Dimni plini pri zgorevanju premoga. Teoretični volumen zraka in dimnih plinov

Analiza dimni plini kotlov omogoča prepoznavanje in odpravo odstopanj od normalni načini delo, s čimer se poveča učinkovitost izgorevanja goriva in zmanjšajo emisije strupenih plinov v ozračje. Da bi razumeli, kako učinkovito deluje kurilna naprava in kako prepoznati odstopanja v njenem delovanju z analizatorjem dimnih plinov, morate vedeti, kateri plini in v kakšnih koncentracijah so prisotni v dimnih plinih.

V nadaljevanju so navedene komponente dimnih plinov po padajoči koncentraciji v dimnih plinih.

Dušik N2.

Dušik je glavni element zunanjega zraka (79 %). Dušik ne sodeluje pri zgorevanju in deluje kot balast. Ko se črpa v kotel, se segreje in s seboj v dimnik odnese energijo, porabljeno za ogrevanje, kar zmanjša učinkovitost kotla. Analizatorji dimnih plinov ne merijo koncentracije dušika.

Ogljikov dioksid CO2.

Nastane med zgorevanjem goriva. Zadušljivi plini v koncentracijah nad 15 volumskih odstotkov povzročijo hitro izgubo zavesti. Analizatorji dimnih plinov običajno ne merijo koncentracije ogljikovega dioksida, ampak jo določajo računsko na podlagi koncentracije preostalega kisika. Nekateri modeli plinskih analizatorjev, na primer MRU Vario Plus, imajo lahko vgrajene optične infrardeče senzorje za merjenje koncentracije ogljikovega dioksida.

  • dizelski gorilniki - 12,5…14%
  • plinski gorilniki - 8…11%

Kisik O2.

Preostali kisik, ki se zaradi presežka zraka ne porabi v procesu zgorevanja, se sprosti skupaj z izpušnimi plini. Koncentracija preostalega kisika se uporablja za presojo popolnosti (učinkovitosti) zgorevanja goriva. Poleg tega koncentracija kisika določa toplotne izgube z dimnimi plini in koncentracijo ogljikovega dioksida.

Koncentracija kisika v prenosnih analizatorjih dimnih plinov se meri z elektrokemičnimi senzorji kisika, v stacionarnih analizatorjih plinov pa se pogosto uporabljajo tudi cirkonijevi senzorji.

  • dizelski gorilniki - 2…5%
  • plinski gorilniki - 2…6%

Ogljikov monoksid CO.

Ogljikov monoksid ali ogljikov monoksid je strupen plin, ki nastane pri nepopolnem zgorevanju. Plin je težji od zraka in, če pride do puščanja ali izgorevanja v dimnikih kotlov, se lahko sprosti v delovno okolje in izpostavi osebje nevarnosti zastrupitve. Pri koncentracijah CO do 10.000 ppm se za njegovo detekcijo običajno uporabljajo elektrokemične celice. Za merjenje koncentracij nad 10.000 ppm se uporabljajo predvsem optične celice, tudi v prenosnih plinskih analizatorjih.

  • dizelski gorilniki - 80…150 ppm
  • plinski gorilniki - 80…100 ppm

Dušikovi oksidi (NOx).

pri visoke temperature V kurišču kotlov tvori dušik s kisikom v zraku dušikov oksid NO. Nato se NO pod vplivom kisika oksidira v NO2. Komponenti NO in NO2 imenujemo dušikovi oksidi NOx.

Koncentracija NO se meri z elektrokemijskimi senzorji. NO2 v enostavnih modelih plinskih analizatorjev se določi z izračunom in se vzame za 5...10% odstotkov izmerjene koncentracije NO. V nekaterih primerih se koncentracija NO2 meri z ločenim elektrokemičnim senzorjem dušikovega dioksida. V vsakem primeru je nastala koncentracija dušikovih oksidov NOx enaka vsoti koncentracij NO in NO2.

  • dizelski gorilniki - 50…120 ppm
  • plinski gorilniki - 50…100 ppm

Žveplov dioksid (SO2).

Toksičen plin, ki nastane pri sežiganju goriv, ​​ki vsebujejo žveplo. Pri reakciji SO2 z vodo (kondenzat) ali paro nastane žveplova kislina H2SO3. Za merjenje koncentracij SO2 se običajno uporabljajo elektrokemične celice.

Negorljivi ogljikovodiki (CH).

Negorljivi CH ogljikovodiki nastanejo kot posledica nepopolnega zgorevanja goriva. V to skupino spadajo metan CH4, butan C4H10 in benzen C6H6. Za merjenje koncentracije negorljivih ogljikovodikov se uporabljajo termokatalitične ali optične infrardeče celice.

Za merjenje koncentracije plinov v industrijskih emisijah in dimnih plinih se uporabljajo plinski analizatorji Cascade-N 512, DAG 500, Kometa-Topogaz, AKVT itd., domače proizvodnje ali instrumenti tujih proizvajalcev, kot so Testo, MSI Drager, MRU, Kane. se uporabljajo itd.

1. Opis predlagane tehnologije (metode) za povečanje energetske učinkovitosti, njena novost in poznavanje le-te.

Pri zgorevanju goriva v kotlih lahko odstotek "presežnega zraka" znaša od 3 do 70% (brez priseskov) prostornine zraka, katerega kisik je vključen v kemijska reakcija oksidacija (zgorevanje) goriva.

"Odvečni zrak", vključen v proces zgorevanja, je del atmosferski zrak, katerega kisik ne sodeluje pri kemični reakciji oksidacije goriva (zgorevanja), vendar je treba ustvariti zahtevani hitrostni režim za odtok mešanice goriva in zraka iz gorilne naprave kotla. “Presežek zraka” je spremenljiva vrednost in je pri istem kotlu obratno sorazmerna s količino zgorelega goriva oziroma manj kot je zgorelo gorivo, manj kisika je potrebno za njegovo oksidacijo (zgorevanje), več pa je “odvečnega zraka”. potrebno za ustvarjanje zahtevanega režima hitrosti uhajanja mešanice goriva in zraka iz gorilne naprave kotla. Odstotek "odvečnega zraka" v skupnem pretoku zraka, ki se uporablja za popolno zgorevanje goriva, se določi z odstotkom kisika v izpušnih dimnih plinih.

Če zmanjšate odstotek "odvečnega zraka", se bo v izpušnih dimnih plinih pojavil ogljikov monoksid "CO" (strupen plin), kar kaže na premajhno zgorevanje goriva, tj. njegova izguba, uporaba »odvečnega zraka« pa vodi v izgubo toplotne energije za ogrevanje le-tega, kar povečuje porabo zgorelega goriva in povečuje izpuste toplogrednih plinov »CO 2 « v ozračje.

Atmosferski zrak je sestavljen iz 79% dušika (N 2 - inertni plin brez barve, okusa in vonja), ki opravlja glavno funkcijo ustvarjanja zahtevanega režima hitrosti za odtok mešanice goriva in zraka iz gorilne naprave elektrarne za popolno in stabilno zgorevanje goriva in 21% kisika (O 2) , ki je oksidant goriva. Izpušni dimni plini pri nazivnem zgorevanju zemeljskega plina v kotlovskih enotah so sestavljeni iz 71 % dušika (N 2), 18 % vode (H 2 O), 9 % ogljikovega dioksida (CO 2) in 2 % kisika (O 2). Odstotek kisika v dimnih plinih, ki je enak 2% (na izhodu iz peči), pomeni 10% vsebnost presežka atmosferskega zraka v celotnem zračnem toku, ki sodeluje pri ustvarjanju zahtevanega režima hitrosti pretoka mešanice goriva in zraka. iz gorilne naprave kotlovske enote za popolno oksidacijo (zgorevanje) goriva.

