ABLOY-FIRE.RU - Надежная автоматика для противопожарных дверей

Abloy
Главная
Продукция
Решения для одностворчатых дверей
Решения для двустворчатых дверей
Где купить


Новости

21.05.07 - Итоги семинара "Системы автоматического закрывания противопожарных дверей Abloy"

10.05.07 - Первый в России семинар: "Системы автоматического закрывания противопожарных дверей Abloy"

30.04.07 - Открыт новый сайт "Надежная автоматика для противопожарных дверей Abloy"

Высокая температура дымовых газов котла


Повышение - температура - уходящий газ

Повышение - температура - уходящий газ

Cтраница 1

Повышение температуры уходящих газов против обычной делает менее экономичной работу котельной установки, так как увеличиваются потери тепла с этими газами. Чаще всего повышение температуры является следствием чрезмерного форсирования режима горения либо загрязнения поверхностей нагрева котла, пароперегревателя и экономайзера, либо разрушения перегородок в газоходах котла, на что необходимо обратить особое внимание.  [1]

Повышение температуры уходящих газов может быть обусловлено: увеличением коэффициента избытка воздуха на выходе из горелок; увеличением присосов воздуха в топку, конвективные поверхности нагрева или водяной экономайзер; накипью на внутренних поверхностях нагрева котла.  [2]

Повышение температуры уходящих газов происходит при загрязнении поверхности нагрева снаружи золой, шлаком и сажей, а внутри - накипью и шламом, а также при слишком повышенной нагрузке котлоагрегата, то есть при форсированной работе топки.  [3]

Таким образом, повышение температуры уходящих газов привело к сравнительно небольшому снижению экономичности котлов ТЛП-210А, но повысило их надежность и устойчивость работы, особенно при систематических временных снижениях нагрузки. Эти особенности выбора температуры уходящих газов учитывались и при проектировании других вотлов.  [5]

Известно, что с повышением температуры уходящих газов гидравлическое сопротивление камеры сгорания растет из-за увеличения удельных объемов продуктов сгорания. Это обстоятельство, вообще говоря, является неблагоприятным. Если его не учитывать при проектировании камер сгорания, то оно может привести к недостатку воздуха в головной части камеры при нагрузках, близких к номинальным.  [7]

Признаками загорания уноса и сажи являются повышение температуры уходящих газов и разогрев обшивки газохода. В этих случаях необходимо немедленно остановить дутье и прикрыть тягу для полного прекращения доступа воздуха к месту пожара. С той же целью газоход заполняют паром.  [8]

Признаки необходимости обдувки загрязненной поверхности нагрева следующие: повышение температуры уходящих газов, уменьшение тяги вследствие уменьшения площади сечения газоходов и увеличения их сопротивления, снижение тепло - или паропроизводительности котла вследствие ухудшения теплопередачи, повышение температуры перегретого пара при зашлаковании экранов и сильном загрязнении первого газохода.  [9]

Загрязнение золой и сажей поверхностей нагрева ведет к повышению температуры уходящих газов и перерасходу топлива, составляющему около 1 % при повышении температуры на 20 - 22 С.  [10]

В действующих котельных агрегатах после устройства парового подогрева воздуха повышение температуры уходящих газов фактически либо вовсе не наблюдается, либо имеет место в значительно меньшем размере, чем предполагалось по расчету. Это объясняется тем, что благодаря прекращению выпадения росы воздухоподогреватель начинает работать с чистыми трубками и увеличение коэффициента теплопередачи полностью или частично компенсирует снижение температурного напора.  [11]

В действующих котельных агрегатах после устройства парового подогре-ва воздуха повышение температуры уходящих газов фактически либо вовсе не наблюдается, либо имеет место в значительно меньшем размере, чем предполагалось по расчету.  [12]

Укажите причины и меры, которые необходимо принять при повышении температуры уходящих газов после водяного экономайзера у котла, проработавшего 3 мес после капитального ремонта на газообразном топливе.  [13]

В результате этог

Хорошему котлу — хороший дымоход

Современный дымоход – это не просто труба для отвода продуктов сгорания, а инженерное сооружение, от которого напрямую зависит КПД котла, экономичность и безопасность работы всей системы отопления. Задымление, обратная тяга и, наконец, пожар — все это может произойти в результате непродуманного и безответственного отношения к дымоходу. Именно поэтому следует серьезно отнестись к подбору материала, комплектующих и монтажу дымохода. Главное назначение дымохода состоит в удалении в атмосферу продуктов сгорания топлива. Дымоход создает тягу, под действием которой в топке образуется воздух, который необходим для горения топлива, а из топки удаляются продукты сгорания. Дымоход должен создавать условия для полного сгорания топлива и отличную тягу. И ещё он должен быть надёжным и долговечным, удобным для монтажа и прочным. И поэтому выбрать неплохой дымоход не так просто, как нам кажется.

Кирпичные дымоходы и современные котлы


Местные сопротивления в прямоугольном дымоходе

Мало кто знает, что единственно правильная форма дымохода — цилиндр. Это обусловлено тем, что образующиеся в прямых углах завихрения препятствуют удалению дыма и приводят к образованию сажи. Все самодельные дымоходы квадратных, прямоугольных и даже треугольных форм не только получаются дороже даже стального круглого дымохода, но еще и создают массу проблем, а главное, могут снизить КПД самого лучшего котла с 95 до 60 %


Круглое сечение дымохода

Старые котлы работали без автоматического регулирования и с высокой температурой отходящих газов. В результате этого дымоходы практически никогда не остывали, а газы не охлаждались ниже точки росы и, как следствие, не портили дымоходы, но при этом много тепла расходовалось не по назначению. Кроме этого, этот вид дымоходов обладает относительно невысокой тягой из-за пористой и шероховатой поверхности.

Современные котлы экономичны, их мощность регулируется в зависимости от потребностей обогреваемого помещения, и поэтому, они работают не все время, а только в периоды, когда температура в помещении падает ниже заданной. Таким образом, существуют отрезки времени, когда котел не работает, а дымоход остывает. Стенки дымохода, работающего с современным котлом, практически никогда не нагреваются до температуры выше температуры точки росы, что приводит к постоянному скоплению водяного пара. А это в свою очередь приводит к порче дымохода. Старый кирпичный дымоход может разрушаться при новых условиях работы. Так как в отходящих газах содержится: СО, CO2 , SO2 , NOx , температура отходящих газов настенных газовых котлов довольно низкая 70 – 130 оС. Проходя по кирпичному дымоходу, отходящие газы остывают и при достижении точки росы ~ 55 – 60 оC выпадает конденсат. Вода, осаждаясь на стенках в верхней части дымохода, приведет к тому, что они будут намокать, кроме того, при соединении

SO2 + h3O = h3SO4

образуется серная кислота, что может привести к разрушению кирпичного канала. Что бы избежать выпадения конденсата, желательно использовать утепленный дымоход или в существующий кирпичный канал установить трубу из нержавеющей стали.

Образование конденсата

При оптимальных условиях работы котла (температура отходящих газов при входе 120-130°С, при выходе из устья трубы — 100-110°С) и прогретой дымовой трубе водяные пары уносятся вместе с дымовыми газами наружу. При температуре на внутренней поверхности дымовой трубы ниже температуры точки росы газов, водяные пары охлаждаются и оседают на стенках в виде мельчайших капель. Если это повторяется часто, кирпичная кладка стен дымовых каналов и трубы пропитывается влагой и разрушается, а на наружных поверхностях трубы появляются черные смолистые отложения. При наличии конденсата резко ослабевает тяга, в помещениях ощущается запах гари.

Уходящие дымовые газы по мере охлаждения в дымоходах уменьшаются в объеме, а водяные пары, не изменяясь в массе, постепенно насыщают уходящие газы влагой. Температура, при которой водяные пары полностью насытят объем уходящих газов, т е. когда относительная влажность их будет равна 100 % - является температурой точки росы: содержащиеся в продуктах сгорания водяные пары начинают переходить в жидкое состояние. Температура точки росы продуктов сгорания различных газов – 44 -61°С.


Образование конденсата

Если газы, проходя по дымовым каналам, сильно охлаждаются и понижают свою температуру до 40 – 50°С, то на стенках каналов и дымовой трубы оседают водяные пары, образующиеся в результате испарения воды из топлива и сгорания водорода. Количество конденсата зависит от температуры уходящих газов.

Трещины и отверстия в трубе, сквозь которые проникает холодный воздух, также способствуют охлаждению газов и образованию конденсата. Когда сечение канала трубы или дымохода выше требуемого, дымовые газы поднимаются по ней медленно и холодный наружный воздух охлаждает их в трубе. Большое влияние на силу тяги оказывает также поверхность стенок дымоходов, чем они глаже, тем сильнее тяга. Шероховатости в трубе способствуют снижению тяги и задерживают на себе сажу. Образование конденсата зависит также от толщины стенок дымовой трубы. Толстые стенки медленно прогреваются и хорошо сохраняют тепло. Более тонкие стенки нагреваются быстрее, но плохо сохраняют тепло, что приводит к их охлаждению. Толщина кладки кирпичных стенок дымовых труб, проходящих во внутренних стенах здания, должна быть не менее 120 мм (полкирпича), а толщина стенок дымовых и вентиляционных каналов, расположенных в наружных стенах здания, - 380 мм (полтора кирпича).

Большое влияние на конденсацию водяных паров, содержащихся в газах, оказывает температура наружного воздуха. В летнее время года, когда температура относительно высокая, конденсация на внутренних поверхностях дымовых труб слишком мала, так как их стенки долго остывают, поэтому с хорошо прогретых поверхностей дымовой трубы влага мгновенно испаряется и конденсат не образуется. В зимнее время года, когда наружная температура имеет отрицательное значение, стенки дымовой трубы сильно охлаждаются и конденсация водяных паров увеличивается. Если дымоход не утеплен и сильно охлаждается, возникает повышенная конденсация водяных паров на внутренних поверхностях стенок дымовой трубы. Влага впитывается в стенки трубы, что вызывает отсыревание кладки. Особую опасность это представляет в зимнее время, когда под действием морозов образуются ледовые пробки в верхних участках (в устье).


Обледенение дымохода

Не рекомендуется присоединять навесные газовые котлы к дымовым трубам больших сечений и высоты: ослабевает тяга, на внутренних поверхностях образуется повышенный конденсат. Образование конденсата наблюдается и при присоединении котлов к очень высоким дымовым трубам, так как значительная часть температуры дымовых газов расходуется на прогрев большой поверхности теплопоглощения.

Утепление дымовых труб

Чтобы избежать переохлаждения дымовых газов и выпадения конденсата на внутренние поверхности дымовых и вентиляционных каналов, необходимо выдерживать оптимальную толщину наружных стен или утеплять их снаружи: оштукатурить, закрыть железобетонными или шлакобетонными плитами, щитами или глиняными кирпичами.
Стальные трубы необходимо использовать предварительно изолированные либо утеплять. Тип и толщину изоляции поможет выбрать любой производитель.

