Gaze arse de la arderea cărbunelui. Volumul teoretic de aer și gaze de ardere

Analiză gaze de ardere cazane vă permite să identificați și să eliminați abaterile de la moduri normale lucru, crescând astfel eficiența arderii combustibilului și reducând emisiile de gaze toxice în atmosferă. Pentru a înțelege cât de eficient funcționează o instalație de ardere și pentru a detecta abaterile în funcționarea acesteia cu ajutorul unui analizor de gaze arse, este necesar să se cunoască ce gaze și în ce concentrații sunt prezente în gazele de ardere.

Componentele gazelor arse sunt enumerate mai jos în ordinea descrescătoare a concentrației lor în gazele arse.

Azot N2.

Azotul este principalul element al aerului ambiental (79%). Azotul nu este implicat în procesul de ardere, este balast. Injectat în cazan, se încălzește și ia cu ea energia cheltuită pentru încălzirea acestuia în coș, reducând randamentul cazanului. Analizoarele de gaze arse nu măsoară concentrația de azot.

Dioxid de carbon CO2.

Formată în timpul arderii combustibilului. Gazul asfixiant, la concentrații de peste 15% în volum, provoacă pierderea rapidă a conștienței. Analizoarele de gaze de ardere nu măsoară de obicei concentrația de dioxid de carbon, ci o determină prin calcul din concentrația de oxigen rezidual. Unele modele de analizoare de gaz, cum ar fi MRU Vario Plus, pot avea încorporați senzori optici cu infraroșu pentru măsurarea concentrațiilor de dioxid de carbon.

  • arzatoare diesel - 12,5...14%
  • arzatoare pe gaz - 8...11%

Oxigenul O2.

Oxigenul rezidual, neutilizat în procesul de ardere din cauza excesului de aer, este emis împreună cu gazele de evacuare. Completitudinea (eficiența) arderii combustibilului este judecată de concentrația de oxigen rezidual. În plus, din concentrația de oxigen se determină pierderea de căldură cu gazele de ardere și concentrația de dioxid de carbon.

Concentrația de oxigen în analizoarele portabile de gaze arse este măsurată cu ajutorul senzorilor electrochimici de oxigen; în analizoarele de gaze staționare, senzorii de zirconiu sunt, de asemenea, destul de des utilizați.

  • arzatoare diesel - 2...5%
  • arzatoare pe gaz - 2...6%

Monoxid de carbon CO.

Monoxidul de carbon sau monoxidul de carbon este un gaz otrăvitor care este produsul unei arderi incomplete. Gazul este mai greu decât aerul și în prezența scurgerilor sau arsurilor în coșurile cazanelor poate fi eliberat în mediul de lucru, expunând personalul la riscul de otrăvire. La concentrații de CO de până la 10.000 ppm, celulele electrochimice sunt de obicei folosite pentru a-l detecta. Pentru măsurarea concentrațiilor peste 10.000 ppm, celulele optice sunt utilizate în principal, inclusiv în analizoarele portabile de gaze.

  • arzatoare diesel - 80…150 ppm
  • arzatoare pe gaz - 80…100 ppm

Oxizi de azot (NOx).

La temperaturi mariîn cuptorul cazanului, azotul formează oxid nitric NO cu oxigenul atmosferic. Ulterior, NO este oxidat la NO2 sub influența oxigenului. Componentele NO și NO2 se numesc oxizi de azot NOx.

Concentrația de NO este măsurată de senzori electrochimici. NO2 în modelele simple de analizoare de gaz se determină prin calcul și se ia egal cu 5 ... 10% procente din concentrația măsurată de NO. În unele cazuri, concentrația de NO2 este măsurată de un senzor electrochimic separat de dioxid de azot. În orice caz, concentrația rezultată de oxizi de azot NOx este egală cu suma concentrațiilor de NO și NO2.

  • arzatoare diesel - 50…120 ppm
  • arzatoare pe gaz - 50…100 ppm

Dioxid de sulf (SO2).

Gaz toxic produs la arderea combustibilului care conține sulf. Când SO2 reacţionează cu apa (condens) sau abur, se formează acid sulfuros H2SO3. Celulele electrochimice sunt utilizate în mod obișnuit pentru a măsura concentrațiile de SO2.

Hidrocarburi ignifuge (CH).

Hidrocarburile incombustibile CH se formează ca urmare a arderii incomplete a combustibilului. Acest grup include metanul CH4, butanul C4H10 și benzenul C6H6. Celulele catalitice termice sau optice în infraroșu sunt utilizate pentru măsurarea concentrațiilor de hidrocarburi incombustibile.

Pentru a măsura concentrațiile de gaze în emisiile industriale și gazele de ardere, analizoare de gaze Kaskad-N 512, DAG 500, Kometa-Topogaz, AKVT etc. de producție internă sau dispozitive de fabricație străină de la producători precum Testo, MSI Drager, MRU, Kane , etc sunt folosite .

1. Descrierea tehnologiei (metodei) propuse pentru îmbunătățirea eficienței energetice, noutatea acesteia și cunoașterea acesteia.

Când combustibilul este ars în cazane, procentul de „exces de aer” poate fi de la 3 la 70% (excluzând aspirația) din volumul de aer, al cărui oxigen este implicat în reactie chimica oxidarea (combustia) combustibilului.

„Aerul în exces” implicat în procesul de ardere este acea parte aerul atmosferic, al cărui oxigen nu participă la reacția chimică de oxidare a combustibilului (combustie), dar este necesar să se creeze modul de viteză necesar pentru ca amestecul combustibil-aer să curgă din arzătorul cazanului. „Excesul de aer” este o valoare variabilă și pentru același cazan este invers proporțional cu cantitatea de combustibil ars, sau cu cât se arde mai puțin combustibil, cu atât este necesar mai puțin oxigen pentru oxidare (ardere), dar mai mult „aer în exces” este necesare pentru a crea regimul de turație necesar scurgerea amestecului combustibil-aer din dispozitivul de arzător al cazanului. Procentul de „aer în exces” în debitul total de aer utilizat pentru ardere completă combustibil, este determinat de procentul de oxigen din gazele de ardere.

Dacă procentul de „exces de aer” este redus, atunci va apărea monoxid de carbon „CO” (gaz otrăvitor) în gazele de ardere, ceea ce indică faptul că combustibilul este subars, de exemplu. pierderea acestuia, iar utilizarea „excesului de aer” duce la pierderea energiei termice pentru încălzirea acestuia, ceea ce crește consumul de combustibil ars și crește emisiile de gaze cu efect de seră „CO 2” în atmosferă.

Aerul atmosferic este format din 79% azot (N 2 - gaz inert fără culoare, gust și miros), care îndeplinește funcția principală de a crea modul de viteză necesar pentru scurgerea amestecului combustibil-aer din dispozitivul de arzător al centralei electrice pentru arderea completă și stabilă a combustibilului și 21% oxigen (O 2 ). ), care este oxidantul combustibilului. Gazele de ardere ieșite la modul nominal de ardere a gazelor naturale în unitățile cazanelor constau din 71% azot (N 2 ), 18% apă (H 2 O), 9% dioxid de carbon (CO 2) și 2% oxigen (O 2). Procentul de oxigen din gazele de ardere egal cu 2% (la ieșirea din cuptor) indică un conținut de 10% de exces de aer atmosferic în debitul total de aer implicat în crearea regimului de viteză necesar pentru evacuarea amestecului combustibil-aer de la dispozitivul de arzător al unității cazanului pentru combustibil de oxidare completă (combustie).

