Natuurlijk gas. Verbrandingsproces

Giftig (schadelijk) zijn chemische verbindingen die de gezondheid van mens en dier nadelig beïnvloeden.

Het type brandstof beïnvloedt de samenstelling van de resulterende brandstof schadelijke stoffen... Energiecentrales gebruiken vaste, vloeibare en gasvormige brandstoffen. De belangrijkste schadelijke stoffen in de rookgassen van ketels zijn: oxiden (oxiden) van zwavel (SO 2 en SO 3), stikstofoxiden (NO en NO 2), koolmonoxide (CO), vanadiumverbindingen (voornamelijk vanadiumpentaxide V 2 O5). As behoort ook tot schadelijke stoffen.

Vaste brandstof. In de warmtekrachttechniek worden steenkool (bruin, steen, antraciet), olieschalie en turf gebruikt. De samenstelling van vaste brandstof is schematisch weergegeven.

Als gezien organisch deel brandstof bestaat uit koolstof C, waterstof H, zuurstof O, organische zwavel S opr. De samenstelling van het brandbare deel van de brandstof van een aantal afzettingen omvat ook anorganisch, pyrietzwavel FeS 2.

Het niet-brandbare (minerale) deel van de brandstof bestaat uit vocht W en as A. Het grootste deel van de minerale component van de brandstof wordt tijdens de verbranding omgezet in vliegas dat door de rookgassen wordt meegevoerd. Het andere deel kan, afhankelijk van het ontwerp van de oven en de fysieke kenmerken van de minerale component van de brandstof, in slakken veranderen.

Het asgehalte van huiskool varieert sterk (10-55%). Het stofgehalte verandert overeenkomstig rookgas, tot 60-70 g / m 3 voor kolen met een hoog asgehalte.

Een van de kritische kenmerken as is dat zijn deeltjes hebben verschillende maten, die in het bereik van 1-2 tot 60 micron en meer liggen. Deze eigenschap, als een parameter die as kenmerkt, wordt dispersiteit genoemd.

Chemische samenstelling as van vaste brandstoffen is behoorlijk divers. As bestaat meestal uit oxiden van silicium, aluminium, titanium, kalium, natrium, ijzer, calcium, magnesium. Calcium in as kan aanwezig zijn in de vorm van een vrij oxide, evenals in de samenstelling van silicaten, sulfaten en andere verbindingen.

Meer gedetailleerde analyses van het minerale deel Vaste brandstoffen laten zien dat kleine hoeveelheden as andere elementen kunnen bevatten, bijvoorbeeld germanium, boor, arseen, vanadium, mangaan, zink, uranium, zilver, kwik, fluor, chloor. Sporenverontreinigingen van de vermelde elementen zijn ongelijk verdeeld in vliegasfracties van verschillende deeltjesgroottes, en gewoonlijk neemt hun gehalte toe met een afname van de grootte van deze deeltjes.

Vaste brandstof kan zwavel bevatten in de volgende vormen: pyriet Fe 2 S en pyriet FeS 2 in de samenstelling van de moleculen van het organische deel van de brandstof en in de vorm van sulfaten in het minerale deel. Zwavelverbindingen worden door verbranding omgezet in zwaveloxiden en ongeveer 99% is zwaveldioxide SO 2.

Het zwavelgehalte van steenkool is, afhankelijk van de afzetting, 0,3-6%. Het zwavelgehalte van olieschalie bereikt 1,4-1,7%, turf -0,1%.

Verbindingen van kwik, fluor en chloor bevinden zich in gasvormige toestand achter de ketel.

De as van vaste brandstoffen kan radioactieve isotopen van kalium, uranium en barium bevatten. Deze emissies hebben praktisch geen invloed op de stralingssituatie in het TPP-gebied, hoewel hun totale hoeveelheid de lozingen van radioactieve aerosolen bij kerncentrales met dezelfde capaciteit kan overschrijden.

Vloeibare brandstof. V Verwarmingskrachttechniek maakt gebruik van stookolie, schalieolie, diesel en ketel- en ovenbrandstof.

Er zit geen pyrietzwavel in de vloeibare brandstof. De samenstelling van stookolie-as omvat vanadiumpentoxide (V 2 O 5), evenals Ni 2 O 3, A1 2 O 3, Fe 2 O 3, SiO 2, MgO en andere oxiden. Het asgehalte van stookolie is niet hoger dan 0,3%. Met zijn volledige verbranding is het gehalte aan vaste deeltjes in de rookgassen ongeveer 0,1 g / m 3, maar deze waarde neemt sterk toe tijdens de periode van reiniging van de verwarmingsoppervlakken van ketels van externe afzettingen.

Zwavel in stookolie komt voornamelijk voor in de vorm van organische verbindingen, elementaire zwavel en waterstofsulfide. Het gehalte hangt af van het zwavelgehalte van de olie waaruit het is verkregen.

Stookolie wordt, afhankelijk van het zwavelgehalte daarin, onderverdeeld in: zwavelarm S p<0,5%, сернистые Sp = 0,5+ 2,0% en hoog-zwavel Sp> 2,0%.

Door het zwavelgehalte is dieselbrandstof verdeeld in twee groepen: de eerste - tot 0,2% en de tweede - tot 0,5%. Laagzwavelige ketel- en ovenbrandstof bevat niet meer dan 0,5 zwavel, zwavelhoudend - tot 1,1, schalieolie - niet meer 1%.

gasvormige brandstof is de meest "schone" fossiele brandstof, omdat tijdens de volledige verbranding alleen stikstofoxiden worden gevormd uit giftige stoffen.

As. Bij het berekenen van de uitstoot van fijnstof naar de atmosfeer moet er rekening mee worden gehouden dat onverbrande brandstof (onderverbranding) samen met de as in de atmosfeer terechtkomt.

Mechanische onderverbranding q1 voor kamerovens, als we hetzelfde gehalte aan brandbaar materiaal in de slak en meevoering nemen.

Omdat alle soorten brandstof verschillende verbrandingswarmte hebben, wordt in de berekeningen vaak gebruik gemaakt van het verlaagde asgehalte Ap en zwavelgehalte Spr,

De kenmerken van sommige soorten brandstof worden gegeven in de tabel. 1.1.

De fractie vaste deeltjes eh, die van de oven wordt afgevoerd, hangt af van het type oven en kan worden afgeleid uit de volgende gegevens:

Kamers met vaste asverwijdering., 0.95

Open met vloeibare bodemasverwijdering 0,7-0,85

Halfopen met vloeibare bodemasverwijdering 0,6-0,8

Tweekamerovens ...................... 0,5-0,6

Ovens met verticale voorovens 0.2-0.4

Horizontale cyclonische ovens 0.1-0.15

Van tafel. 1.1 kan worden gezien dat het hoogste asgehalte olieschalie en bruinkool heeft, evenals Ekibastuz-steenkool.