V procesu popolnega zgorevanja goriva v kotlih je potrebno izkoristiti dimne pline in z njimi nadomestiti »odvečni zrak«, kar bo preprečilo nastajanje NOx (do 90,0%) in zmanjšalo emisije »toplogrednih plinov« (CO 2), kot tudi poraba zgorelega goriva (do 1,5%).

Izum se nanaša na termoenergetiko, zlasti na kurilne elektrarne različne vrste goriva in načini izrabe dimnih plinov za zgorevanje goriva v elektrarnah.

Elektrarna za kurjenje goriva vsebuje kurišče (1) z gorilniki (2) in konvekcijskim kanalom (3), ki je preko odvoda dima (4) in dimnika (5) povezan z dimnikom (6); zračni kanal (9) zunanjega zraka, povezan z dimnikom (5) preko obvodne cevi (11) dimnih plinov in zračni kanal (14) mešanice zunanjega zraka in dimnih plinov, ki je povezan z ventilatorjem (13); dušilka (10), nameščena na zračnem vodu (9) in ventil (12), nameščen na obvodnem vodu (11) dimnih plinov, pri čemer sta dušilka (10) in ventil (12) opremljena z aktuatorji; grelnik zraka (8), ki se nahaja v konvektivnem dimniku (3), povezan z ventilatorjem (13) in povezan z gorilniki (2) preko zračnega kanala (15) segrete mešanice zunanjega zraka in dimnih plinov; senzor (16) za vzorčenje dimnih plinov, nameščen na vhodu v konvekcijsko cev (3) in povezan z plinskim analizatorjem (17) za določanje vsebnosti kisika in ogljikovega monoksida v dimnih plinih; elektronsko krmilno enoto (18), ki je povezana z analizatorjem plina (17) ter z aktuatorjema dušilke (10) in ventila (12). Metoda za izrabo dimnih plinov za zgorevanje goriva v elektrarni vključuje odvajanje dela dimnih plinov s statičnim tlakom, večjim od atmosferskega, iz dimnika (5) in dovajanje po obvodnem cevovodu (11) dimnih plinov v zunanji zračni kanal. (9) s statičnim tlakom zunanjega zraka, manjšim od atmosferskega; regulacijo dovoda zunanjega zraka in dimnih plinov s pogoni dušilne lopute (10) in ventila (12), ki jih krmili elektronska krmilna enota (18), tako da se odstotek kisika v zunanjem zraku zmanjša na raven, pri kateri na vstopu v konvekcijsko cev (3 ) je bila vsebnost kisika v dimnih plinih ob odsotnosti ogljikovega monoksida manjša od 1 %; naknadno mešanje dimnih plinov z zunanjim zrakom v zračnem kanalu (14) in ventilatorju (13) za pridobitev homogene mešanice zunanjega zraka in dimnih plinov; segrevanje nastale mešanice v grelniku zraka (8) z recikliranjem toplote dimnih plinov; dovajanje segrete zmesi do gorilnikov (2) skozi zračni kanal (15).

2. Rezultat povečanja energetske učinkovitosti z množično implementacijo.
Prihranek izgorelega goriva v kotlovnicah, termoelektrarnah ali državnih daljinskih elektrarnah do 1,5 %

3. Ali so potrebne dodatne raziskave za razširitev seznama objektov za izvajanje te tehnologije?
Obstaja, ker predlagano tehnologijo je mogoče uporabiti tudi pri motorjih notranje zgorevanje in za plinske turbine.

4. Razlogi, zakaj se predlagana energetsko učinkovita tehnologija ne uporablja v množičnem obsegu.
Glavni razlog je novost predlagane tehnologije in psihološka vztrajnost strokovnjakov na področju toplotne in energetske tehnike. Predlagano tehnologijo je potrebno mediatizirati pri ministrstvih za energetiko in ekologijo, energetskih podjetjih, ki proizvajajo električno energijo in termalna energija.

5. Obstoječi ukrepi spodbujanja, prisile, spodbude za implementacijo predlagane tehnologije (metode) in potreba po njihovi izboljšavi.
Uvedba novih, strožjih okoljskih zahtev za emisije NOx iz kotlovnic

6. Prisotnost tehničnih in drugih omejitev za uporabo tehnologije (metode) na različnih mestih.
Razširite veljavnost klavzule 4.3.25 "PRAVIL ZA TEHNIČNO DELOVANJE ELEKTRARNAT IN OMREŽIJ RUSKE FEDERACIJE ODREDBE MINISTRSTVA ZA ENERGIJO RF Z DNE 19. JUNIJA 2003 št. 229" za kotle, ki uporabljajo vse vrste goriva. V naslednji izdaji: "... Pri parnih kotlih, ki uporabljajo katero koli gorivo, v območju nadzorne obremenitve, je treba njegovo zgorevanje praviloma izvajati s koeficienti presežka zraka na izstopu iz peči, manjšimi od 1,03 ... ”.

7. Potreba po raziskavah in razvoju ter dodatnem testiranju; teme in cilji dela.
Potreba po raziskavah in razvoju je pridobiti vizualne informacije (izobraževalni film) za seznanitev zaposlenih v toplotnih in energetskih podjetjih s predlagano tehnologijo.

8. Razpoložljivost predpisov, pravil, navodil, standardov, zahtev, prepovednih ukrepov in drugih dokumentov, ki urejajo uporabo te tehnologije (metode) in so obvezni za izvedbo; potreba po njihovi spremembi ali potreba po spremembi samih načel oblikovanja teh dokumentov; prisotnost že obstoječega regulativni dokumenti, predpisi in potreba po njihovi obnovi.
Razširite področje uporabe »PRAVIL ZA TEHNIČNO DELOVANJE ELEKTRARNAT IN OMREŽIJ RUSKE FEDERACIJE ODREDBE MINISTRSTVA ZA ENERGIJO RF Z DNE 19. JUNIJA 2003 št. 229«

klavzula 4.3.25 za kotle, ki uporabljajo katero koli vrsto goriva. V naslednji izdaji: "... Pri parnih kotlih, ki kurijo gorivo v območju regulacijske obremenitve, je treba njegovo zgorevanje praviloma izvajati s koeficienti presežka zraka na izhodu iz peči, manjšimi od 1,03 ...».

klavzula 4.3.28. "... Kotel na žveplovo kurilno olje naj bo kurjen s predhodno vklopljenim sistemom ogrevanja zraka (grelniki zraka, recirkulacija toplega zraka). Temperatura zraka pred grelnikom zraka v začetnem času kurjenja pri kotlu na kurilno olje praviloma ne sme biti nižja od 90°C. Vžig kotla, ki uporablja katero koli drugo vrsto goriva, mora biti izveden s predhodno vklopljenim sistemom za kroženje zraka.»

9. Potreba po razvoju novih ali spremembi obstoječih zakonov in predpisov.
Ni zahtevano

10. Razpoložljivost izvedenih pilotni projekti, analiza njihove dejanske učinkovitosti, ugotovljene pomanjkljivosti in predlogi za izboljšanje tehnologije ob upoštevanju nabranih izkušenj.
Testiranje predlagane tehnologije je bilo izvedeno na stenskem plinskem kotlu s prisilnim vlekom in odvodom dimnih plinov (produktov zgorevanja zemeljskega plina) na fasado stavbe z nazivno močjo 24,0 kW, vendar pod obremenitvijo 8,0 kW. Dovod dimnih plinov v kotel je bil izveden preko škatle, nameščene na razdalji 0,5 m od izpusta bakle koaksialnega dimnika kotla. Škatla je zadrževala uhajajoči dim, ki je nadomestil »odvečni zrak«, ki je potreben za popolno izgorevanje zemeljskega plina, analizator plina, nameščen v izhodu dimnika kotla (standardna lokacija), pa je spremljal emisije. Kot rezultat poskusa je bilo mogoče zmanjšati emisije NOx za 86,0 % in zmanjšati emisije toplogrednih plinov CO2 za 1,3 %.

11. Možnost vplivanja na druge procese z množično uvedbo te tehnologije (spremembe okoljske situacije, možni vplivi na zdravje ljudi, povečana zanesljivost oskrbe z energijo, spremembe dnevnih ali sezonskih voznih redov obremenitev). energetska oprema, spremembe ekonomskih kazalnikov proizvodnje in prenosa energije itd.).
Izboljšanje okoljske situacije, ki vpliva na zdravje ljudi, in zmanjšanje stroškov goriva pri pridobivanju toplotne energije.

12. Potreba po posebnem usposabljanju usposobljenega osebja za upravljanje uvedene tehnologije in razvoj proizvodnje.
Zadostuje usposabljanje obstoječega obratovalnega osebja kotlovskih agregatov s predlagano tehnologijo.

13. Predvideni načini izvedbe:
komercialno financiranje (s povračilom stroškov), saj se predlagana tehnologija izplača v največ dveh letih.

Informacije zagotovil: Y. Panfil, PO Box 2150, Kišinjev, Moldavija, MD 2051, e-pošta: [e-pošta zaščitena]


Da bi dodajte opis varčne tehnologije v Katalog, izpolnite vprašalnik in ga pošljite na z oznako "v katalog".

Teoretično potrebna količina zraka za zgorevanje generatorskih, plavžnih in koksarniških plinov ter njihovih mešanic se določi po formuli:

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 , kjer je % prostornina.

Teoretično potrebna količina zraka za zgorevanje zemeljskega plina:

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, kjer je % prostornina.

Teoretično potrebna količina zraka za zgorevanje trdnih in tekočih goriv:

V 0 = 0,0889 ⋅ %C P + 0,265 ⋅ %H P – 0,0333 ⋅ (%O P - %S P), nm 3 /kg, kjer je % masni.

Dejanska količina zgorevalnega zraka

Zahtevana popolnost zgorevanja pri zgorevanju goriva s teoretično zahtevano količino zraka, tj. pri V 0 (α = 1), lahko doseže le, če je gorivo popolnoma zmešano z zgorevalnim zrakom in je že pripravljena vroča (stehiometrična) mešanica v plinasti obliki. To se doseže na primer pri gorenju plinastih goriv z gorilniki brez plamena in pri gorenju tekočih goriv z njihovim predhodnim uplinjanjem s posebnimi gorilniki.

Dejanska količina zraka za zgorevanje goriva je vedno večja od teoretično potrebne, saj je v praktičnih razmerah za popolno zgorevanje skoraj vedno potreben nekaj presežka zraka. Dejanska količina zraka se določi po formuli:

V α = αV 0, nm 3 /kg ali nm 3 /nm 3 goriva,

kjer je α koeficient presežka zraka.

Pri metodi zgorevanja na bakli, ko se gorivo in zrak med zgorevanjem mešata, je za plin, kurilno olje in gorivo v prahu koeficient presežka zraka α = 1,05–1,25. Pri zgorevanju plina, predhodno popolnoma pomešanega z zrakom, in pri zgorevanju kurilnega olja s predhodnim uplinjanjem in intenzivnim mešanjem plina iz kurilnega olja z zrakom je α = 1,00–1,05. S plastno metodo gorenja premoga, antracita in šote v mehanskih pečeh z neprekinjenim dovajanjem goriva in odstranjevanjem pepela - α = 1,3–1,4. Pri ročnem vzdrževanju kurišč: pri zgorevanju antracit α = 1,4, pri zgorevanju črno ogljeα = 1,5–1,6, pri gorenju rjavega premoga α = 1,6–1,8. Za polplinska kurišča α = 1,1–1,2.

Atmosferski zrak vsebuje določeno količino vlage - d g/kg suhega zraka. Zato bo količina vlažnega atmosferskega zraka, ki je potrebna za zgorevanje, večja od izračunane z zgornjimi formulami:

V B o = (1 + 0,0016d) ⋅ V o, nm 3 /kg ali nm 3 /nm 3,

V B α = (1 + 0,0016d) ⋅ V α, nm 3 /kg ali nm 3 /nm 3.

Tu je 0,0016 = 1,293/(0,804*1000) pretvorbeni faktor za utežne enote zračne vlage, izražene v g/kg suhega zraka, v prostorninske enote - nm 3 vodne pare v 1 nm 3 suhega zraka.

Količina in sestava produktov zgorevanja

Za generatorske, plavžne, koksarniške pline in njihove mešanice število posameznih produktov popolnega zgorevanja pri zgorevanju s koeficientom presežka zraka α:

Količina ogljikovega dioksida

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

Količina žveplovega dioksida

V SO2 = 0,01 ⋅ %H 2 S nm 3 /nm 3 ;

Količina vodne pare

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

kjer je 0,16d V B á nm 3 /nm 3 količina vodne pare, ki jo vnese vlažen atmosferski zrak pri vsebnosti vlage d g/kg suhega zraka;

Količina dušika, prenesena iz plina in vnesena z zrakom

Količina prostega kisika, ki ga vnese presežek zraka

VO2 = 0,21 (α - 1) ⋅ VO, nm 3 /nm 3.

Skupna količina produktov zgorevanja generatorskih, plavževih, koksarniških plinov in njihovih mešanic je enaka vsoti njihovih posameznih komponent:

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

Za zemeljski plin se količina posameznih produktov popolnega zgorevanja določi po formulah:

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

V H2O = 0,01(2 ⋅ %CH 4 + 3 ⋅ %C 2 H 6 + 4 ⋅ %C 3 H 8 + 5 ⋅ %C 4 H 10 + 6 ⋅ %C 5 H 12 + %H 2 O + 0,0016d V α) nm3/nm3;

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

VO2 = 0,21 (α - 1) VO, nm 3 /nm 3.

Skupna količina produktov zgorevanja zemeljskega plina:

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

Za trdna in tekoča goriva število posameznih produktov popolnega zgorevanja:

V CO2 = 0,01855 %C P, nm 3 /kg (v nadaljevanju % je masni odstotek elementov v delovnem plinu);

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

Za trda in tekoča goriva

V H2O CHEM = 0,112 ⋅ %H P, nm 3 /kg,

kjer je V H2O CHIM vodna para, ki nastane pri zgorevanju vodika.

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

kjer je V H2O FUR vodna para, ki nastane pri izhlapevanju vlage iz delovnega goriva.

Če se za razprševanje tekočega goriva dovaja para v količini W STEAM kg/kg goriva, potem je treba volumnu vodne pare prišteti vrednost 1,24 W STEAM nm 3 /kg goriva. Vlaga, ki jo vnese atmosferski zrak pri vsebnosti vlage d g/kg suhega zraka, je 0,0016 d V á nm 3 /kg goriva. Zato je skupna količina vodne pare:

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

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

VO2 = 0,21 (α - 1) VO, nm 3 /kg.