În procesul de ardere completă a combustibilului în cazane, este necesar să se utilizeze gazele de ardere, înlocuindu-le cu „exces de aer”, care va preveni formarea de NOx (până la 90,0%) și va reduce emisiile de „gaze cu efect de seră” (СО). 2), precum și consumul de combustibil ars (până la 1,5%).

Invenţia se referă la inginerie energetică, în special la centrale electrice pentru ardere diferite feluri combustibil și metode de utilizare a gazelor de ardere pentru arderea combustibilului în centrale electrice.

Centrala electrică pentru arderea combustibilului conține un cuptor (1) cu arzătoare (2) și o conductă de gaz convectivă (3) conectată printr-un evacuator de fum (4) și un coș de fum (5) la un coș de fum (6); conducta de aer exterior (9) conectată la coșul de fum (5) prin conducta de derivație a gazelor arse (11) și conducta de aer (14) a amestecului de aer exterior și gaze de ardere, care este conectată la ventilatorul de tiraj (13); o clapetă de accelerație (10) montată pe conducta de aer (9) și un clapete (12) montat pe conducta de derivație a gazelor de ardere (11), clapeta de accelerație (10) și clapeta (12) fiind echipate cu actuatoare; încălzitor de aer (8) situat în conducta de gaz convectivă (3), conectat la ventilatorul de tiraj (13) și conectat la arzătoarele (2) prin conducta de aer (15) a amestecului încălzit de aer exterior și gaze arse; un senzor de prelevare a probelor de gaze de ardere (16) instalat la intrarea în conducta convectivă (3) și conectat la un analizor de gaze (17) pentru determinarea conținutului de oxigen și monoxid de carbon din gazele de ardere; unitatea electronică de control (18), care este conectată la analizorul de gaz (17) și la dispozitivele de acţionare ale clapetei (10) și supapei (12). Metoda de utilizare a gazelor de ardere pentru arderea combustibilului într-o centrală electrică include prelevarea unei părți din gazele de ardere cu o presiune statică mai mare decât cea atmosferică din coșul de fum (5) și alimentarea acesteia prin conducta de derivație a gazelor de ardere (11) către aerul exterior. conducta (9) cu o presiune statică a aerului exterior mai mică decât cea atmosferică; controlul alimentării cu aer exterior și gaze arse de către actuatoarele clapetei de accelerație (10) și clapetei (12), controlate de unitatea electronică de control (18), astfel încât procentul de oxigen din aerul exterior să scadă la un nivel de care la intrarea în conducta de gaz convectivă (3) conținutul de oxigen din gazele de ardere a fost mai mic de 1% în absența monoxidului de carbon; amestecarea ulterioară a gazelor de ardere cu aerul exterior în conducta de aer (14) și ventilatorul de tiraj (13) pentru a obține un amestec omogen de aer exterior și gaze de ardere; încălzirea amestecului rezultat în încălzitorul de aer (8) prin utilizarea căldurii gazelor de ardere; alimentarea amestecului încălzit la arzătoarele (2) prin conducta de aer (15).

2. Rezultatul creșterii eficienței energetice în timpul implementării în masă.
Economii de până la 1,5% la combustibilul ars în cazane, CHPP sau SDPP

3. Este nevoie de cercetări suplimentare pentru a extinde lista de obiecte pentru introducerea acestei tehnologii?
Există, pentru că tehnologia propusă poate fi aplicată și motoarelor combustie internași pentru instalațiile cu turbine cu gaz.

4. Motive pentru care tehnologia de eficientizare energetică propusă nu este aplicată la scară de masă.
Motivul principal este noutatea tehnologiei propuse și inerția psihologică a specialiștilor din domeniul ingineriei termoenergetice. Este necesară mediatizarea tehnologiei propuse în Ministerele Energiei și Ecologiei, companiile energetice producătoare de energie electrică și energie termală.

5. Stimulente existente, constrângere, stimulente pentru introducerea tehnologiei (metodei) propuse și necesitatea îmbunătățirii acestora.
Introducerea de noi cerințe de mediu mai stricte pentru emisiile de NOx de la unitățile cazanelor

6. Disponibilitatea restricțiilor tehnice și de altă natură privind utilizarea tehnologiei (metodei) la diferite facilități.
Extindeți sfera de aplicare a clauzei 4.3.25 din „REGULILE DE EXPLOATARE TEHNICĂ A STAȚIILOR ȘI REȚELELOR ELECTRICE ALE FEDERAȚIEI RUSE ORDINUL MINISTERULUI ENERGIEI FEDERATIEI RUSĂ DIN 19 IUNIE 2003 Nr. 229 de ardere” pentru orice tip de cazane. combustibil. În următoarea formulare: „... La cazanele de abur care ard orice combustibil, în domeniul de control al sarcinilor, arderea acestuia trebuie efectuată, de regulă, cu coeficienți de aer în exces la ieșirea cuptorului mai mici de 1,03 ... ".

7. Necesitatea cercetării și dezvoltării și a testării suplimentare; temele și scopurile lucrării.
Necesitatea cercetării și dezvoltării este de a obține informații vizuale (film de formare) pentru a familiariza angajații companiilor de energie termică cu tehnologia propusă.

8. Disponibilitatea decretelor, regulilor, instrucțiunilor, standardelor, cerințelor, măsurilor prohibitive și a altor documente care reglementează utilizarea acestei tehnologii (metode) și obligatorii pentru executare; necesitatea de a le aduce modificări sau nevoia de a schimba înseși principiile formării acestor documente; prezența preexistentelor documente normative, reglementări și necesitatea refacerii acestora.
Extinderea sferei de aplicare a „REGULUI PENTRU FUNCȚIONAREA TEHNICĂ A STAȚIILOR ȘI REȚELELOR ELECTRICE ALE FEDERAȚIEI RUSE ORDINUL MINISTERULUI ENERGIEI FEDERATIEI RUSĂ DIN 19 IUNIE 2003 Nr. 229”

clauza 4.3.25 pentru cazane care ard orice tip de combustibil. În următoarea ediție: „… La cazanele cu abur care ard combustibil, în intervalul de control al sarcinilor, arderea acestuia trebuie efectuată, de regulă, cu coeficienți de aer în exces la ieșirea cuptorului mai mici de 1,03 ...».

clauza 4.3.28. „... Pornirea cazanului cu păcură sulfuroasă trebuie efectuată cu sistemul de încălzire cu aer (încălzitoare, sistem de recirculare a aerului cald) pornit în prealabil. Temperatura aerului din fața încălzitorului de aer în timpul perioadei inițiale de aprindere a unui cazan cu ulei nu trebuie, de regulă, să fie mai mică de 90°C. Aprinderea cazanului pe orice alt tip de combustibil trebuie efectuată cu sistemul de recirculare a aerului pornit în prealabil»

9. Necesitatea de a dezvolta noi sau de a modifica legi și reglementări existente.
Nu este necesar

10. Disponibilitatea embedded proiecte pilot, analiza eficacității lor reale, a identificat deficiențe și propuneri de îmbunătățire a tehnologiei, ținând cont de experiența acumulată.
Tehnologia propusă a fost testată pe un cazan pe gaz montat pe perete cu tiraj forțat și gaze arse (produse ale arderii gazelor naturale) pe fațada clădirii cu o putere nominală de 24,0 kW, dar sub o sarcină de 8,0 kW. Gazele de ardere au fost alimentate la cazan printr-o conductă instalată la o distanță de 0,5 m de emisia de flăcări a coșului coaxial al cazanului. Cutia a întârziat ieșirea fumului, care la rândul său a înlocuit „excesul de aer” necesar arderii complete a gazelor naturale, iar analizorul de gaze instalat la ieșirea din coșul cazanului (loc obișnuit) a controlat emisiile. În urma experimentului, a fost posibilă reducerea emisiilor de NOx cu 86,0% și reducerea emisiilor de „gaze cu efect de seră” CO2 cu 1,3%.

11. Posibilitatea de a influența alte procese în timpul introducerii în masă a acestei tehnologii (modificări ale situației mediului, posibil impact asupra sănătății umane, fiabilitate sporită a aprovizionării cu energie, modificări ale programelor de încărcare zilnice sau sezoniere echipamente de putere, modificări ale indicatorilor economici ai producerii și transportului de energie etc.).
Îmbunătățirea situației de mediu care afectează sănătatea oamenilor și reducerea costurilor cu combustibilul în producția de energie termică.

12. Necesitatea pregătirii speciale a personalului calificat pentru exploatarea tehnologiei introduse și dezvoltarea producției.
Va fi suficientă instruirea personalului de service existent al unităților de cazane cu tehnologia propusă.

13. Metode de implementare sugerate:
finanțare comercială (la recuperarea costurilor), deoarece tehnologia propusă se amortizează în maximum doi ani.

Informații furnizate de: Y. Panfil, PO Box 2150, Chișinău, Moldova, MD 2051, e-mail: [email protected]


Pentru a adăugați descrierea tehnologiei de economisire a energiei la Catalog, completați chestionarul și trimiteți-l la marcat „la catalog”.

Teoretic, cantitatea necesară de aer pentru arderea gazelor generatorului, furnalului și cuptorului de cocs și amestecurile acestora este determinată de formula:

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 , unde % este în volum.

Cantitatea de aer necesară teoretic pentru arderea gazelor naturale:

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, unde% este în volum.

Cantitatea de aer necesară teoretic pentru arderea combustibililor solizi și lichizi:

V 0 \u003d 0,0889 ⋅% C P + 0,265 ⋅% H P - 0,0333 ⋅ (% O P -% S P), nm 3 / kg, unde% este în greutate.

Cantitatea reală de aer de ardere

Completitudinea necesară a arderii la arderea combustibilului cu o cantitate de aer necesară teoretic, de ex. la V 0 (α = 1), se poate realiza numai dacă combustibilul este complet amestecat cu aerul de ardere și este un amestec fierbinte (stoichiometric) gata preparat sub formă gazoasă. Acest lucru se realizează, de exemplu, la arderea combustibililor gazoși cu arzătoare fără flacără și la arderea combustibililor lichizi cu gazeificarea lor prealabilă folosind arzătoare speciale.

Cantitatea reală de aer pentru arderea combustibilului este întotdeauna mai mare decât cea necesară teoretic, deoarece în condiții practice este aproape întotdeauna necesar un exces de aer pentru arderea completă. Cantitatea reală de aer este determinată de formula:

V α \u003d αV 0, nm 3 / kg sau nm 3 / nm 3 de combustibil,

unde α este coeficientul de exces de aer.

Cu metoda arderii cu ardere, când combustibilul este amestecat cu aer în timpul procesului de ardere, pentru gaz, păcură și combustibil pulverizat, coeficientul de exces de aer α = 1,05–1,25. La arderea gazului, anterior complet amestecat cu aer, și la arderea păcurului cu gazeificare prealabilă și amestecarea intensivă a păcurii cu aer, α = 1,00–1,05. Cu metoda stratificată de ardere a cărbunelui, antracitului și turbei în cuptoare mecanice cu alimentare continuă cu combustibil și îndepărtarea cenușii - α = 1,3–1,4. Cu întreținerea manuală a cuptoarelor: la arderea antracitului α = 1,4, la ardere carbune tareα = 1,5–1,6, la arderea cărbunelui brun α = 1,6–1,8. Pentru cuptoarele cu semigaz α = 1,1–1,2.

Aerul atmosferic conține o anumită cantitate de umiditate - d g / kg de aer uscat. Prin urmare, volumul de aer atmosferic umed necesar pentru ardere va fi mai mare decât cel calculat folosind formulele de mai sus:

V B o \u003d (1 + 0,0016d) ⋅ V o, nm 3 / kg sau nm 3 / nm 3,

V B α \u003d (1 + 0,0016d) ⋅ V α, nm 3 / kg sau nm 3 / nm 3.

Aici 0,0016 \u003d 1,293 / (0,804 * 1000) este factorul de conversie pentru unitățile de greutate ale umidității aerului, exprimate în g / kg de aer uscat, în unități de volum - nm 3 de vapori de apă conținut în 1 nm 3 de aer uscat.

Cantitatea și compoziția produselor de ardere

Pentru generator, furnal, gaze de cocs și amestecurile acestora, cantitatea de produse individuale de ardere completă în timpul arderii cu un coeficient de exces de aer egal cu α:

Cantitatea de dioxid de carbon

V CO2 \u003d 0,01 (% CO 2 + % CO + % CH 4 + 2 ⋅% C 2 H 4), nm 3 / nm 3

Cantitatea de dioxid de sulf

V SO2 \u003d 0,01 ⋅% H 2 S nm 3 / nm 3;

Cantitatea de vapori de apă

V H2O \u003d 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,

unde 0,16d V Bá nm 3 /nm 3 este cantitatea de vapori de apă introdusă de aerul atmosferic umed la conținutul de umiditate d g/kg de aer uscat;

Cantitatea de azot care trece din gaz și introdusă cu aer

Cantitatea de oxigen liber introdusă de excesul de aer

V O2 \u003d 0,21 (α - 1) ⋅ V O, nm 3 / nm 3.

Cantitatea totală de produse de ardere ale generatorului, furnalului, gazelor de cocs și amestecurile acestora este egală cu suma componentelor lor individuale:

V dg \u003d 0,01 (% CO 2 + % CO + % H 2 + 3 ⋅ % CH 4 + 4 ⋅ % C 2 H 4 + 2 ⋅ % H 2 S + % H 2 O + % N 2) + + V O (α + 0,0016 dα - 0,21), nm3/nm3.

Pentru gazele naturale, cantitatea de produse individuale de ardere completă este determinată de formulele:

V CO2 \u003d 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 \u003d 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 + 0,0016 dVa) nm3/nm3;

V N2 \u003d 0,01 ⋅% N 2 + 0,79 V α, nm 3 / nm 3;

V O2 \u003d 0,21 (α - 1) V O, nm 3 / nm 3.

Cantitatea totală de produse de ardere a gazelor naturale:

V dg \u003d 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 + % H20 + +% N2) + V0 (a + 0,0016dα - 0,21), nm3/nm3.

Pentru combustibilii solizi și lichizi, numărul de produse individuale de ardere completă:

V CO2 \u003d 0,01855% C P, nm 3 / kg (în continuare, % este procentul de elemente din gazul de lucru în masă);

V SO2 \u003d 0,007% S P nm 3 / kg.

Pentru combustibili solizi și lichizi

V H2O CHEM \u003d 0,112 ⋅% H P, nm 3 / kg,

unde V H2O CHEM - vapori de apă formați în timpul arderii hidrogenului.

V H2O MEX \u003d 0,0124% W P, nm 3 / kg,

unde V H2O MEX - vapori de apă formați în timpul evaporării umidității din combustibilul de lucru.

Dacă se furnizează abur pentru atomizarea combustibilului lichid în cantitate de W PAR kg/kg de combustibil, atunci la volumul de vapori de apă trebuie adăugată cantitatea de 1,24 W PAR nm 3 /kg de combustibil. Umiditatea introdusă de aerul atmosferic la un conținut de umiditate de d g / kg de aer uscat este de 0,0016 d V á nm 3 / kg de combustibil. Prin urmare, cantitatea totală de vapori de apă:

V H2O \u003d 0,112 ⋅ % H P + 0,0124 (% W P + 100 ⋅ % W PAR) + 0,0016d V á, nm 3 / kg.

V N2 \u003d 0,79 ⋅ V α + 0,008 ⋅% N P, nm 3 / kg

V O2 \u003d 0,21 (α - 1) V O, nm 3 / kg.

Formula generală pentru determinarea produselor de ardere a combustibililor solizi și lichizi:

Vdg \u003d 0,01 + V O (α + + 0,0016 dα - 0,21) nm 3 / kg.

Volumul gazelor de ardere în timpul arderii combustibilului cu o cantitate de aer necesară teoretic (V O nm 3 /kg, V O nm 3 / nm 3) este determinat de formulele de calcul de mai sus cu un coeficient de exces de aer egal cu 1,0, în timp ce oxigenul va să lipsească în produsele de ardere.

Publicat: 21.11.2009 | |

Denis Ryndin,
inginer șef al „Tehnologia apei”

În prezent, problemele de creștere a eficienței instalațiilor de încălzire și de reducere a presiunii mediului asupra mediului sunt deosebit de acute. Cea mai promițătoare, în acest sens, este utilizarea tehnologiei de condensare, care este capabilă să rezolve gama de probleme conturată în cel mai complet mod. Compania „Tehnica apei” s-a străduit mereu să prezinte pe piața internă un model modern și eficient echipamente de incalzire. În lumina acestui fapt, interesul ei pentru tehnologia de condensare, ca cea mai eficientă, high-tech și promițătoare, este firesc și justificat. Prin urmare, în 2006 unul dintre domenii prioritare dezvoltarea companiei - promovarea echipamentelor de condensare pe piata ucraineana. În acest scop, sunt planificate o serie de evenimente, dintre care unul este o serie de articole de popularizare pentru cei care dau pentru prima dată peste o astfel de tehnică. În acest articol vom încerca să atingem principalele probleme de implementare și aplicare a principiului condensării vaporilor de apă în tehnologia de încălzire:

  • Cum este căldura diferită de temperatură?
  • Eficiența poate fi mai mare de 100%?

Cum este căldura diferită de temperatură?

Temperatura este gradul de încălzire al corpului (energia cinetică a moleculelor corpului).O valoare foarte relativă, aceasta poate fi ilustrată cu ușurință folosind scările Celsius și Fahrenheit. În viața de zi cu zi, se utilizează scara Celsius, în care punctul de îngheț al apei este luat ca 0, iar punctul de fierbere al apei este luat ca 100 °. presiune atmosferică. Deoarece punctele de îngheț și de fierbere ale apei nu sunt bine definite, scara Celsius este definită în prezent în termeni de scara Kelvin: grade Celsius egal cu un grad Kelvin și zero absolut sunt luate ca -273,15 ° C. Scara Celsius este practic foarte convenabilă, deoarece apa este foarte comună pe planeta noastră și viața noastră se bazează pe ea. Zero Celsius este un punct special pentru meteorologie, deoarece înghețarea apei atmosferice schimbă totul în mod semnificativ. În Anglia, și mai ales în SUA, se folosește scala Fahrenheit. Această scară este împărțită la 100 de grade de la temperatura celei mai reci ierni din orașul în care a trăit Fahrenheit la temperatura corpului uman. Zero Celsius este 32 Fahrenheit, iar un grad Fahrenheit este 5/9 grade Celsius.

Conversia temperaturii între scalele principale

Kelvin

Celsius

Fahrenheit

= (F + 459,67) / 1,8

= (F - 32) / 1,8

K 1,8 - 459,67


Tabelul 1 Unități de temperatură

Pentru a ne imagina mai clar diferența dintre conceptele de temperatură și căldură, luați în considerare următorul exemplu: Exemplu cu încălzirea apei: Să presupunem că am încălzit o cantitate de apă (120 litri) la o temperatură de 50 ° C și câtă apă. putem încălzi până la o temperatură de 40 °C folosind aceeași cantitate de căldură (combustibil ars)? Pentru simplitate, vom presupune că în ambele cazuri temperatura inițială a apei este de 15 °C.

Figura 1 Exemplul 1

După cum se poate vedea din exemplul ilustrativ, temperatura și cantitatea de căldură sunt concepte diferite. Acestea. corp la temperatură diferită, pot avea aceeași energie termică, și invers: corpurile cu aceeași temperatură pot avea energii termice diferite. Pentru a simplifica definițiile, a fost inventată o valoare specială - Entalpia Entalpia este cantitatea de căldură conținută într-o unitate de masă a unei substanțe [kJ/kg] În condiții naturale pe Pământ, există trei stări de agregare a apei: solid (gheață) , lichid (apa însăși), gazos (vapori de apă) Trecerea apei de la o stare de agregare la alta este însoțită de o modificare a energiei termice a corpului la o temperatură constantă (starea se schimbă, nu temperatura, în alte situații). cuvinte, toată căldura este cheltuită pentru schimbarea stării, și nu pentru încălzire) Căldura aparentă este căldura la care modificarea cantității de căldură adusă corpului provoacă o modificare a temperaturii acestuia Căldura latentă - căldura de vaporizare (condensare) ) este căldura care nu modifică temperatura corpului, ci servește la schimbarea stării de agregare a corpului. Să ilustrăm aceste concepte cu un grafic pe care entalpia (cantitatea de căldură furnizată) va fi reprezentată de-a lungul axei ordonatelor, iar temperatura de-a lungul axei ordonatelor. Acest grafic arată procesul de încălzire a unui lichid (apă).

Figura 2 Entalpie - Graficul dependenței de temperatură, pentru apă

A-B apa este încălzită de la o temperatură de 0 ºС la o temperatură de 100 ºС (în acest caz, toată căldura furnizată către apa merge pentru a-și crește temperatura)
A-C apa fierbe (în acest caz, toată căldura furnizată apei este transformată în abur, în timp ce temperatura rămâne constantă la 100 ºС)
CD toată apa s-a transformat în abur (fiartă) și acum căldura merge să crească temperatura aburului.

Compoziția gazelor de ardere în timpul arderii combustibililor gazoși

Procesul de ardere este procesul de oxidare a componentelor combustibile ale combustibilului cu ajutorul oxigenului atmosferic, în timp ce se eliberează căldură. Să aruncăm o privire la acest proces:

Figura 3 Compoziția gazelor naturale și a aerului

Să vedem cum se dezvoltă reacția de ardere a combustibilului gazos:

Figura 4 Reacția de ardere a combustibilului gazos

După cum se poate vedea din ecuația pentru reacția de oxidare, ca rezultat, obținem dioxid de carbon, vapori de apă (gaze de ardere) și căldură. Căldura care este eliberată în timpul arderii combustibilului se numește puterea calorică inferioară a combustibilului (PCI).Dacă răcim gazele de ardere, atunci, în anumite condiții, vaporii de apă vor începe să se condenseze (tranziția de la starea gazoasă la starea lichidă). stat).

Figura 5 Eliberarea de căldură latentă în timpul condensării vaporilor de apă

În acest caz, se va degaja o cantitate suplimentară de căldură (căldura latentă de vaporizare/condens). Suma puterii calorice inferioare a combustibilului și a căldurii latente de vaporizare/condensare se numește puterea calorică superioară a combustibilului (PCS).

Desigur, cu cât sunt mai mulți vapori de apă în produsele de ardere, cu atât este mai mare diferența dintre puterea calorică mai mare și cea mai mică a combustibilului. La rândul său, cantitatea de vapori de apă depinde de compoziția combustibilului:

Tabelul 2. Valori ale puterii calorice mai mari și mai mici pentru diferite tipuri de combustibil

După cum se poate observa din tabelul de mai sus, putem obține cea mai mare căldură suplimentară prin arderea metanului. Compoziția gazelor naturale nu este constantă și depinde de câmp. Compoziția medie a gazelor naturale este prezentată în Figura 6.

Figura 6 Compoziția gazelor naturale

Concluzii intermediare:

1. Folosind căldura latentă de vaporizare/condens, puteți obține mai multă căldură decât este eliberată în timpul arderii combustibilului

2. Cel mai promițător combustibil, în acest sens, este gazul natural (diferența dintre puterea calorică mai mare și cea mai mică este mai mare de 10%)

Ce condiții trebuie create pentru a începe condensul? Punct de condensare.

Vaporii de apă din gazele de ardere au proprietăți ușor diferite față de vaporii de apă puri. Sunt amestecate cu alte gaze, iar parametrii lor corespund parametrilor amestecului. Prin urmare, temperatura la care începe condensarea diferă de 100 ° C. Valoarea acestei temperaturi depinde de compoziția gazelor de ardere, care, la rândul său, este o consecință a tipului și compoziției combustibilului, precum și a factorului de exces de aer. Temperatura gazelor de ardere la care vaporii de apă încep să se condenseze în produsele arderii combustibilului se numește Punct de rouă.

Figura 7 Punct de rouă


Concluzii intermediare:

1. Sarcina tehnologiei de condensare este de a răci produsele de ardere sub punctul de rouă și de a elimina căldura de condensare, folosindu-l în scopuri utile.

Eficiența unui cazan pe gaz poate fi mai mare de 100%?

Hai sa luam specificație tehnică un cazan montat arbitrar:

Puterea totală a cazanului =23.000 Kcal/h (26,7 KW);

Puterea neta a cazanului=21.000 Kcal/h (24.03 KW);

Cu alte cuvinte, puterea maximă de căldură a arzătorului este de 23.000 Kcal/h (cantitatea de căldură care este eliberată în timpul arderii combustibilului), iar cantitatea maximă de căldură primită de lichidul de răcire este de 21.000 Kcal/h.

Unde merge diferența dintre ele? O parte din căldura generată (6-8%) se pierde cu gazele de ardere de evacuare, iar cealaltă (1,5-2%) este disipată în spațiul înconjurător prin pereții cazanului.

Dacă adunăm aceste mărimi, putem scrie următoarea ecuație:

Dacă împărțim puterea utilă a cazanului la total și înmulțim rezultatul cu 100%, obținem randamentul cazanului (COP) în%.

Dacă citim cu atenție textul definiției, vom vedea că puterea totală a cazanului este egală cu cantitatea de căldură care este eliberată în timpul arderii combustibilului pe unitatea de timp.

Astfel, această valoare depinde direct de puterea calorică inferioară a combustibilului și nu ține cont de căldura care poate fi eliberată în timpul condensării vaporilor de apă din produsele de ardere.

Cu alte cuvinte, aceasta este randamentul cazanului, raportat la puterea calorică inferioară a combustibilului.

Dacă luăm în considerare valoarea căldurii de condensare a vaporilor de apă (vezi Tabelul 1), atunci ne putem imagina următoarea imagine a distribuției fluxurilor de căldură într-un cazan necondens.

Figura 9 Distribuția fluxurilor de căldură într-un cazan fără condensare

Apoi, ca într-un cazan în condensare, distribuția fluxurilor de căldură va arăta astfel:

Figura 10 Distribuția fluxurilor de căldură într-un cazan în condensare

Concluzii intermediare:
1. Eficiența de 100% sau mai mult este posibilă dacă valoarea calorică inferioară, mai degrabă decât cea mai mare, este luată ca punct de plecare.
2. Nu putem folosi pe deplin toată căldura (explicită și latentă) din motive tehnice, prin urmare randamentul cazanului nu poate fi egal sau mai mare de 111% (față de puterea calorică inferioară a combustibilului).

Moduri de funcționare a cazanelor în condensare

Cazanele pe gaz in condensatie pot fi instalate in orice sistem de incalzire. Valoarea căldurii de condensare utilizată și randamentul, în funcție de modul de funcționare, depind de calculul corect sistem de incalzire.

Pentru a utiliza eficient căldura de condensare a vaporilor de apă conținută în gazele de ardere, este necesară răcirea gazelor de ardere la o temperatură sub punctul de rouă. Gradul de utilizare a căldurii de condensare depinde de temperaturile calculate ale lichidului de răcire din sistemul de încălzire și de numărul de ore lucrate în modul de condensare. Acest lucru este prezentat în graficele 11 și 13, unde temperatura punctului de rouă este de 55°C.

Sistem de incalzire 40/30 °C

Figura 11 Programul de funcționare a sistemului la temperatură scăzută

De mare importanță este capacitatea de producție a cazanelor în condensare a unui astfel de sistem de încălzire pe toată durata perioada de incalzire. Temperaturile scăzute pe retur sunt întotdeauna sub temperatura punctului de rouă, astfel încât condensul are loc constant. Acest lucru se întâmplă în sistemele de încălzire cu panouri la temperaturi scăzute sau în încălzirea prin pardoseală. Un cazan în condensare este ideal pentru astfel de sisteme.

Figura 12 Condiții de temperatură a camerei când se utilizează încălzire prin pardoseală și convector


Există o mulțime de avantaje ale sistemelor de încălzire prin pardoseală cu apă față de cele tradiționale:

  • Confort sporit. Podeaua devine caldă și plăcută de mers, deoarece transferul de căldură are loc de pe o suprafață mare, cu o temperatură relativ scăzută.
  • Încălzire uniformă a întregii zone a încăperii și, prin urmare, încălzire uniformă. O persoană se simte la fel de confortabil lângă fereastră și în mijlocul camerei.
  • Distribuție optimă a temperaturii pe înălțimea încăperii. Figura 12 ilustrează distribuția aproximativă a temperaturilor de-a lungul înălțimii încăperii atunci când se utilizează încălzirea tradițională și încălzirea prin pardoseală. Distribuția temperaturilor, cu încălzire prin pardoseală, este resimțită de o persoană ca fiind cea mai favorabilă. De asemenea, este necesar să reținem și reducerea pierderilor de căldură prin tavan, deoarece diferența de temperatură dintre aerul interior și aerul exterior este redusă semnificativ și obținem căldură confortabilă numai acolo unde avem nevoie, mai degrabă decât încălzirea mediului prin acoperiș. Acest lucru face posibilă utilizarea eficientă a sistemului de încălzire prin pardoseală pentru clădiri cu tavane înalte - biserici, săli de expoziție, săli de sport etc.
  • Igienă. Nu există circulație a aerului, curenții de aer sunt reduse și, prin urmare, nu există circulație a prafului, ceea ce este un mare plus pentru bunăstarea oamenilor, mai ales dacă suferă de boli respiratorii.
  • O parte semnificativă a căldurii de la podea este transferată sub formă de transfer de căldură radiantă. Radiația, spre deosebire de convecție, răspândește imediat căldura către suprafețele înconjurătoare.
  • Nu există dezumidificare artificială a aerului în apropierea dispozitivelor de încălzire.
  • Estetică. Nu există dispozitive de încălzire, nu este nevoie de designul lor sau de selectarea dimensiunilor optime.

Sistem de incalzire 75/60 ​​°C

Figura 13 Programul de funcționare a sistemului de temperatură ridicată

Utilizarea eficientă a căldurii de condens este posibilă și la temperaturi de proiectare de 75/60 ​​°C pentru un timp care reprezintă 97% din durata perioadei de încălzire. Acest lucru se aplică temperaturilor exterioare de la -11°C la +20°C. Vechile sisteme de încălzire, care au fost proiectate pentru temperaturi de 90/70 °C, funcționează astăzi la aproape 75/60 ​​°C. Chiar și în sistemele cu un mediu de încălzire de 90/70 °C și cu un mod de funcționare în care temperatura apei din cazan este controlată în funcție de temperatura exterioară, timpul de utilizare a căldurii de condensare este de 80% din perioada anuală de încălzire.

Eficiență standardizată ridicată

Exemplele din figurile 11 și 13 arată clar ce este diferit pentru aceste două opțiuni, dar, în același timp, procent ridicat Utilizarea căldurii de condensare are un impact direct asupra consumului de energie al unui cazan cu condensare pe gaz. Pentru a indica eficiența combustibilului cazane de incalzire a fost introdus conceptul de eficienţă standardizată. Figura 14 arată dependența consumului de energie de diferitele temperaturi de proiectare ale sistemului de încălzire.

Figura 14 Eficiență față de temperatura de retur

Eficiența standardizată ridicată a cazanelor cu condensare pe gaz se datorează următorilor factori:

– Implementare valoare ridicata CO2. Cu cât conținutul de CO 2 este mai mare, cu atât temperatura punctului de rouă a gazelor de încălzire este mai mare.

– Menținerea temperaturilor scăzute pe retur. Cu cât temperatura pe retur este mai mică, cu atât condensul este mai activ și temperatura gazelor arse este mai scăzută.

Concluzii intermediare:

Eficiența unui cazan în condensare depinde foarte mult de regim de temperatură funcţionarea sistemului de încălzire.
In instalatiile noi trebuie folosite toate posibilitatile pentru functionarea optima a cazanului pe gaz in condensatie. Eficiența ridicată se obține atunci când sunt îndeplinite următoarele criterii:
1. ?Limitaţi temperatura de retur la maximum 50 °C
2. Încercați să mențineți o diferență de temperatură între tur și retur de cel puțin 20 K
3. Nu luați măsuri pentru creșterea temperaturii conductei de retur (acestea includ, de exemplu, instalarea unui mixer cu patru căi, linii de by-pass, săgeți hidraulice).

Modalități de implementare a principiului condensului în cazanele montate

ÎN acest moment Există două modalități principale de implementare a principiului condensului vaporilor de apă în gazele de ardere: un economizor la distanță și un schimbător de căldură din oțel inoxidabil cu economizor încorporat.

În primul caz, căldura principală a produselor de ardere este utilizată într-un schimbător de căldură convențional cu convecție, iar procesul de condensare în sine are loc într-o unitate separată - un economizor de la distanță. Acest design permite utilizarea componentelor și ansamblurilor utilizate în cazanele convenționale, fără condensare, dar nu face posibilă deblocarea completă a potențialului tehnologiei în condensare.

Figura 17 Cazan în condensare cu economizor extern

Un schimbător de căldură cu economizor încorporat este format din 4-7 elemente de schimb de căldură (bobine). Fiecare element de schimb de căldură constă la rândul său din 4 bobine dintr-un tub dreptunghiular neted din oțel inoxidabil cu o grosime a peretelui de aprox. 0,8 mm (vezi figura 18).

Figura 18 Schema fluxului de gaze arse între serpentinele schimbătorului de căldură

În fața plăcii izolatoare sunt mai multe elemente de schimb de căldură. Ele joacă rolul „primului stadiu”, deoarece aici are loc doar o ușoară condensare. Al patrulea și, respectiv, al cincilea element de schimb de căldură este situat în spatele plăcii izolatoare. În această „etapă de condensare” are loc principalul proces de condensare.

Avantajele acestui principiu constau în transferul de căldură foarte eficient și, pe de altă parte, în eliminarea zgomotului de fierbere cauzat de debitele mari în țevile netede.
Un alt avantaj al acestui schimbător de căldură este susceptibilitatea sa scăzută la calcar, deoarece se creează un nivel ridicat de turbulență datorită secțiunilor transversale mici ale tuburilor.
Suprafața netedă a țevilor din oțel inoxidabil și direcția de curgere verticală asigură un efect de autocurățare.
Racordul de retur al schimbătorului de căldură este situat în spate, racordul de tur este în față. Pe schimbătorul de căldură este instalat o scurgere a condensului.
Colectorul de gaze arse este fabricat din plastic înainte de a conecta conducta „admisie aer/ieșire gaze arse”.

Figura 19 Schema hidraulică a unui cazan în condensație cu economizor încorporat

Figura 20 Secțiunea transversală a schimbătorului de căldură al unui cazan în condensare cu economizor încorporat

Arderea convențională cu gaz și combustia completă a premixului

Majoritatea cazanelor cu o cameră de ardere deschisă au același principiu de ardere a gazelor. Datorită energiei cinetice a jetului de gaz, aerul este aspirat în el.

Figura 19 Principiul arderii gazelor în arzătoarele atmosferice (duză Venturi)

Gazul combustibil este furnizat sub presiune către duză. Aici, din cauza îngustării pasajului, energia potențială a presiunii este convertită în energia cinetică a jetului. Datorită secțiunii geometrice speciale a duzei Venturi, aerul primar este amestecat. Direct în duză, are loc un amestec de gaz și aer (se formează un amestec gaz-aer). Aerul secundar este adăugat la ieșirea din duză. Modificarea puterii arzătorului are loc din cauza unei modificări a presiunii gazului, respectiv, a vitezei jetului de gaz și a cantității de schimb de aer aspirat.
Avantajele acestui design sunt simplitatea și lipsa de zgomot.
Limitări și dezavantaje: exces mare de aer, adâncime limitată de modulare, abundență de emisii nocive.

În cazanele cu cameră de ardere închisă, principiul arderii gazului este similar cu cel descris mai sus. Diferența constă doar în ejectarea forțată a produselor de ardere și furnizarea de aer pentru ardere. Toate avantajele si dezavantajele arzatoarelor atmosferice sunt valabile pentru cazanele cu camera de ardere inchisa.

Cazanele în condensare folosesc principiul „Full premix gaz si aer. Esența acestei metode constă în amestecarea gazului în fluxul de aer, datorită rarefării create de acesta din urmă în duza Venturi.

Fitinguri de gaz și suflantă
De îndată ce viteza de pornire a suflantei este recunoscută de electronică, supapele de gaz în serie sunt deschise.
Pe partea de aspirare a suflantei este instalată o intrare de aer/ieșire de gaze arse cu pereți dubli (sistem Venturi). Datorită golului inelar, în conformitate cu principiul Venturi, are loc un fenomen de aspirație în camera de deasupra membranei principale de control al gazului din supapa de gaz.

Figura 20 Unitate de amestecare a arzătorului cu premix complet

Procesul de aprindere
Gazul trece prin canalul 1 sub membranele de control. Supapa principală de control a gazului se deschide din cauza diferenței de presiune rezultată. Apoi gazul intră în suflantă prin sistemul Venturi și se amestecă cu aerul de admisie. Amestecul gaz-aer intră în arzător și se aprinde.
Modul de modulare
Cursa supapei principale de control al gazului depinde de poziția supapei de control. Prin creșterea vitezei suflantei, presiunea în aval de supapa principală de control a gazului este redusă. Canalul 2 continuă schimbarea presiunii la o presiune sub diafragma supapei de control. Orificiul de ieșire continuă să se închidă, astfel încât rata de reducere a presiunii gazului prin canalul 2 este redusă. Astfel, prin canalul 1, presiunea sub diafragma supapei principale de control a gazului crește. Supapa principală de control a gazului continuă să se deschidă, astfel că mai mult gaz curge către suflantă și, prin urmare, mai mult gaz către arzător.
Arzătorul este astfel modulat continuu prin modificarea debitului suflantei. Cantitatea de gaz urmărește cantitatea de aer într-un raport prestabilit. Astfel, pe întreaga gamă de modulație, este posibil să se mențină raportul de aer în exces la un nivel aproape constant.

Figura 21 Modul termic pentru arzător de premix complet

Conținutul de substanțe nocive din gazele de ardere și modalități de reducere a concentrației acestora

Poluarea actuală mediu inconjurator capătă proporţii alarmante. Cantitatea de emisii din sectorul energiei termice se află pe locul doi, după transportul rutier.

Figura 22 Procentul de emisii

Prin urmare, problema reducerii Substanțe dăunătoareîn produsele de ardere.

Principalii poluanti:

    • Monoxid de carbon CO
    • Oxizi de azot NOx
    • Vaporii acizilor

Este recomandabil să combateți primii doi factori prin îmbunătățirea procesului de ardere (raportul exact gaz-aer) și scăderea temperaturii în cuptorul cazanului.

În timpul arderii combustibililor gazoși, este posibilă formarea următorilor acizi:

Vaporii acizilor sunt îndepărtați perfect împreună cu condensul. Aruncați în stare lichida ele destul de usor. De obicei, acest lucru se face prin neutralizarea unui acid cu un alcalin.

Utilizarea condensului acid

După cum se poate observa din reacția de ardere a metanului:

La arderea a 1 m3 de gaz se formează 2 m3 de vapori de apă. În timpul funcționării normale a cazanului în condensare se formează aproximativ 15-20 de litri pe zi. condens. Acest condensat are o ușoară aciditate (aproximativ Ph = 3,5-4,5), care nu depășește nivel admisibil deșeuri menajere.

Figura 23 Nivelul de aciditate al condensului cazanului pe gaz

Ingrediente pentru condens

Indicatori normativi, conform ATV A 251(2), mg/l

mg/l

Tabelul 3 Conținutul de metale grele în condens

Prin urmare, este permisă evacuarea condensului în canalizare, unde va fi neutralizat cu deșeuri menajere alcaline.
Trebuie remarcat faptul că sistemele de drenaj casnic constau din materiale rezistente la condens acid.
Conform fișei de lucru ATV A 251, acestea sunt următoarele materiale:
_ Tevi ceramice
_ Tevi PVC rigide
_ Conducte PVC
_ Tevi HDPE
_ Tevi din polipropilena
_ Țevi de copolimer acrilonitril-butadienă-stiren sau acrilonitril-stiren-ester acrilic (ABS/ASA)
_ Tevi din otel inoxidabil
_ Tevi din borosilicat

Figura 24 Eliminarea condensului

Conform reglementărilor italiene, schema de evacuare a condensului de mai sus poate fi utilizată pentru centralele de cazane cu o putere totală de până la 116 kW (conform standardului german ATV A 251, nu mai mult de 200 kW). Dacă această valoare este depășită, este necesar să se instaleze neutralizatoare speciale de granulare a condensului.

Figura 25 Neutralizarea condensului folosind o pompă de condens

1. Evacuarea sifonului cazanului
2. Intrare convertizor
3. Neutralizator de condens
4. Ieșirea catalizatorului
5. Furtun de alimentare cu condens la sifonul de condens
6. Sifon pentru condens
7. Evacuarea condensului
8. Furtun de evacuare a condensului
9. Adaptor
10. Canalizare
11. Cleme de montare

Figura 25 prezintă un exemplu de instalație de neutralizare. Condensul care intră în neutralizator este mai întâi filtrat printr-un strat de cărbune activ și apoi neutralizat în volumul principal. O pompă de condens este instalată atunci când este necesar să se scurgă condensul peste nivelul sifonului de condens din cazan. Acest design este utilizat la neutralizarea condensului de la cazane cu o putere totală de 35 până la 300 kW (în funcție de puterea instalației, lungimea convertorului variază). Dacă puterea instalației depășește 300 kW, atunci mai multe neutralizatoare sunt instalate în paralel.
Neutralizatorul este extrem de ușor de întreținut și necesită revizuire și adăugare de granulat nu mai mult de o dată pe an. De regulă, aciditatea condensului este, de asemenea, evaluată folosind hârtie de turnesol.

Argument în favoarea tehnologiei de condensare

Argumente pentru eficiență

Specificații

Centru de service

Consumator

Instalator

Schimbătoare de căldură cu tub neted din oțel inoxidabil

Piese conducătoare de gaze arse/condens,

din plastic

Argument de vânzare:

termen lung

servicii, minor

costuri tehnice

serviciu

Raport bun cost-beneficiu datorită pe termen lung

durata de viață a dispozitivului

Minor

costurile de întreținere

Argument de vânzare:

durata de viata lunga

Nivel inalt

normalizat

factor de utilizare și emisie scăzută de substanțe nocive

Argumente de vânzare

Tehnologie de ardere promițătoare

Curse minore

functioneaza cu combustibil

minor pe-

încărcătură asupra mediului

miercuri

Dispozitiv promițător

Dispozitiv compact

și de înaltă calitate / design atractiv

camere, nise, mansarde

Instalare ușoară și

instalare

Este nevoie de puțin spațiu

Nu este nevoie de „drept”.

dispozitiv de hoț

Nu este necesară camera de cazane

Posibilitate de utilizare universală a pivnițelor, rezidențiale

camere, nise, mansarde

Gamă largă

modulare

Mod de operare eficient, economic în toate gamele

putere

Funcționare silențioasă

datorită frecvenței scăzute de ceas

Costuri reduse cu combustibilul

Model universal capabil să lucreze pe o gamă largă de obiecte
Unităţi de măsură ale componentelor gazoase ale produselor de ardere →

Conținutul secțiunii

La arderea combustibililor organici în cuptoarele cazanelor, se formează diverși produse de ardere, cum ar fi oxizi de carbon CO x \u003d CO + CO 2, vapori de apă H 2 O, oxizi de sulf SO x \u003d SO 2 + SO 3, oxizi de azot NO x \ u003d NO + NO 2 , hidrocarburi policiclice aromatice (PAH), fluoruri, compuși de vanadiu V 2 O 5 , particule etc. (vezi Tabelul 7.1.1). În cazul arderii incomplete a combustibilului în cuptoare, gazele de eșapament pot conține și hidrocarburi CH4, C2H4 etc. Toate produsele de ardere incompletă sunt dăunătoare, dar formarea lor poate fi redusă la minimum cu ajutorul tehnologiei moderne de ardere a combustibilului [1].

Tabelul 7.1.1. Emisii specifice de la arderea combustibililor organici în cazanele electrice [3]

Simboluri: A p, S p – respectiv, conținutul de cenușă și sulf pe masa de lucru de combustibil, %.

Criteriul de evaluare sanitară a mediului este concentrația maximă admisă (MPC) a unei substanțe nocive în aerul atmosferic la nivelul solului. MPC trebuie înțeles ca o astfel de concentrație de diferite substanțe și compuși chimici, care, cu expunerea zilnică pentru o lungă perioadă de timp la corpul uman, nu provoacă modificări patologice sau boli.

Concentrațiile maxime admisibile (MPC) de substanțe nocive în aerul atmosferic din zonele populate sunt date în tabel. 7.1.2 [4]. Concentrația maximă unică a substanțelor nocive este determinată de probe prelevate în decurs de 20 de minute, media zilnică - pe zi.

Tabelul 7.1.2. Concentrațiile maxime admise de substanțe nocive în aerul atmosferic al zonelor populate

Poluant Concentrația maximă admisă, mg/m 3
Maxim o singură dată Mediu zilnic
Praf netoxic 0,5 0,15
Dioxid de sulf 0,5 0,05
monoxid de carbon 3,0 1,0
monoxid de carbon 3,0 1,0
dioxid de azot 0,085 0,04
Oxid de azot 0,6 0,06
funingine (funingine) 0,15 0,05
sulfat de hidrogen 0,008 0,008
Benz(a)piren - 0,1 μg / 100 m 3
pentoxid de vanadiu - 0,002
Compuși cu fluor (pentru fluor) 0,02 0,005
Clor 0,1 0,03

Calculele sunt efectuate pentru fiecare substanță nocivă separat, astfel încât concentrația fiecăreia dintre ele să nu depășească valorile date în tabel. 7.1.2. Pentru casele de cazane, aceste condiții sunt înăsprite prin introducerea unor cerințe suplimentare privind necesitatea de a rezuma efectele oxizilor de sulf și azot, care este determinată de expresia

În același timp, din cauza deficiențelor locale de aer sau a condițiilor termice și aerodinamice nefavorabile, în cuptoare și camere de ardere se formează produse de ardere incomplete, formate în principal din monoxid de carbon CO (monoxid de carbon), hidrogen H 2 și diferite hidrocarburi, care caracterizează căldura. pierderi în unitatea cazanului din incompletitudinea chimică a arderii (subardere chimică).

În plus, în timpul procesului de ardere, se obțin o serie de compuși chimici, care se formează ca urmare a oxidării diferitelor componente ale combustibilului și azotului din aer N2. Cea mai semnificativă parte a acestora este oxizii de azot NO x și sulf SO x .

Oxizii de azot se formează datorită oxidării atât a azotului molecular din aer, cât și a azotului conținut în combustibil. Studiile experimentale au arătat că ponderea principală a NO x format în cuptoarele cazanelor, și anume 96÷100%, revine monoxidului (oxidului) de azot NO. Dioxidul de azot NO 2 și hemioxidul de azot N 2 O se formează în cantități mult mai mici, iar ponderea lor este de aproximativ: pentru NO 2 - până la 4%, iar pentru N 2 O - sutimi de procent din emisia totală de NO x. În condiții tipice de ardere a combustibililor în cazane, concentrațiile de dioxid de azot NO 2 sunt, de regulă, neglijabile în comparație cu conținutul de NO și variază de obicei între 0÷7 ppm până la 20÷30 ppm. În același timp, amestecarea rapidă a regiunilor calde și reci într-o flacără turbulentă poate duce la concentrații relativ mari de dioxid de azot în zonele reci ale fluxului. În plus, emisia parțială de NO 2 are loc în partea superioară a cuptorului și în coșul orizontal (la T> 900÷1000 K) și în anumite condiții pot atinge și dimensiuni vizibile.

Hemoxidul de azot N 2 O, format în timpul arderii combustibililor, este, aparent, un intermediar de scurtă durată. N 2 O este practic absent în produsele de ardere din spatele cazanelor.

Sulful conținut în combustibil este o sursă de formare a oxizilor de sulf SO x: anhidride SO 2 sulfuroase (dioxid de sulf) și SO 3 sulfuric (trioxid de sulf). Total ejecție în masă SO x depinde doar de conținutul de sulf din combustibilul S p , iar concentrația acestora în gazele de ardere depinde și de coeficientul de curgere a aerului α. De regulă, ponderea SO 2 este de 97÷99%, iar ponderea SO 3 este de 1÷3% din producția totală de SO x . Conținutul real de SO 2 în gazele care părăsesc cazanele variază de la 0,08 la 0,6%, iar concentrația de SO 3 - de la 0,0001 la 0,008%.

Printre componentele nocive ale gazelor de ardere, un grup mare de hidrocarburi aromatice policiclice (HAP) ocupă un loc special. Multe HAP au activitate cancerigenă și (sau) mutagenă ridicată, activează smogul fotochimic în orașe, ceea ce necesită un control strict și limitarea emisiilor lor. În același timp, unele HAP, cum ar fi fenantren, fluoranten, piren și o serie de altele, sunt aproape inerte din punct de vedere fiziologic și nu sunt cancerigene.

HAP se formează ca urmare a arderii incomplete a oricăror combustibili cu hidrocarburi. Acesta din urmă apare din cauza inhibării reacțiilor de oxidare a hidrocarburilor combustibile de către pereții reci ai dispozitivelor de ardere și poate fi cauzat și de un amestec nesatisfăcător de combustibil și aer. Aceasta duce la formarea în cuptoare (camere de ardere) a unor zone oxidante locale cu o temperatură scăzută sau zone cu exces de combustibil.

Din cauza un numar mare diferite HAP din gazele de ardere și dificultatea de a măsura concentrațiile acestora, se obișnuiește să se estimeze nivelul de contaminare cancerigen a produselor de ardere și a aerului atmosferic prin concentrația celui mai puternic și mai stabil cancerigen, benzo(a)piren (B(a) P) C20H12.

Datorită toxicității ridicate, trebuie făcute o mențiune specială a unor astfel de produse de ardere a păcurului precum oxizii de vanadiu. Vanadiul este conținut în partea minerală a păcurului și, atunci când este ars, formează oxizi de vanadiu VO, VO 2 . Cu toate acestea, odată cu formarea de depozite pe suprafețe convective oxizii de vanadiu se prezintă în principal sub formă de V 2 O 5 . Pentoxidul de vanadiu V 2 O 5 este cea mai toxică formă de oxizi de vanadiu, prin urmare emisiile lor sunt contabilizate în termeni de V 2 O 5 .

Tabelul 7.1.3. Concentrația aproximativă a substanțelor nocive în produsele de ardere în timpul arderii combustibililor organici în cazanele electrice

Emisii = Concentrație, mg/m 3
Gaz natural păcură Cărbune
Oxizi de azot NO x (în termeni de NO 2) 200÷ 1200 300÷ 1000 350 ÷1500
Dioxid de sulf SO2 - 2000÷6000 1000÷5000
Anhidrida sulfurica SO3 - 4÷250 2 ÷100
Monoxid de carbon ASA DE 10÷125 10÷150 15÷150
Benz (a) piren C 20 H 12 (0,1÷1, 0) 10 -3 (0,2÷4,0) 10 -3 (0,3÷14) 10 -3
Particule solide - <100 150÷300

În timpul arderii păcurului și a combustibililor solizi, emisiile conțin și particule în suspensie, constând din cenușă zburătoare, particule de funingine, HAP și combustibil nears ca urmare a arderii mecanice insuficiente.

Intervalele concentrațiilor de substanțe nocive din gazele de ardere în timpul arderii diferitelor tipuri de combustibili sunt date în tabel. 7.1.3.

 

Ar putea fi util să citiți: