Kömürün yanmasından kaynaklanan baca gazları. Hava ve baca gazlarının teorik hacmi

Analiz baca gazları kazanlar sapmaları tanımlamanıza ve ortadan kaldırmanıza olanak tanır normal modlar böylece yakıtın yanma verimi artırılır ve atmosfere zehirli gaz emisyonları azaltılır. Bir yakıt yakma tesisinin ne kadar verimli çalıştığını ve bir baca gazı analizörü kullanarak çalışmasındaki sapmaların nasıl tespit edileceğini anlamak için, baca gazlarında hangi gazların ve hangi konsantrasyonlarda mevcut olduğunu bilmeniz gerekir.

Baca gazlarındaki azalan konsantrasyon sırasına göre baca gazı bileşenleri aşağıda verilmiştir.

Azot N2.

Azot ortam havasının ana unsurudur (%79). Azot yanma sürecine katılmaz ve balast görevi görür. Kazana pompalandığında ısınır ve ısıtmak için harcanan enerjiyi bacaya alarak kazanın verimliliğini azaltır. Baca gazı analizörleri nitrojen konsantrasyonunu ölçmez.

Karbondioksit CO2.

Yakıtın yanması sırasında oluşur. Hacimce %15'in üzerindeki konsantrasyonlarda boğucu gaz, hızlı bilinç kaybına neden olur. Baca gazı analizörleri genellikle karbondioksit konsantrasyonunu ölçmez, ancak bunu kalan oksijen konsantrasyonuna dayalı hesaplamayla belirler. MRU Vario Plus gibi bazı gaz analizör modelleri, karbondioksit konsantrasyonlarını ölçmek için yerleşik optik kızılötesi sensörlere sahip olabilir.

  • dizel brülörler - %12,5…14
  • gaz brülörleri - %8…11

Oksijen O2.

Fazla hava nedeniyle yanma işleminde kullanılmayan artık oksijen, egzoz gazlarıyla birlikte açığa çıkar. Artık oksijen konsantrasyonu, yakıt yanmasının tamlığını (verimliliğini) değerlendirmek için kullanılır. Ayrıca oksijen konsantrasyonu baca gazlarından ısı kaybını ve karbondioksit konsantrasyonunu da belirler.

Taşınabilir baca gazı analizörlerindeki oksijen konsantrasyonu, elektrokimyasal oksijen sensörleri kullanılarak ölçülür; sabit gaz analizörlerinde zirkonyum sensörler de sıklıkla kullanılır.

  • dizel brülörler - %2…5
  • gaz brülörleri - %2…6

Karbon monoksit CO.

Karbon monoksit veya karbon monoksit, eksik yanmanın ürünü olan zehirli bir gazdır. Gaz havadan ağırdır ve kazan bacalarında sızıntı veya yanma olması durumunda çalışma ortamına karışarak personeli zehirlenme riskine maruz bırakabilir. 10.000 ppm'e kadar olan CO konsantrasyonlarında, tespiti için genellikle elektrokimyasal hücreler kullanılır. 10.000 ppm'nin üzerindeki konsantrasyonları ölçmek için, taşınabilir gaz analizörleri de dahil olmak üzere esas olarak optik hücreler kullanılır.

  • dizel brülörler - 80…150 ppm
  • gaz brülörleri - 80…100 ppm

Azot oksitler (NOx).

Şu tarihte: yüksek sıcaklıklar Kazan fırınlarında azot, havadaki oksijenle birlikte azot oksit NO oluşturur. Daha sonra NO, oksijenin etkisi altında NO2'ye oksitlenir. NO ve NO2 bileşenlerine nitrojen oksitler NOx adı verilir.

NO konsantrasyonu elektrokimyasal sensörler tarafından ölçülür. Basit gaz analizör modellerindeki NO2 hesaplamayla belirlenir ve ölçülen NO konsantrasyonunun %5...10'una eşit olarak alınır. Bazı durumlarda NO2 konsantrasyonu ayrı bir elektrokimyasal nitrojen dioksit sensörüyle ölçülür. Her durumda, nitrojen oksit NOx'in ortaya çıkan konsantrasyonu, NO ve NO2 konsantrasyonlarının toplamına eşittir.

  • dizel brülörler - 50…120 ppm
  • gaz brülörleri - 50…100 ppm

Kükürt dioksit (SO2).

Kükürt içeren yakıtların yakılmasıyla üretilen zehirli bir gaz. SO2 su (yoğuşma) veya buharla reaksiyona girdiğinde sülfürik asit H2SO3 oluşur. Elektrokimyasal hücreler genellikle SO2 konsantrasyonlarını ölçmek için kullanılır.

Yanmayan hidrokarbonlar (CH).

Yanmayan CH hidrokarbonlar, yakıtın eksik yanması sonucu oluşur. Bu grup metan CH4, bütan C4H10 ve benzen C6H6'yı içerir. Yanıcı olmayan hidrokarbonların konsantrasyonlarını ölçmek için termokatalitik veya optik kızılötesi hücreler kullanılır.

Endüstriyel emisyonlar ve baca gazlarındaki gaz konsantrasyonlarını ölçmek için Cascade-N 512, DAG 500, Kometa-Topogaz, AKVT vb. gaz analizörleri, yurt içinde üretilen veya Testo, MSI Drager, MRU, Kane gibi üreticilerin yabancı yapımı cihazları vb. kullanılmaktadır.

1. Enerji verimliliğinin arttırılması için önerilen teknolojinin (yöntemin) tanımı, yeniliği ve farkındalığı.

Kazanlarda yakıt yakarken, "fazla hava" yüzdesi, oksijenin dahil olduğu hava hacminin% 3 ila 70'i (vantuz hariç) arasında değişebilir. Kimyasal reaksiyon yakıtın oksidasyonu (yanması).

Yanma işleminde yer alan "fazla hava" parçadır. atmosferik hava oksijeni yakıt oksidasyonunun (yanma) kimyasal reaksiyonuna katılmaz, ancak yakıt-hava karışımının kazan brülör cihazından çıkışı için gerekli hız rejimini oluşturmak gereklidir. “Fazla hava” değişken bir değerdir ve aynı kazan için yakılan yakıt miktarı ile ters orantılıdır veya ne kadar az yakıt yakılırsa oksidasyonu (yanması) için o kadar az oksijen gerekir, ancak daha fazla “fazla hava” ortaya çıkar. Kazan brülör cihazından yakıt-hava karışımının gerekli hız rejimi sızıntısını oluşturmak için gerekli. Kullanılan toplam hava akışındaki "fazla hava" yüzdesi tam yanma yakıt, egzoz baca gazlarındaki oksijen yüzdesi ile belirlenir.

"Fazla hava" yüzdesini azaltırsanız, egzoz baca gazlarında yakıtın yetersiz yandığını gösteren karbon monoksit "CO" (zehirli bir gaz) görünecektir; kaybı ve "fazla hava" kullanımı, onu ısıtmak için termal enerji kaybına yol açar, bu da yanmış yakıt tüketimini artırır ve atmosfere sera gazı "CO2" emisyonlarını artırır.

Atmosfer havası %79 nitrojenden (N 2 - atıl gaz yakıtın ve% 21 oksijenin (O2) tam ve stabil yanması için yakıt-hava karışımının santralin brülör cihazından çıkışı için gerekli hız rejimini oluşturma ana işlevini yerine getiren renksiz, tatsız ve kokusuz) bir yakıt oksitleyicidir. Kazan ünitelerinde doğal gazın nominal yanması durumunda egzoz baca gazları %71 nitrojen (N2), %18 su (H2O), %9 karbondioksit (CO2) ve %2 oksijenden (O2) oluşur. Baca gazlarındaki %2'ye eşit oksijen yüzdesi (fırından çıkışta), yakıt-hava karışımının akışı için gerekli hız rejiminin oluşturulmasında rol oynayan toplam hava akışında% 10'luk fazla atmosferik hava içeriğini gösterir. yakıtın tamamen oksidasyonu (yanması) için kazan ünitesinin brülör cihazından.

Kazanlarda yakıtın tamamen yanması sürecinde, NOx oluşumunu (% 90,0'a kadar) önleyecek ve "sera gazları" (CO) emisyonlarını azaltacak olan "fazla havayı" bunlarla değiştirerek baca gazlarından yararlanmak gerekir. 2) yanı sıra yanmış yakıt tüketimi (% 1,5'e kadar).

Buluş termik enerji mühendisliğine, özellikle de yanmaya yönelik enerji santrallerine ilişkindir. çeşitli türler Enerji santrallerinde yakıtların yanması için yakıtlar ve baca gazlarından yararlanma yöntemleri.

Yakıt yakmaya yönelik bir enerji santrali, brülörlere (2) sahip bir fırın (1) ve bir duman aspiratörü (4) ve bir baca (5) aracılığıyla bir bacaya (6) bağlanan bir konvektif baca (3) içerir; baca gazlarının bir baypas borusu (11) aracılığıyla bacaya (5) bağlanan bir dış hava hava kanalı (9) ve bir üfleyici fana bağlanan, dış hava ve baca gazları karışımından oluşan bir hava kanalı (14) (13); hava kanalına (9) monte edilmiş bir gaz kelebeği (10) ve baca gazı bypass boru hattına (11) monte edilmiş bir valf (12), burada gaz kelebeği (10) ve valf (12) aktüatörlerle donatılmıştır; konvektif bacada (3) bulunan, üfleyici fana (13) bağlanan ve ısıtılmış dış hava ve baca gazları karışımının hava kanalı (15) aracılığıyla brülörlere (2) bağlanan hava ısıtıcısı (8); konvektif bacanın (3) girişine monte edilen ve baca gazlarındaki oksijen ve karbon monoksit içeriğini belirlemek için bir gaz analiz cihazına (17) bağlanan baca gazlarını örneklemek için sensör (16); gaz analiz cihazına (17) ve gaz kelebeği (10) ve valfin (12) aktüatörlerine bağlanan elektronik kontrol ünitesi (18). Bir enerji santralinde yakıt yakmak için baca gazlarından yararlanmaya yönelik bir yöntem, baca gazlarının atmosferik basınçtan daha yüksek bir statik basınca sahip bir kısmının bir bacadan (5) seçilmesini ve bunun bir baca gazı bypass boru hattı (11) aracılığıyla bir dış hava kanalına beslenmesini içerir. (9) dış havanın statik basıncının atmosferik basınçtan daha düşük olduğu; elektronik kontrol ünitesi (18) tarafından kontrol edilen kısma (10) ve valf (12) aktüatörleri tarafından dış hava ve baca gazlarının beslenmesinin düzenlenmesi, böylece dış havadaki oksijen yüzdesinin, dış havadaki oksijen yüzdesinin, konvektif bacanın (3) girişinde, karbon monoksit yokluğunda baca gazlarındaki oksijen içeriği %1'den azdı; homojen bir dış hava ve baca gazı karışımı elde etmek için baca gazlarının hava kanalında (14) ve üfleyici fanda (13) dış hava ile daha sonra karıştırılması; baca gazlarının ısısını geri dönüştürerek elde edilen karışımın hava ısıtıcısında (8) ısıtılması; ısıtılan karışımın hava kanalı (15) vasıtasıyla brülörlere (2) verilmesidir.

2. Toplu uygulama ile enerji verimliliğinin artırılmasının sonucu.
Kazan dairelerinde, termik santrallerde veya eyalet bölgesi enerji santrallerinde %1,5'a kadar yanmış yakıt tasarrufu

3. Bu teknolojinin uygulanmasına yönelik nesnelerin listesini genişletmek için ek araştırmalara ihtiyaç var mı?
Var çünkü Önerilen teknoloji motorlara da uygulanabilir içten yanma ve gaz türbini tesisleri için.

4. Önerilen enerji verimliliği teknolojisinin kitlesel ölçekte uygulanmamasının nedenleri.
Bunun ana nedeni, önerilen teknolojinin yeniliği ve ısı ve enerji mühendisliği alanındaki uzmanların psikolojik ataletidir. Önerilen teknolojinin Enerji ve Ekoloji Bakanlıklarında, elektrik üreten enerji şirketlerinde ve Termal enerji.

5. Önerilen teknolojinin (yöntemin) uygulanmasına yönelik mevcut teşvik, zorlama ve teşvik tedbirleri ve bunların iyileştirilmesi ihtiyacı.
Kazan ünitelerinden kaynaklanan NOx emisyonlarına yönelik yeni ve daha sıkı çevresel gerekliliklerin getirilmesi

6. Çeşitli sitelerde teknolojinin (yöntem) kullanımına ilişkin teknik ve diğer kısıtlamaların varlığı.
Her türlü yakıtı yakan kazanlar için "RUSYA FEDERASYONU ENERJİ SANTRALLERİ VE ŞEBEKELERİNİN TEKNİK İŞLETİLMESİNE İLİŞKİN KURALLAR" RF ENERJİ BAKANLIĞI 19 HAZİRAN 2003 No. 229 Emri"nin 4.3.25 maddesinin geçerliliğini genişletin. Aşağıdaki baskıda: “...Kontrol yükü aralığında herhangi bir yakıt yakan buhar kazanlarında, yanması kural olarak fırın çıkışındaki fazla hava katsayıları 1,03'ten az olacak şekilde gerçekleştirilmelidir... ”.

7. Ar-Ge ve ek test ihtiyacı; Çalışmanın konuları ve hedefleri.
Ar-Ge ihtiyacı, ısı ve enerji şirketlerinin çalışanlarını önerilen teknolojiye alıştırmak için görsel bilgi (eğitim filmi) elde etmektir.

8. Bu teknolojinin (yöntemin) kullanımını düzenleyen ve uygulanması zorunlu olan düzenlemelerin, kuralların, talimatların, standartların, gerekliliklerin, yasaklayıcı önlemlerin ve diğer belgelerin mevcudiyeti; bunlarda değişiklik yapma ihtiyacı veya bu belgelerin oluşum ilkelerini değiştirme ihtiyacı; önceden var olanın varlığı düzenleyici belgeler, düzenlemeler ve bunların restorasyonu ihtiyacı.
“RUSYA FEDERASYONU ENERJİ SANTRALLERİNİN VE ŞEBEKELERİNİN TEKNİK İŞLETİMİNE İLİŞKİN KURALLAR RF ENERJİ BAKANLIĞI'NIN 19 HAZİRAN 2003 229 SayıLI EMRİ” kapsamını genişletin

Her türlü yakıt yakan kazanlar için madde 4.3.25. Bir sonraki baskıda: "... Kontrol yükü aralığı dahilinde yakıt yakan buhar kazanlarında, yanması kural olarak fırın çıkışındaki aşırı hava katsayıları 1,03'ten az olacak şekilde gerçekleştirilmelidir.».

madde 4.3.28. "... Kükürtlü yakıt kazanı, hava ısıtma sistemi (hava ısıtıcıları, sıcak hava devridaim sistemi) önceden açılmış haldeyken ateşlenmelidir. Sıvı yakıtlı bir kazanın ilk ateşleme periyodu sırasında hava ısıtıcısının önündeki hava sıcaklığı, kural olarak 90°C'nin altında olmamalıdır. Başka türde yakıt kullanan bir kazanın ateşlenmesi, hava devridaim sistemi önceden açıkken yapılmalıdır.»

9. Yeni kanun ve yönetmeliklerin geliştirilmesi veya mevcut kanun ve yönetmeliklerin değiştirilmesi ihtiyacı.
Gerekli değil

10. Uygulananların mevcudiyeti pilot projeler, gerçek etkinliklerinin analizi, tespit edilen eksiklikler ve birikmiş deneyim dikkate alınarak teknolojinin iyileştirilmesine yönelik öneriler.
Önerilen teknolojinin testi, 24,0 kW nominal güce sahip, ancak 8,0 yük altında binanın cephesine boşaltılan cebri çekişli ve egzoz baca gazları (doğal gaz yanma ürünleri) ile duvara monte bir gaz kazanı üzerinde gerçekleştirildi. kW. Kazana baca gazı beslemesi, kazanın koaksiyel bacasının alev emisyonundan 0,5 m mesafeye monte edilen bir kutu vasıtasıyla gerçekleştirildi. Kutu, doğal gazın tamamen yanması için gerekli olan "fazla havanın" yerini alan, kaçan dumanı tuttu ve kazan baca çıkışına (standart konum) monte edilen bir gaz analizörü, emisyonları izledi. Deney sonucunda NOx emisyonlarını %86,0, sera gazı CO2 emisyonlarını ise %1,3 oranında azaltmak mümkün oldu.

11. Bu teknolojinin toplu olarak tanıtılmasıyla diğer süreçleri etkileme olasılığı (çevresel durumdaki değişiklikler, insan sağlığı üzerindeki olası etki, enerji tedarikinin güvenilirliğinin artması, günlük veya mevsimsel yük programlarındaki değişiklikler) enerji ekipmanları, enerji üretimi ve iletiminin ekonomik göstergelerindeki değişiklikler vb.).
İnsanların sağlığını etkileyen çevresel durumun iyileştirilmesi ve termal enerji üretilirken yakıt maliyetlerinin azaltılması.

12. Tanıtılan teknolojiyi kullanmak ve üretimi geliştirmek için nitelikli personelin özel eğitimine duyulan ihtiyaç.
Kazan ünitelerinin mevcut işletme personelinin önerilen teknoloji konusunda eğitilmesi yeterli olacaktır.

13. Tahmini uygulama yöntemleri:
Önerilen teknoloji maksimum iki yıl içinde kendini amorti ettiğinden ticari finansman (maliyet kurtarma ile).

Bilgiyi sağlayan: Y. Panfil, PO Box 2150, Kişinev, Moldova, MD 2051, e-posta: [e-posta korumalı]


İçin enerji tasarrufu teknolojisinin bir açıklamasını ekleyin Kataloğa girin, anketi doldurun ve adresine gönderin. “Kataloğa” olarak işaretlendi.

Jeneratör, yüksek fırın ve kok fırını gazlarının ve bunların karışımlarının yanması için teorik olarak gerekli hava miktarı aşağıdaki formülle belirlenir:

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 burada % hacme göredir.

Doğal gazın yanması için teorik olarak gerekli hava miktarı:

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, burada % hacme göredir.

Katı ve sıvı yakıtların yanması için teorik olarak gerekli hava miktarı:

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

Gerçek yanma havası miktarı

Yakıtın teorik olarak gerekli miktarda hava ile yakılması sırasında gerekli yanmanın tamlığı, yani. V 0'da (α = 1), yalnızca yakıtın yanma havasıyla tamamen karışması ve gaz halinde hazır sıcak (stokiyometrik) bir karışım olması durumunda elde edilebilir. Bu, örneğin gazlı yakıtların alevsiz yanmalı brülörler kullanılarak yakılması sırasında ve sıvı yakıtların özel brülörler kullanılarak ön gazlaştırılmasıyla yakılması sırasında elde edilir.

Yakıtın yanması için gereken gerçek hava miktarı her zaman teorik olarak gerekenden daha fazladır, çünkü pratik koşullarda tam yanma için neredeyse her zaman bir miktar fazla hava gerekir. Gerçek hava miktarı aşağıdaki formülle belirlenir:

V α = αV 0, nm3 /kg veya nm3 /nm3 yakıt,

burada α aşırı hava katsayısıdır.

Alevli yanma yönteminde, yanma işlemi sırasında yakıt ve hava karıştırıldığında, gaz, akaryakıt ve tozlaştırılmış yakıt için fazla hava katsayısı α = 1,05–1,25'tir. Daha önce tamamen havayla karıştırılmış gazı yakarken ve yakıtı ön gazlaştırma ve yakıt gazının havayla yoğun şekilde karıştırılmasıyla yakarken, α = 1,00–1,05. Sürekli yakıt beslemesi ve kül giderme ile mekanik fırınlarda kömür, antrasit ve turba yakmanın katman yöntemiyle - α = 1,3–1,4. Fırınların manuel bakımı sırasında: antrasit yakarken α = 1,4, yanarken sert kömürlerα = 1,5–1,6, kahverengi kömür yakarken α = 1,6–1,8. Yarı gazlı ocaklar için α = 1,1–1,2.

Atmosfer havası belirli bir miktarda nem içerir - dg/kg kuru hava. Bu nedenle, yanma için gerekli olan nemli atmosferik havanın hacmi, yukarıdaki formüller kullanılarak hesaplanandan daha büyük olacaktır:

V B o = (1 + 0,0016d) ⋅ V o, nm3 /kg veya nm3 /nm3,

V B α = (1 + 0,0016d) ⋅ V α, nm3/kg veya nm3/nm3.

Burada 0,0016 = 1,293/(0,804*1000), g/kg kuru hava cinsinden ifade edilen hava nemi ağırlık birimlerinin, 1 nm3 kuru havada bulunan su buharının nm3 hacim birimlerine dönüşüm faktörüdür.

Yanma ürünlerinin miktarı ve bileşimi

Jeneratör, yüksek fırın, kok fırını gazları ve bunların karışımları için, α'ya eşit fazla hava katsayısı ile yanma sırasında tam yanmanın tek tek ürünlerinin sayısı:

Karbondioksit miktarı

V CO2 = 0,01(%CO2 + %CO + %CH4 + 2 ⋅ %C2H4), nm 3 / nm 3

Kükürt dioksit miktarı

VS02 = 0,01 ⋅ %H2S nm3/nm3;

Su buharı miktarı

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,

burada 0.16d V Bá nm3/nm3, kuru havanın nem içeriği d g/kg'da nemli atmosferik hava tarafından verilen su buharı miktarıdır;

Gazdan aktarılan ve hava ile verilen nitrojen miktarı

Fazla havanın getirdiği serbest oksijen miktarı

VO2 = 0,21 (a - 1) ⋅VO, nm3/nm3.

Jeneratör, yüksek fırın, kok fırını gazları ve bunların karışımlarının yanma ürünlerinin toplam miktarı, bireysel bileşenlerinin toplamına eşittir:

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 ( a + 0,0016 da - 0,21), nm3/nm3.

Doğal gaz için, tam yanmanın tek tek ürünlerinin miktarı aşağıdaki formüllerle belirlenir:

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 Va) nm3/nm3;

VN2 = 0,01⋅%N2 + 0,79 Vα, nm3/nm3;

VO2 = 0,21(a - 1)VO, nm3/nm3.

Doğal gaz yanma ürünlerinin toplam miktarı:

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 + + %N2) + VO (a + 0,0016dα - 0,21), nm3/nm3.

Katı ve sıvı yakıtlar için, tam yanmanın tek tek ürünlerinin sayısı:

V CO2 = 0,01855 %C P, nm3 /kg (bundan sonra %, çalışma gazındaki elementlerin kütlece yüzde içeriğidir);

VS02 = %0,007 SP nm3/kg.

Katı ve sıvı yakıtlar için

V H2O CHEM = 0,112 ⋅ %H P, nm3 /kg,

burada V H2O CHIM hidrojenin yanması sırasında oluşan su buharıdır.

V H2O KÜRK = %0,0124W P, nm3 /kg,

burada V H2O FUR, çalışma yakıtından nemin buharlaşması sırasında oluşan su buharıdır.

Sıvı yakıtı W STEAM kg/kg yakıt miktarında atomize etmek için buhar verilirse, bu durumda su buharı hacmine 1,24 W STEAM nm3 /kg yakıt değerinin eklenmesi gerekir. d g/kg kuru hava nem içeriğinde atmosferik havanın getirdiği nem, 0,0016 d Vá nm3 /kg yakıttır. Buna göre toplam su buharı miktarı:

V H2O = 0,112 ⋅ %H P + 0,0124 (%W P + 100 ⋅ %W PAR) + 0,0016d Vá, nm3 /kg.

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

VO2 = 0,21 (a - 1)VO, nm3/kg.

Katı ve sıvı yakıtların yanma ürünlerini belirlemek için genel formül:

V dg = 0,01 + VO (a + + 0,0016 da - 0,21) nm3/kg.

Yakıtın teorik olarak gerekli miktarda hava (VO nm3 /kg, VO nm3 /nm3) ile yakılması sırasında baca gazlarının hacmi, fazla hava katsayısı 1,0 olan verilen hesaplama formüllerine göre belirlenirken, yanma ürünleri oksijen içermez.

Yayınlanan: 21.11.2009 | |

Denis Ryndin,
"Su Teknolojisi" baş mühendisi

Şu anda, ısıtma tesislerinin verimliliğinin artırılması ve çevre üzerindeki çevresel baskının azaltılması konuları özellikle akuttur. Bu bağlamda en umut verici olanı, belirtilen sorun yelpazesini en eksiksiz şekilde çözebilen yoğuşma teknolojisinin kullanılmasıdır. Vodnaya Tekhnika şirketi her zaman modern ve verimli ürünler sunmaya çabalamıştır. ısıtma ekipmanı. Bunun ışığında, en etkili, ileri teknoloji ve gelecek vaat eden yoğuşma teknolojisine olan ilgisi doğal ve haklıdır. Bu nedenle 2006 yılında bir öncelikli alanlarşirketin gelişimi - Ukrayna pazarında yoğuşma ekipmanlarının tanıtımı. Bu amaçla, bu teknolojiyle ilk kez tanışanlara yönelik bir dizi popüler makalenin de aralarında bulunduğu birçok etkinlik planlanıyor. Bu yazımızda ısıtma teknolojisinde su buharının yoğunlaşması prensibinin uygulanması ve uygulanmasıyla ilgili ana konulara değinmeye çalışacağız:

  • Isı sıcaklıktan nasıl farklıdır?
  • Verimlilik %100'ün üzerinde olabilir mi?

Isı sıcaklıktan nasıl farklıdır?

Sıcaklık, bir vücudun ısınma derecesidir (vücut moleküllerinin kinetik enerjisi). Değer oldukça görecelidir; bu, Celsius ve Fahrenheit ölçekleri kullanılarak kolayca gösterilebilir. Günlük yaşamda suyun donma noktasının 0, kaynama noktasının 100° olarak alındığı Celsius ölçeği kullanılır. atmosferik basınç. Suyun donma ve kaynama noktaları iyi tanımlanmadığından Santigrat ölçeği şu anda Kelvin ölçeğine göre tanımlanmaktadır: Santigrat derece bir dereceye eşit Kelvin ve mutlak sıfır -273,15 °C olarak alınmıştır. Santigrat ölçeği pratik olarak çok uygundur çünkü su gezegenimizde çok yaygındır ve yaşamımız ona dayanmaktadır. Sıfır Santigrat meteoroloji için özel bir noktadır çünkü atmosferik suyun donması her şeyi önemli ölçüde değiştirir. İngiltere'de ve özellikle ABD'de Fahrenheit ölçeği kullanılmaktadır. Bu ölçek, Fahrenheit'in yaşadığı şehirdeki en soğuk kışın sıcaklığından insan vücudunun sıcaklığına kadar olan aralığı 100 dereceye böler. Sıfır Santigrat 32 Fahrenheit'tir ve bir Fahrenheit derecesi 5/9 santigrat dereceye eşittir.

Sıcaklığın ana ölçekler arasında dönüştürülmesi

Kelvin

santigrat

Fahrenhayt

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

= (F-32) / 1,8

K 1,8 - 459,67


Tablo 1 Sıcaklık birimleri

Sıcaklık ve ısı kavramları arasındaki farkı daha net anlayabilmek için şu örneği ele alalım: Suyun ısıtılması örneği: Diyelim ki belirli bir miktar suyu (120 litre) 50°C sıcaklığa ısıttık ve nasıl Aynı miktarda ısı kullanarak (yanmış yakıt) daha fazla suyu 40 °C sıcaklığa ısıtabilir miyiz? Basitlik açısından, her iki durumda da başlangıçtaki su sıcaklığının 15 °C olduğunu varsayacağız.

Şekil 1 Örnek 1

Görsel örnekte görüldüğü gibi sıcaklık ve ısı miktarı farklı kavramlardır. Onlar. vücut farklı sıcaklıklar, aynı termal enerjiye sahip olabilir ve bunun tersi de geçerlidir: aynı sıcaklıktaki cisimler farklı termal enerjiye sahip olabilir. Tanımları basitleştirmek için özel bir değer icat edildi - Entalpi Entalpi, bir maddenin birim kütlesinde bulunan ısı miktarıdır [kJ/kg] Dünyadaki doğal koşullar altında, suyun üç toplam durumu vardır: katı (buz), sıvı (suyun kendisi), gaz halinde (su buharı) Suyun bir toplanma durumundan diğerine geçişine, sabit bir sıcaklıkta vücudun termal enerjisindeki bir değişiklik eşlik eder (sıcaklık değil durum değişir, başka bir deyişle) , tüm ısı ısınmaya değil, durumu değiştirmeye harcanır) Duyulur ısı, vücuda sağlanan ısı miktarındaki bir değişikliğin sıcaklığında bir değişikliğe neden olduğu ısıdır Gizli ısı - buharlaşma ısısı (yoğuşma) ) vücudun sıcaklığını değiştirmeyen, ancak vücudun toplanma durumunu değiştirmeye hizmet eden ısıdır. Bu kavramları, entalpinin (sağlanan ısı miktarının) ordinat ekseni boyunca ve sıcaklığın ordinat ekseni boyunca çizileceği bir grafikle gösterelim. Bu grafik bir sıvının (su) ısıtılma sürecini göstermektedir.

Şekil 2 Su için Entalpi – Sıcaklık Grafiği

A-B su 0 ºС sıcaklıktan 100 ºС sıcaklığa ısıtılır (bu durumda, sağlanan tüm ısı su gider sıcaklığını arttırmak için)
M.Ö su kaynar (bu durumda suya sağlanan tüm ısı onu buhara dönüştürmek için kullanılır, sıcaklık 100 ºС'de sabit kalır)
CD suyun tamamı buhara dönüştü (kaynatıldı) ve artık ısı, buharın sıcaklığını arttırmak için kullanılıyor.

Gazlı yakıtların yakılması sırasında baca gazlarının bileşimi

Yanma işlemi, yakıtın yanıcı bileşenlerinin, ısı açığa çıkaran atmosferik oksijen yardımıyla oksidasyonu işlemidir. Bu sürece bakalım:

Şekil 3 Doğal Gaz ve Havanın Bileşimi

Gaz halindeki yakıtın yanma reaksiyonunun nasıl geliştiğini görelim:

Şekil 4 Gaz halindeki yakıtın yanma reaksiyonu

Oksidasyon reaksiyonu denkleminden de görülebileceği gibi sonuç karbondioksit, su buharı (baca gazları) ve ısıdır. Yakıtın yanması sırasında açığa çıkan ısıya yakıtın alt kalorifik değeri (PCI) denir.Baca gazlarını soğutursak, belirli koşullar altında su buharı yoğunlaşmaya başlayacaktır (gaz halinden sıvıya geçiş) .

Şekil 5 Su buharının yoğunlaşması sırasında açığa çıkan gizli ısı

Bu durumda ilave miktarda ısı açığa çıkacaktır (gizli buharlaşma/yoğunlaşma ısısı). Bir yakıtın alt ısıl değeri ile buharlaşma/yoğunlaşma gizli ısısının toplamına yakıtın yüksek ısıl değeri (PCS) adı verilir.

Doğal olarak, yanma ürünlerinde ne kadar çok su buharı varsa, yakıtın Yüksek ve Düşük yanma ısısı arasındaki fark da o kadar büyük olur. Buna karşılık, su buharı miktarı yakıtın bileşimine bağlıdır:

Tablo 2 Çeşitli yakıt türleri için yüksek ve alt ısıtma değerleri değerleri

Yukarıdaki tablodan da görülebileceği gibi en fazla ek ısıyı metan yakarak elde edebiliriz. Doğal gazın bileşimi sabit değildir ve alana bağlıdır. Doğal gazın ortalama bileşimi Şekil 6'da gösterilmektedir.

Şekil 6 Doğal gazın bileşimi

Geçici sonuçlar:

1. Buharlaşma/yoğunlaşmanın gizli ısısını kullanarak, yakıt yanarken açığa çıkandan daha fazla ısı elde edebilirsiniz.

2. Bu bakımdan en umut verici yakıt doğal gazdır (daha yüksek ve daha düşük kalorifik değerler arasındaki fark% 10'dan fazladır)

Yoğuşmanın başlaması için hangi koşullar yaratılmalıdır? Çiy noktası.

Baca gazlarındaki su buharı, saf su buharından biraz farklı özelliklere sahiptir. Diğer gazlarla karışım halindedirler ve parametreleri karışımın parametrelerine karşılık gelir. Bu nedenle, yoğuşmanın başladığı sıcaklık 100 ºС'den farklıdır.Bu sıcaklığın değeri, baca gazlarının bileşimine bağlıdır, bu da yakıtın türü ve bileşiminin yanı sıra aşırı hava katsayısının bir sonucudur. Yakıt yanma ürünlerinde su buharının yoğunlaşmasının başladığı baca gazlarının sıcaklığına Çiy Noktası denir.

Şekil 7 Çiy noktası


Geçici sonuçlar:

1. Yoğuşma teknolojisinin görevi, yanma ürünlerini çiğlenme noktasının altına soğutmak ve yoğuşma ısısını faydalı amaçlar için kullanarak uzaklaştırmaktır.

Bir gaz kazanının verimliliği% 100'den fazla olabilir mi?

Hadi alalım teknik özellikler bazı keyfi monte edilmiş kazanlar:

Toplam kazan gücü = 23.000 Kcal/saat (26,7 KW);

Net kazan gücü = 21.000 Kcal/h (24,03 KW);

Başka bir deyişle, brülörün maksimum ısıl gücü 23.000 Kcal/h (yakıtın yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarı) ve soğutucunun aldığı maksimum ısı miktarı 21.000 Kcal/h'dir.

Aralarındaki fark nereye gidiyor? Üretilen ısının bir kısmı (%6-8) egzoz baca gazları ile kaybolur, bir kısmı da (%1,5-2) kazan duvarları vasıtasıyla çevredeki boşluğa yayılır.

Bu değerleri toplarsak aşağıdaki denklemi yazabiliriz:

Kazanın faydalı gücünü toplama bölüp sonucu %100 ile çarparsak % olarak kazan verim faktörünü (verim) elde ederiz.

Tanım metnini dikkatlice okursak, kazanın toplam gücünün, yakıtın yanması sırasında birim zamanda açığa çıkan ısı miktarına eşit olduğunu göreceğiz.

Dolayısıyla bu değer doğrudan yakıtın alt ısıtma değerine bağlıdır ve su buharının yanma ürünlerinden yoğunlaşması sırasında açığa çıkabilecek ısıyı hesaba katmaz.

Başka bir deyişle, yakıtın alt ısıl değerine göre kazanın verimidir.

Su buharının yoğunlaşma ısısının değerini hesaba katarsak (bkz. Tablo 1), yoğuşmasız bir kazandaki ısı akışlarının dağılımının aşağıdaki resmini sunabiliriz.

Şekil 9 Yoğuşmasız bir kazanda ısı akışlarının dağılımı

Daha sonra, yoğuşmalı bir kazanda olduğu gibi, ısı akışlarının dağılımı şöyle görünecektir:

Şekil 10 Yoğuşmalı bir kazandaki ısı akışlarının dağılımı

Geçici sonuçlar:
1. Referans noktası olarak yanmanın Yüksek değil de Düşük kalorifik değeri alınırsa %100 veya daha fazla verim mümkündür.
2. Teknik nedenlerden dolayı ısının tamamını (duyulur ve gizli) tam olarak kullanamıyoruz, bu nedenle kazan verimi %111'e eşit veya daha fazla olamaz (yakıtın alt ısıl değerine göre).

Yoğuşmalı kazanların çalışma modları

Gaz yoğuşmalı kazanlar herhangi bir ısıtma sistemine monte edilebilir. Çalışma moduna bağlı olarak kullanılan yoğuşma ısısı miktarı ve verimlilik, doğru hesaplamaya bağlıdır Isıtma sistemi.

Baca gazlarında bulunan su buharının yoğunlaşma ısısından etkin bir şekilde yararlanmak için baca gazlarının çiğlenme noktasının altındaki bir sıcaklığa soğutulması gerekir. Yoğuşma ısısının kullanım derecesi, ısıtma sistemindeki soğutucunun hesaplanan sıcaklıklarına ve yoğuşma modunda çalışılan saat sayısına bağlıdır. Bu, çiğlenme noktası sıcaklığının 55 °C olduğu grafik 11 ve 13'te gösterilmektedir.

Isıtma sistemi 40/30 °C

Şekil 11 Düşük sıcaklık sistemi çalışma programı

Böyle bir ısıtma sisteminin yoğuşmalı kazanlarının tüm dönem boyunca üretim kapasitesi büyük önem taşımaktadır. ısıtma sezonu. Düşük dönüş sıcaklıkları her zaman çiğlenme noktası sıcaklığının altındadır, dolayısıyla sürekli yoğuşma meydana gelir. Bu, düşük sıcaklıklı panel ısıtma sistemlerinde veya yerden ısıtmada meydana gelir. Bu tür sistemler için yoğuşmalı kazan idealdir.

Şekil 12 Yerden ve konvektör ısıtma kullanıldığında odanın sıcaklık koşulları


Sulu yerden ısıtma sistemlerinin geleneksel olanlara göre birçok avantajı vardır:

  • Artan konfor. Isı transferi nispeten düşük sıcaklığa sahip geniş bir yüzeyden meydana geldiğinden, zemin sıcak ve üzerinde yürümesi keyifli hale gelir.
  • Odanın tüm alanının eşit şekilde ısıtılması ve dolayısıyla eşit ısıtma. Bir kişi pencerenin yanında ve odanın ortasında eşit derecede rahat hisseder.
  • Odanın yüksekliği boyunca optimum sıcaklık dağılımı. Şekil 12, geleneksel ısıtma ve yerden ısıtma kullanıldığında sıcaklıkların odanın yüksekliği boyunca yaklaşık dağılımını göstermektedir. Yerden ısıtmalı sıcaklık dağılımı kişi tarafından en uygun olarak algılanmaktadır. Ayrıca, iç hava ile dış hava arasındaki sıcaklık farkı önemli ölçüde azaldığından ve ortamı çatıdan ısıtmak yerine yalnızca ihtiyaç duyulan yerde konforlu ısı aldığımızdan, tavandan ısı kaybının azaldığını da not etmek gerekir. Bu, yerden ısıtma sisteminin kiliseler, sergi salonları, spor salonları vb. gibi yüksek tavanlı binalarda etkin bir şekilde kullanılmasına olanak tanır.
  • Hijyen. Hava sirkülasyonu yok, hava akımı azalıyor, yani toz sirkülasyonu da yok, bu da özellikle solunum yolu hastalıklarından muzdarip olanlar için insanların sağlığı açısından büyük bir artı.
  • Zeminden gelen ısının önemli bir kısmı radyant ısı transferi şeklinde aktarılır. Radyasyon, konveksiyondan farklı olarak, ısıyı hemen çevredeki yüzeylere yayar.
  • Isıtma cihazlarının yakınında havanın yapay olarak nemlendirilmesi yoktur.
  • Estetik. Isıtma cihazları yoktur; bunların tasarımına veya en uygun boyutların seçilmesine gerek yoktur.

Isıtma sistemi 75/60 ​​°C

Şekil 13 Yüksek sıcaklık sistemi çalışma programı

Yoğuşma ısısının etkili kullanımı, ısıtma periyodunun %97'si kadar bir süre boyunca 75/60 ​​°C tasarım sıcaklıklarında da mümkündür. Bu – 11 °C ile + 20 °C arasındaki dış sıcaklıklar için geçerlidir. 90/70 °C sıcaklıklar için tasarlanan eski ısıtma sistemleri günümüzde neredeyse 75/60 ​​°C sıcaklıklarda çalışmaktadır. Isıtma ortamı 90/70 °C olan ve kazan suyu sıcaklığının dış sıcaklığa bağlı olarak ayarlandığı çalışma modundaki sistemlerde dahi, yoğuşma ısısının kullanım süresi yıllık ısıtma periyodu süresinin %80'idir. .

Yüksek standartlaştırılmış verimlilik

Şekil 11 ve 13'teki örneklerde bu iki seçenek arasındaki fark açıkça görülmektedir ancak aynı zamanda yüksek yüzde Yoğuşma ısısının kullanılması, gaz yoğuşmalı kazanın enerji tüketimi üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Yakıt verimliliğini belirtmek için ısıtma kazanları Standartlaştırılmış verimlilik kavramı tanıtıldı. Şekil 14 enerji tüketiminin ısıtma sisteminin çeşitli tasarım sıcaklıklarına bağımlılığını göstermektedir.

Şekil 14 Verimliliğin dönüş sıcaklığına bağımlılığı

Gaz yoğuşmalı kazanların yüksek standartlaştırılmış verimlilikleri aşağıdaki faktörlerle açıklanmaktadır:

– Uygulama yüksek değer CO2. CO 2 içeriği ne kadar yüksek olursa, ısıtma gazlarının çiğlenme noktası sıcaklığı da o kadar yüksek olur.

– Düşük dönüş sıcaklıklarının korunması. Dönüş sıcaklığı ne kadar düşük olursa, yoğuşma o kadar aktif olur ve baca gazı sıcaklığı da o kadar düşük olur.

Geçici sonuçlar:

Yoğuşmalı kazanın verimliliği büyük ölçüde şunlara bağlıdır: sıcaklık rejimiısıtma sisteminin çalışması.
Yeni kurulumlarda gaz yoğuşmalı kombinin optimum şekilde çalışması için tüm olanaklardan yararlanılmalıdır. Aşağıdaki kriterler karşılandığında yüksek verimlilik elde edilir:
1. Dönüş sıcaklığını maksimum 50 °C ile sınırlayın
2. Akış ve dönüş arasında en az 20 K'lik bir sıcaklık farkı sağlamaya çalışın
3. Dönüş hattının sıcaklığını artıracak önlemler almayın (bunlara örneğin dört yollu karıştırıcı, baypas hatları, hidrolik anahtarlar takılması dahildir).

Monteli kazanlarda yoğuşma prensibini uygulama yöntemleri

İÇİNDE şu an Baca gazlarında su buharının yoğunlaşması ilkesini uygulamanın iki ana yolu vardır: uzaktan ekonomizer ve yerleşik ekonomizerli paslanmaz çelik ısı eşanjörü.

İlk durumda, yanma ürünlerinin ana ısısı geleneksel bir konveksiyonlu ısı eşanjöründe kullanılır ve yoğuşma işleminin kendisi ayrı bir ünitede - uzak bir ekonomizörde gerçekleşir. Bu tasarım, geleneksel, yoğuşmasız kazanlarda kullanılan bileşenlerin ve düzeneklerin kullanılmasına izin verir, ancak yoğuşma teknolojisinin potansiyelinin tamamen ortaya çıkarılmasını mümkün kılmaz.

Şekil 17 Uzaktan ekonomizörlü yoğuşmalı kazan

Dahili ekonomizerli bir ısı eşanjörü 4-7 ısı değişim elemanından (bobinlerden) oluşur. Her bir ısı değişim elemanı, et kalınlığı yaklaşık 40 cm olan 4 turlu düz dikdörtgen paslanmaz çelik borudan oluşur. 0,8 mm (Bkz. Şekil 18).

Şekil 18 Baca gazlarının ısı eşanjörünün dönüşleri arasındaki hareketinin şeması

Yalıtım plakasının önünde birkaç ısı değişim elemanı vardır. Burada sadece küçük bir yoğunlaşma meydana geldiğinden “ilk aşama” rolünü oynuyorlar. Dördüncü ve buna göre beşinci ısı değişim elemanı, yalıtım plakasının arkasında bulunur. Bu “yoğunlaşma aşamasında” ana yoğunlaşma süreci gerçekleşir.

Bu prensibin avantajları, çok verimli bir ısı transferi ve diğer taraftan düz borularda yüksek akış hızlarının neden olduğu kaynama seslerinin ortadan kaldırılmasıdır.
Bu ısı eşanjörünün bir sonraki avantajı, boruların küçük kesitleri nedeniyle yüksek seviyede türbülans yaratıldığı için kireçlenme eğiliminin düşük olmasıdır.
Paslanmaz çelik boruların pürüzsüz yüzeyi ve dikey akış yönü, kendi kendini temizleme etkisi sağlar.
Isı eşanjörünün dönüş bağlantısı arkada, akış bağlantısı ise önde bulunur. Isı eşanjörüne bir yoğuşma suyu tahliyesi monte edilmiştir.
“Hava besleme / egzoz gazı giderme” boru hattını bağlamadan önce egzoz gazı toplayıcı plastikten yapılmıştır.

Şekil 19 Dahili ekonomizörlü yoğuşmalı kazanın hidrolik diyagramı

Şekil 20 Dahili ekonomizerli yoğuşmalı bir kazanın ısı eşanjörünün kesit görünümü

Geleneksel gaz yanması ve tam ön karışımlı yanma

Açık yanma odasına sahip kazanların çoğu aynı gaz yanma prensibine sahiptir. Gaz jetinin kinetik enerjisi nedeniyle içine hava emilir.

Şekil 19 Atmosferik brülörlerde gaz yanma prensibi (Venturi nozulu)

Yanıcı gaz, nozüle basınç altında beslenir. Burada geçidin daralması nedeniyle potansiyel basınç enerjisi jetin kinetik enerjisine dönüştürülür. Venturi nozulunun özel geometrik kesiti sayesinde birincil hava karıştırılır. Doğrudan nozulda gaz ve hava karıştırılır (bir gaz-hava karışımı oluşur). Memeden çıkışta ikincil hava karıştırılır. Gaz basıncındaki değişikliklere bağlı olarak brülör gücü değişir, buna bağlı olarak gaz jetinin hızı ve emilen hava miktarı da değişir.
Bu tasarımın avantajları basitliği ve gürültüsüzlüğüdür.
Sınırlamalar ve dezavantajlar: fazla hava, sınırlı modülasyon derinliği, zararlı emisyonların bolluğu.

Kapalı yanma odasına sahip kazanlarda gaz yanma prensibi yukarıda anlatılana benzer. Fark yalnızca yanma ürünlerinin zorla emisyonunda ve yanma için hava beslemesinde yatmaktadır. Atmosferik brülörlerin tüm avantaj ve dezavantajları kapalı yanma odası olan kazanlar için geçerlidir.

Yoğuşmalı kazanlar "Tam ön karışım gaz ve hava." Bu yöntemin özü, Venturi nozulunda ikincisinin yarattığı vakum nedeniyle gazın hava akışına karıştırılmasıdır.

Gaz bağlantı parçaları ve üfleyici
Elektronik ünite üfleyicinin başlangıç ​​hızını algıladığında seri halde bulunan gaz vanaları açılır.
Üfleyicinin emme tarafında çift cidarlı bir hava besleme/egzoz gazı çıkış bağlantısı (Venturi sistemi) bulunmaktadır. Halka şeklindeki yarık nedeniyle, Venturi prensibine uygun olarak, gaz vanasındaki ana gaz kontrol membranının üzerindeki haznede bir emme olgusu meydana gelir.

Şekil 20 Tam ön karışımlı brülör karıştırma ünitesi

Ateşleme süreci
Gaz, kontrol membranlarının altındaki kanal 1'den geçer. Ortaya çıkan basınç farkı nedeniyle ana gaz kontrol vanası açılır. Gaz daha sonra Venturi sistemi üzerinden üfleyiciye akar ve giriş havasıyla karışır. Gaz-hava karışımı brülöre girer ve ateşlenir.
Modülasyon modu
Ana gaz kontrol vanasının stroku, kontrol vanasının konumuna bağlıdır. Üfleç hızının arttırılmasıyla ana gaz kontrol vanasının arkasındaki basınç azalır. Kanal 2, basınç kontrol vanası diyaframının altına düşene kadar basıncı değiştirmeye devam eder. Çıkış akış deliği, kanal 2 boyunca gaz basıncındaki azalmanın yoğunluğunun azalması nedeniyle kapanmaya devam ediyor. Böylece kanal 1 aracılığıyla ana gaz kontrol vanasının membranı altındaki basınç artar. Ana gaz kontrol vanası açılmaya devam ederek, üfleyiciye daha fazla gazın ve dolayısıyla brülöre daha fazla gazın akmasını sağlar.
Böylece brülör, üfleyicinin hava akışını değiştirerek sürekli olarak modüle edilir. Gaz miktarı hava miktarını önceden belirlenmiş bir oranda takip eder. Böylece fazla hava oranının tüm modülasyon aralığı boyunca neredeyse sabit bir seviyede tutulması mümkün olur.

Şekil 21 Tam ön karışımlı brülör termal modülü

Baca gazlarındaki zararlı maddelerin içeriği ve konsantrasyonlarını azaltma yolları

Şu anda kirlilik çevre endişe verici boyutlara ulaşıyor. Isı ve enerji sektöründen kaynaklanan emisyon miktarı karayolu taşımacılığından sonra ikinci sırada yer alıyor.

Şekil 22 Emisyonların yüzdesi

Bu nedenle azaltma konusu zararlı maddeler yanma ürünlerinde.

Ana kirleticiler:

    • Karbon monoksit CO
    • Azot oksitler NO x
    • Asit dumanları

Yanma sürecini iyileştirerek (tam gaz-hava oranı) ve kazan fırınındaki sıcaklığı azaltarak ilk iki faktörle mücadele edilmesi tavsiye edilir.

Gaz halindeki yakıtın yakılması sırasında aşağıdaki asitler oluşabilir:

Asit buharları, yoğuşma suyuyla birlikte mükemmel şekilde giderilir. Bertaraf etmek sıvı hal oldukça basittirler. Tipik olarak bu, bir asidin bir alkali ile nötrleştirilmesiyle yapılır.

Asit yoğunlaşmasının imhası

Metanın yanma reaksiyonundan görülebileceği gibi:

1 m3 gaz yandığında 2 m3 su buharı oluşur. Yoğuşmalı bir kazanın normal çalışma koşullarında günde yaklaşık 15-20 litre üretilir. yoğunlaşma Bu yoğuşmanın asitliği düşüktür (yaklaşık Ph = 3,5-4,5), bu değer aşılmaz izin verilen seviye evsel atık.

Şekil 23 Gaz kazanı yoğuşmasının asitlik seviyesi

Kondensat bileşenleri

Standart göstergeler, göre ATV A 251(2), mg/l

mg/l

Tablo 3 Yoğuşma suyundaki ağır metallerin içeriği

Bu nedenle, alkali evsel atık kullanılarak nötralize edileceği yoğuşma suyunun kanalizasyona boşaltılmasına izin verilir.
Ev drenaj sistemlerinin asidik yoğuşmaya dayanıklı malzemelerden yapıldığını lütfen unutmayın.
ATV A 251 çalışma sayfasına göre bunlar aşağıdaki malzemelerdir:
_ Seramik borular
_ Sert PVC borular
_ PVC borular
_ Yüksek yoğunluklu polietilen borular
_ Polipropilen borular
_ Akrilonitril, bütadien ve stirenin bir kopolimerinden veya akrilonitril, stiren ve akrilik esterlerin (ABS/ASA) bir kopolimerinden yapılmış borular
_ Paslanmaz çelik borular
_ Borosilikat borular

Şekil 24 Yoğuşma suyunun atılması

İtalyan standartlarına göre, yukarıdaki yoğuşma tahliye şeması, toplam gücü 116 kW'ı geçmeyen kazan sistemleri için kullanılabilir (Alman ATV A 251 standardına göre, 200 kW'tan fazla değildir). Bu değerin aşılması durumunda özel granülatör yoğuşma nötrleştiricilerinin kurulması gerekir.

Şekil 25 Yoğuşma pompası kullanılarak yoğuşmanın nötralizasyonu

1. Kazan yoğuşma suyu tahliye çıkışı
2. Nötrleştirici giriş borusu
3. Yoğuşma nötrleştirici
4. Nötrleştirici çıkış borusu
5. Yoğuşma suyu toplayıcıya giden yoğuşma suyu besleme hortumu
6. Yoğuşma suyu toplayıcı
7. Yoğuşma suyu çıkış bağlantısı
8. Yoğuşma suyu tahliye hortumu
9. Adaptör
10. Kanalizasyon
11. Montaj kelepçeleri

Şekil 25'te nötrleştirme kurulumunun bir örneği gösterilmektedir. Nötrleştiriciye giren yoğuşma suyu önce bir aktif karbon tabakasından filtrelenir ve ardından ana hacimde nötrleştirmeye tabi tutulur. Kazandaki yoğuşma suyu sifonunun seviyesinin üzerindeki yoğuşmanın uzaklaştırılması gerektiğinde bir yoğuşma pompası monte edilir. Bu tasarım, toplam gücü 35 ila 300 kW olan kazanlardan gelen yoğuşmayı nötralize etmek için kullanılır (tesisatın gücüne bağlı olarak nötrleştiricinin uzunluğu değişir). Kurulum gücü 300 kW'ı aşarsa, birkaç nötrleştirici paralel olarak kurulur.
Nötrleştiricinin bakımı son derece kolaydır ve granülatın yılda bir defadan fazla kontrol edilmesini ve yenilenmesini gerektirmez. Kural olarak, yoğuşmanın asitliği de turnusol kağıdı kullanılarak değerlendirilir.

Yoğuşma teknolojisi argümanı

Verimlilik argümanları

Özellikler

Servis Merkezi

Tüketici

Kurulumcu

Paslanmaz çelikten yapılmış pürüzsüz borulu ısı eşanjörleri

Baca gazı/yoğuşma suyu taşıyan parçalar

Plastikten yapılmış

Satış argümanı:

Uzun vadeli

hizmetler, küçük

teknik maliyetler

hizmet

Uzun ömürlü olması nedeniyle iyi maliyet/fayda oranı

cihazların servis ömrü

Küçük

bakım maliyetleri

Satış noktası:

uzun servis ömrü

Yüksek seviye

normalleştirilmiş

kullanım oranı ve düşük zararlı madde emisyonları

Argüman satmak

Gelecek vaat eden yakıt yanma teknolojisi

Küçük rahatsızlık

yakıt çalışır

Küçük

çevreye yük

Çarşamba

Gelecek vaat eden cihaz

Kompakt cihaz

ve yüksek kalite/çekici tasarım

odalar, nişler, çatı katları

Kolay kurulum ve

kurulum

Az yer gerekli

“Doğrudan” gerekmez

hırsız aparatı

Kazan dairesine gerek yok

Bodrumların, konutların evrensel kullanım imkanı

odalar, nişler, çatı katları

Geniş aralık

modülasyon

Tüm aralıklarda verimli, ekonomik çalışma

güç

Sessiz çalışma

düşük saat hızı sayesinde

Azalan yakıt maliyetleri

Çok çeşitli nesneler üzerinde çalışabilen evrensel bir model
Yanma ürünlerinin gazlı bileşenlerinin ölçüm birimleri →

Bölüm İçeriği

Organik yakıtlar kazan fırınlarında yakıldığında karbon oksitler CO x = CO + CO 2, su buharı H 2 O, kükürt oksitler SO x = SO 2 + SO 3, nitrojen oksitler NO x = NO gibi çeşitli yanma ürünleri oluşur. + NO2, polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH'lar), florür bileşikleri, vanadyum bileşikleri V205, katı parçacıklar vb. (bkz. Tablo 7.1.1). Yakıt fırınlarda tam olarak yakılmadığında, egzoz gazları aynı zamanda CH4, C2H4 vb. hidrokarbonları da içerebilir. Eksik yanmanın tüm ürünleri zararlıdır, ancak modern yakıt yanma teknolojisi ile bunların oluşumu en aza indirilebilir [1].

Tablo 7.1.1. Elektrikli kazanlarda organik yakıtların alevli yanmasından kaynaklanan spesifik emisyonlar [3]

Açıklama: A p, S p – sırasıyla yakıtın çalışma kütlesi başına kül ve kükürt içeriği, %.

Çevrenin sıhhi değerlendirmesinin kriteri, yer seviyesindeki atmosferik havada zararlı maddenin izin verilen maksimum konsantrasyonudur (MPC). MAC, insan vücuduna günlük olarak uzun süre maruz kaldığında herhangi bir patolojik değişikliğe veya hastalığa neden olmayan çeşitli maddelerin ve kimyasal bileşiklerin konsantrasyonu olarak anlaşılmalıdır.

Nüfuslu alanların atmosferik havasında izin verilen maksimum zararlı madde konsantrasyonları (MPC) tabloda verilmiştir. 7.1.2 [4]. Zararlı maddelerin maksimum tekli konsantrasyonu, günlük ortalama konsantrasyon olan 20 dakika içinde alınan numunelerle belirlenir.

Tablo 7.1.2. Nüfuslu alanların atmosferik havasında izin verilen maksimum zararlı madde konsantrasyonları

Kirletici İzin verilen maksimum konsantrasyon, mg/m3
Maksimum bir kerelik Günlük ortalama
Toz toksik değildir 0,5 0,15
Kükürt dioksit 0,5 0,05
Karbonmonoksit 3,0 1,0
Karbonmonoksit 3,0 1,0
Nitrojen dioksit 0,085 0,04
Nitrik oksit 0,6 0,06
Kurum (kurum) 0,15 0,05
Hidrojen sülfit 0,008 0,008
Benz(a)piren - 0,1 µg/100 m3
Vanadyum pentoksit - 0,002
Florür bileşikleri (flor ile) 0,02 0,005
Klor 0,1 0,03

Her bir zararlı madde için ayrı ayrı hesaplamalar yapılır, böylece her birinin konsantrasyonu tabloda verilen değerleri aşmaz. 7.1.2. Kazan daireleri için bu koşullar, ifadeyle belirlenen kükürt ve nitrojen oksitlerin etkisini özetleme ihtiyacına ilişkin ek gereklilikler getirilerek sıkılaştırılır.

Aynı zamanda, yerel hava eksiklikleri veya elverişsiz termal ve aerodinamik koşullar nedeniyle, fırınlarda ve yanma odalarında esas olarak karbon monoksit CO (karbon monoksit), hidrojen H2 ve ısıyı karakterize eden çeşitli hidrokarbonlardan oluşan eksik yanma ürünleri oluşur. Kimyasal eksik yanmadan (kimyasal yetersiz yanma) kazan ünitesinde kayıp.

Ek olarak, yanma işlemi, yakıtın ve hava nitrojeninin (N2) çeşitli bileşenlerinin oksidasyonu nedeniyle oluşan bir dizi kimyasal bileşik üretir. Bunların en önemli kısmını nitrojen oksitler NOx ve kükürt oksitler SOx oluşturur.

Azot oksitler, hem havadaki moleküler nitrojenin hem de yakıtın içerdiği nitrojenin oksidasyonu nedeniyle oluşur. Deneysel çalışmalar, kazan fırınlarında oluşan NOx'in ana payının, yani %96‑100'ünün nitrojen monoksit (oksit) NO olduğunu göstermiştir. NO2 dioksit ve nitrojen hemioksit N20 önemli ölçüde daha küçük miktarlarda oluşur ve bunların payları yaklaşık olarak şöyledir: NO2 için - %4'e kadar ve N20 için - toplam NOx emisyonunun yüzde biri. Kazanlarda yakıtın yakılmasıyla ilgili tipik koşullar altında, nitrojen dioksit NO 2 konsantrasyonları, NO içeriğine kıyasla genellikle ihmal edilebilir düzeydedir ve genellikle 0 ila 7 arasında değişir. ppm 20÷30'a kadar ppm. Aynı zamanda, sıcak ve soğuk bölgelerin türbülanslı bir alevde hızla karışması, akışın soğuk bölgelerinde nispeten büyük nitrojen dioksit konsantrasyonlarının ortaya çıkmasına neden olabilir. Ayrıca fırının üst kısmında ve yatay bacada kısmi NO2 emisyonu meydana gelir. T> 900÷1000 K) ve belirli koşullar altında fark edilebilir boyutlara da ulaşabilir.

Yakıtların yanması sırasında oluşan azot hemioksit N20, görünüşe göre kısa süreli bir ara maddedir. Kazanların arkasındaki yanma ürünlerinde pratik olarak N2O yoktur.

Yakıtta bulunan kükürt, kükürt oksitler SOx: kükürt dioksit SO2 (kükürt dioksit) ve kükürt SO3 (kükürt trioksit) anhidritlerin oluşumunun kaynağıdır. Toplam kitlesel salınım SOx yalnızca yakıttaki S p kükürt içeriğine bağlıdır ve baca gazlarındaki konsantrasyonları aynı zamanda hava akış katsayısına da bağlıdır. Kural olarak, SO2'nin payı %97‑99'dur ve SO3'ün payı, SOx'in toplam veriminin %1‑3'üdür. Kazanlardan çıkan gazlardaki gerçek SO2 içeriği %0,08 ile %0,6 arasında değişir ve SO3 konsantrasyonu %0,0001 ile %0,008 arasında değişir.

Baca gazlarının zararlı bileşenleri arasında büyük bir grup polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH'lar) özel bir yere sahiptir. Pek çok PAH, yüksek kanserojen ve/veya mutajenik aktiviteye sahiptir ve şehirlerde emisyonlarının sıkı bir şekilde kontrol edilmesini ve sınırlandırılmasını gerektiren fotokimyasal dumanı etkinleştirir. Aynı zamanda, fenantren, fluoranten, piren ve diğerleri gibi bazı PAH'lar fizyolojik olarak neredeyse inerttir ve kanserojen değildir.

PAH'lar herhangi bir hidrokarbon yakıtın eksik yanması sonucu oluşur. İkincisi, yakıt hidrokarbonlarının oksidasyon reaksiyonlarının yanma cihazlarının soğuk duvarları tarafından engellenmesi nedeniyle meydana gelir ve ayrıca yakıt ve havanın yetersiz karışımından da kaynaklanabilir. Bu, düşük sıcaklıklara sahip yerel oksidatif bölgelerin veya fazla yakıt içeren bölgelerin fırınlarında (yanma odaları) oluşmasına yol açar.

Dolayı büyük miktar Baca gazlarında farklı PAH'ların varlığı ve konsantrasyonlarının ölçülmesinin zorluğu nedeniyle, yanma ürünleri ve atmosferik havadaki kanserojen kirlenme düzeyini, en güçlü ve kararlı kanserojen olan benzo(a)piren (B(a) konsantrasyonuyla tahmin etmek gelenekseldir. )P) C20H12.

Yüksek toksisiteleri nedeniyle, vanadyum oksitler gibi akaryakıt yanma ürünlerinden özel olarak söz edilmelidir. Vanadyum, akaryakıtın mineral kısmında bulunur ve yandığında vanadyum oksitler VO, VO2 oluşturur. Ancak, mevduat oluştuğunda konvektif yüzeyler Vanadyum oksitler esas olarak V205 formunda sunulur. Vanadyum pentoksit V 2 O 5, vanadyum oksitlerin en toksik formudur, bu nedenle emisyonları V 2 O 5 cinsinden hesaplanır.

Tablo 7.1.3. Elektrikli kazanlarda organik yakıtların yakılması sırasında yanma ürünlerindeki zararlı maddelerin yaklaşık konsantrasyonu

Emisyonlar = Konsantrasyon, mg/m3
Doğal gaz Akaryakıt Kömür
Azot oksitler NOx (NO2 cinsinden) 200÷ 1200 300÷ 1000 350 ÷1500
Kükürt dioksit SO2 - 2000÷6000 1000÷5000
Sülfürik anhidrit SO3 - 4÷250 2 ÷100
Karbonmonoksit 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
Partikül madde - <100 150÷300

Fuel oil ve katı yakıt yakıldığında emisyonlar aynı zamanda uçucu kül, kurum parçacıkları, PAH'lar ve mekanik yetersiz yanma sonucu yanmamış yakıttan oluşan katı parçacıkları da içerir.

Çeşitli yakıt türlerinin yakılması sırasında baca gazlarındaki zararlı maddelerin konsantrasyon aralıkları tabloda verilmiştir. 7.1.3.



 

Okumak faydalı olabilir: