Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 37. 13 oktober 1951 - Kolets förbränning, av Wll
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
IS oktober 1951
839
Kolets förbränning
546.26 : 662.61
Fastän kolets förbränning är en av de viktigaste kemiska
reaktionerna inom tekniken, har frågan om förloppet vid
förbränningen länge diskuterats. Med förbränning avses då
i allmänhet reaktionen mellan kol och syre vid
temperaturer över 1 000°K.
Reaktioner
Vid förbränningstekniska beräkningar använder man
vanligen följande ekvation som uttryck för
förbränningsförloppet
C + 02 = C02 (1)
Enligt denna ekvation sker förbränningen i ett steg, varvid
bränslets hela värmeenergi frigöres. En förbränning på
detta sätt skulle bl.a. medföra, att kolets yttemperatur
skulle bli mycket hög, och vid de vanliga kolbränslena
skulle man inte kunna undgå en smältning av
askbeståndsdelarna. Erfarenheten visar emellertid, att man inte får så
extremt höga temperaturer som motsvarar en förbränning
enligt ekv. (1).
Även andra erfarenheter tyder på, att den primära
förbränningen skulle gå till koloxid enligt ekv. (2), följd av
en sekundär förbränning i gasform enligt ekv. (3)
2C + 02 = 2CO (2)
2CO + 02 = 2C02 (3)
För att kunna experimentellt konstatera, om det
sistnämnda förloppet är det som verkligen äger rum, måste
man på något sätt förhindra koloxidens oxidation enligt
ekv. (3). Om man på ett eller annat sätt får koloxid till
övervägande del efter förbränningen, kan man dock inte
vara säker på att den har bildats enligt ekv. (2), utan den
kan ha bildats genom förbränning enligt ekv. (1) och
efterföljande reduktion enligt
G + CO,
: 2CO
(4)
Reduktionen enligt ekv. (4) är emellertid en relativt
långsam reaktion, vilket gör att syre knappast förekommer
tillsammans med koloxid, som bildats på detta sätt. Syret
skulle nämligen vid de vanligen förekommande
temperaturerna omedelbart oxidera koloxiden till koldioxid.
Koloxidens förbränning anses allmänt ske genom en
kedjereaktion, varvid vattenånga spelar en stor roll1.
Startreaktionerna synes utgöras av "vattengasreaktionen" (ekv.
5) och en väteoxidation (ekv. 6).
CO + HaO = C02 + Hc (5)
H2 + Oa = 2ÖH (6)
Den enligt ekv. (6) bildade hydroxylen initierar [-reaktionen-] {+reaktio-
nen+}
OH + CO = COa + H (7)
och sedan kan man få en kedjeförgrening
H + 02 = OH + O (8)
O + H„ = OH + H (9)
Prov med inhibitorer
För att hindra koloxidens oxidation borde man försöka
bryta kedjereaktionen. Enligt iakttagelser av Arthur2
verkar halogenerna som inhibitorer för kedjereaktionen. Man
får vid ökande halt halogener en ökning av
"koloxidkvoten" CO/(CO + COa) vid förbränning av kol. Härvid
skulle man få reaktionerna (10)—(11), varvid
reaktionskärnorna ("propagation centres") skulle förstöras enligt
ekv. (II)1
H + Cl2 = HCl + Cl (10)
OH + HCl = H20 + Cl (11)
Experiment med koltetraklorid som inhibitor har gjorts
av Bridger3 (Tekn. T. 1947 s. 843). Han fann vid
förbränning i ett skikt av 1 mm kokspartiklar, att koloxidhalten
i förbränningsgaserna växte med ökande mängd
koltetraklorid och fick vid 1 000°C och 2 «/o CC14 koloxidkvoten
0,90.
En annan teknik användes av Mertens och Hellinckx1.
De gjorde prov med grafitstavar, inlagda i kvartsrör i en
elugn, som hölls vid 1 000°C. Tekniskt rent syre (99,6 °/o)
fick först passera endast ett kalciumkloridtorn, så att en
tillräcklig mängd vattenånga fanns kvar i gasen, och
leddes därefter genom röret med grafitstavarna. Omedelbart
utanför ugnen kyldes röret kraftigt med cirkulerande
vatten, och gaserna leddes bort snabbt.
Vid syreflödet 5 1/h och kylsystemet inkopplat fick man
övervägande koldioxid, men med koltetrakloridtillsats fick
man övervägande koloxid:
Endast kylsystem
Kylsystem +
koltetraklorid
%
co2 ............................................81,4 9,2
CO ............................................18,2 90,6
o2 ..............................................0,4 0,2
CO
cë+co* ..............................°’183 °’908
En undersökning gjordes också med tillsättning av
koltetraklorid till koldioxid, som leddes genom röret. Härvid
fick man emellertid en mycket liten ökning av
koloxidbildningen, vilket visar, att koltetrakloriden inte verkat
som katalysator för reduktionen enligt ekv. (4) utan
som inhibitor för oxidationen enligt ekv. (3).
De refererade proven med inhibitorer tyder på, att man
vid kolets förbränning primärt skulle få koloxid. Det är
emellertid inte uteslutet, att tillsatserna inte bara påverkar
gasreaktionerna utan också kan påverka ytreaktionen. Vid
proven har man inte heller helt kunnat undvika att få
koldioxid i förbränningsgaserna.
Prov med höga gashastigheter
Redan 1936 fann Chukhanov att koloxidhalten i
förbränningsgasen i en bränslebädd ökade, då man ökade
lufthastigheten. Även förbränningsförsök med kolrör, som
man blåste luft igenom, gav detta resultat, ökningen av
koloxidhalten med ökande lufthastighet tyder på, att
koloxid skulle vara den primära produkten. Om koloxiden
hade bildats genom reduktion enligt ekv. (4), skulle man
nämligen fått en minskning av koloxidhalten vid ökad
gashastighet.
Förbränningsförsök med små kolstycken i en liten cyklon
av glas eller metall har gjorts av van Loon och Smeets4.
Kolstyckena som vägde ca 0,6 g, infördes glödande i
cyklonen och förbrändes i kallt syre, som blåstes igenom med
olika hastigheter. Gashastigheten var alltid så stor, att
kolstyckena rullade runt i cyklonen och att gastemperaturen
Fig. 1.
Koloxidkvot
som
funktion av
gasflödets inverterade värde
enligt van
Loon och
Smeets.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