Температура газов газового котла - ФуранФлекс

Мало кто знает, что выбор дымоходной системы напрямую зависит от температуры выходящих газов при сгорании топлива в котле. Игнорирование этого важного момента приводит к тому, что в скором времени после сборки дымохода металлическая труба или кирпичная конструкция рассыпается, поэтому ремонта и финансовых затрат не избежать. Чтобы понять, почему так происходит, необходимо разобраться в особенностях работы газовых котлов.

Важные нюансы

В твердотопливных котлах топливо сгорает при высокой температуре, поэтому и выходящие газы имеют высокую температуру (обычно около 300 градусов, хотя значения могут меняться в большую или меньшую сторону). Совершенно иначе обстоят дела с газовыми котлами.

Современное оборудование на газу, используемое для отопления помещений, имеет важную особенность – температура выходящих продуктов горения не превышает 120 градусов, а порой значительно ниже этой отметки. Обусловлено это желанием производителей повысить КПД газовых котлов. Такое стремление имеет и свои отрицательные стороны. Чем ниже температура выходящих газов, тем больше конденсата образуется внутри системы. Конденсат содержит агрессивные вещества, поэтому оказывает разрушающее действие даже на трубы из нержавеющей стали. В целом неприятные последствия можно предупредить, если учесть несколько важных нюансов.

Температура выходящих газов напрямую зависит от настроек радиатора. Если батареи отопления нагреваются до температуры 65 градусов, продукты горения будут иметь низкую температуру. При использовании системы теплого пола, в которой вода нагревается всего до 35 градусов, температура газов будет еще ниже, а конденсата больше.

При выборе дымохода учитывайте мощность котла

При выборе дымоходной системы обязательно необходимо учитывать мощность газ котла. Чем выше мощность, тем выше будет температура сгорания топлива. Это обязательно отражается на выходящих газах. Значение мощности помогает правильно выбрать диаметр и длину трубы. К примеру, для котла мощностью 300 кВт необходима труба диаметром 150 мм.

Обычно в инструкции по применению указаны не только технические характеристики отопительного оборудования, но и имеются рекомендации по выбору и установке дымоходной системе. При необходимости обратитесь за помощью к специалисту, если сами не можете правильно рассчитать оптимальные параметры дымоходной трубы.

Какому материалу отдать предпочтение?

Сейчас большой популярностью на рынке пользуются дымоходы из нержавеющей стали. Их применяют для котлов разных типов, хотя такой подход в корне неправильный. Если запланирована установка газ котла, необходимо решить, из какого материала должен быть изготовлен дымоход. Не спешите покупать металлические трубы. Они отлично подходят для твердотопливных котлов, так как легко выдерживают большие температуры.

Для газовых котлов, для которых характерны низкие температуры и большое количество конденсата, предпочтительней выбирать пластиковые или полимерные трубы. Главное их преимущество – хорошая устойчивость к влаге. В связи с этим они обычно служат дольше металлических дымоходов. Для газовых котлов отлично подходят трубы ФуранФлекс, которые характеризуются отменной устойчивостью к агрессивным веществам, прочностью и долговечностью.

Если используется комбинированный котел газ-дрова, от применения ФуранФлекс придется отказаться. Дело в том, что полимерные трубы выпускаются в двух вариантах – для высоких и низких температур (твердотопливных и газовых котлов соответственно). Одновременно эффективно использоваться при высоких и низких температурах полимерные чулки не могут.

Особенности проведения ремонтных работ по восстановлению дымохода

Если требуется ремонт газ котла, а точнее его дымоходной системы, наиболее эффективным решением будет применение технологии ФуранФлекс. При монтаже полимерного чулка не нужно производить демонтажные работы. Труба ФуранФлекс заводится изнутри в дымоход, а после затвердения служит опорой и защитой. Она предупреждает дальнейшее разрушение, при этом сам материал обладает отменными эксплуатационными характеристиками. Главное, правильно подобрать разновидность материала, но в решении этого вопроса на помощь всегда готовы прийти наши сотрудники. Они проконсультируют вас по всем возникшим вопросам.

У вас есть вопросы? Мы можем позвонить вам абсолютно бесплатно!

Мы свяжемся с вами и ответим на любые возникшие вопросы!

Помните: для этого контента требуется JavaScript.

Экология и настройка котла

Опубликовано: 17 июля 2019 г.

465

Автор: Михаил Григорян

Чтобы производство тепловой энергии было сопряжено с минимальным ущербом для окружающей среды, необходимо уделять основное внимание вопросу сокращения выбросов в атмосферу. Наиболее эффективным способом сокращения количества загрязняющих веществ в дымовых газах является оптимальная настройка действующих котельных установок и прекращение использования котлов, отработанные газы которых являются ядовитыми.

Кроме оксида углерода (II) – CO, известного также как угарный газ, оксида углерода (IV) – CO2, углекислый газ, и оксидов азота NOx (NO и NO2), токсичность которых наиболее на слуху, в дымовые газы, в разных пропорциях в зависимости от типа топлива и режима его сгорания, входят такие соединения как SO2 – диоксид серы и CxHy – остаточные несгораемые углеводороды, а также сажа – практически чистый углерод (С) и другие мельчайшие твердые частицы.

Все эти соединения можно отнести к вредным выбросам, они либо вредны здоровью человека, либо неблагоприятно влияют на развитие парникового эффекта в атмосфере.

Состав дымовых газов

Оксид углерода (II)– ядовитый газ без цвета и запаха, являющийся продуктом неполного сгорания. Угарный газ имеет ту же плотность, что и воздух, в отличие от CO2, который тяжелее и поэтому накапливается у поверхности земли. При высоких концентрациях в воздухе, поступая с ним в легкие, CO образует связь с гемоглобином крови, тем самым блокируя возможность связывания с гемоглобином кислорода. Таким образом элементы крови утрачивают возможность доставки кислорода от легких к тканям организма, что приводит к их кислородному голоданию и в итоге к летальному исходу.

Углекислый газ – продукт более полного окисления углерода кислородом, чем угарный газ – также не имеет цвета и запаха, но имеет кисловатый привкус. При его больших концентрациях в атмосфере усиливается парниковый эффект.

При высоких значениях температуры в процессе сгорания присутствующий в топливе азот N (в воздухе он существует в виде молекул N2) реагирует с кислородом воздуха (O2), в результате чего формируется оксид азота (II) – NO. Спустя некоторое время данный бесцветный газ окисляется под воздействием кислорода и образуется оксид азота (IV) – NO2.  NO2 – это водорастворимый дыхательный яд, вызывающий тяжелое поражение легких при вдыхании и способствующий образованию озона под воздействием ультрафиолетового компонента спектра солнечного излучения. Образование оксидов азота зависит от содержания азота в топливе, времени пребывания азота в зоне горения (длины факела пламени) и температуры пламени. При температуре пламени свыше 1,300 °C, образование NOx резко возрастает. Образование NOx можно снизить с помощью современных технологий горения, таких как «холодное пламя», рециркуляция дымовых газов и низкого уровня избыточного воздуха.

Диоксид серы (оксид серы (IV)) – бесцветный и токсичный газ с резким запахом. SO2 образуется при наличии в топливе серы (S) и вызывает раздражение дыхательных путей и глаз. При взаимодействии с водой SO2 образует сернистую кислоту h3SO3. Кроме того, в процессе сгорания часть SO2 (около 3-7 %) окисляется с образованием SO3 (оксид серы (VI)). Это твердое белое вещество поглощает большое количество воды с образованием серной кислоты (SO3 + h3O = h3SO4), компонента кислотных дождей.

Рис. 1 Неполное сгорание топлива при недостатке воздуха на горение

Несгораемые углеводороды формируются в результате неполного сгорания топлива (рис. 1) и способствуют образованию парникового эффекта. В данную группу входят метан (Ch5), бутан (C4h20) и бензол (C6H6). Причины их образования аналогичны причинам образования угарного газа: неполное сгорание в следствие недостаточного распыления и перемешивания при использовании жидкого топлива и недостаток воздуха при использовании природного газа или твердого топлива. Обнаружение всех компонентов дымового газа с помощью измерительных технологий является сложным, поэтому на практике в случае с жидким топливом проводится проверка на содержание нефтепродуктов, а в случае с природным газом проводится измерение CO. В дизельных установках углеводороды заметны в следствие типичного неприятного запаха газообразных продуктов сгорания.

Законами ЕЭС установлены нормы по выбросам дымовых газов как для оборудования промышленного, так и бытового сектора (табл. 1).

Таблица 1. Нормы выбросов дымовых газов по европейским стандартам.

Класс оборудования

EN 267 (для газа)

EN 676 (для дизельного топлива)

CO (мг/кВт ч)

NOx (мг/кВт ч)

CO (мг/кВт ч)

NOx (мг/кВт ч)

1

≤ 100

≤ 250

≤ 100

≤ 250

2

< 110

< 185

< 100

< 120

3

≤ 60

≤ 120

≤ 100

≤ 120

Сажа образуется в результате неполного сгорания в дизельных горелках. При нормальных температурах углерод реагирует очень медленно. Для полного сгорания 1 кг углерода требуется 2,67 кг молекулярного кислорода. Температура воспламенения: 725 °C. Более низкие температуры приводят к образованию сажи.

В дымовых газах присутствуют мельчайшие твердые частицы, почти всегда образующиеся в процессе горения и имеющие размеры менее 1 мкм. Частицы именно таких размеров представляют наиболее значительный риск для здоровья. В частности, ВОЗ классифицирует частицы дизельных выхлопов как канцерогенные.

Входят в дымовые газы и такие компоненты воздуха, как азот N2 и не вступивший в реакцию окисления (горения) кислород – O2, а также пары воды – Н20, которые не являются по сути вредными выбросами, но концентрации их в дымовых газах также имеют значение для настройки топливосжигающего оборудования на безопасный и наиболее эффективный режим работы.

Анализ дымовых газов позволяет определить концентрации загрязняющих веществ и максимально эффективно настроить системы отопления. В инструкциях по настройке и эксплуатации топливосжигающего оборудования всегда указывается данные по концентрациям СО, NOx, SO2 и CxHy в дымовых газах. Соответствие концентраций в реальных выбросах, работающего оборудования, с концентрациями, указанными производителями топливосжигающих систем, является необходимым условием их правильной работы.

Анализ дымовых газов и настройка газового котла

Анализ дымовых газов и настройка котельного оборудования производится с помощью газоанализаторов (рис. 2).

Рис. 2 Газоанализатор

Целью для экологически безопасной и максимально эффективной работы топливосжигающей системы является полное сгорание всех компонентов, входящих в состав топлива. Ключом к оптимальной работе является установление объема воздуха, идущего на горение. На практике доказано, что небольшое количество избыточного воздуха является оптимальным для работы системы. На горение подается немного больше воздуха, чем это теоретически необходимо.

Потери невыработанного тепла с дымовыми газами увеличиваются при недостатке воздуха, а также при наличии определенного количества избыточного воздуха. Относительное увеличение потерь с дымовыми газами можно объяснить следующим:

1. При недостатке воздуха используемое топливо сгорает не полностью и увеличивается расход топлива.

2. При наличии избыточного воздуха большее количество кислорода нагревается и непосредственно через дымоход выводится наружу, при этом, не используясь для вырабатывания тепла.

Максимальная эффективность сгорания достигается только если потери тепла с дымовыми газами минимальны за счет незначительного количества избыточного воздуха.

Отношение реального количества воздуха, идущего на горение к теоретически необходимому называется «избытком воздуха» и обозначается λ.

Рис. 3 Состав дымовых газов в зависимости от избытка воздуха (λ).

Соотношение топливо-воздух определяется исходя из концентрации дымовых газовых компонентов CO, CO2 и O2 (рис. 3). Во время горения любое содержание CO2 в свою очередь имеет конкретное содержание CO (при недостатке воздуха/λ<1) или O2 (для избыточного воздуха/λ>1). Значение CO2 само по себе не дает четкого представления, так как отображает максимальную концентрацию, поэтому дополнительно требуется измерение CO или O2. При работе с избыточным воздухом предпочтительным является определение O2. Для каждого топлива есть своя отдельная диаграмма и свое максимальное значение концентрации CO2 в дымовых газах.

В случае с неконденсационным оборудованием соотношение газ/воздух устанавливается с помощью манометрического метода. Давление перед соплом горелки устанавливается для минимальной и максимальной мощности. Уплотнительный винт штуцера контроля давления отворачивается и манометр подключается к измерительному соединению для измерения давления. Газовый котел, как правило, сначала включается на максимум (полная нагрузка), а затем опускается до своей минимальной мощности (слабая нагрузка) через меню управления. Для обоих уровней мощности давление перед соплом корректируется соответствующими регулировочными винтами на газовой арматуре и контролируется манометром.

Информация о требуемом давлении дана в документации производителя (в зависимости от числа Воббе используемого газа, которое можно уточнить у поставщика газа).

В случае с конденсационными котлами соотношение газ/воздух обычно устанавливается посредством измерения содержания CO2 в дымовых газах. Для этого зонд газового анализатора устанавливается в дымоходе (рис. 4 а, б). Затем необходимо с помощью регулировочных винтов (дроссельной заслонки) корректировать объем газа, пока содержание CO2 в дымовых газах не достигнет значения, указанного в спецификации производителя. В некоторых случаях производители указывают заданные значения для минимальной мощности оборудования. Затем выполняется настройка в соответствии с процедурой и для максимальной мощности. После выполнения обеих базовых настроек, надо провести проверку уже настроенного газового котла.

Рис. 4 Анализ дымовых газов с помощью газоанализатора, зонд установлен в дымоходе: а - настенного котла, б – напольного котла.

Проверка заключается в измерении потерь тепла с дымовыми газами (qA) и измерении содержания угарного газа (CO) в дымовых газах.

Потери и эффективность сгорания

Потери тепла с дымовыми газами – это разница между количеством теплоты в дымовых газах и количеством теплоты в воздухе, идущем на горение, по отношению к низшей теплотворной способности топлива. Следовательно, это количество теплоты в дымовых газах, отводимых через дымоход. Чем больше потери тепла с дымовыми газами, тем ниже эффективность и, следовательно, больше затраченной энергии, и тем больше выбросов от данной отопительной системы. По этой причине в некоторых странах существуют ограничения на допустимые потери с дымовыми газами для установок сжигания.

После определения содержания кислорода и разницы между температурой дымовых газов и воздуха, идущего на горение, потери тепла с дымовыми газами будут автоматически рассчитаны газоанализатором с учетом коэффициентов для топлива. Коэффициенты для топлива (A2, B) хранятся в памяти анализатора дымовых газов. Для того, чтобы обеспечить использование корректных значений для коэффициентов A2 и B необходимо правильно выбрать тип топлива в приборе.

Вместо значения содержания кислорода для расчета может использоваться значение концентрации CO2. Температура дымовых газов (FT) и содержание кислорода или содержание CO2 должны быть измерены одновременно в одной точке. Большинство анализаторов дымовых газов стандартно оснащены зондом температуры (в приборе). Температура воздуха, идущего на горение, может быть измерена в непосредственной близости от заборного отверстия горелки путем присоединения прибора к корпусу горелки. Например, для котлов с уравновешенной тягой данный зонд заменяется отделенным (выносным) зондом температуры, который помещается в место подачи свежего воздуха.

В это же время необходимо измерить температуру воздуха, идущего на горение (AT). В зонде отбора пробы для измерения температуры используется термопара. Зонд отбора пробы устанавливается в технологическое измерительное отверстие в дымоходе (расстояние между измерительным отверстием и котлом должно быть как минимум в два раза больше диаметра дымохода). Путем постоянного измерения температуры находится точка с самой высокой температурой дымовых газов (т.е. центр потока) и зонд располагается в данной точке. Центром потока считается точка с самой высокой температурой и самой высокой концентрацией углекислого газа и самым низким содержанием кислорода. При этом надо учитывать, что осаждение конденсата на сенсоре температуры может привести к резкому падению значения температуры дымовых газов, не соответствующему их действительной температуре.

Кислород, который не сгорает по причине избыточного воздуха отводится в виде газообразного компонента дымовых газов и используется для измерения эффективности сгорания. Дымовой газ всасывается зондом

отбора пробы с помощью насоса и перенаправляется в измерительный газовый тракт анализатора дымовых газов. Затем пропускается через газовый сенсор O2 (кислородную измерительную ячейку) и таким образом определяется концентрация газа. Значение содержания O2 также используется для расчета концентрации CO2 в дымовых газах, которое в свою очередь используется для конфигурирования (настройки) газовых конденсационных котлов, как описывалось выше.

Для расчета потерь с дымовыми газами может использоваться не только значение содержания кислорода, но и значение концентрации углекислого газа. Потери с дымовыми газами будут минимальными, когда при наличии очень низкого количества избыточного воздуха доля CO2  максимально высока (полное сгорание). Для каждого топлива есть максимально допустимое содержание CO2  в дымовых газах (CO2макс) которое определяется исходя из химического состава топлива. Однако достигнуть данного значения на практике невозможно, поскольку для безопасной работы горелки всегда требуется определенное количество избыточного воздуха, и это снижает процентное содержание CO2 в дымовых газах. Поэтому основной целью при настройке горелки является стремление к достижению не максимального содержания CO2, но максимально возможного.

Информация о значениях концентрации CO2, которые могут  быть достигнуты, а также об изменениях в параметрах настройки объемов воздуха, которые необходимо сделать для достижения данных значений концентраций указываются в документации производителя оборудования.

В большинстве анализаторов дымовых газов отсутствует сенсор CO2, концентрация CO2 в дымовых газах рассчитывается с помощью измеренного значения содержания O2. Это возможно, поскольку данные значения прямо пропорциональны друг другу. Поскольку для расчета используется значение максимального содержания CO2 для соответствующего топлива, то перед каждым измерением в анализатор дымовых газов необходимо ввести корректный тип топлива системы, на котором проводятся измерения.

Потери с дымовыми газами прибор рассчитывает, используя измеренные значения упомянутые выше.

Степень эффективности сгорания (η) для конвекционных систем отопления рассчитывается путем вычитания значения потерь с дымовыми газами из значения общей подаваемой энергии (низшая теплотворная способность подаваемой энергии HU = 100 %) Поэтому для расчета эффективности необходимо сначала рассчитать потери с дымовыми газами, как описано выше.

Для корректного расчета в современных конденсационных системах можно использовать дополнительное значение “XK”, которое учитывает теплоту конденсации.

Измерение тяги дымохода

Для котлов с естественной тягой основным требованием для отвода дымовых газов через дымоход является подъемная сила или тяга дымохода. Поскольку плотность отходящих горячих газов ниже плотности более холодного наружного воздуха, в дымоходе создается вакуум, также известный как тяга дымохода. За счет этого вакуума воздух, идущий на горение, всасывается, преодолевая сопротивления котла и газохода.

В котлах с наддувными горелками давление в дымоходе не является важным, поскольку горелка с принудительной тягой генерирует избыточное давление, необходимое для отвода дымовых газов. В системах такого типа можетиспользоваться дымоход с меньшим диаметром.

При измерении тяги дымохода определяется разница между давлением внутри дымохода и давлением в помещении. Также как и при определении потерь с дымовыми газами, это необходимо делать в центре потока дымохода. Сенсор давления прибора необходимо обнулить перед проведением измерения.

Типичные значения тяги дымохода для котлов с наддувной горелкой с принудительной тягой составляют: 0,12 – 0,20 гПа (мбар) избыточного давления для дизельной испарительной горелки и для атмосферной газовой горелки: 0,03 – 0,10 гПа (мбар) разряжения.

Измерение концентрации CO

Проверка значения CO позволяет оценить качество сгорания и обеспечивает безопасность оператора системы.

Если тракты прохождения дымовых газов блокируются, то в случае, например, с атмосферными газовыми горелками, дымовые газы будут поступать в котельную через регуляторы управления потоками, создавая тем самым опасность для оператора. Для предотвращения подобной ситуации после выполнения всех работ по настройке котла необходимо измерить концентрацию угарного газа (CO) и проверить тракты прохождения дымовых газов.

 Данные меры безопасности не требуются для газовых вентиляторных горелок, так как в горелках такого типа дымовые газы принудительно подаются в дымоход.

Измерения не следует проводить раньше, чем через 2 минуты после запуска горелки, поскольку повышенный уровень CO снижается до нормального рабочего значения лишь через некоторое время после запуска системы. Это также применимо для газовых котлов с регулятором процесса горения, поскольку их калибровка осуществляется во время запуска горелки, когда возможны кратковременные выбросы с высоким содержанием CO.

Как и при определении потерь с дымовыми газами, измерения проводятся в центре потока дымохода. Однако поскольку дымовые газы разбавляются свежим воздухом, содержание CO необходимо пересчитать для неразбавленных дымовых газов (в противном случае на содержание CO можно влиять добавлением воздуха). С этой целью прибор рассчитывает неразбавленную концентрацию CO с содержанием кислорода, одновременно измеренным в газоходе, и отображает это значение как COнеразбавленное.

В атмосферных газовых системах концентрация CO разнится на всем протяжении трубы, отводящей дымовые газы (стратификация). Поэтому при концентрациях > 500 ppm необходимо проводить дискретизацию (выборку) с использованием зонда с несколькими отверстиями. Такой зонд имеет ряд отверстий, которые регистрируют концентрацию CO по всему диаметру трубы, отводящей дымовые газы.