Splošna formula za določanje produktov zgorevanja trdnih in tekočih goriv:

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

Prostornina dimnih plinov pri zgorevanju goriva s teoretično zahtevano količino zraka (VO nm 3 /kg, V O nm 3 /nm 3) se določi po danih računskih formulah s koeficientom presežka zraka 1,0, produkti zgorevanja pa bodo ne vsebujejo kisika.

Objavljeno: 21.11.2009 | |

Denis Ryndin,
glavni inženir "Tehnologija vode"

Trenutno so še posebej pereča vprašanja povečanja učinkovitosti ogrevalnih naprav in zmanjšanja okoljskega pritiska na okolje. Najbolj obetavna v tem pogledu je uporaba kondenzacijske tehnologije, ki je sposobna najpopolneje rešiti začrtano paleto problemov. Podjetje Vodnaya Tehnika je vedno stremelo k uvajanju sodobnega in učinkovitega ogrevalna oprema. V luči tega je njeno zanimanje za kondenzacijsko tehnologijo kot najbolj učinkovito, visokotehnološko in obetavno naravno in upravičeno. Zato je leta 2006 eden od prednostna področja razvoj podjetja - promocija kondenzacijske opreme na ukrajinskem trgu. V ta namen so načrtovani številni dogodki, med katerimi je tudi serija popularističnih člankov za tiste, ki se s tovrstno tehnologijo srečujejo prvič. V tem članku se bomo poskušali dotakniti glavnih vprašanj izvajanja in uporabe principa kondenzacije vodne pare v ogrevalni tehniki:

  • Kako se toplota razlikuje od temperature?
  • Je lahko učinkovitost večja od 100%?

Kako se toplota razlikuje od temperature?

Temperatura je stopnja segretosti telesa (kinetična energija telesnih molekul).Vrednost je zelo relativna, kar lahko enostavno ponazorimo s Celzijevo in Fahrenheitovo lestvico. V vsakdanjem življenju se uporablja Celzijeva lestvica, pri kateri je zmrzišče vode vzeto kot 0, vrelišče vode pa 100°. zračni tlak. Ker zmrzišče in vrelišče vode nista dobro definirani, je Celzijeva lestvica trenutno definirana v smislu Kelvinove lestvice: stopinje Celzija enako stopinji Kelvin in absolutna ničla sta –273,15 °C. Celzijeva lestvica je praktično zelo priročna, saj je voda na našem planetu zelo pogosta in naše življenje temelji na njej. Nič Celzija je za meteorologijo posebna točka, saj zmrzovanje atmosferske vode vse bistveno spremeni. V Angliji in še posebej v ZDA se uporablja Fahrenheitova lestvica. Ta lestvica deli interval od temperature najhladnejše zime v mestu, kjer je živel Fahrenheit, do temperature človeškega telesa na 100 stopinj. Nič Celzija je 32 Fahrenheitov, stopinja Fahrenheita pa je enaka 5/9 stopinj Celzija.

Pretvorba temperature med glavnimi skalami

Kelvin

Celzija

Fahrenheit

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

= (F − 32) / 1,8

K 1,8 − 459,67


Tabela 1 Temperaturne enote

Da bi si jasneje predstavljali razliko med pojmoma temperatura in toplota, si oglejmo naslednji primer: Primer z ogrevalno vodo: Recimo, da smo določeno količino vode (120 litrov) segreli na temperaturo 50°C in kako ali lahko z enako količino toplote (zgorelo gorivo) segrejemo veliko vode na temperaturo 40 °C? Zaradi poenostavitve bomo predpostavili, da je v obeh primerih začetna temperatura vode 15 °C.

Slika 1 Primer 1

Kot je razvidno iz vizualnega primera, sta temperatura in količina toplote različna pojma. Tisti. telo pri različne temperature, imajo lahko enako toplotno energijo, in obratno: telesa z enako temperaturo imajo lahko različno toplotno energijo. Za poenostavitev definicij je bila izumljena posebna vrednost - entalpija Entalpija je količina toplote, ki jo vsebuje enota mase snovi [kJ/kg] V naravnih razmerah na Zemlji obstajajo tri agregatna stanja vode: trdno (led), tekoča (sama voda), plinasta (vodna para) Prehod vode iz enega agregatnega stanja v drugo spremlja sprememba toplotne energije telesa pri stalni temperaturi (spremeni se stanje, ne temperatura, z drugimi besedami , vsa toplota se porabi za spreminjanje stanja in ne za ogrevanje) Senzibilna toplota je tista toplota, pri kateri sprememba količine toplote, dovedene telesu, povzroči spremembo njegove temperature Latentna toplota - toplota uparjanja (kondenzacija ) je toplota, ki ne spremeni telesne temperature, ampak služi za spremembo agregatnega stanja telesa. Naj te koncepte ponazorimo z grafom, na katerem bo na ordinatni osi narisana entalpija (količina dovedene toplote), na ordinatni osi pa temperatura. Ta graf prikazuje proces segrevanja tekočine (vode).

Slika 2 Graf entalpija – temperatura za vodo

A-B voda se segreje s temperature 0 ºС na temperaturo 100 ºС (v tem primeru vsa toplota, dovedena v voda gre povečati njegovo temperaturo)
B-C voda zavre (v tem primeru se vsa toplota, dovedena vodi, porabi za pretvorbo v paro, temperatura ostane konstantna pri 100 ºС)
C-D vsa voda se je spremenila v paro (zavrela) in zdaj se toplota uporablja za povečanje temperature pare.

Sestava dimnih plinov pri zgorevanju plinastih goriv

Zgorevanje je proces oksidacije gorljivih sestavin goriva s pomočjo atmosferskega kisika, pri čemer se sprošča toplota. Oglejmo si ta postopek:

Slika 3 Sestava zemeljskega plina in zraka

Poglejmo, kako se razvije reakcija zgorevanja plinastega goriva:

Slika 4 Reakcija zgorevanja plinastega goriva

Kot je razvidno iz enačbe oksidacijske reakcije, so rezultat ogljikov dioksid, vodna para (dimni plini) in toplota. Toplota, ki se sprošča pri izgorevanju goriva, se imenuje spodnja kalorična vrednost goriva (PCI).Če dimne pline ohladimo, se pod določenimi pogoji začne vodna para kondenzirati (prehod iz plinastega stanja v tekoče) .

Slika 5 Latentno sproščanje toplote pri kondenzaciji vodne pare

V tem primeru se bo sprostila dodatna količina toplote (latentna toplota uparjanja/kondenzacije). Vsota nižje kurilne vrednosti goriva in latentne toplote uparjanja/kondenzacije se imenuje višja kurilna vrednost goriva (PCS).

Seveda je več vodne pare v produktih zgorevanja, večja je razlika med višjo in nižjo toploto zgorevanja goriva. Količina vodne pare pa je odvisna od sestave goriva:

Tabela 2 Vrednosti višjih in nižjih kurilnih vrednosti za različne vrste goriva

Kot je razvidno iz zgornje tabele, lahko največ dodatne toplote pridobimo s sežiganjem metana. Sestava zemeljskega plina ni konstantna in je odvisna od nahajališča. Povprečna sestava zemeljskega plina je prikazana na sliki 6.