Zwaveloxiden. Zwaveloxide-emissies worden gemeten door zwaveldioxide.

Studies hebben aangetoond dat de binding van zwaveldioxide door vliegas in de gaskanalen van elektrische ketels voornamelijk afhangt van het gehalte aan calciumoxide in de werkmassa van de brandstof.

In droge ascollectoren worden zwaveloxiden praktisch niet afgevangen.

Het aandeel oxiden dat wordt opgevangen in natte asopvangers, dat afhankelijk is van het zwavelgehalte van de brandstof en de alkaliteit van het gietwater, kan worden bepaald aan de hand van de grafieken in de handleiding.

Stikstofoxiden. De hoeveelheid stikstofoxiden in termen van NO 2 (t / jaar, g / s) die met de rookgassen van een ketel (schil) met een capaciteit tot 30 t / h in de atmosfeer wordt uitgestoten, kan worden berekend met behulp van de empirische formule in de handleiding.

De theoretisch benodigde hoeveelheid lucht voor de verbranding van generator-, hoogoven- en cokesovengassen en hun mengsels wordt bepaald door de formule:

V 0 4,762 / 100 * ((% CO 2 +% H 2) / 2 + 2 ⋅% CH 4 + 3 ⋅% C 2 H 4 + 1,5 ⋅% H 2 S -% O 2), nm 3 / nm 3 , waarbij% - in volume.

Theoretisch benodigde hoeveelheid lucht voor de verbranding van aardgas:

V 0 4,762 / 100 * (2 ⋅% CH 4 + 3,5 ⋅% C 2 H 6 + 5 ⋅% C 3 H 8 + 6,5 ⋅% C 4 H 10 + 8 ⋅% C 5 H 12), nm 3 / nm 3, waarbij% - in volume.

Theoretisch benodigde hoeveelheid lucht voor verbranding van vaste en vloeibare brandstoffen:

V 0 = 0,0889 ⋅% C P + 0,265 ⋅% H P - 0,0333 ⋅ (% O P -% S P), nm 3 / kg, waarbij het gewichtspercentage is.

Werkelijke hoeveelheid verbrandingslucht

De vereiste volledigheid van de verbranding bij verbranding van brandstof met de theoretisch vereiste hoeveelheid lucht, d.w.z. bij V 0 (α = 1), kan alleen worden bereikt als de brandstof volledig is gemengd met de verbrandingslucht en een kant-en-klaar heet (stoichiometrisch) mengsel in gasvorm is. Dit wordt bijvoorbeeld bereikt door gasvormige brandstoffen te verbranden met vlamloze branders en door verbranding vloeibare brandstof met hun voorlopige vergassing met behulp van speciale branders.

De werkelijke hoeveelheid lucht voor brandstofverbranding is altijd groter dan de theoretisch vereiste hoeveelheid, aangezien in praktische voorwaarden voor een volledige verbranding is bijna altijd wat overtollige lucht nodig. De werkelijke hoeveelheid lucht wordt bepaald door de formule:

V α = αV 0, nm 3 / kg of nm 3 / nm 3 brandstof,

waarbij α de overtollige luchtcoëfficiënt is.

In het geval van fakkelverbranding, wanneer brandstof tijdens de verbranding met lucht wordt gemengd, voor gas, stookolie en verpulverde brandstof, is de luchtovermaatcoëfficiënt α = 1,05-1,25. Bij verbranding van gas dat volledig is voorgemengd met lucht, en bij verbranding van stookolie met voorvergassing en intensieve vermenging van stookolie met lucht, α = 1,00–1,05. Met de gelaagde methode voor het verbranden van steenkool, antraciet en turf in mechanische ovens met continue brandstoftoevoer en asverwijdering - α = 1,3-1,4. Bij handmatige bediening van de ovens: bij verbranding van antraciet, α = 1,4, bij verbranding van steenkool, α = 1,5–1,6, bij verbranding van bruinkool, α = 1,6–1,8. Voor semi-gasovens α = 1,1-1,2.

Atmosferische lucht bevat een bepaalde hoeveelheid vocht - d g / kg droge lucht. Daarom zal het volume vochtige atmosferische lucht dat nodig is voor verbranding groter zijn dan dat berekend met behulp van de bovenstaande formules:

VB о = (1 + 0,0016d) ⋅ V о, nm 3 / kg of nm 3 / nm 3,

VB α = (1 + 0,0016d) V α, nm 3 / kg of nm 3 / nm 3.

Hier is 0,0016 = 1,293 / (0,804 * 1000) de conversiefactor van de gewichtseenheden van luchtvochtigheid, uitgedrukt in g / kg droge lucht, in volume-eenheden - nm 3 waterdamp in 1 nm 3 droge lucht.

De hoeveelheid en samenstelling van verbrandingsproducten

Voor generator-, hoogoven-, cokesovengassen en hun mengsels, de hoeveelheid individuele producten van volledige verbranding tijdens verbranding met een luchtovermaatcoëfficiënt gelijk aan α:

De hoeveelheid koolstofdioxide

V CO2 = 0,01 (% CO 2 +% CO +% CH 4 + 2 ⋅% C 2 H 4), nm 3 / nm 3

De hoeveelheid zwaveldioxide

V SO2 = 0,01 ⋅% H2S nm 3 / nm 3;

Hoeveelheid waterdamp

V H2O = 0,01 (% H 2 + 2 ⋅% CH 4 + 2 ⋅% C 2 H 4 +% H 2 S +% H 2 O + 0,16d ⋅ V α), nm 3 / nm 3,

waarbij 0,16d V B á nm 3 / nm 3 de hoeveelheid waterdamp is die wordt geïntroduceerd door vochtige atmosferische lucht bij zijn vochtgehalte d g / kg droge lucht;

Hoeveelheid stikstof overgebracht uit gas en ingebracht met lucht

De hoeveelheid vrije zuurstof die wordt geïntroduceerd door overtollige lucht

V O2 = 0,21 (α - 1) ⋅ V O, nm 3 / nm 3.

De totale hoeveelheid verbrandingsproducten van generator, hoogoven, cokesovengassen en hun mengsels is gelijk aan de som van hun afzonderlijke componenten:

V dg = 0,01 (% CO 2 +% CO +% H 2 + 3 ⋅% CH 4 + 4 ⋅% C 2 H 4 + 2 ⋅% H 2 S +% H 2 O +% N 2) + + VO ( α + 0,0016 dα - 0,21), nm 3 / nm 3.

Voor aardgas wordt de hoeveelheid individuele producten van volledige verbranding bepaald door de formules:

V CO2 = 0,01 (% CO 2 +% CH 4 + 2 ⋅% C 2 H 6 + 3 ⋅% C 3 H 8 + 4 ⋅% C 4 H 10 + 5 ⋅% C 5 H 12) nm 3 / nm 3 ;

V H2O = 0,01 (2 ⋅% CH 4 + 3 ⋅% C 2 H 6 + 4 ⋅% C 3 H 8 + 5 ⋅% C 4 H 10 + 6 ⋅% C 5 H 12 +% H 2 O + 0,0016d Vα) nm 3 / nm 3;

V N2 = 0,01 ⋅% N2 + 0,79 V , nm 3 / nm 3;

V O2 = 0,21 (α - 1) V O, nm 3 / nm 3.

Totale hoeveelheid aardgasverbrandingsproducten:

V dg = 0,01 (% CO 2 + 3 ⋅% CH 4 + 5 ⋅% C 2 H 6 +7 ⋅% C 3 H 8 + 9 ⋅% C 4 ⋅H 10 + 11 ⋅% C 5 H 12 + % H 2 O + +% N 2) + VO (α + 0,0016dα - 0,21), nm 3 / nm 3.

Voor vaste en vloeibare brandstoffen, het aantal individuele producten van volledige verbranding:

V CO2 = 0,01855% C P, nm 3 / kg (hierna is % het gewichtspercentage elementen in het werkgas);

V SO2 = 0,007% SP nm 3 / kg.

Voor vaste en vloeibare brandstoffen

V H2O CHM = 0,112 ⋅% H P, nm 3 / kg,

waarin V H2O CHM - waterdamp gevormd tijdens de verbranding van waterstof.

V H2O MEX = 0,0124% W P, nm 3 / kg,

waarbij V H2O MEX - waterdamp gevormd tijdens de verdamping van vocht in de werkende brandstof.

Als voor het sproeien van vloeibare brandstof stoom wordt geleverd in de hoeveelheid W PAR kg / kg brandstof, dan moet de waarde van 1,24 W PAR nm 3 / kg brandstof worden toegevoegd aan het volume waterdamp. Het door atmosferische lucht ingebrachte vocht bij een vochtgehalte d g / kg droge lucht is 0,0016 d V á nm 3 / kg brandstof. Daarom is de totale hoeveelheid waterdamp:

V H2O = 0,112 ⋅% H P + 0,0124 (% W P + 100 ⋅% W PAR) + 0,0016d V á, nm 3 / kg.

V N2 = 0,79 ⋅ V α + 0,008 ⋅% N P, nm 3 / kg

VO2 = 0,21 (α - 1) VO, nm 3 / kg.

Algemene formule voor het bepalen van de verbrandingsproducten van vaste en vloeibare brandstoffen:

V dg = 0,01 + VO (α + + 0,0016 dα - 0,21) nm 3 / kg.

Het volume rookgassen bij verbranding van brandstof met de theoretisch benodigde hoeveelheid lucht (VO nm 3 / kg, VO nm 3 / nm 3) wordt bepaald door de gegeven rekenformules met een luchtovermaat verhouding van 1,0, terwijl de samenstelling van de verbrandingsproducten zullen vrij zijn van zuurstof.

Analyse van rookgassen van ketels stelt u in staat afwijkingen van de normale werking te identificeren en te elimineren, waardoor de efficiëntie van de brandstofverbranding wordt verhoogd en de uitstoot van giftige gassen in de atmosfeer wordt verminderd. Om te begrijpen hoe efficiënt de stookinstallatie werkt en hoe afwijkingen in de werking ervan met een rookgasanalysator kunnen worden opgespoord, is het noodzakelijk te weten welke gassen en in welke concentraties in de rookgassen aanwezig zijn.

De rookgascomponenten zijn hieronder gerangschikt naar afnemende concentratie in het rookgas.

Stikstof N2.

Stikstof is het belangrijkste element van de omgevingslucht (79%). Stikstof neemt niet deel aan het verbrandingsproces, het is ballast. Wanneer het in de ketel wordt gepompt, warmt het op en brengt het de energie die nodig is om het te verwarmen met zich mee naar de schoorsteen, waardoor het rendement van de ketel afneemt. Rookgasanalysers meten geen stikstofconcentratie.

Kooldioxide CO2.

Gevormd tijdens de verbranding van brandstof. Verstikkend gas veroorzaakt bij concentraties van meer dan 15 vol.% een snel bewustzijnsverlies. Rookgasanalysers meten meestal niet de concentratie kooldioxide, maar bepalen deze door berekening uit de concentratie restzuurstof. Bepaalde modellen gasanalysatoren, zoals de MRU Vario Plus, kunnen worden uitgerust met optische infraroodsensoren voor het meten van kooldioxideconcentraties.

• dieselbranders - 12,5 ... 14%
• gasbranders - 8 ... 11%

Zuurstof O2.

Met de uitlaatgassen wordt restzuurstof uitgestoten, die door een teveel aan lucht niet bij het verbrandingsproces wordt gebruikt. De concentratie van resterende zuurstof wordt gebruikt om de volledigheid (efficiëntie) van brandstofverbranding te beoordelen. Daarnaast wordt de zuurstofconcentratie gebruikt om het warmteverlies bij rookgassen en de concentratie kooldioxide te bepalen.

De zuurstofconcentratie in draagbare rookgasanalysers wordt gemeten met elektrochemische zuurstofsensoren, in stationaire gasanalysatoren daarnaast worden vaak zirkoniumsensoren gebruikt.

• dieselbranders - 2 ... 5%
• gasbranders - 2 ... 6%

Koolmonoxide CO.

Koolmonoxide of koolmonoxide- gifgas, wat een product is onvolledige verbranding... Het gas is zwaarder dan lucht en kan bij lekken of doorbranden in de schoorstenen van ketels vrijkomen in de werkomgeving, waardoor het personeel wordt blootgesteld aan het risico van vergiftiging. Bij CO-concentraties tot 10.000 ppm worden meestal elektrochemische cellen gebruikt voor de detectie ervan. Voor het meten van concentraties boven 10.000 ppm worden voornamelijk optische cellen gebruikt, ook in draagbare gasanalysatoren.

• dieselbranders - 80 ... 150 ppm
• gasbranders - 80 ... 100 ppm

Stikstofoxiden (NOx).

Bij hoge temperaturen in de keteloven vormt stikstof stikstofoxide NO met atmosferische zuurstof. Verder wordt NO onder invloed van zuurstof geoxideerd tot NO2. De componenten NO en NO2 worden de stikstofoxiden NOx genoemd.

De NO-concentratie wordt gemeten door elektrochemische sensoren. NO2 in eenvoudige modellen gasanalysatoren wordt bepaald door berekening en wordt gelijkgesteld aan 5 ... 10% procent van de gemeten NO-concentratie. In sommige gevallen wordt de NO2-concentratie gemeten door een aparte elektrochemische stikstofdioxidesensor. In ieder geval is de resulterende concentratie van stikstofoxiden NOx gelijk aan de som van de concentraties van NO en NO2.

• dieselbranders - 50 ... 120 ppm
• gasbranders - 50 ... 100 ppm

Zwaveldioxide (SO2).

Giftig gas dat ontstaat wanneer zwavelhoudende brandstof wordt verbrand. Wanneer SO2 interageert met water (condensaat) of waterdamp, wordt zwaveligzuur H2SO3 gevormd. Elektrochemische cellen worden vaak gebruikt om SO2-concentraties te meten.

Niet-brandbare koolwaterstoffen (CH).

Bij onvolledige verbranding van brandstof ontstaan ​​niet-brandbare CH-koolwaterstoffen. V deze groep omvat methaan СН4, butaan С4Н10 en benzeen 6Н6. Om de concentratie van niet-brandbare koolwaterstoffen te meten, worden katalytische of optische infraroodcellen gebruikt.

Gasanalysatoren Kaskad-N 512, DAG 500, Kometa-Topogaz, AKVT, etc. worden gebruikt voor het meten van gasconcentraties in industriële emissies en rookgassen. binnenlandse productie, of in het buitenland gemaakte apparaten van fabrikanten zoals Testo, MSI Drager, MRU, Kane, enz.

Denis Ryndin,
hoofdingenieur van "Water Engineering"

Vooral de problematiek van het verhogen van het rendement van verwarmingsinstallaties en het verminderen van de milieudruk op het milieu is momenteel acuut. De meest veelbelovende in dit opzicht is het gebruik van condensatietechnologie, die in staat is tot de meest complete oplossing van de geschetste reeks problemen. Het bedrijf "Vodnaya Tekhnika" heeft er altijd naar gestreefd om te presenteren op binnenlandse markt modern en efficiënt verwarmingsapparatuur... In het licht hiervan is haar interesse in condensatietechnologie, als de meest effectieve, hightech en veelbelovende, natuurlijk en terecht. Daarom is in 2006 een van de prioritaire richtingen van de ontwikkeling van het bedrijf de promotie van condensatieapparatuur op de Oekraïense markt. Daartoe is het gepland hele regel evenementen, waaronder een reeks populariserende artikelen voor degenen die voor het eerst met een dergelijke techniek in aanraking komen. In dit artikel zullen we proberen in te gaan op de belangrijkste problemen van de implementatie en toepassing van het principe van condensatie van waterdamp in verwarmingstechnologie:

• Wat is het verschil tussen warmte en temperatuur?
• Kan het rendement meer dan 100% zijn?

Wat is het verschil tussen warmte en temperatuur?

Temperatuur is de mate van verwarming van het lichaam (kinetische energie van de moleculen van het lichaam) Een zeer relatieve waarde, dit kan gemakkelijk worden geïllustreerd met behulp van de Celsius- en Fahrenheit-schalen. In het dagelijks leven wordt de Celsius-schaal gebruikt, waarbij het vriespunt van water als 0 wordt genomen en het kookpunt van water bij atmosferische druk als 100 °. Omdat het vries- en kookpunt van water niet goed gedefinieerd zijn, wordt de Celsius-schaal momenteel bepaald via de Kelvin-schaal: Celsius is gelijk aan Kelvin en absolute nulpunt neem voor -273,15 ° C. De Celsius-schaal is praktisch erg handig, omdat water heel gewoon is op onze planeet en ons leven erop is gebaseerd. Nul Celsius is een speciaal punt voor meteorologie, sinds bevriezing atmosferisch water verandert alles aanzienlijk. In Engeland, en vooral in de Verenigde Staten, wordt de Fahrenheit-schaal gebruikt. In deze schaal is het interval van de temperatuur van de koude winter in de stad waar Fahrenheit woonde, tot de temperatuur menselijk lichaam... Nul Celsius is 32 Fahrenheit en Fahrenheit is 5/9 Celsius.

Tabel 1 Temperatuureenheden

Overweeg om het verschil tussen de concepten temperatuur en warmte beter te begrijpen: volgend voorbeeld: Voorbeeld met verwarmingswater: Laten we zeggen dat we een bepaalde hoeveelheid water (120 liter) hebben verwarmd tot een temperatuur van 50°C, en hoeveel water kunnen we met dezelfde hoeveelheid warmte (verbrande brandstof) opwarmen tot een temperatuur van 40°C )? Voor de eenvoud gaan we ervan uit dat in beide gevallen de initiële watertemperatuur 15°C is.

Figuur 1 Voorbeeld 1

gezien vanaf illustratief voorbeeld, temperatuur en hoeveelheid warmte zijn verschillende begrippen. Die. lichamen met verschillende temperaturen kunnen dezelfde thermische energie hebben, en omgekeerd: lichamen met dezelfde temperatuur kunnen verschillende thermische energie hebben. Om de definities te vereenvoudigen, werd een speciale waarde uitgevonden - Enthalpie Enthalpie - de hoeveelheid warmte in een eenheidsmassa van een stof [kJ / kg] V Natuurlijke omstandigheden er zijn drie geaggregeerde toestanden van water op aarde: vast (ijs), vloeibaar (water zelf), gasvormig (waterdamp) De overgang van water van één geaggregeerde staat in de andere gaat het gepaard met een verandering in de thermische energie van het lichaam bij constante temperatuur(de toestand verandert, niet de temperatuur, met andere woorden - alle warmte wordt besteed aan het veranderen van de toestand, en niet aan verwarming) Schijnbare warmte - die warmte waarbij een verandering in de hoeveelheid warmte die aan het lichaam wordt geleverd een verandering in zijn temperatuur Latente warmte - de verdampingswarmte (condensatie) die warmte, die de temperatuur van het lichaam niet verandert, maar dient om de aggregatietoestand van het lichaam te veranderen. Laten we deze concepten illustreren met een grafiek waarop de enthalpie (de hoeveelheid toegevoerde warmte) langs de ordinaat wordt uitgezet, en de temperatuur langs de ordinaat. Deze grafiek toont het proces van het verwarmen van een vloeistof (water).

Figuur 2 Grafiek van afhankelijkheid Enthalpie - Temperatuur, voor water

A-B water wordt verwarmd van een temperatuur van 0 tot een temperatuur van 100 ºС (in dit geval wordt alle warmte geleverd aan) water gaat om de temperatuur te verhogen)
B-C water kookt (terwijl alle aan het water geleverde warmte wordt omgezet in stoom, terwijl de temperatuur constant blijft op 100 ºС)
CD al het water veranderde in stoom (weggekookt) en nu gaat de hitte om de temperatuur van de stoom te verhogen.

Samenstelling van rookgassen bij verbranding van gasvormige brandstoffen

Verbrandingsproces is het proces van oxidatie van brandbare componenten van de brandstof met behulp van atmosferische zuurstof, waarbij warmte vrijkomt. Laten we dit proces eens bekijken:

Figuur 3 Samenstelling van aardgas en lucht

Laten we eens kijken hoe de verbrandingsreactie van gasvormige brandstof zich ontwikkelt:

Figuur 4 Reactie van verbranding van gasvormige brandstof

Zoals je kunt zien aan de oxidatiereactievergelijking, is het resultaat koolstofdioxide, waterdamp (rookgassen) en warmte. De warmte die vrijkomt bij de verbranding van brandstof wordt de Net Heat of Combustion (PCI) genoemd.Als we de rookgassen afkoelen, zal onder bepaalde omstandigheden waterdamp gaan condenseren (van gasvormige toestand naar vloeistof gaan).

Figuur 5 Vrijkomen van latente warmte bij condensatie van waterdamp

In dit geval zal het opvallen extra hoeveelheid warmte (latente warmte van verdamping / condensatie). De som van de Netto calorische waarde van de brandstof en de latente warmte van verdamping/condensatie wordt de Netto calorische waarde van de brandstof (PCS) genoemd.

Uiteraard geldt: hoe meer waterdamp er in de verbrandingsproducten zit, hoe groter het verschil tussen de Hoogste en Laagste verbrandingswarmte van de brandstof. De hoeveelheid waterdamp hangt op zijn beurt af van de samenstelling van de brandstof:

Tabel 2 Waarden van de hoogste en laagste calorische waarde voor verschillende soorten brandstof

Zoals je kunt zien in de bovenstaande tabel, is de grootste extra warmte die we kunnen krijgen van de verbranding van methaan. De samenstelling van aardgas is niet constant en afhankelijk van het veld. De gemiddelde samenstelling van aardgas is weergegeven in figuur 6.

Figuur 6 Samenstelling aardgas

Tussenconclusies:

1. Door de latente warmte van verdamping / condensatie te gebruiken, kunt u meer warmte krijgen dan er vrijkomt tijdens de verbranding van brandstof

2. De meest veelbelovende brandstof is in dit opzicht aardgas (het verschil tussen de bruto- en netto calorische waarde is meer dan 10%)

Welke voorwaarden moeten worden gecreëerd om condensatie te laten beginnen? Dauwpunt.

Waterdamp in rookgassen heeft net iets andere eigenschappen dan pure waterdamp. Ze bevinden zich in een mengsel met andere gassen en hun parameters komen overeen met die van het mengsel. De temperatuur waarbij condensatie begint verschilt daarom van 100 C. De waarde van deze temperatuur is afhankelijk van de samenstelling van de rookgassen, wat op zijn beurt een gevolg is van het type en de samenstelling van de brandstof, evenals de overmaat luchtverhouding. De rookgastemperatuur waarbij condensatie van waterdamp in de verbrandingsproducten begint, wordt het dauwpunt genoemd.

Figuur 7 Dauwpunt

Tussenconclusies:

1. De taak van condensatietechnologie is om de verbrandingsproducten tot onder het dauwpunt te koelen en de condensatiewarmte af te voeren en voor nuttige doeleinden te gebruiken.

Kan het rendement van een gasboiler meer dan 100% zijn?

Laten we de technische kenmerken van een willekeurige scharnierende ketel nemen:

Ketel vol vermogen = 23.000 Kcal/h (26,7 KW);

Netto ketelvermogen = 21.000 Kcal/h (24.03 KW);

Met andere woorden, het maximale thermische kracht branders 23.000 Kcal / h (de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij de verbranding van brandstof), en maximaal aantal de warmte die de warmtedrager ontvangt is 21.000 Kcal/h.

Waar verdwijnt het verschil tussen hen? Een deel van de opgewekte warmte (6-8%) gaat verloren met de uitgaande rookgassen, terwijl het andere (1,5-2%) via de wanden van de ketel in de omringende ruimte wordt afgevoerd.

Als we deze waarden bij elkaar optellen, kunnen we de volgende vergelijking schrijven:

Als we het bruikbare ketelvermogen delen door het volledige en het resultaat vermenigvuldigen met 100%, krijgen we de coëfficiënt nuttige actie ketel (rendement) in%.

Als we de tekst van de definitie aandachtig lezen, zullen we zien dat volle kracht de ketel is gelijk aan de hoeveelheid warmte die per tijdseenheid vrijkomt bij de verbranding van brandstof.

Deze waarde is dus direct afhankelijk van de calorische onderwaarde van de brandstof en houdt geen rekening met de warmte die vrij kan komen bij de condensatie van waterdamp uit de verbrandingsproducten.

Met andere woorden, het is het rendement van de ketel in verhouding tot de calorische onderwaarde van de brandstof.

Als we rekening houden met de waarde van de condensatiewarmte van waterdamp (zie tabel 1), dan kan het volgende beeld van de verdeling van warmtestromen in een niet-condenserende ketel worden weergegeven.

Figuur 9 Verdeling van warmtestromen in een niet-condenserende ketel

Net als bij een condensatieketel ziet de verdeling van de warmtestromen er dan als volgt uit:

Figuur 10 Warmtestroomverdeling in een condensatieketel

Tussenconclusies:
1. Een rendement van 100% of meer is mogelijk als de laagste, niet de hoogste, calorische waarde als referentiepunt wordt genomen.
2. We kunnen om technische redenen niet alle warmte (schijnbare en latente) volledig benutten, daarom kan het rendement van de ketel niet gelijk zijn aan of groter zijn dan 111% (ten opzichte van de calorische onderwaarde van brandstof).

Bedrijfsmodi van condensatieketels

Gascondensatieketels kunnen in elk verwarmingssysteem worden geïnstalleerd. De waarde van de gebruikte condensatiewarmte en het rendement, afhankelijk van de bedrijfsmodus, zijn afhankelijk van de juiste berekening verwarmingssysteem.

Om de condensatiewarmte van de in de rookgassen aanwezige waterdamp efficiënt te kunnen benutten, is het nodig de rookgassen af ​​te koelen tot een temperatuur beneden het dauwpunt. De mate van benutting van de condensatiewarmte hangt af van de berekende temperaturen van het verwarmingsmedium in het verwarmingssysteem en van het aantal gewerkte uren in de condensatiemodus. Dit wordt weergegeven in grafieken 11 en 13, waar de dauwpunttemperatuur 55°C is.

Verwarmingssysteem 40/30 ° C

Figuur 11 Schema van het lagetemperatuursysteem

Het productievermogen van de condensatieketels van een dergelijk verwarmingssysteem gedurende de gehele stookperiode is van groot belang. Lage temperaturen retourleiding altijd onder het dauwpunt, zodat er constant condensatie optreedt. Dit komt voor in systemen met lage temperaturen paneelverwarming of met vloerverwarming. Een condensatieketel is ideaal voor dergelijke systemen.

Figuur 12 Kamertemperatuur bij gebruik van vloerverwarming en convectoren

Voordelen van systemen op waterbasis vloerverwarming er zijn er nogal wat vóór de traditionele:

• Verhoogd comfort. De vloer wordt warm en aangenaam om op te lopen, doordat warmteoverdracht plaatsvindt vanaf een groot oppervlak met een relatief lage temperatuur.
• Uniforme verwarming van het hele gebied van de kamer, wat uniforme verwarming betekent. Een persoon voelt zich even comfortabel bij het raam als in het midden van de kamer.
• Optimale temperatuurverdeling over de hoogte van de ruimte. Afbeelding 12 illustreert een geschatte temperatuurverdeling over een kamerhoogte bij gebruik van conventionele verwarming en vloerverwarming. De temperatuurverdeling, bij vloerverwarming, wordt door een persoon als het gunstigst ervaren. Het is ook noodzakelijk om een ​​afname van het warmteverlies door het plafond op te merken, aangezien het temperatuurverschil tussen de binnenlucht is buitenlucht wordt aanzienlijk verminderd en we krijgen alleen comfortabele warmte waar het nodig is, en we verwarmen de omgeving niet via het dak. Dit maakt een efficiënt gebruik van het vloerverwarmingssysteem mogelijk voor gebouwen met hoge plafonds- kerken, tentoonstellingszalen, sportscholen, enz.

• Hygiëne. Er is geen luchtcirculatie, tocht wordt verminderd, waardoor er geen stofcirculatie is, wat een groot pluspunt is voor het welzijn van mensen, vooral als ze last hebben van luchtwegaandoeningen.
• Een aanzienlijk deel van de warmte van de vloer wordt overgedragen in de vorm van stralingswarmteoverdracht. In tegenstelling tot convectie verspreidt straling onmiddellijk warmte naar de omliggende oppervlakken.
• Er is geen kunstmatige ontvochtiging van lucht in de buurt van verwarmingstoestellen.
• Esthetiek. Er zijn geen verwarmingsapparaten, er is geen behoefte aan hun ontwerp of selectie van optimale maten.

Verwarmingssysteem 75/60 ​​° C

Afbeelding 13 Systeemschema voor hoge temperaturen

Efficiënt gebruik van de condensatiewarmte is ook mogelijk bij ontwerptemperaturen van 75/60 ​​° C gedurende een tijd van 97% van de duur van de stookperiode. Dit geldt voor buitentemperaturen tussen - 11 °C en +20 °C. Oud verwarmingsinstallaties die zijn ontworpen voor temperaturen van 90/70 ° C, werken tegenwoordig met temperaturen van bijna 75/60 ​​° C. Ook in installaties met een verwarmingsmedium van 90/70°C en met een bedrijfsmodus waarin de ketelwatertemperatuur afhankelijk van buitentemperatuur, de gebruikstijd van de condensatiewarmte is 80% van de duur van de jaarlijkse stookperiode.

Hoge gestandaardiseerde efficiëntie

In de voorbeelden in figuren 11 en 13 is duidelijk te zien dat het verschil voor deze twee opties, maar tegelijkertijd het hoge percentage condenserende warmtebenutting een directe impact heeft op het energieverbruik van een condensatieketel op gas. Om de efficiëntie van het brandstofverbruik aan te geven: verwarmingsketels het concept van gestandaardiseerde efficiëntie werd geïntroduceerd. Figuur 14 toont de afhankelijkheid van het energieverbruik van verschillende ontwerptemperaturen van het verwarmingssysteem.

Figuur 14 Rendement versus retourtemperatuur

Het hoge gestandaardiseerde rendement van condensatieketels op gas is te wijten aan de volgende factoren:

- Realisatie van hoge CO 2 -waarde. Hoe hoger het CO 2 -gehalte, hoe hoger de dauwpunttemperatuur van de verwarmingsgassen.

- Onderhoud lage temperaturen retour lijn. Hoe lager de retourtemperatuur, hoe actiever de condensatie en hoe lager de rookgastemperatuur.

Tussenconclusies:

Het rendement van een condensatieketel is sterk afhankelijk van: temperatuur regime werking van het verwarmingssysteem.
Bij nieuwe installaties moet elke gelegenheid worden aangegrepen om de werking van de condensatieketel op gas te optimaliseren. Een hoog rendement wordt bereikt wanneer aan de volgende criteria wordt voldaan:
1. Beperk de retourtemperatuur tot maximaal 50°C
2. Streef ernaar een temperatuurverschil tussen aanvoer- en retourleiding van minimaal 20 K . te behouden
3. Neem geen maatregelen om de retourtemperatuur te verhogen (denk hierbij aan het plaatsen van een vierwegmengkraan, bypassleidingen, hydraulische schakelaars).

Methoden voor het implementeren van het condensatieprincipe in gemonteerde ketels

Op dit moment zijn er twee manieren om het principe van condensatie van waterdamp in rookgassen te implementeren: een externe economizer en een roestvrijstalen warmtewisselaar met een ingebouwde economizer.

In het eerste geval wordt de hoofdwarmte van verbrandingsproducten gebruikt in een conventionele convectiewarmtewisselaar en vindt het condensatieproces zelf plaats in een afzonderlijke eenheid - een externe economizer. Dit ontwerp maakt het gebruik mogelijk van units en assemblages die worden gebruikt in conventionele, niet-condenserende ketels, maar maakt het niet mogelijk om het potentieel van condensatietechnologie volledig te benutten.

Afbeelding 17 Condensatieketel met externe economizer

Een warmtewisselaar met ingebouwde economizer bestaat uit 4-7 warmtewisselaarelementen (spoelen). Elk warmtewisselaarelement bestaat op zijn beurt uit 4 windingen van een gladde rechthoekige buis, van van roestvrij staal met een wanddikte van ca. 0,8 mm (zie afbeelding 18).

Figuur 18 Schema van de beweging van rookgassen tussen de windingen van de warmtewisselaar

Voor de isolatieplaat bevinden zich meerdere warmtewisselaarelementen. Ze spelen de rol van de "eerste trap", omdat hier slechts een lichte condensatie optreedt. Het vierde en respectievelijk het vijfde warmtewisselaarelement bevinden zich achter de isolatieplaat. In deze "condensatiefase" vindt het belangrijkste condensatieproces plaats.

De voordelen van dit principe zijn de zeer efficiënte warmteoverdracht en anderzijds de eliminatie van kookgeluiden veroorzaakt door hoge stroomsnelheden in gladde leidingen.
Een ander voordeel van deze warmtewisselaar is de geringe neiging tot kalkaanslag, aangezien door de kleine doorsnede van de leidingen, hoog niveau wervelt.
Het gladde oppervlak van de RVS buizen en de verticale stromingsrichting zorgen voor een zelfreinigend effect.
De retouraansluiting van de warmtewisselaar zit aan de achterzijde, de aanvoeraansluiting aan de voorzijde. Op de warmtewisselaar is een condensafvoer geïnstalleerd.
De rookgascollector is vóór de aansluiting van de leiding "luchtinlaat / rookgasuitlaat" van kunststof gemaakt.

Afbeelding 19 Hydraulisch circuit condensatieketel met geïntegreerde economizer

Figuur 20 Doorsnede van een condensatieketelwarmtewisselaar met geïntegreerde economizer

Conventioneel affakkelen van gas en volledig premix affakkelen

De meeste ketels met open kamer verbranding hebben hetzelfde principe van gasverbranding. Door de kinetische energie van de gasstraal wordt er lucht in gezogen.

Figuur 19 Principe van gasverbranding in atmosferische branders (Venturi nozzle)

Het brandbare gas wordt onder druk aan het mondstuk toegevoerd. Hier, vanwege de vernauwing van de doorgang potentiële energie druk wordt omgezet in de kinetische energie van de jet. Door de speciale geometrische doorsnede van de Venturi-nozzle wordt de primaire lucht gemengd. De vermenging van gas en lucht vindt direct in het mondstuk plaats (er ontstaat een gas-luchtmengsel). Secundaire lucht wordt gemengd bij de uitlaat van het mondstuk. De verandering in het brandervermogen vindt plaats door de verandering in gasdruk, respectievelijk de snelheid van de gasstroom en de hoeveelheid aangezogen luchtverandering.
De voordelen van dit ontwerp zijn de eenvoud en geruisloosheid.
Beperkingen en nadelen: groot luchtoverschot, beperking van de modulatiediepte, overvloed aan schadelijke emissies.

In ketels met gesloten kamer verbranding is het principe van gasverbranding vergelijkbaar met het hierboven beschreven principe. Het enige verschil is de geforceerde afvoer van verbrandingsproducten en de toevoer van verbrandingslucht. Alle voor- en nadelen atmosferische branders ook geldig voor ketels met een gesloten verbrandingskamer.

Condensatieketels gebruiken het principe van "Volledige voormenging van gas en lucht". De essentie van deze methode bestaat uit het mengen van het gas met de luchtstroom, vanwege het vacuüm dat deze laatste in de Venturi-nozzle creëert.

Gasfittingen en ventilator
Nadat de elektronische unit de startsnelheid van de ventilator heeft gedetecteerd, worden de gaskleppen in serie geopend.
Aan de zuigzijde van de blower bevindt zich een dubbelwandige luchttoevoer/afvoergasaansluiting (Venturi systeem). Door de ringvormige spleet treedt volgens het Venturi-principe een zuigverschijnsel op in de kamer boven het membraan voor het regelen van het hoofdgas in de gasklep.

Figuur 20 Mengsamenstel van een volledig voorgemengde brander

Ontstekingsproces
Het gas stroomt door kanaal 1 onder de regelmembranen. Door het resulterende drukverschil gaat de hoofdgasregelklep open. Het gas stroomt vervolgens door het Venturi-systeem naar de ventilator en vermengt zich met de inlaatlucht. Het gas-luchtmengsel komt de brander binnen en ontsteekt.
modulatie modus
De slag van de hoofdgasregelklep is afhankelijk van de stand van de regelklep. Door het ventilatortoerental te verhogen, wordt de druk na de hoofdgasregelklep verlaagd. Via poort 2 gaat de druk verder naar een druk onder het membraan van de stuurklep. De uitstroomopening blijft zich sluiten, waardoor de snelheid van afname van de gasdruk door kanaal 2 wordt verminderd. Zo neemt via kanaal 1 de druk toe onder het membraan van de hoofdgasregelklep. De hoofdgasregelklep blijft openstaan, waardoor er meer gas naar de blazer stroomt en dus meer gas naar de brander.
De modulatie van de brander wordt dus continu uitgevoerd door het debiet te veranderen. luchtblazer... De gashoeveelheid bewaakt de luchthoeveelheid in een vooraf bepaalde verhouding. Zo is het in het gehele modulatiebereik mogelijk om de overmaat luchtverhouding op een bijna constant niveau te houden.

Figuur 21 Thermische module voor een volledig voorgemengde brander

Het gehalte aan schadelijke stoffen in rookgassen en manieren om hun concentratie te verlagen

tegenwoordig vervuiling omgeving ongebreideld wordt. De hoeveelheid uitstoot van de warmte- en elektriciteitssector staat op de tweede plaats, na wegtransport plaats.

Afbeelding 22 Percentage uitstoot

Daarom is de kwestie van het verminderen van schadelijke stoffen in verbrandingsproducten bijzonder acuut.

Belangrijkste verontreinigende stoffen:

1. • Koolmonoxide CO
   • Stikstofoxiden NO x
   • Zure dampen

Het is raadzaam om de eerste twee factoren te bestrijden door het verbrandingsproces (exacte gas-luchtverhouding) te verbeteren en de temperatuur in de keteloven te verlagen.

Bij verbranding van gasvormige brandstoffen is de vorming van de volgende zuren mogelijk:

Zuurdampen worden samen met condensaat perfect afgevoerd. Het is vrij eenvoudig om ze in vloeibare toestand weg te gooien. Gewoonlijk wordt dit gedaan met behulp van een zuurneutralisatiereactie met een alkali.

Afvoer van zuurcondensaat

Zoals blijkt uit de methaanverbrandingsreactie:

Bij verbranding van 1 m3 gas ontstaat 2 m3 waterdamp. Tijdens de normale werking van de condensatieketel wordt ongeveer 15-20 liter per dag gevormd. condensaat. Dit condensaat heeft een lage zuurgraad (ongeveer Ph = 3,5-4,5), die het toelaatbare niveau van huishoudelijk afval niet overschrijdt.

Figuur 23 Zuurgraad condensaat gas boiler

Tabel 3 Gehalte aan zware metalen in condensaat

Daarom is het toegestaan ​​om condensaat te lozen op het riool, waar het wordt geneutraliseerd met alkalisch huishoudelijk afval.
Houd er rekening mee dat huishoudelijke afvoersystemen zijn gemaakt van materialen die bestand zijn tegen zure condensatie.
Volgens ATV-werkblad A 251 is dit: de volgende materialen::
_ Keramische pijpen
_ Stijve PVC-buizen
_ PVC-buizen
_ Polyethyleen buizen hoge dichtheid
_ Polypropyleen buizen
_ Leidingen van acrylonitril-butadieen-styreen-copolymeer of acrylonitril-styreen-acrylester-copolymeer (ABS / ASA)
_ RVS buizen
_ Borosilicaatbuizen

Afbeelding 24 Afvoer van condensaat

Volgens Italiaanse normen kan het bovenstaande condensafvoersysteem worden gebruikt voor ketelinstallaties met een totaal vermogen van niet meer dan 116 kW (volgens de Duitse norm ATV A 251, niet meer dan 200 kW). Als deze waarde wordt overschreden, is het noodzakelijk om speciale granulerende condensaatomvormers te installeren.

Afbeelding 25 Condensaat neutraliseren met een condensaatpomp

1. Ketel condensafvoer afvoer
2. Neutralisatorinlaat
3. Condensaatneutralisator
4. Aftakkingsleiding van de neutralisator
5. Slang voor toevoer van condensaat naar condenspot
6. Condensaatafscheider
7. Condensaatuitlaat
8. Condensaatafvoerslang
9. Adapter
10. Riolering
11. Montageklemmen

Figuur 25 toont een voorbeeld van een neutralisatie-installatie. Condensaat dat de neutralisator binnenkomt, wordt eerst door het bed gefilterd geactiveerde koolstof, en ondergaat vervolgens neutralisatie in het hoofdvolume. De condensaatpomp wordt geïnstalleerd wanneer het nodig is om het condensaat af te voeren boven het condenswatersifonniveau in de ketel. Dit ontwerp het wordt gebruikt voor het neutraliseren van condensaat van ketels met een totaal vermogen van 35 tot 300 kW (afhankelijk van het vermogen van de installatie verandert de lengte van de neutralisator). Als het vermogen van de installatie 300 kW overschrijdt, worden meerdere katalysatoren parallel geïnstalleerd.
De neutralisator is uiterst onderhoudsvriendelijk en vereist niet meer dan één keer per jaar revisie en bijvullen van granulaat. In de regel wordt de zuurgraad van het condensaat ook beoordeeld met lakmoespapier.

Argumentatie voor condensatietechnologie

Aardgas is tegenwoordig de meest gebruikte brandstof. Aardgas wordt aardgas genoemd omdat het uit de diepten van de aarde wordt gewonnen.

Het verbrandingsproces van gas is: chemische reactie, waarbij er een interactie is van aardgas met zuurstof, dat zich in de lucht bevindt.

De gasvormige brandstof bevat een brandbaar en niet-brandbaar deel.

Het belangrijkste brandbare bestanddeel van aardgas is methaan - CH4. Het gehalte aan aardgas bereikt 98%. Methaan is geurloos, smaakloos en niet giftig. De ontvlambaarheidsgrens is 5 tot 15%. Deze kwaliteiten maakten het mogelijk om aardgas als een van de belangrijkste soorten brandstof te gebruiken. Een methaanconcentratie van meer dan 10% is levensbedreigend, waardoor verstikking kan optreden door zuurstofgebrek.

Om een ​​gaslek op te sporen wordt het gas geodoriseerd, dat wil zeggen er wordt een sterk ruikende stof (ethylmercaptaan) toegevoegd. In dit geval kan het gas al worden gedetecteerd bij een concentratie van 1%.

Naast methaan kan aardgas ontvlambare gassen bevatten - propaan, butaan en ethaan.

Om een ​​hoogwaardige verbranding van gas te garanderen, is het noodzakelijk om: genoeg breng lucht naar de verbrandingszone en zorg voor een goede menging van gas met lucht. De optimale verhouding is 1:10. Dat wil zeggen, één deel van het gas is goed voor tien delen lucht. Bovendien is het noodzakelijk om het gewenste temperatuurregime te creëren. Om het gas te laten ontbranden, moet het worden verwarmd tot de ontstekingstemperatuur en in de toekomst mag de temperatuur niet onder de ontstekingstemperatuur komen.

Het is noodzakelijk om de verwijdering van verbrandingsproducten in de atmosfeer te organiseren.

Volledige verbranding wordt bereikt als er geen brandbare stoffen aanwezig zijn in de verbrandingsproducten die in de atmosfeer worden uitgestoten. In dit geval combineren koolstof en waterstof zich en vormen koolstofdioxide en waterdamp.

Visueel is de vlam bij volledige verbranding lichtblauw of blauwviolet.

Volledige verbranding van gas.

methaan + zuurstof = koolstofdioxide + water

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

Naast deze gassen komen stikstof en de resterende zuurstof met brandbare gassen in de atmosfeer terecht. N 2 + O 2

Als de verbranding van het gas niet volledig plaatsvindt, worden ontvlambare stoffen in de atmosfeer uitgestoten - koolmonoxide, waterstof, roet.

Niet volledige verbranding gas ontstaat door onvoldoende lucht. Tegelijkertijd verschijnen er roettongen in de vlam.

Het gevaar van onvolledige verbranding van het gas is dat koolmonoxide het personeel van de stookruimte kan vergiftigen. CO-gehalte in de lucht van 0,01-0,02% kan veroorzaken: lichte vergiftiging... Een hogere concentratie kan leiden tot ernstige vergiftiging en de dood.

Het resulterende roet zet zich af op de wanden van de ketels, waardoor de overdracht van warmte naar het koelmiddel wordt belemmerd en het rendement van de stookruimte afneemt. Roet geleidt warmte 200 keer slechter dan methaan.

Theoretisch heeft 1 m3 gas 9 m3 lucht nodig om te verbranden. In reële omstandigheden is meer lucht nodig.

Dat wil zeggen, er is een overmaat lucht nodig. Deze waarde, aangeduid met alpha, geeft aan hoeveel keer meer lucht wordt verbruikt dan theoretisch nodig is.

De alpha-coëfficiënt is afhankelijk van het type van een specifieke brander en wordt meestal voorgeschreven in het branderpaspoort of in overeenstemming met de aanbevelingen van de organisatie van de uitgevoerde inbedrijfstellingswerkzaamheden.

Naarmate de hoeveelheid overtollige lucht boven de aanbevolen hoeveelheid stijgt, neemt het warmteverlies toe. Bij een significante toename van de hoeveelheid lucht kan vlamscheiding optreden, waardoor noodgeval... Als de hoeveelheid lucht minder is dan aanbevolen, zal de verbranding onvolledig zijn, waardoor vergiftigingsgevaar voor het personeel van de stookruimte ontstaat.

Voor een meer nauwkeurige controle van de kwaliteit van de brandstofverbranding zijn er instrumenten - gasanalysatoren die het gehalte van bepaalde stoffen in de samenstelling van rookgassen meten.

Gasanalysatoren kunnen worden geleverd met ketels. Indien deze er niet zijn, worden de juiste metingen uitgevoerd door de opdrachtgever met behulp van draagbare gasanalysatoren... Gecompileerd regime kaart waarin de benodigde regelparameters zijn voorgeschreven. Door ze na te leven, kunt u een normale volledige verbranding van de brandstof garanderen.

De belangrijkste parameters voor het reguleren van de brandstofverbranding zijn:

• de verhouding tussen gas en lucht die aan de branders wordt toegevoerd.

• overtollige luchtcoëfficiënt.

• ontlading in de vuurhaard.

• Efficiëntie van de ketel.

In dit geval betekent de efficiëntiecoëfficiënt van de ketel de verhouding tussen nuttige warmte en de hoeveelheid verbruikte warmte.

Luchtsamenstelling