Дополнительная проверка топливосжигающих установок

Дополнительная проверка топливосжигающих установок заключается в контроле оксидов азота в отводящихся газах.

Содержание оксидов азота указывает на общее содержание моноксида азота и двуокиси азота. Обычно соотношение концентраций NO и NO2 является постоянной величиной (97 % NO, 3 % NO2). По этой причине измерение концентрации NO является достаточным для определения концентрации NOx. Однако при использовании смешанного топлива или конденсационных установок вышеуказанное соотношение меняется. В силу этого обстоятельства содержание двух компонентов (NO и NO2) измеряется отдельно, а сумма результатов этих измерений указывает на содержание NOx.

При этом следует учитывать, что сигаретный дым влияет на результаты измерений (мин. 50 ppm).  Дыхание курильщика искажает результаты измерений примерно на 5 ppm.  Выполнять обнуление  измерительного прибора надо в условиях свежего воздуха.

NO2 растворим в воде, поэтому для точного определения его концентрации необходимо проводить замеры в сухих дымовых газах, поскольку растворенный NO2 не учитывается. Перед проведением фактических замеров содержания диоксида азота необходимо использовать блок пробоподготовки (Пельтье) для удаления влаги из дымовых газов. При проведении замеров в непосредственной близости от электростатического фильтра зонд отбора пробы необходимо заземлить для исключения риска статического заряда.

В случаях, когда возможно высокое содержание твёрдых частиц и сажи, следует использовать чистые сухие фильтры. Обязательным условием является наличие предварительного фильтра.

Условие безопасности – контроль CO/ CO2 в окружающей среде.

По соображениям безопасности при обслуживании газовых обогревателей в жилых помещениях наряду с измерением дымовых газов необходимо проводить замеры CO в окружающем воздухе, поскольку обратный поток дымовых газов может привести к высоким концентрациям CO и риску отравления оператора. Смертельными для человека являются концентрации CO во вдыхаемом воздухе в 0,16 % по объему и выше (1,600 ppm). В виду высокой токсичности СО и его опасности для жизни (табл. 2) данное измерение необходимо провести до начала всех прочих измерений.

Таблица 2. Влияние угарного газа на здоровье и жизнь человека

Концентрация CO в воздухе, ppm

Концентрация CO в воздухе, %

Влияние на здоровье человека

30

0,003

ПДК (макс. концентрация, при которой период вдыхания может превышать 8 часов)

200

0,02

Появление легкой головной боли в течение 2 - 3 часов

400

0,04

Появление головной боли в области лба в течение 1 - 2 часов с последующим распространением на всю область головы

800

0,08

Головокружение, тошнота и дрожь в конечностях в течение 45 минут, потеря сознания в течение 2 час

1,600

0,16

Головная боль, головокружение и тошнота, в течение 20 минут. Летальный исход в течение 2 часов

3.200

0,32

Головная боль, головокружение и тошнота в течение 5-10 минут. Летальный исход в течение 30 минут

6,400

0,64

Головная боль, головокружение в течение 1 - 2 минут. Летальный исход в течение 10 - 15 минут

12,800

1,28

Летальный исход в течение 1 - 3 минут

Как правило, замеры окружающей среды ограничиваются только измерением содержания CO в окружающем воздухе (рис. 5). Однако высокие концентрации CO2, например, вызванные блокировкой отверстия для отхода дымовых газов, также являются вредными для человека. Для того чтобы исключить потенциальные угрозы, необходимо учитывать оба значения. Максимально допустимая концентрация CO2 в воздухе рабочей зоны составляет 5,000 ppm.

Рис 5 Сигнализатор угарного газа

Содержание CO2 является надежным заблаговременным индикатором отравления и, следовательно, оптимально дополняет измерение CO. Параллельное измерение обоих значений обеспечивает заблаговременное полное выявление опасных концентраций.

Контролируемые параметры для настройки разных типов котлов и топлива

При настройке с помощью газоанализатора дымовых газов настенных конденсационных газовых котлов, работающих на природном газе, необходимо контролировать следующие параметры: концентрацию кислорода (3 %), угарного (20 ппм) и углекислого газа (13 % об.), коэффициент избытка воздуха (1,6), NOx.

В вентиляторных горелках, работающих на природном газе необходимо контролировать следующие параметры: концентрацию кислорода (3 %), угарного (20 ппм) и углекислого газа (13 % об.), коэффициент избытка воздуха (1,6), NOx.

В вентиляторных горелках, работающих на дизельном топливе, помимо всего предыдущего, перед использованием газоанализатора необходимо измерять сажевое число. Оно должно быть меньше 1 (этот параметр измеряется с помощью анализатора сажевого числа и говорит о качестве распыла через форсунки, при его превышении нельзя использовать газоанализатор для настройки, так как будет загрязнятся тракт газоанализатора и невозможно добиться оптимальных показателей) и концентрацию SO2 (говорит о качестве топлива, чем больше – тем хуже топливо, при локальных избытках кислорода и влажности превращается в h3SO4, которая разрушает всю топливо сжигающую систему).

В пеллетных котлах необходимо контролировать следующие параметры: концентрацию кислорода (5 %), угарного (120 ппм) и углекислого газа (17 % об.), коэффициент избытка воздуха (1,8), NOx. Необходима предварительная защита тонкой фильтрации от запыленности в дымовых газах и защита от превышения рабочего диапазона по каналу СО. Он в считанные секунды может превысить рабочий диапазон сенсора и достигнуть 10000 – 15000 ппм.

Все представленные выше данные по концентрациям являются приблизительными, точные всегда указываются в инструкции по настройке горелочных устройств.

Статья  из журнала  "Аква-Терм" № 3/ 2019, рубрика "Мастер класс".


вернуться назад

Читайте также:

экология с выгодой / Блог компании ГК ЛАНИТ / Хабр

В поисках способов повышения эффективности предприятий энергетического сектора, а также других промышленных объектов, на которых используется оборудование, сжигающее ископаемое топливо (паровые, водогрейные котлы, технологические печи и т.д.), вопрос использования потенциала дымовых газов поднимается не в самую первую очередь.

Между тем, опираясь на существующие нормы расчёта, разработанные десятки лет назад, и сложившиеся стандарты выбора ключевых показателей работы подобного оборудования, эксплуатирующие организации теряют деньги, выпуская их в прямом смысле в трубу, попутно ухудшая экологическую обстановку в глобальном масштабе.

Если, как и команда "Первого инженера", вы считаете неправильным упускать возможность позаботиться об окружающей среде и здоровье жителей вашего города с выгодой для бюджета предприятия, читайте статью о том, как превратить дымовые газы в энергоресурс.  


Изучаем стандарты


Ключевой параметр, определяющий КПД котельного агрегата, – температура уходящих газов. Тепло, теряемое с уходящими газами, составляет значительную часть всех тепловых потерь (наряду с потерями тепла от химического и механического недожога топлива, потерями с физическим теплом шлаков, а также утечек тепла в окружающую среду вследствие наружного охлаждения). Эти потери оказывают решающее влияние на экономичность работы котла, снижая его КПД. Таким образом, мы понимаем, что чем ниже температура дымовых газов, тем выше эффективность котла.

Оптимальная температура уходящих газов для разных видов топлива и рабочих параметров котла определяется на основании технико-экономических расчётов на самом раннем этапе его создания. При этом максимально полезное использование тепла уходящих газов традиционно достигается за счёт увеличения размеров конвективных поверхностей нагрева, а также развития хвостовых поверхностей – водяных экономайзеров, регенеративных воздухоподогревателей.

Но даже несмотря на внедрение технологий и оборудования для наиболее полной утилизации тепла, температура уходящих газов согласно действующей нормативной документации должна находиться в диапазоне:

  • 120-180 °С для котлов на твёрдом топливе (в зависимости от влажности топлива и рабочих параметров котла),
  • 120-160 °С для котлов на мазуте (в зависимости от содержания в нём серы),
  • 120-130 °С для котлов на природном газе.

Указанные значения определены с учетом факторов экологической безопасности, но в первую очередь, исходя из требований к работоспособности и долговечности оборудования.

Так, минимальный порог задаётся таким образом, чтобы исключить риск выпадения конденсата в конвективной части котла и далее по тракту (в газоходах и дымовой трубе). Однако для предупреждения коррозии вовсе не обязательно жертвовать теплом, которое выбрасывается в атмосферу вместо того, чтобы совершать полезную работу.


Коррозия. Исключаем риски


Не спорим, коррозия – явление неприятное, способное поставить под угрозу обеспечение безопасной работы котельной установки и существенно сократить назначенный ей срок эксплуатации.

При охлаждении дымовых газов до температуры точки росы и ниже, происходит конденсация водяных паров, вместе с которыми переходят в жидкое состояние и соединения NOx, SOx, которые, вступая в реакцию с водой, образуют кислоты, разрушительно воздействующие на внутренние поверхности котла. В зависимости от типа сжигаемого топлива, температура кислотной точки росы может быть различной, как и состав кислот, выпадающих в виде конденсата. Результат, тем не менее, один – коррозия.

Уходящие газы котлов, работающих на природном газе, в основном состоят из следующих продуктов сгорания: водяных паров (Н2О), углекислого газа (СО2), угарного газа (СО) и несгоревших горючих углеводородов СnHm (два последних появляются при неполном сгорании топлива, когда режим горения не отлажен).

Поскольку в атмосферном воздухе содержится большое количество азота, среди прочего, в продуктах сгорания появляются оксиды азота NO и NO2, обобщённо именуемые NOx, пагубно воздействующие на окружающую среду и здоровье человека. Соединяясь с водой, оксиды азота и образуют коррозионно-активную азотную кислоту.

При сжигании мазута и угля в продуктах сгорания появляются оксиды серы, именуемые SOx. Их негативное воздействие на окружающую среду также широко исследовано и не подвергается сомнению. Образующийся при взаимодействии с водой кислый конденсат вызывает сернистую коррозию поверхностей нагрева.

Традиционно, температура уходящих газов, как было показано выше, выбирается таким образом, чтобы защитить оборудование от выпадения кислоты на поверхностях нагрева котла. Более того, температура газов должна обеспечить конденсацию NOx и SOx за пределами газового тракта с тем, чтобы защитить от коррозионных процессов не только сам котёл, но и газоходы с дымовой трубой. Конечно, существуют определённые нормы, ограничивающие допустимые концентрации выбросов оксидов азота и серы, но это нисколько не отменяет факт накопления этих продуктов сгорания в атмосфере Земли и выпадение их в виде кислотных осадков на её поверхность.

Сера, содержащаяся в мазуте и угле, а также унос не сгоревших частиц твёрдого топлива (в том числе золы) накладывают дополнительные условия по очистке дымовых газов. Применение систем газоочистки значительно удорожает и усложняет процесс утилизации тепла дымовых газов, делая подобные мероприятия слабо привлекательными с экономической точки зрения, а зачастую практически не окупаемыми.

В некоторых случаях местные органы власти устанавливают минимальную температуру дымовых газов в устье трубы с целью обеспечения адекватного рассеяния уходящих газов и отсутствия дымового факела. Кроме того, некоторые предприятия могут по собственной инициативе применять подобную практику для улучшения своего имиджа, поскольку широкая общественность зачастую интерпретирует наличие видимого дымового факела как признак загрязнения окружающей среды, в то время как отсутствие дымового факела может рассматриваться как признак чистого производства.

Всё это приводит к тому, что при определённых погодных условиях предприятия могут специально подогревать дымовые газы перед выбросом их в атмосферу. Хотя, понимая состав уходящих газов котла, работающего на природном газе (он детально разобран выше), становится очевидно, что белый «дым», который идёт из трубы (при правильной настройке режима горения), – это по большей части пары воды, образующиеся в результате реакции горения природного газа в топке котла.

Борьба с коррозией требует применения материалов, устойчивых к её негативному воздействию (такие материалы существуют и могут применяться на установках, использующих в качестве топлива газ, продукты нефтепереработки и даже отходы), а также организацию сбора, переработки кислого конденсата и его утилизации.


Технология


Внедрение комплекса мер по снижению температуры дымовых газов за котлом на существующем предприятии обеспечивает увеличение КПД всей установки, в состав которой входит котельный агрегат, используя, прежде всего, сам котёл (тепло, вырабатываемое в нём).

Концепция таких решений, по своей сути, сводится к одному: на участке газохода до дымовой трубы монтируется теплообменник, воспринимающий тепло дымовых газов охлаждающей средой (например, водой). Эта вода может быть, как непосредственно конечным теплоносителем, который необходимо нагреть, так и промежуточным агентом, который передаёт тепло посредством дополнительного теплообменного оборудования другому контуру.

Принципиальная схема представлена на рисунке:


Сбор образующегося конденсата происходит непосредственно в объёме нового теплообменного аппарата, который выполняется из коррозионно-устойчивых материалов. Это обусловлено тем, что порог температуры точки росы для влаги, содержащейся в объёме уходящих газов, преодолевается именно внутри теплообменника. Таким образом, полезно используется не только физическое тепло дымовых газов, но и скрытая теплота конденсации содержащихся в них водяных паров. Сам же аппарат должен рассчитываться таким образом, чтобы его конструктив не оказывал чрезмерного аэродинамического сопротивления и, как следствие, ухудшения условий работы котельного агрегата.

Конструкция теплообменного аппарата может представлять собой либо обычный рекуперативный теплообменник, где перенос тепла от газов к жидкости происходит через разделяющую стенку, либо контактный теплообменник, в котором дымовые газы непосредственно вступают в контакт с водой, которая разбрызгивается форсунками в их потоке.

Для рекуперативного теплообменника решение вопроса по кислотному конденсату сводится к организации его сбора и нейтрализации. В случае же с контактным теплообменником применяется несколько иной подход, в чём-то сходный с периодической продувкой системы оборотного водоснабжения: по мере увеличения кислотности циркулирующей жидкости, некоторое её количество отбирается в накопительный бак, где происходит обработка реагентами с последующей утилизацией воды в дренажную канализацию, либо направлением её в технологический цикл.

Отдельные применения энергии дымовых газов могут быть ограничены вследствие разницы между температурой газов и потребностями в определённой температуре на входе энергопотребляющего процесса. Однако и для таких, казалось бы, тупиковых ситуаций разработан подход, который опирается на качественно новые технологии и оборудование.

С целью повышения эффективности процесса утилизации тепла дымовых газов в мировой практике в качестве ключевого элемента системы всё чаще применяются инновационные решения на базе тепловых насосов. В отдельных секторах промышленности (например, в биоэнергетике) такие решения применяются на большинстве вводимых в эксплуатацию котлов. Дополнительная экономия первичных энергоресурсов в этом случае достигается за счёт применения не традиционных парокомпрессионных электрических машин, а более надёжных и технологичных абсорбционных бромисто-литиевых тепловых насосов (АБТН), которым для работы нужна не электроэнергия, а тепло (зачастую это может быть не используемое бросовое тепло, которое в избытке присутствует практически на любом предприятии). Такое тепло стороннего греющего источника активизирует внутренний цикл АБТН, который позволяет преобразовывать располагаемый температурный потенциал уходящих газов, и передавать его более нагретым средам.


Результат


Охлаждение уходящих газов котла с применением подобных решений может быть достаточно глубоким – до 30 и даже 20 °С с первоначальных 120-130 °С. Полученного тепла вполне достаточно, чтобы подогреть воду для нужд химводоподготовки, подпитки, горячего водоснабжения и даже теплосети.

Экономия топлива при этом может достигать 5÷10 %, а повышение КПД котельного агрегата – 2÷3 %.

Таким образом, внедрение описанной технологии позволяет решать сразу несколько задач. Это:

  • максимально полное и полезное использование тепла дымовых газов (а также скрытой теплоты конденсации водяных паров),
  • снижение объёма выбросов NOx и SOx в атмосферу,
  • получение дополнительного ресурса – очищенной воды (которому найдётся полезное применение на любом предприятии, например, в качестве подпитки теплосети и других водяных контуров),
  • ликвидация дымового факела (он становится едва различимым или исчезает вовсе).

Практика показывает, что целесообразность применения подобных решений в первую очередь зависит от:
  • возможности полезной утилизации имеющегося тепла дымовых газов,
  • продолжительности использования полученной тепловой энергии в году,
  • стоимости энергоресурсов на предприятии,
  • наличия превышения предельно допустимой концентрации выбросов по NOx и SOx (а также от строгости местного экологического законодательства),
  • способа нейтрализации конденсата и вариантов его дальнейшего использования.

как сделать систему с ТТ котлом эффективной?

В этой статье мы расскажем о том, как сделать эффективной систему отопления на базе твердотопливного котла.

Котел. Не секрет, что твердотопливные котлы сильно различаются по уровню эффективности. Но ориентироваться на цену, торговую марку и страну происхождения для выбора эффективного котла не стоит. Эффективность определяется такими факторами как конструкция теплообменника и котла в целом, способ сжигания топлива (классический или пиролизный), размеры загрузочной камеры, длительность горения на одной закладке и т. д. Именно от этих факторов зависит КПД котла, температура отходящих дымовых газов и их качественный состав.

Топливо. Качество и вид топлива также существенно влияет на работу твердотопливного котла. От хороших сухих дров (поленья крупнокусковые) гораздо больше тепла и гораздо меньше дыма и сажи, чем от сырых веток, да и продолжительность горения будет отличаться в разы. Что же касается хорошего угля, то он ни в какое сравнение не идет даже с самыми качественными и сухими дровами. На угле любой котел, независимо от конструкции, выдает больше мощности и работает значительно дольше, чем на дровах.

Оптимальный режим работы. Самая эффективная работа твердотопливного котла - при нагрузках, приближенных к максимальным: в таком режиме топливо сжигается полностью без остатка, состав дымовых газов соответствует самым высоким требованиям экологических норм, а теплообменник котла выдает максимально возможный для него КПД.

Но такой режим работы котла возможен только в период «разгона» системы отопления, то есть когда вы растопили холодный котел и в доме еще прохладно: котел разгорается, идет интенсивный процесс нагрева системы отопления и помещения. Далее, добившись желаемой температуры в помещении, вы настраиваете котел на режим умеренного горения (режим поддержания), чтобы не перегреть котел, систему отопления и дом, и чтобы напрасно не расходовать топливо. С этого момента любой твердотопливный котел, и хороший и не очень, снижает свою эффективность: воздуха для горения поступает в топку меньше, топливо горит медленнее, температура котла снижается и какое-то время удерживается на одном уровне. При этом меняется качественный состав дымовых газов: кроме основных компонентов дыма - СО₂ и Н₂О, появляется большое количество сажи (ее вы заметите по цвету дыма) и СО (угарный газ), а также других вредных примесей. Сажа и угарный газ есть не что иное, как недогоревшее топливо, которое мы выбрасываем в небо.

У котлов с автоматической подачей топлива, например, пеллетных, дизельных или газовых добиться оптимального режима работы, а точнее оптимальной теплопроизводительности, очень просто. Для этого нужно всего лишь уменьшить количество подаваемого топлива. Количество воздуха, который подается в топку, при этом также будет уменьшено, но пропорциональное соотношение топливо-воздух останется неизменным: меньше топлива и воздуха – меньше тепла, и наоборот.

Но не так все просто у твердотопа – подачу воздуха мы регулировать научились, но топливо-то уже подано в топку, с момента растопки прошло достаточно времени и весь объём дровяной закладки охвачен пламенем, то есть поленья нагрелись до определенной температуры, и вся их поверхность стала активно выделять газообразные горючие химические соединения. Уменьшая количество воздуха, мы оставляем часть горючих химических соединений без кислорода, то есть они попросту не сгорают и, под воздействием высокой температуры, перейдя в газообразное состояние, улетучиваются в атмосферу через дымоход. Это, как если бы мы в газовой горелке нарушили баланс газ-воздух, тогда часть газа улетала бы в атмосферу, при этом расход газа остался бы прежним, а количество тепла уменьшилось.

Напрашивается очевидный вывод: топливо в котле нужно сжигать полностью. Но тогда куда девать излишки тепла?

Запасаем излишки тепла впрок. С древних времен люди научились сохранять и запасать тепло, и делали они это достаточно просто: в каменной пещере или в глиняной хижине оставляли только отверстия для вентиляции, чтобы не задохнуться от горящего костра, а сам костер по периметру обкладывали камнями – нагретые камни долго оставались теплыми, после того как хворост в костре выгорел. Позже люди начали строить массивные каменные, а потом и кирпичные печи для обогрева жилища и приготовления еды. Часто такие печи занимали полдома, что было не очень удобно, но зато печь за счет своей массы достаточно долго обогревала дом.

Как же запасать тепло в современных домах, размеры которых существенно выросли, и увеличилось количество комнат в них (печное отопление эффективно только в пределах той комнаты, в которой находится печь)?

Нам поможет специально созданное для этого оборудование – теплоаккумулятор, то есть хорошо теплоизолированная буферная емкость для хранения нагретой воды (теплоносителя). Мы будем запускать котел на максимальную мощность (то есть в оптимальном для него режиме), на которой он будет работать весь цикл, пока не сгорит все загруженные в него топливо. А излишки тепла будут аккумулироваться в теплоаккумуляторе. Когда все топливо догорит, а котел погаснет, тепло в помещение будет поступать из буферной емкости. И только после того, как запасы тепла в буфере истощаться, надо будет снова растапливать котел.
 

Теплоаккумулятор Hajdu


А заполнять теплоаккумулятор мы будем при помощи термосмесительного клапана Laddomat, который также специально был создан для этих целей. Он будет перераспределять потоки между котлом, буфером и системой отопления, контролируя температуру теплоносителя с помощью встроенного в него термопатрона.

Laddomat 21-60

 

В начале растопки котла Laddomat будет «гонять» теплоноситель по малому кругу, возвращая подогретую воду обратно в котел, помогая ему таким образом выйти на максимальную производительность за короткое время. К слову сказать, осуществляемый Laddomat’ом подмес подогретой воды в возвратную линию котла предотвращает нежелательный перепад температур в котле, защищая его от коррозии.

 

После выхода котла на рабочий режим Laddomat начнет подавать тепло в систему отопления (радиаторы, теплые полы и т.д.), а «излишки» тепла – запасать в теплоаккумуляторе.

Система котел - теплоаккумулятор - Laddomat

Кроме того, Laddomat защитит котел от перегрева. Представьте себе, что в доме отключилось электричество, не такое уж редкое явление в наших палестинах. Хорошо, если есть дизельный генератор. А если нет? В автоматических котлах топливо просто перестанет подаваться в котел, и тот отключиться. А как быть с дровяным или угольным котлом, его ведь полностью не заглушишь? На этот случай в Laddomat предусмотрена системы самоциркуляции, благодаря которой он продолжит отводить тепло от котла даже в отсутствии электричества до тех пор, пока котел не остынет или пока не появится электричество.

 

Котел ATMOS с теплоаккумулятором и Laddomat

В заключение стоит отметить, что добавив к этому «дуэту» автоматику (например, Thermomatic EC Home), которая будет регулировать поступление тепла в систему отопления дома, мы добьемся оптимального климата в помещении при минимально возможном расходе топлива.

Автоматика отопления Thermomatic EC Home

Почему мне нужно переставлять дымоход котла?

Как и многие другие строительные нормы и правила, законодательство в отношении дымоходов с годами ужесточилось. Когда-то вы могли установить свой котел практически в любом месте дома, без проблем, но в наши дни установщик должен соблюдать некоторые очень строгие правила, которые иногда означают, что положение котла должно измениться или изменится сам дымоход. В этом блоге мы собираемся дать вам краткое изложение некоторых важных моментов, которые эти правила, как правило, отмечают при установке нового котла.


Положение дымохода

В зависимости от размера котла дымоход должен располагаться на определенном расстоянии от ближайшего окна, двери или воздушного кирпича. Обычно это примерно 30-60 см, если оно сбоку или над проемом, и немного больше, если оно ниже. Это связано с тем, что отходы, образующиеся при сгорании, могут содержать опасные газы, такие как окись углерода, поэтому вам не нужно, чтобы этот отработанный газ находился слишком близко к отверстию, через которое он может повторно попасть в дом.

Есть также несколько менее очевидных правил, которые влияют на расположение дымохода.Он должен находиться на одинаковом расстоянии от углов здания, не менее 60 см над плоскими крышами или балконами, вдали от почвы, водосточных труб и карнизов.


Детали здания, чувствительные к температуре

Газ, идущий из дымохода, может быть горячим, поэтому дымоход не должен касаться чьей-либо кожи, но и должен располагаться подальше от любых материалов, на которые это тепло может негативно повлиять. Например, дымоход должен располагаться как минимум на 30 см ниже пластикового желоба.

Расположение дымохода и граница собственности

Еще одним ограничением является расположение предлагаемого дымохода относительно границы участка. Это будет особенно актуально, если дымоход выходит прямо на улицу.

Если дымоход находится в пределах 60 см или около того от границы участка, это может иметь последствия для здоровья и безопасности любого, кто проходит мимо, поэтому будет запрещено. Обычно, если дымоход должен выходить на стену рядом с общественной пешеходной дорожкой, дымоход отводится выше 2.1 м, чтобы дымовые газы всегда находились выше уровня головы. Если только вы не на ходулях (однако в руководстве это не учитывается).


Дымоходы и кровли

Аналогичные правила действуют в отношении дымоходов, выходящих на уровень крыши. Эти правила специально предназначены для облегчения движения дымовых газов. По большей части это не актуально, так как в наши дни почти все дымоходы выходят горизонтально через стену. Дымоход иногда выходит через крышу только в том случае, если у вас есть прибор для сжигания твердого топлива.

Любой дымоход, проходящий через дом на любое расстояние, обычно оказывается скрытым в шкафу или заколочен досками. Правила теперь требуют, чтобы панели доступа обеспечивали доступ к дымоходу через равные промежутки времени, поэтому вам может потребоваться добавление небольших открывающихся панелей.


Если у вас есть текущий котел…

Помните, что только потому, что эти правила означают, что новый котел, возможно, придется установить в другом месте, отличном от вашего старого, это не означает, что ваш старый котел нужно отрегулировать.Большинство этих правил применимы только к новым установкам, поэтому будьте очень осторожны, если кто-то, обслуживающий ваш старый котел, скажет, что он «больше не соответствует правилам» или что его необходимо заменить, поскольку вступил в силу новый закон. Скорее всего, они пытаются заставить вас установить один из их новых дорогих котлов, в то время как ваш старый и так в порядке.

Следует отметить, что, если вы не приобретете новый котел, вряд ли будет какая-либо причина менять расположение вашего текущего котла.Если вы думаете о приобретении нового котла, просто запомните некоторые из этих моментов и имейте их в виду, когда вы попросите кого-нибудь процитировать - тогда может потребоваться повторная установка котла. Помните, что для выполнения ваших работ обратитесь к установщику Gas Safe, так как он будет обладать необходимыми ноу-хау и знаниями, чтобы гарантировать соблюдение строительных норм и полную безопасность вашего нового котла.


Если вы думаете о приобретении нового бойлера, заполните форму ниже, чтобы найти надежного местного установщика, или обратитесь к нашим партнерам в Heatable, которые предлагают варианты финансирования от 10 фунтов стерлингов.28 в месяц.


Думаете, мы что-то упустили? Вы другого мнения?

Комментарий ниже, чтобы ваш голос был услышан…

.

Сгорание

Темы котельной - топливо, такое как нефть, газ, уголь, древесина - дымоходы, предохранительные клапаны, резервуары - эффективность сгорания

Адиабатические температуры пламени

Адиабатические температуры пламени водорода, метана, пропана и октана - в Кельвинах

Подача в котельную

Неполное сгорание котла может привести к образованию окиси углерода - CO - и повторное возгорание может вызвать катастрофические последствия как для персонала, так и для имущества

Альтернативные виды топлива - Свойства

Свойства альтернативных видов топлива, таких как биодизель, E85, CNG и подробнее

Уголь антрацит

Марки угля антрацита

Плотность в градусах API

Плотность в градусах API выражают плотность или плотность жидких нефтепродуктов.Калькулятор преобразования API - удельный вес

Стандарт ASTM - Том 05.06 Газообразное топливо, уголь и кокс

Обзор стандартов в разделе 5 ASTM - Нефтепродукты, смазочные материалы и ископаемое топливо - Том 05.06 Газообразное топливо, уголь и кокс

Биогаз - Энергосодержание

Энергосодержание в биогазе, производимом из городских и промышленных отходов

Биогаз - Типичный состав

Типичный состав биогаза, произведенного из бытовых отходов

Биомасса - Высшая теплотворная способность

ВТС топлива из биомассы

Биомасса, используемая в качестве Топливо - энергоемкость

Некоторые виды биотоплива и их энергоемкость

КПД котла

КПД котла - полная и низшая теплотворная способность

Скорость выхлопа котла

Рекомендуемая скорость выхлопа котла

Тепловая нагрузка котла и площадь дымохода

900 06 Мощность котла и площадь дымохода

Размер дымохода и камина

Дымоходы и камины для каминов и печей, сжигающих дрова или уголь в качестве топлива

Размер дымохода

Расчет тяги в дымоходе и требуемой площади дымохода

Классификация угля 9000 угля 5

Классификация угля основан на летучих веществах и кулинарной способности чистого материала

Классификация газов

Окислители, инертные и горючие газы

Эффективность сгорания и избыток воздуха

Оптимизация КПД котлов важна для минимизации расхода топлива и нежелательного выброса в окружающую среду

Горение топлива и оксидов азота ( NO x ) Выбросы

Выбросы оксидов азота - NO x - при сжигании топлива, такого как нефть, уголь, пропан и др.

Сжигание топлива - выбросы диоксида углерода

Выбросы углекислого газа в окружающую среду CO 2 при сжигании таких видов топлива, как уголь, нефть, природный газ, сжиженный нефтяной газ и биоэнергетика

Сжигание древесины - теплотворная способность

Дрова и сжигание древесной теплотворной способности - для таких пород, как сосна, вяз, Hickory и др.

Процессы сгорания и эффективность сгорания

Типичные показатели эффективности сгорания в каминах, обогревателях, котлах и т. Д.

Испытания на горение

Испытания на сжигание мазутных и газовых горелок

Выбросы от сжигания биомассы 6

9000 и выбросы

Энергосодержание в некоторых общих источниках энергии

Некоторые распространенные виды топлива для отопления и их энергосодержание

Взрывные двери в дымоходах

Рекомендуемый размер взрывозащитных дверей или стабилизаторов тяги в установках, работающих на жидком топливе

Дрова для костра - шнур

Сотрудничество rd - наиболее распространенная единица для покупки топливной древесины

Температуры пламени Газы

Адиабатические температуры пламени для обычных топливных газов - пропана, бутана, ацетилена и других - воздуха или кислорода

Точки воспламенения - жидкости

Обычные жидкости и топливо и их температуры вспышки

Температуры точки росы дымовых газов

Температуры точки росы дымовых газов и конденсации водяного пара

Ископаемые и альтернативные виды топлива - Энергосодержание

Перечень чистого (низкого) и валового (высокого) содержания энергии в ископаемых и альтернативные виды топлива вместе с описанием измерения содержания энергии

Топливные газы и значения сгорания

Значения сгорания для некоторых топливных газов, таких как природный газ, пропан и бутан - БТЕ на кубический фут

Топливные газы и индекс Воббе

Воббе индекс для обычных топливных газов - пропана, бутана, метана и др.

Топливные газы Нагревательная ценность

Тепловая ценность топливных газов - ацетилен, доменный газ, этан, биогаз и др. - Валовая и чистая стоимость

Мазут - резервуары для хранения

Размеры резервуаров для хранения мазута

Горелки для мазута

Типы мазутных горелок - типы горшков, типы горелок и вращающиеся типы

Значения сгорания мазута

Значения сгорания в британских тепловых единицах / галлон для жидкого топлива No.1 по № 6

Топливные насосы - мощность всасывания

Одноступенчатые и двухступенчатые топливные насосы и их мощность всасывания

Вязкость мазута

Топливные масла - и их вязкость в зависимости от температуры

Топливо - воздух и дымовые газы Газы

Воздух для горения и дымовые газы для обычных видов топлива - кокс, нефть, древесина, природный газ и др.

Топливо - плотность и удельный объем

Плотность и удельные объемы некоторых распространенных видов топлива - антрацит, бутан, газойль, дизельное топливо, кокс , масло, древесина и др.

Топливо - более высокая и более низкая теплотворная способность

Более высокая и более низкая теплотворная способность (= теплотворная способность) для некоторых распространенных видов топлива - кокса, масла, древесины, водорода и других

Топливо и точки кипения

Некоторые обычные виды топлива и их точки кипения

Топливо и химикаты - Температура самовоспламенения

Температура самовоспламенения для некоторые распространенные виды топлива и химикаты бутан, кокс, водород, нефть и др.

Температура выхлопа топлива

Температура выхлопа и выхода для некоторых распространенных видов топлива - природного газа, сжиженной нефти, дизельного топлива и др.

Топливо Дымовые газы и средняя точка росы

Температура точки росы дымовых газов для типичного топлива

База данных свойств топлива

Онлайн-база данных свойств нефтяного топлива

Газообразное топливо и его химический состав

Химический состав некоторых распространенных газообразных топлив, таких как угольный газ, природный газ, пропан и др.

Газы - Пределы концентрации взрыва и воспламеняемости

Пределы воспламенения и взрыва для газов - пропана, метана, бутана, ацетилена и др.

Значения брутто и нетто нагрева для некоторых распространенных газов

Общая теплотворная способность и полезная теплотворная способность некоторых обычных газов водород, метан и др.

Полная стоимость сгорания материалов

Полная величина сгорания для некоторых широко используемых материалов - углерода, метана, этилена и др. - значения в БТЕ / фунт

Потери напора в масляных трубах

Потери напора или давления из-за трения в масляных трубах - различная вязкость и ламинарное течение.

Тепловые потери в масляных трубах

Тепловые потери в Вт / м · K и БТЕ / час · фут o F из масляных трубок в диапазоне температур 10 - 38 o C ( 50 - 100 o F )

Теплота сгорания

Табличные значения теплоты сгорания (= энергосодержание) обычных веществ вместе с примерами, показывающими, как рассчитать теплоту сгорания

Тепловая ценность

Брутто (высокая) и чистая ( низкая) теплотворная способность

Топливо для отопления - сравнение затрат

Формулы сравнения затрат для топлива для отопления, такого как природный газ, пропан, сжиженный нефтяной газ, мазут и электроэнергия

Скорость циркуляции водогрейного котла

Мощность котла и расход воды - британские единицы и система СИ- ед.

Прерывистый режим горения и КПД котла

КПД снижается из-за прерывистого режима работы котла

Сжиженный газ Natu ral Gas - LNG

LNG или сжиженный природный газ

Сжиженный нефтяной газ - LPG

LPG или сжиженный нефтяной газ

Метан - преобразование между жидкими и газообразными единицами

Преобразование между жидкими и газообразными единицами для LNG или метана

Потребление газа

Расход природного газа для обычного оборудования, такого как котлы, духовки, плиты, чайники и т. Д.

Маслопроводы - Рекомендуемые скорости потока

Скорости потока в масляных трубах должны поддерживаться в определенных пределах

Онлайн-калькулятор эквивалентов топлива

Онлайн-калькулятор для расчета эквивалентов энергии топлива - нефть и газ

Оптимальный процесс горения - топливо и избыточный воздух

Стабильные и эффективные условия горения требуют правильного смешения топлива и кислорода

Парафины и алканы - характеристики горения

Тепловые значения, воздух / фу отношения el, скорость пламени, температуры пламени, температуры воспламенения, точки вспышки и пределы воспламеняемости

Пропан - теплофизические свойства

Химические, физические и термические свойства пропанового газа - C 3 H 8

Пропан - пар Давление

Давление паров пропана

Пропан-бутановые смеси - давление испарения

Давление испарения пропан-бутановых смесей

Крыша для дымоходов

Крыша для дымоходов и одностенных вентиляционных отверстий Минимум

Размеры котельных

площадь

Уголь стандартных сортов - теплотворная способность

Уголь стандартных сортов и теплотворная способность

Стандартные эталонные топлива и их эквиваленты

Преобразование между эквивалентами топлива

Стехиометрическое горение

Стехиометрическое горение и внешнее мощность воздуха

Классификация топки

Топки для угля могут быть классифицированы на основе мощности сжигания угля

Отходы топлива

Теплотворная способность топлива из отходов

Древесина и биомасса

Показатели сгорания влажной и сухой древесины - БТЕ / фунты, кДж / кг и ккал / кг

Породы древесины - влажность и вес

Вес сырых и высушенных на воздухе дров

.

Модуляция котла - лучше?

В конструкцию большинства современных котлов встроен уровень модуляции. Фото любезно предоставлено Smith Energy-Moss Park Armory

Модуляция котла имеет три преимущества; он снижает потери цикла, снижает износ компонентов и может (но не обязательно, как показано далее в этой статье) привести к более высокому тепловому КПД. Но помимо преимуществ, каково влияние регулирования мощности горения на газовые водогрейные котлы? Когда модуляция котла приводит к снижению КПД и риску поломки оборудования?

Чтобы понять эти проблемы, необходимо проанализировать, как работает котел, и какие потери связаны с его работой.


Связано: Список дел по обслуживанию котла


Основные операции котла: сжигание

Типичный водогрейный котел с предварительным смешиванием предназначен для выработки горячего газа путем сжигания топлива в присутствии воздуха с последующей передачей, насколько это возможно, тепловой энергии этого горячего газа в котловую воду. Котлы оцениваются по их тепловому КПД, который представляет собой просто отношение химической энергии, добавленной к котлу, к энергии, добавленной к котловой воде.По мере того, как больше тепла передается от горячего газа в котловую воду, термический КПД увеличивается, а температура выходящего (дымового) горячего газа снижается.
Химическое представление идеального сгорания с природным газом представлено ниже:

2O2 + Ch5 = CO2 + 2h3O

Фактический процесс сгорания приводит к образованию других побочных продуктов или продуктов в концентрациях, отличных от указанных выше. К ним относятся:

  • Воздействие азота в воздухе для горения, которое может привести к образованию оксидов азота (NOx) в горячем газе
  • Несгоревшее топливо, если воздух и топливо не смешаны должным образом или если используется недостаточный воздух для горения
  • Различные концентрации CO, CO2 и 02 в зависимости от количества воздуха, добавляемого в процесс сгорания

Почти все котлы настроены на добавление избыточного воздуха, чтобы обеспечить надлежащее смешивание воздуха с топливом и полное сгорание топлива.Также добавляется избыточный воздух, чтобы предотвратить перегрев горелки, когда пламя находится на поверхности горелки. Более высокие смеси воздух-газ «выталкивают» пламя сгорания от горелки, тем самым снижая температуру горелки.

Потери котла

Потери энергии котла обычно возникают в результате:

  • Потери в сухом дымоходе (тепло побочных продуктов сгорания на выходе из котла)
  • Энергия водяного пара на выходе из котла
  • Радиационные и другие потери (обычно незначительные по сравнению с первыми двумя)

Когда достаточно тепловой энергии от горячих газов передается котловой воде, общая температура горячего газа опускается ниже точки росы по воде, и часть или вся вода становится жидкой.Энергия, выделяемая при преобразовании воды из пара в жидкость, улавливается котловой водой, что приводит к значительному повышению эффективности. Каждый фунт воды в горячем газе, преобразованном в жидкость, добавляет 1000 БТЕ в котловую воду.

Потери в сухих дымовых газах и потери водяным паром могут быть легко рассчитаны, если известно количество CO2 или 02 в дымовых газах (это используется для расчета точки росы для воды в дымовых газах и для определения концентраций продукты горячего газа) и температура дымовой трубы известна.Два примера представлены на рисунках 1 и 2 , где в качестве источника топлива используется природный газ.

Рисунок 1 - это расчет потерь, предполагающий 27-процентный избыток воздуха (соответствует девяти процентам CO2) и температуру дымовых газов 150F. Обратите внимание, что точка росы для газа при этом уровне избытка воздуха составляет 130,6 градусов - любая температура дымовых газов (и, соответственно, температура котла обратной воды) выше этой точки не приведет к конденсации дымовых газов.Общий КПД котла в установившемся режиме (без учета радиационных и других мелких потерь), работающего в этот момент, составляет 88,1%.

Рисунок 2 предполагает те же условия, что и Рисунок 1 , однако температура дымовых газов была снижена до 120F. Это приводит к повышению эффективности на 92% или повышению эффективности на 3,9%. Это увеличение происходит из-за дополнительной энергии за счет скрытой теплоты парообразования в воде дымовых газов.

Теплообмен

Теплообменники котла предназначены для оптимизации передачи тепловой энергии горячего газа котловой воде.Количество тепла, переданного в этом процессе, представлено как:

Q = U • A • ∆Tlm

Где:

Q = количество переданного тепла

U = общий коэффициент теплообменника

A = эффективная площадь теплопередачи в теплообменнике

∆Tlm = средняя логарифмическая разница температур входящего / выходящего горячих газов и входящей / выходящей котловой воды.

В этой статье не рассматриваются подробные элементы теплопередачи; скорее, он рассмотрит основные элементы, влияющие на передачу тепла.По сути, любое улучшение U, A или большей разницы температур приводит к большей теплопередаче и более высокой эффективности котла.

Общий коэффициент

U обратно пропорционален сопротивлению теплового потока в теплообменнике (т.е.U = 1 / Сопротивление). Позиции сопротивления тепловому потоку включают:

  • Сопротивление конвективной теплопередаче от горячего газа к слою загрязнения на горячей стороне теплообменника
  • Сопротивление кондуктивной теплопередаче через засорение горячей стороны
  • Сопротивление кондуктивной теплопередаче через материал теплообменника
  • Сопротивление кондуктивной теплопередаче через обрастание со стороны воды
  • Сопротивление конвективной теплопередаче от загрязнения со стороны воды в котловую воду

Для кондуктивной теплопередачи сопротивление определяется теплопроводностью материала (константа) и толщиной материала.Потери конвективной теплопередачи менее очевидны, поскольку они регулируются коэффициентом конвективной теплопередачи, который зависит от свойств газа / жидкости и характеристик потока. Одним из основных факторов, влияющих на эти коэффициенты, является то, является ли поток турбулентным с большим перемешиванием или ламинарным, когда поток очень однороден. Переход от турбулентного потока к ламинарному потоку может снизить этот коэффициент конвективной теплопередачи в пять или более раз. Это усугубляется тем фактом, что сопротивление конвективной теплопередаче обычно намного больше, чем сопротивление кондуктивной теплопередаче.Из-за этого воздействия большое внимание уделяется проектированию теплообменников для работы с турбулентными потоками воды и газа.

Цикл котла

Последним пунктом в описании основных операций котла является описание типового цикла котла для котла с вентилятором или с положительным давлением. Каждый раз, когда котел приводится в действие, он проходит цикл предварительной продувки для удаления любых остаточных газов в камере сгорания. Это делается из соображений безопасности и достигается за счет пропускания воздуха для горения без топлива в течение заданного периода времени.Во время этого процесса тепло передается от горячей котловой воды в теплообменнике к более холодному потоку воздуха для горения. Эта теплопередача представляет собой потерю энергии, но она снова необходима из соображений безопасности. После цикла продувки топливо добавляется в воздух для горения, смесь воспламеняется, и котел начинает нормальный режим работы. После выключения котла выполняется дополнительная продувка для удаления всех остаточных газов. Эти процессы продувки являются основной причиной потерь в цикле, которые снижают общую эффективность котельной.

Модуляция котла

Почему модуляция? Раньше котлы проектировались только с одним режимом работы - вкл / выкл. Они не были предназначены для стрельбы с любой другой скоростью, кроме их полной номинальной мощности. Когда потребности в отоплении для объекта были меньше, чем мощность котла, котлы подвергались циклическому включению, при котором они включались, удовлетворяли нагрузку, а затем отключались. Чем больше разница между тепловой нагрузкой и мощностью котла, тем больше количество циклов котла.

Как упоминалось ранее, чрезмерные циклы котла приводят к потерям цикла, но они также увеличивают общий износ оборудования. Ограниченное количество реле и контактов в электрических компонентах, которые они могут выдержать, и эти компоненты необходимо будет заменять с большей частотой при чрезмерном циклическом воздействии.

По мере того, как в конструкции котлов были внесены новшества, производители начали предлагать блоки с несколькими скоростями горения (многоступенчатое горение), за которыми следовали устройства, которые могли плавно переключаться между фиксированной низкой и высокой скоростью горения.В котлах с вентилятором модуляция достигается за счет уменьшения потока воздуха и газа в котел. Отношение низкой пожарной нагрузки к высокой определяется как способность котла к диапазону регулирования. Большинство современных дизайнов имеют встроенный уровень модуляции; либо с котельными агрегатами, имеющими соответствующий диапазон регулирования, либо с использованием нескольких двухконтурных котлов.

Когда мы смотрим на уравнение теплопередачи, приведенное ранее, модуляция котла означает более эффективную площадь теплопередачи (A) для количества тепла, добавленного в систему.Этот эффект проиллюстрирован на кривых КПД на рис. 3 .

Объединяя все вместе - влияние высоких скоростей отклонения

Из предыдущих обсуждений следует, что более высокая модуляция котла лучше. Возникает фундаментальный вопрос: не будет ли котел с экстремальным диапазоном регулирования быть намного эффективнее, чем котел с диапазоном изменения 5: 1? Ответ на этот вопрос не обязательно, как показано ниже.

Для достижения экстремального диапазона регулирования котлы с большим диапазоном регулирования настроены на подачу большего количества избыточного воздуха при таких низких скоростях горения, чтобы их горелки оставались холодными.Этот дополнительный избыток воздуха значительно снижает точку росы воды в дымовых газах, а также изменяет потери в сухих газах. Чтобы проиллюстрировать этот эффект, пример, использованный в , рис. 2 , обновлен, чтобы отразить изменение 20: 1, где 02 установлено на 11 процентов (соответствует 5,6 процента CO2 и 97 процентам избыточного воздуха). Результаты показаны ниже на рис. 4 .

Обратите внимание, что точка росы снижена со 130.От 6 до 117 градусов, и котел больше не находится в диапазоне конденсации. Это представляет собой снижение общей эффективности на 3,7%, и это только начало плохих новостей. При уменьшении общего потока газа при экстремальной модуляции существует вероятность того, что поток газа через теплообменник станет ламинарным из-за значительного сокращения воздушных потоков. Если так же уменьшить циркуляцию воды в бойлере в соответствии с интенсивностью горения, поток воды со стороны воды также может стать ламинарным. Если первичное сопротивление тепловому потоку возникает из-за конвекции тепла на стороне газа и воды и если одно или несколько из этих сопротивлений увеличиваются в пять раз, то общая производительность теплообменника значительно падает.

Конечным результатом будет повышение температуры дымовых газов и более высокие потери в котле. Есть и другие негативные последствия. Если поток со стороны воды становится ламинарным, температура материала теплообменника повышается. Если он достаточно поднимется, это может вызвать локальное кипение в областях вдоль стенки теплообменника. Поскольку эти пузырьки пара образуют растворенные твердые вещества в котловой воде, они выходят из раствора и прилипают к стенке теплообменника, что приводит к увеличению слоя загрязнения.Этот слой добавляет дополнительное сопротивление тепловому потоку, что способствует большему пропариванию. Если температура становится достаточно высокой, теплообменник выйдет из строя, потому что котловая вода обеспечивает необходимое охлаждение, чтобы защитить его от повреждений.
Последняя важная область воздействия - управление пламенем. Когда в котле используется избыток воздуха, превышающий 50 процентов, это влияет на стабильность пламени сгорания, что может привести к чрезмерным сбоям пламени, ложным отключениям и потерям цикла.

На рынке, однако, высказываются предположения, что потери в установившемся режиме, возникающие из-за высоких скоростей модуляции котла, превосходят потери цикла, которые возникают в модулирующих котлах 5: 1.Johnston Boiler Company опубликовала исследование именно по такому сценарию, в котором подчеркивается, что даже с вытекающими из этого потерями в цикле котел с изменяемым режимом 4: 1 будет более эффективным, чем идентичный котел, работающий на 10% полного огня1. При снижении эффективности и возможном повреждении котла некоторые производители намеренно ограничивают динамический диапазон своих котлов до 5: 1 и проводят лабораторные испытания, чтобы продемонстрировать истинную эффективность котлов при различных скоростях горения. Это не экстраполированные показатели эффективности с использованием одной точки данных при более высокой скорости стрельбы, а затем расширенные до более низкой скорости стрельбы.Способ действительно узнать, какова эффективность в любом из условий обжига, - это запросить прямые лабораторные результаты в этих рабочих точках и не принимать прогнозируемые или расчетные числа.

Заключение

Реалистичные коэффициенты модуляции котла помогли повысить общий КПД котельной системы за счет снижения потерь в цикле и увеличения теплового КПД, но экстремальный диапазон изменения (выше 10: 1 и выше) может дать противоположный эффект. При продуманном проектировании котельной необходимо учитывать фактическую (не экстраполированную) эффективность котла с учетом рабочего диапазона оборудования и согласования ожидаемых нагрузок на установку с правильным выбором размера котла.


Артикул:

1 Техническое описание Johnston, сравнение эффективности: 4: 1, изменение размера и 10: 1, Johnston Boiler Company, 17 марта 2003 г.

.

Очистка дымовых газов | Lhoist

Мы понимаем, что у вашей деятельности есть свои требования с точки зрения улавливания загрязняющих веществ; ограничения выбросов, оборудование и т. д. Мы предлагаем индивидуальные решения с помощью различных продуктов:

  • Sorbacal ® - это линейка продуктов для удаления основных кислотных загрязнителей (SOx, HCl и HF).
  • Sorbacal ® Продукты Micro используются для удаления микрозагрязнителей дымовых газов (PCCD / DF, PAH, PCB и Hg).

Наши решения по очистке дымовых газов (FGT) идеально подходят для процессов, в которых используются различные виды топлива; от лигнита и каменного угля до биомассы и топлива из отходов (RDF).

Пользуясь преимуществами всемирной сети специалистов, подкрепленных мощными ресурсами НИОКР, обширным опытом и специальным испытательным оборудованием на месте, мы предоставляем:

  • высококачественной продукции (известь, известняк, доломит, минералы и др.)
  • надежные и экономичные решения
  • - полная поддержка и техническая поддержка для конечных пользователей, а также владельцев и разработчиков систем FGT.
.

% PDF-1.4 % verypdf.com 1 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / FormType 1 / Тип / XObject / BBox [0 0 595 842] >> ручей -i @] \ ("} ? | Q конечный поток endobj 2 0 obj > ручей cz: ymQYE-t конечный поток endobj 3 0 obj > endobj 4 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595 842] / Содержание 2 0 R / Тип / Страница >> endobj 5 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / FormType 1 / Тип / XObject / BBox [0 0 595 842] >> ручей ! Eᾷ: & iiZ, o ݫ U конечный поток endobj 6 0 obj > ручей mq'y ߬ ݐ: p2hO3m конечный поток endobj 7 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595 842] / Содержание 6 0 руб. / Тип / Страница >> endobj 8 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / FormType 1 / Тип / XObject / BBox [0 0 595 842] >> ручей | 5uu "!% 6j конечный поток endobj 9 0 объект > ручей Xvc XkgDfot հ D3 конечный поток endobj 10 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595 842] / Содержание 9 0 руб. / Тип / Страница >> endobj 11 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / FormType 1 / Тип / XObject / BBox [0 0 595 842] >> ручей 2rԌ4 75fz EE и ш конечный поток endobj 12 0 объект > ручей % # PQ! (J- конечный поток endobj 13 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595 842] / Содержание 12 0 руб. / Тип / Страница >> endobj 14 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / FormType 1 / Тип / XObject / BBox [0 0 595 842] >> ручей -w8 W {: Uf ~ H конечный поток endobj 15 0 объект > ручей nn) p # 7) o & vVf конечный поток endobj 16 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595 842] / Содержание 15 0 руб. / Тип / Страница >> endobj 17 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / FormType 1 / Тип / XObject / BBox [0 0 595 842] >> ручей (2г.7Q5X1`; 1 $ S | # конечный поток endobj 18 0 объект > ручей =! ?? & * t {#fx! t-b конечный поток endobj 19 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595 842] / Содержание 18 0 руб. / Тип / Страница >> endobj 20 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / FormType 1 / Тип / XObject / BBox [0 0 595 842] >> ручей = c`TOo | # sbux2 конечный поток endobj 21 0 объект > ручей ݎ co? ČIp конечный поток endobj 22 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595 842] / Содержание 21 0 руб. / Тип / Страница >> endobj 23 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / FormType 1 / Тип / XObject / BBox [0 0 595 842] >> ручей j 二 Цb9XX ^ h2`w конечный поток endobj 24 0 объект > ручей м:, ODe

Wy конечный поток endobj 25 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595 842] / Содержание 24 0 руб. / Тип / Страница >> endobj 26 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / FormType 1 / Тип / XObject / BBox [0 0 595 842] >> ручей kX˔; IiOy \ 6Fk конечный поток endobj 27 0 объект > ручей ɗ @ ldD {d | Mʈ ~ D * ĥV конечный поток endobj 28 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595 842] / Содержание 27 0 руб. / Тип / Страница >> endobj 29 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / FormType 1 / Тип / XObject / BBox [0 0 850 1134] >> ручей ?

.

Смотрите также

ООО ЛАНДЕФ © 2009 – 2020
105187, Москва, ул. Вольная д. 39, 4 этаж.
Карта сайта, XML.