Slika 6 Sestava zemeljskega plina

Vmesni sklepi:

1. Z uporabo latentne toplote uparjanja/kondenzacije lahko pridobite več toplote, kot se sprosti pri zgorevanju goriva

2. Najbolj obetavno gorivo v tem pogledu je zemeljski plin (razlika med višjo in nižjo kalorično vrednostjo je več kot 10%).

Katere pogoje je treba ustvariti za začetek kondenzacije? Točka rosišča.

Vodna para v dimnih plinih ima nekoliko drugačne lastnosti kot čista vodna para. So v mešanici z drugimi plini in njihovi parametri ustrezajo parametrom mešanice. Zato se temperatura, pri kateri se začne kondenzacija, razlikuje od 100 ° C. Vrednost te temperature je odvisna od sestave dimnih plinov, kar je posledica vrste in sestave goriva, pa tudi koeficienta presežka zraka. Temperatura dimnih plinov, pri kateri se začne kondenzacija vodne pare v produktih zgorevanja goriva, se imenuje točka rosišča.

Slika 7 Točka rosišča


Vmesni sklepi:

1. Naloga kondenzacijske tehnologije je ohladiti produkte izgorevanja pod rosišče in odstraniti toploto kondenzacije ter jo uporabiti za koristne namene.

Ali je lahko izkoristek plinskega kotla več kot 100%?

Vzemimo tehnične lastnosti nekaj poljubno montiranih kotlov:

Skupna moč kotla = 23.000 Kcal/h (26,7 KW);

Neto moč kotla = 21.000 Kcal/h (24,03 KW);

Z drugimi besedami, največja toplotna moč gorilnika je 23.000 Kcal/h (količina toplote, ki se sprosti pri zgorevanju goriva), največja količina toplote, ki jo prejme hladilno sredstvo, pa je 21.000 Kcal/h.

Kam gre razlika med njima? Del proizvedene toplote (6-8 %) se izgubi z izpušnimi dimnimi plini, del (1,5-2 %) pa se skozi stene kotla razprši v okolico.

Če dodamo te vrednosti, lahko zapišemo naslednjo enačbo:

Če koristno moč kotla delimo s skupno in rezultat pomnožimo s 100 %, dobimo faktor izkoristka (izkoristek) kotla v %.

Če natančno preberemo besedilo definicije, bomo videli, da je skupna moč kotla enaka količini toplote, ki se sprosti pri zgorevanju goriva na časovno enoto.

Tako je ta vrednost neposredno odvisna od nižje kurilne vrednosti goriva in ne upošteva toplote, ki se lahko sprosti pri kondenzaciji vodne pare iz produktov zgorevanja.

Z drugimi besedami, to je izkoristek kotla, glede na nižjo kurilno vrednost goriva.

Če upoštevamo vrednost kondenzacijske toplote vodne pare (glej tabelo 1), potem lahko predstavimo naslednjo sliko porazdelitve toplotnih tokov v nekondenzacijskem kotlu.

Slika 9 Porazdelitev toplotnih tokov v nekondenzacijskem kotlu

Potem bo, tako kot v kondenzacijskem kotlu, porazdelitev toplotnih tokov videti takole:

Slika 10 Porazdelitev toplotnih tokov v kondenzacijskem kotlu

Vmesni sklepi:
1. Učinkovitost 100 % ali več je možna, če se kot referenčna točka vzame nižja in ne višja kurilna vrednost zgorevanja.
2. Vse toplote (občutljive in latentne) zaradi tehničnih razlogov ne moremo v celoti izkoristiti, zato izkoristek kotla ne more biti enak ali večji od 111 % (glede na nižjo kurilno vrednost goriva).

Načini delovanja kondenzacijskih kotlov

Plinske kondenzacijske kotle je možno vgraditi v vsak ogrevalni sistem. Od pravilnega izračuna sta odvisna količina porabljene kondenzacijske toplote in izkoristek glede na način delovanja sistem ogrevanja.

Za učinkovit izkoristek toplote kondenzacije vodne pare, ki jo vsebujejo dimni plini, je potrebno dimne pline ohladiti na temperaturo pod rosiščem. Stopnja izrabe kondenzacijske toplote je odvisna od izračunanih temperatur hladilne tekočine v ogrevalnem sistemu in od števila opravljenih ur v kondenzacijskem načinu. To prikazujeta grafa 11 in 13, kjer je temperatura rosišča 55 °C.

Ogrevalni sistem 40/30 °C

Slika 11 Urnik delovanja nizkotemperaturnega sistema

Produktivna zmogljivost kondenzacijskih kotlov takšnega ogrevalnega sistema skozi celotno obdobje je velikega pomena. ogrevalna sezona. Nizke temperature povratka so vedno pod temperaturo rosišča, zato nenehno prihaja do kondenzacije. To se zgodi pri nizkotemperaturnih panelnih ogrevalnih sistemih ali talnem ogrevanju. Za takšne sisteme je idealen kondenzacijski kotel.

Slika 12 Temperaturni pogoji prostora pri uporabi talnega in konvektorskega ogrevanja


Sistemi vodnega talnega ogrevanja imajo številne prednosti pred tradicionalnimi:

  • Povečano udobje. Tla postanejo topla in prijetna za hojo, saj se toplota prenaša z velike površine z relativno nizko temperaturo.
  • Enakomerno ogrevanje celotne površine prostora in s tem enakomerno ogrevanje. Človek se počuti enako udobno ob oknu in sredi sobe.
  • Optimalna porazdelitev temperature po višini prostora. Slika 12 prikazuje približno porazdelitev temperatur po višini prostora pri uporabi klasičnega ogrevanja in talnega ogrevanja. Razporeditev temperature pri talnem gretju človek dojema kot najugodnejšo. Opozoriti je treba tudi na zmanjšanje toplotnih izgub skozi strop, saj se bistveno zmanjša temperaturna razlika med notranjim in zunanjim zrakom, udobno toploto pa dobimo le tam, kjer jo potrebujemo, ne pa ogrevamo okolice skozi streho. To omogoča učinkovito uporabo sistema talnega ogrevanja za zgradbe z visokimi stropi - cerkve, razstavne dvorane, telovadnice itd.
  • Higiena. Kroženja zraka ni, prepih je zmanjšan, kar pomeni, da ni kroženja prahu, kar je velik plus za dobro počutje ljudi, še posebej, če imajo bolezni dihal.
  • Precejšen del toplote iz tal se prenese v obliki sevalnega prenosa toplote. Sevanje za razliko od konvekcije takoj razširi toploto na okoliške površine.
  • V bližini kurilnih naprav ni umetnega razvlaževanja zraka.
  • Estetika. Grelnih naprav ni, ni potrebe po njihovem načrtovanju ali izbiri optimalnih velikosti.

Ogrevalni sistem 75/60 ​​°C

Slika 13 Razpored delovanja visokotemperaturnega sistema

Učinkovito izkoriščanje kondenzacijske toplote je možno tudi pri projektnih temperaturah 75/60 ​​°C v času 97 % trajanja ogrevalne dobe. To velja za zunanje temperature med – 11 °C in + 20 °C. Stari ogrevalni sistemi, ki so bili zasnovani za temperature 90/70 °C, danes delujejo pri temperaturah skoraj 75/60 ​​°C. Tudi v sistemih z ogrevalnim medijem 90/70 °C in z načinom obratovanja, pri katerem se temperatura kotlovne vode regulira glede na zunanjo temperaturo, znaša čas izrabe kondenzacijske toplote 80 % trajanja letnega ogrevalnega obdobja. .

Visoka standardizirana učinkovitost

V primerih na slikah 11 in 13 je jasno razvidno, da je razlika med tema dvema možnostma, hkrati pa visok odstotek Uporaba kondenzacijske toplote neposredno vpliva na porabo energije plinskega kondenzacijskega kotla. Za prikaz učinkovitosti goriva ogrevalni kotli Uveden je bil koncept standardizirane učinkovitosti. Slika 14 prikazuje odvisnost porabe energije od različnih projektiranih temperatur ogrevalnega sistema.

Slika 14 Odvisnost izkoristka od temperature povratka

Visoke standardizirane izkoristke plinskih kondenzacijskih kotlov pojasnjujejo naslednji dejavniki:

– Izvedba visoka vrednost CO2. Višja kot je vsebnost CO 2, višja je temperatura rosišča ogrevalnih plinov.

– Ohranjanje nizkih povratnih temperatur. Nižja kot je povratna temperatura, bolj aktivna je kondenzacija in nižja je temperatura dimnih plinov.

Vmesni sklepi:

Učinkovitost kondenzacijskega kotla je zelo odvisna od temperaturni režim delovanje ogrevalnega sistema.
Pri novih inštalacijah je treba izkoristiti vse možnosti za optimalno delovanje plinskega kondenzacijskega kotla. Visoka učinkovitost je dosežena, če so izpolnjeni naslednji kriteriji:
1. Temperaturo povratka omejite na največ 50 °C
2. Prizadevajte si vzdrževati temperaturno razliko med dvižnim in povratnim tokom vsaj 20 K
3. Ne izvajajte ukrepov za zvišanje temperature povratnega voda (to vključuje na primer namestitev štiripotnega mešalnika, obvodnih vodov, hidravličnih stikal).

Metode za izvajanje principa kondenzacije v vgrajenih kotlih

IN ta trenutek Obstajata dva glavna načina za izvedbo principa kondenzacije vodne pare v dimnih plinih: daljinski ekonomizator in toplotni izmenjevalnik iz nerjavečega jekla z vgrajenim ekonomizatorjem.

V prvem primeru se glavna toplota produktov zgorevanja izkorišča v običajnem konvekcijskem izmenjevalniku toplote, sam proces kondenzacije pa poteka v ločeni enoti - oddaljenem ekonomizatorju. Ta zasnova omogoča uporabo komponent in sklopov, ki se uporabljajo v običajnih nekondenzacijskih kotlih, vendar ne omogoča popolne sprostitve potenciala kondenzacijske tehnologije

Slika 17 Kondenzacijski kotel z daljinskim ekonomizatorjem

Toplotni izmenjevalnik z vgrajenim ekonomizatorjem je sestavljen iz 4-7 toplotno izmenjevalnih elementov (tuljav). Vsak element za izmenjavo toplote je sestavljen iz 4 zavojev gladke pravokotne cevi iz nerjavečega jekla z debelino stene pribl. 0,8 mm (glejte sliko 18).

Slika 18 Diagram gibanja dimnih plinov med ovoji izmenjevalnika toplote

Pred izolacijsko ploščo je več elementov za izmenjavo toplote. Igrajo vlogo "prve stopnje", saj se tu pojavi le manjša kondenzacija. Četrti in s tem peti element za izmenjavo toplote se nahaja za izolacijsko ploščo. V tej "stopnji kondenzacije" poteka glavni proces kondenzacije.

Prednosti tega principa so zelo učinkovit prenos toplote in na drugi strani odprava hrupa pri vrenju, ki ga povzročajo visoki pretoki v gladkih ceveh.
Naslednja prednost tega toplotnega izmenjevalnika je nizka nagnjenost k apnenju, saj se zaradi majhnih prerezov cevi ustvari visoka stopnja turbulence.
Gladka površina cevi iz nerjavečega jekla in navpična smer toka zagotavljata samočistilni učinek.
Povratni priključek izmenjevalnika toplote je nameščen zadaj, priključek za dovod pa spredaj. Na izmenjevalniku toplote je nameščen odvod kondenzata.
Zbiralnik izpušnih plinov pred priključitvijo cevovoda "dovod zraka / odvod izpušnih plinov" je izdelan iz plastike.

Slika 19 Hidravlični diagram kondenzacijskega kotla z vgrajenim ekonomizatorjem

Slika 20 Prerez toplotnega izmenjevalnika kondenzacijskega kotla z vgrajenim ekonomizatorjem

Konvencionalno zgorevanje s plinom in zgorevanje s polno predhodno mešanico

Večina kotlov z odprto zgorevalno komoro ima enak princip zgorevanja plina. Zaradi kinetične energije curka plina se vanj vsesa zrak.

Slika 19 Princip zgorevanja plina v atmosferskih gorilnikih (venturijeva šoba)

V šobo se pod tlakom dovaja vnetljiv plin. Tu se zaradi zožitve prehoda potencialna tlačna energija pretvori v kinetično energijo curka. Zaradi posebnega geometrijskega preseka Venturijeve šobe pride do mešanja primarnega zraka. Neposredno v šobi se plin in zrak mešata (nastane mešanica plina in zraka). Na izstopu iz šobe se sekundarni zrak meša. Zaradi spremembe tlaka plina se spreminja moč gorilnika, temu primerno se spreminjata hitrost curka plina in količina vsesanega zraka.
Prednosti te zasnove so preprostost in tihost.
Omejitve in slabosti: velik presežek zraka, omejena globina modulacije, obilica škodljivih emisij.

Pri kotlih z zaprto zgorevalno komoro je princip zgorevanja plina podoben zgoraj opisanemu. Razlika je le v prisilnem izpustu produktov zgorevanja in dovajanju zraka za zgorevanje. Vse prednosti in slabosti atmosferskih gorilnikov veljajo za kotle z zaprto zgorevalno komoro.

Kondenzacijski kotli uporabljajo "Full predmešanica plin in zrak." Bistvo te metode je mešanje plina v zračni tok zaradi vakuuma, ki ga ustvari slednji v Venturijevi šobi.

Plinska armatura in puhalo
Ko elektronska enota prepozna začetno hitrost puhala, se zaporedno nameščeni plinski ventili odprejo.
Na sesalni strani puhala je dvostenski priključek za dovod/odvod izpušnih plinov (sistem Venturi). Zaradi obročaste reže se v skladu z Venturijevim principom pojavi sesalni pojav v komori nad glavno plinsko regulacijsko membrano v plinskem ventilu.

Slika 20 Mešalna enota gorilnika s polno predhodno mešanico

Postopek vžiga
Plin prehaja skozi kanal 1 pod krmilnimi membranami. Glavni plinski regulacijski ventil se odpre zaradi nastale razlike v tlaku. Plin nato teče skozi Venturi sistem v puhalo in se meša z vsesanim zrakom. Mešanica plina in zraka vstopi v gorilnik in se vžge.
Način modulacije
Hod glavnega plinskega regulacijskega ventila je odvisen od položaja regulacijskega ventila. S povečanjem hitrosti puhala se zmanjša tlak za glavnim plinskim regulacijskim ventilom. Kanal 2 še naprej spreminja tlak, dokler ni tlak pod membrano regulacijskega ventila. Izhodna odprtina se še naprej zapira, zaradi česar se intenzivnost zmanjšanja tlaka plina skozi kanal 2 zmanjša. Tako se skozi kanal 1 poveča tlak pod membrano glavnega plinskega regulacijskega ventila. Glavni ventil za regulacijo plina se še naprej odpira, kar omogoča, da več plina teče v puhalo in s tem več plina v gorilnik.
Gorilnik se tako kontinuirano modulira s spreminjanjem pretoka zraka puhala. Količina plina sledi količini zraka v vnaprej določenem razmerju. Tako je mogoče ohraniti razmerje presežnega zraka na skoraj konstantni ravni skozi celotno območje modulacije.

Slika 21 Termični modul gorilnika s polno predhodno mešanico

Vsebnost škodljivih snovi v dimnih plinih in načini za zmanjšanje njihove koncentracije

Trenutno onesnaženje okolju dobiva zaskrbljujoče razsežnosti. Po količini izpustov iz toplotne in električne energije je na drugem mestu, takoj za cestnim prometom.

Slika 22 Odstotek emisij

Zato je vprašanje zmanjšanja škodljive snovi v produktih zgorevanja.

Glavna onesnaževala:

    • Ogljikov monoksid CO
    • Dušikovi oksidi NOx
    • Kisli hlapi

Proti prvima dvema dejavnikoma se je priporočljivo boriti z izboljšanjem zgorevalnega procesa (natančno razmerje plin-zrak) in znižanjem temperature v kurišču kotla.

Pri gorenju plinastega goriva lahko nastanejo naslednje kisline:

Kislinski hlapi se odlično odstranijo skupaj s kondenzatom. Odvrzite v tekoče stanje so čisto preprosti. Običajno se to naredi z nevtralizacijo kisline z alkalijo.

Odstranjevanje kislega kondenzata

Kot je razvidno iz reakcije zgorevanja metana:

Pri zgorevanju 1 m3 plina nastane 2 m3 vodne pare. Pri normalnih pogojih delovanja kondenzacijskega kotla se proizvede približno 15-20 litrov na dan. kondenzat Ta kondenzat ima nizko kislost (približno Ph = 3,5-4,5), ki ne presega dovoljeno raven gospodinjski odpadki.

Slika 23 Stopnja kislosti kondenzata plinskega kotla

Sestavine kondenzata

Standardni kazalniki, glede na ATV A 251(2), mg/l

mg/l

Tabela 3 Vsebnost težkih kovin v kondenzatu

Zato je dovoljeno odvajanje kondenzata v kanalizacijo, kjer se nevtralizira z alkalnimi gospodinjskimi odpadki.
Upoštevajte, da so hišni drenažni sistemi izdelani iz materialov, ki so odporni na kisli kondenzat.
Glede na delovni list ATV A 251 so to naslednji materiali:
_ Keramične cevi
_ Trde PVC cevi
_ PVC cevi
_ Cevi iz polietilena visoke gostote
_ Polipropilenske cevi
_ Cevi iz kopolimera akrilonitrila, butadiena in stirena ali kopolimera akrilonitrila, stirena in akrilnih estrov (ABS/ASA)
_ Cevi iz nerjavečega jekla
_ Borosilikatne cevi

Slika 24 Odvod kondenzata

Po italijanskih standardih se lahko zgornja shema odvoda kondenzata uporablja za kotlovske sisteme s skupno močjo največ 116 kW (po nemškem standardu ATV A 251 ne več kot 200 kW). Če je ta vrednost presežena, je potrebna vgradnja posebnih nevtralizatorjev kondenzata granulatorja.

Slika 25 Nevtralizacija kondenzata s pomočjo kondenzne črpalke

1. Odvod kondenzata iz kotla
2. Dovodna cev nevtralizatorja
3. Nevtralizator kondenzata
4. Izhodna cev nevtralizatorja
5. Cev za dovod kondenzata v zbiralnik kondenzata
6. Zbiralnik kondenzata
7. Priključek za odvod kondenzata
8. Cev za odvod kondenzata
9. Adapter
10. Kanalizacija
11. Montažne spone

Slika 25 prikazuje primer nevtralizacijske naprave. Kondenzat, ki vstopa v nevtralizator, se najprej filtrira skozi plast aktivnega oglja, nato pa se nevtralizira v glavnem volumnu. Črpalka za kondenzat se vgradi, kadar je potrebno odstraniti kondenzat nad nivojem sifona za kondenzat v kotlu. Ta zasnova se uporablja za nevtralizacijo kondenzata iz kotlov s skupno močjo od 35 do 300 kW (dolžina nevtralizatorja je odvisna od moči napeljave). Če moč namestitve presega 300 kW, se vzporedno namesti več nevtralizatorjev.
Nevtralizator je izjemno enostaven za vzdrževanje in zahteva pregled in dopolnitev granulata največ enkrat letno. Praviloma se kislost kondenzata oceni tudi z lakmusovim papirjem.

Argument za kondenzacijsko tehnologijo

Argumenti za učinkovitost

Specifikacije

Servisni center

Potrošnik

Namestitveni program

Gladkocevni toplotni izmenjevalniki iz nerjavečega jekla

Deli, ki prenašajo dimne pline/kondenzat

iz plastike

Prodajni argument:

Dolgoročno

storitve, manjše

tehnični stroški

storitev

Dobro razmerje med ceno in koristjo zaradi dolge obstojnosti

življenjska doba naprav

Minor

stroški vzdrževanja

Prodajna točka:

dolga življenjska doba

Visoka stopnja

normalizirana

izkoristek in nizke emisije škodljivih snovi

Prodaja argumentov

Obetavna tehnologija zgorevanja goriva

Manjša dis-

gorivo teče

Manjša na-

obremenitev okolja

sreda

Obetavna naprava

Kompaktna naprava

in visokokakovosten/privlačen dizajn

sobe, niše, podstrešja

Enostavna namestitev in

namestitev

Zahteva malo prostora

Neposredno ni potrebno

lopovski aparat

Kotlovnica ni potrebna

Možnost univerzalne uporabe kleti, stanovanjske

sobe, niše, podstrešja

Širok spekter

modulacija

Učinkovito, varčno delovanje v vseh območjih

moč

Tiho delovanje

zahvaljujoč nizkemu taktu

Zmanjšani stroški goriva

Univerzalni model, ki lahko deluje na najrazličnejših predmetih
Merske enote plinastih sestavin produktov zgorevanja →

Vsebina razdelka

Pri zgorevanju organskih goriv v kuriščih kotlov nastajajo različni produkti zgorevanja, kot so ogljikovi oksidi CO x = CO + CO 2, vodna para H 2 O, žveplovi oksidi SO x = SO 2 + SO 3, dušikovi oksidi NO x = NO. + NO 2 , policiklični aromatski ogljikovodiki (PAH), fluoridne spojine, vanadijeve spojine V 2 O 5, trdni delci itd. (glej tabelo 7.1.1). Pri nepopolnem zgorevanju goriva v pečeh lahko izpušni plini vsebujejo tudi ogljikovodike CH4, C2H4 itd. Vsi produkti nepopolnega zgorevanja so škodljivi, vendar je s sodobno tehnologijo zgorevanja goriva mogoče njihovo nastajanje zmanjšati na minimum [1].

Tabela 7.1.1. Specifične emisije iz sežiganja organskih goriv v električnih kotlih [3]

Legenda: A p, S p – vsebnost pepela in žvepla na delovno maso goriva, %.

Merilo za sanitarno presojo okolja je najvišja dovoljena koncentracija (MPC) škodljive snovi v atmosferskem zraku pri tleh. MAC je treba razumeti kot koncentracijo različnih snovi in ​​kemičnih spojin, ki ob dolgotrajni vsakodnevni izpostavljenosti človeškemu telesu ne povzročajo patoloških sprememb ali bolezni.

Najvišje dovoljene koncentracije (MPC) škodljivih snovi v atmosferskem zraku naseljenih območij so podane v tabeli. 7.1.2 [4]. Največja enkratna koncentracija škodljivih snovi se določi z vzorci, odvzetimi v 20 minutah, povprečna dnevna koncentracija - na dan.

Tabela 7.1.2. Najvišje dovoljene koncentracije škodljivih snovi v atmosferskem zraku naseljenih območij

Onesnaževalec Najvišja dovoljena koncentracija, mg/m3
Največ enkrat Povprečno dnevno
Prah ni strupen 0,5 0,15
Žveplov dioksid 0,5 0,05
Ogljikov monoksid 3,0 1,0
Ogljikov monoksid 3,0 1,0
Dušikov dioksid 0,085 0,04
Dušikov oksid 0,6 0,06
Saje (saje) 0,15 0,05
Vodikov sulfid 0,008 0,008
Benz(a)piren - 0,1 µg/100 m 3
Vanadijev pentoksid - 0,002
Fluoridne spojine (s fluorom) 0,02 0,005
Klor 0,1 0,03

Izračuni se izvajajo za vsako škodljivo snov posebej, tako da koncentracija vsake od njih ne presega vrednosti, navedenih v tabeli. 7.1.2. Za kotlovnice so ti pogoji poostreni z uvedbo dodatnih zahtev o potrebi po seštevanju vpliva žveplovih in dušikovih oksidov, ki je določen z izrazom

Hkrati se zaradi lokalnih pomanjkanja zraka ali neugodnih toplotnih in aerodinamičnih pogojev v pečeh in zgorevalnih komorah tvorijo produkti nepopolnega zgorevanja, sestavljeni predvsem iz ogljikovega monoksida CO (ogljikov monoksid), vodika H 2 in različnih ogljikovodikov, ki so značilni za toploto. izguba v kotlovnici zaradi kemičnega nepopolnega zgorevanja (kemično pregorevanje).

Poleg tega pri zgorevanju nastajajo številne kemične spojine, ki nastanejo zaradi oksidacije različnih sestavin goriva in dušika N2 v zraku. Najpomembnejši del jih sestavljajo dušikovi oksidi NO x in žveplovi oksidi SO x.

Dušikovi oksidi nastanejo zaradi oksidacije molekularnega dušika v zraku in dušika v gorivu. Eksperimentalne študije so pokazale, da glavni delež NOx, ki nastane v kuriščih kotlov, in sicer 96÷100 % predstavlja dušikov monoksid (oksid) NO. NO 2 dioksid in dušikov hemioksid N 2 O nastajata v bistveno manjših količinah, njun delež pa znaša približno: za NO 2 - do 4 %, za N 2 O pa stotinke odstotka celotne emisije NO x. V tipičnih pogojih sežiganja goriva v kotlih so koncentracije dušikovega dioksida NO 2 običajno zanemarljive v primerjavi z vsebnostjo NO in se običajno gibljejo med 0÷7 ppm do 20÷30 ppm. Hkrati lahko hitro mešanje vročih in hladnih območij v turbulentnem plamenu povzroči pojav relativno velikih koncentracij dušikovega dioksida v hladnih conah toka. Poleg tega pride do delne emisije NO 2 v zgornjem delu peči in v vodoravni dimni cevi (z T> 900÷1000 K) in pod določenimi pogoji lahko doseže tudi opazne velikosti.

Dušikov hemioksid N 2 O, ki nastane pri zgorevanju goriv, ​​je očitno kratkotrajna vmesna snov. V produktih izgorevanja za kotli N 2 O praktično ni.

Žveplo, ki ga vsebuje gorivo, je vir tvorbe žveplovih oksidov SOx: žveplov dioksid SO 2 (žveplov dioksid) in žveplov SO 3 (žveplov trioksid) anhidridi. Skupaj množično sproščanje SO x je odvisen le od vsebnosti žvepla v gorivu S p, njihova koncentracija v dimnih plinih pa tudi od koeficienta pretoka zraka α. Praviloma je delež SO 2 97÷99 %, delež SO 3 pa 1÷3 % celotnega izkoristka SO x. Dejanska vsebnost SO 2 v plinih, ki zapuščajo kotle, je od 0,08 do 0,6 %, koncentracija SO 3 pa od 0,0001 do 0,008 %.

Med škodljivimi sestavinami dimnih plinov zavzema posebno mesto velika skupina policikličnih aromatskih ogljikovodikov (PAH). Mnogi PAH imajo visoko rakotvorno in (ali) mutageno delovanje in aktivirajo fotokemični smog v mestih, kar zahteva strog nadzor in omejitev njihovih emisij. Hkrati so nekateri PAH, na primer fenantren, fluoranten, piren in številni drugi, fiziološko skoraj inertni in niso rakotvorni.

PAH nastanejo kot posledica nepopolnega zgorevanja katerega koli ogljikovodikovega goriva. Slednje nastane zaradi zaviranja oksidacijskih reakcij gorivnih ogljikovodikov s hladnimi stenami kurilnih naprav, lahko pa tudi zaradi nezadovoljivega mešanja goriva in zraka. To vodi do nastanka v pečeh (zgorevalnih komorah) lokalnih oksidativnih con z nizkimi temperaturami ali con s presežkom goriva.

Zaradi velika količina različnih PAH v dimnih plinih in težavnosti merjenja njihovih koncentracij, je običajno stopnjo rakotvorne kontaminacije produktov zgorevanja in atmosferskega zraka oceniti s koncentracijo najmočnejšega in najstabilnejšega rakotvornega snova - benzo(a)pirena (B(a) )P) C 20 H 12 .

Zaradi visoke toksičnosti je treba posebej omeniti produkte zgorevanja kurilnega olja, kot so vanadijevi oksidi. Vanadij je v mineralnem delu kurilnega olja in pri zgorevanju tvori vanadijeve okside VO, VO 2. Ko pa nastanejo depoziti na konvektivne površine Vanadijevi oksidi so predstavljeni predvsem v obliki V 2 O 5. Vanadijev pentoksid V 2 O 5 je najbolj strupena oblika vanadijevih oksidov, zato so njihove emisije izračunane glede na V 2 O 5.

Tabela 7.1.3. Približna koncentracija škodljivih snovi v produktih izgorevanja med sežiganjem organskih goriv v energetskih kotlih

Emisije = Koncentracija, mg/m 3
Zemeljski plin Kurilno olje Premog
Dušikovi oksidi NO x (glede na NO 2) 200÷ 1200 300÷ 1000 350 ÷1500
Žveplov dioksid SO2 - 2000÷6000 1000÷5000
Žveplov anhidrid SO 3 - 4÷250 2 ÷100
Ogljikov monoksid CO 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
Trdni delci - <100 150÷300

Pri zgorevanju kurilnega olja in trdnega goriva so v emisijah tudi trdni delci, ki jih sestavljajo elektrofiltrski pepel, sajasti delci, PAH in neizgorelo gorivo, ki je posledica mehanskega podgorevanja.

Razponi koncentracij škodljivih snovi v dimnih plinih pri zgorevanju različnih vrst goriv so podani v tabeli. 7.1.3.



 

Morda bi bilo koristno prebrati: