých faktů až po tipy pro každodenní potřebu. Mým cílem je pomoci vám porozumět složitým tématům a najít jednoduchá řešení pro každodenní úkoly. Zde najdete informace o nejrůznějších tématech: technologie, zdraví, cestování a mnoho dalšího. Společně najdeme odpovědi na všechny vaše otázky!