Для повного згоряння 1 м 3 сухого газоподібного палива необхідний об'єм повітря, м3/м3,

У наведених формулах вміст елементів палива виражається у відсотках за масою, а склад горючих газів СО, Н 2 , СН 4 та ін - у відсотках за обсягом; СmНn - вуглеводні, що входять до складу газу, наприклад, метан СН 4 (m= 1, n = 4), етан З 2 Н 6 (m= 2, n = 6) і т. д. Ці цифрові позначення становлять коефіцієнт (m + n/4)

R0 2 + 0 2 + N 2 = 100%, (31)

при неповному згоранні

R0 2 + 0 2 + N 2 + СО = 100%;

Об'єм сухих триатомних газів знаходиться розподілом мас газів СО 2 і СО 2 на їх щільність за нормальних умов.

Рсо 2 = 1,94 і Psо 2 = 2,86 кг/м3 - щільності двоокису вуглецю та сірчистого газу за нормальних умов.

1. Опис запропонованої технології (методу) підвищення енергоефективності, його новизна та поінформованість про нього.

При спалюванні палива в котлах, відсотковий вміст «надлишкового повітря» може становити від 3 до 70% (без урахування присосів) від обсягу повітря, кисень якого бере участь у хімічній реакції окиснення (спалювання) палива.

«Надлишкове повітря», що бере участь у процесі спалювання палива, це та частина атмосферного повітря, кисень якого не бере участі в хімічній реакції окислення (спалювання) палива, але він необхідний для створення необхідного швидкісного режиму закінчення паливно-повітряної суміші з пальника котла. «Надлишкове повітря» - величина змінна і для одного і того ж котла вона обернено пропорційна кількості палива, що спалюється, або чим менше спалюється палива, тим менше потрібно кисню для його окислення (спалювання), але необхідно більше «надлишкового повітря» для створення необхідного швидкісного режиму витікання паливно-повітряної суміші з пальника котла. Відсотковий вміст «надлишкового повітря» в загальному потоці повітря, що використовується для повного спалюванняпалива, визначається за відсотковим вмістом кисню в димових газах.

Якщо зменшити відсотковий вміст «надлишкового повітря», то в димових газах, що йдуть, з'явиться окис вуглецю «СО» (отруйний газ), що свідчить про недопал палива, тобто. його втраті, а використання «надлишкового повітря» призводить до втрати теплової енергії на його нагрівання, що збільшує витрату палива, що спалюється, і підвищує викиди парникових газів «СО 2 » в атмосферу.

Атмосферне повітря складається з 79% азоту (N 2 - інертний газбез кольору, смаку та запаху), який виконує основну функцію зі створення необхідного швидкісного режиму закінчення паливно-повітряної суміші з пальника енергетичної установки для повного та стійкого спалювання палива та 21% кисню (О 2), який є окислювачем палива. Димові гази, що йдуть, при номінальному режимі спалювання природного газув котельних агрегатах складаються з 71% азоту (N 2), 18% води (Н 2 Про), 9% вуглекислого газу (СО 2) та 2% кисню (Про 2). Відсотковий вміст кисню в димових газах дорівнює 2% (на виході з топки) свідчить про 10% вміст надлишкового атмосферного повітря в загальному потоці повітря, що бере участь у створенні необхідного швидкісного режиму закінчення паливно-повітряної суміші з пальника котельного агрегату для повного окислення палива.

У процесі повного спалювання палива в котлах необхідно утилізувати димові гази, замінюючи ними «надлишкове повітря», що дозволить запобігти утворенню NOx (до 90,0%) та скоротити викиди «парникових газів» (СО 2), а також витрата палива, що спалюється (до 1,5%).

Винахід відноситься до теплоенергетики, зокрема до енергетичних установок для спалювання різних видівпалива та способів утилізації димових газів для спалювання палива в енергетичних установках.

Енергетична установка для спалювання палива містить топку (1) з пальниками (2) та конвективний газохід (3), підключений через димосос (4) та димохід (5) до димової труби (6); повітропровід (9) зовнішнього повітря, з'єднаний з димоходом (5) через перепускний трубопровід (11) димових газів та повітроводом (14) суміші зовнішнього повітря та димових газів, який з'єднаний з дуттьовим вентилятором (13); дросель (10), встановлений на повітроводі (9), та засувку (12), змонтовану на перепускному трубопроводі (11) димових газів, причому дросель (10) та засувка (12) обладнані виконавчими механізмами; повітропідігрівач (8), розташований у конвективному газоході (3), підключений до дутьевого вентилятора (13) і з'єднаний з пальниками (2) через повітропровід (15) нагрітої суміші зовнішнього повітря та димових газів; датчик (16) відбору проб топкових газів, встановлений на вході в конвективний газохід (3) та підключений до газоаналізатора (17) визначення вмісту кисню та окису вуглецю в топкових газах; електронний блок управління (18), який підключений до газоаналізатора (17) та до виконавчих механізмів дроселя (10) та засувки (12). Спосіб утилізації димових газів для спалювання палива в енергетичній установці включає відбір частини димових газів зі статичним тиском більше атмосферного з димоходу (5) і подачу її через перепускний трубопровід (11) димових газів у повітропровід (9) зовнішнього повітря зі статичним тиском зовнішнього повітря менше атмосферного ; регулювання подачі зовнішнього повітря та димових газів виконавчими механізмами дроселя (10) та засувки (12), керованими електронним блоком управління (18), таким чином, щоб процентний вміст кисню у зовнішньому повітрі знизився до рівня, при якому на вході в конвективний газохід (3 ) вміст кисню в топкових газах становило менше 1% за відсутності окису вуглецю; подальше змішування димових газів із зовнішнім повітрям у повітроводі (14) і дуттьовому вентиляторі (13) для отримання однорідної суміші зовнішнього повітря та димових газів; нагрівання отриманої суміші в повітропідігрівачі (8) за рахунок утилізації тепла топкових газів; подачу нагрітої суміші в пальники (2) через повітропровід (15).

2. Результат підвищення енергоефективності під час масового впровадження.
Економія палива, що спалюється в котельнях, на ТЕЦ або ДРЕС до 1,5%

3. Чи існує необхідність проведення додаткових досліджень для розширення переліку об'єктів для впровадження цієї технології?
Існує, т.к. пропоновану технологію можна застосувати також і для двигунів внутрішнього згоряннята для газотурбінних установок.

4. Причини, через які пропонована енергоефективна технологія не застосовуються в масовому масштабі.
Основною причиною є новизна запропонованої технології та психологічна інерція фахівців у галузі теплоенергетики. Необхідна медіатизація пропонованої технології в Міністерствах Енергетики та Екології, енергетичних компаніях, що генерують електричну та теплову енергію.

5. Існуючі заходи заохочення, примусу, стимулювання запровадження запропонованої технології (методу) і їх вдосконалення.
Введення нових жорсткіших екологічних вимог до викидів NOx від котелень

6. Наявність технічних та інших обмежень застосування технології (методу) різних об'єктах.
Розширити дію п. 4.3.25 «ПРАВИЛ ТЕХНІЧНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ЕЛЕКТРИЧНИХ СТАНЦІЙ І МЕРЕЖ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ НАКІВ МІНЕНЕРГО РФ ВІД 19 ЧЕРВНЯ 2003 р. №е22. У наступній редакції: «…На парових котлах, що спалюють будь-яке паливо, у регулювальному діапазоні навантажень його спалювання має здійснюватися, як правило, при коефіцієнтах надлишку повітря на виході з топки менше 1,03…».

7. Необхідність проведення НДДКР та додаткових випробувань; теми та цілі робіт.
Необхідність проведення НДДКР полягає у отриманні наочної інформації (навчального фільму) для ознайомлення працівників теплоенергетичних компаній із запропонованою технологією.

8. Наявність постанов, правил, інструкцій, нормативів, вимог, заборонних заходів та інших документів, що регламентують застосування цієї технології (методу) та обов'язкових для виконання; необхідність внесення змін до них або необхідність зміни самих принципів формування цих документів; наявність раніше існуючих нормативних документів, регламентів та потреба в їх відновленні
Розширити дії «ПРАВИЛ ТЕХНІЧНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ЕЛЕКТРИЧНИХ СТАНЦІЙ І МЕРЕЖ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ НАКАЗ МІНЕНЕРГО РФ ВІД 19 ЧЕРВНЯ 2003 р. № 229»

п. 4.3.25 для котлів, що спалюють будь-які види палива. У наступній редакції: «… На парових котлах, що спалюють паливо, в регулювальному діапазоні навантажень його спалювання повинне здійснюватися, як правило, при коефіцієнтах надлишку повітря на виході з топки менше 1,03...».

п. 4.3.28. «… Розпалювання котла на сірчистому мазуті повинно проводитись із попередньо включеною системою підігріву повітря (калорифери, система рециркуляції гарячого повітря). Температура повітря перед повітропідігрівачем у початковий період розпалювання на мазутному котлі повинна бути, як правило, не нижче 90°С. Розпалювання котла на будь-якому іншому виді палива повинно проводитись із попередньо включеною системою рециркуляції повітря»

9. Необхідність розробки нових чи зміни існуючих законів та нормативно-правових актів.
Не потрібно

10. Наявність впроваджених пілотних проектів, аналіз їх реальної ефективності, виявлені недоліки та пропозиції щодо вдосконалення технології з урахуванням накопиченого досвіду.
Випробування пропонованої технології здійснювалося на настінному газовому котлі з примусовою тягою і виведенням відпрацьованих газів (продуктів згоряння природного газу) на фасад будівлі номінальною потужністю 24,0 кВт, але під навантаженням 8,0 кВт. Подача димових газів у котел здійснювалася за рахунок короба, що встановлюється на відстані 0,5 м від факельного викиду коаксіальної димової труби котла. Короб затримував димові, що йшли, які в свою чергу заміняли «надлишкове повітря», необхідне для повного спалювання природного газу, а газоаналізатором, встановленим у відводі газоходу котла (штатному місці) контролювалися викиди. В результаті експерименту здатність знизити викиди NOx на 86,0% і скоротити викиди «парникових газів» СО2 1,3%.

11. Можливість впливу на інші процеси при масовому впровадженні даної технології (зміна екологічної обстановки, можливий вплив на здоров'я людей, підвищення надійності енергопостачання, зміна добових або сезонних графіків завантаження) енергетичного обладнання, зміна економічних показників вироблення та передачі енергії тощо).
Поліпшення екологічної обстановки, що впливає на здоров'я людей та зниження витрат на пальне при виробленні теплової енергії.

12. Необхідність спеціальної підготовки кваліфікованих кадрів для експлуатації впроваджуваної технології та розвитку виробництва.
Достатнім буде тренінг існуючого обслуговуючого персоналу котельних агрегатів із запропонованою технологією.

13. Передбачувані методи застосування:
комерційне фінансування (при окупності витрат), оскільки запропонована технологія окупається максимум протягом двох років.

Інформація надана: Ю. Панфіл, а/с 2150, м. Кишинів, Молдова, MD 2051, e-mail: [email protected]

Для того щоб додати опис енергозберігаючої технологіїв Каталог, заповніть опитувальник і надішліть його на з позначкою «в Каталог».

Теоретично необхідну кількість повітря для спалювання генераторного, доменного та коксового газів та їх сумішей визначають за формулою:

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), нм 3 / нм 3 де % - за обсягом.

Теоретично необхідна кількість повітря для спалювання природного газу:

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), нм 3 /нм 3 де % - за обсягом.

Теоретично необхідна кількість повітря для спалювання твердих та рідких палив:

V 0 = 0,0889 ⋅ %C P + 0,265 ⋅ %H P – 0,0333 ⋅ (% OP - % SP), нм 3 /кг, де % – за масою.

Дійсна кількість повітря для горіння

Необхідна повнота горіння при спалюванні палива з теоретично необхідною кількістю повітря, тобто. при V 0 (α = 1), можна досягти тільки в тому випадку, якщо паливо повністю змішається з повітрям, що йде для горіння, і являє собою готову гарячу (стехіометричну) суміш у газоподібному вигляді. Цього досягають, наприклад, при спалюванні газоподібного палива за допомогою пальників безполум'яного горіння і при спалюванні рідкого палива з попередньою газифікацією їх за допомогою спеціальних пальників.

Дійсна кількість повітря для спалювання палива завжди більша, ніж теоретично необхідна, тому що в практичних умовах для повноти спалювання майже завжди потрібен деякий надлишок повітря. Дійсна кількість повітря визначають за формулою:

V α = αV 0 , нм 3 /кг або нм 3 /нм 3 палива,

де - коефіцієнт надлишку повітря.

При факельному способі спалювання, коли паливо з повітрям перемішується в процесі горіння, для газу, мазуту та пилоподібного палива коефіцієнт надлишку повітря α = 1,05–1,25. При спалюванні газу попередньо повністю змішаного з повітрям і при спалюванні мазуту з попередньою газифікацією та інтенсивним перемішуванням мазутного газу з повітрям α = 1,00–1,05. При шаровому способі спалювання вугілля, антрациту та торфу в механічних топках при безперервній подачі палива та видалення ззолу – α = 1,3–1,4. При ручному обслуговуванні топок: при спалюванні антрацитів α = 1,4 при спалюванні кам'яного вугілляα = 1,5-1,6, при спалюванні бурого вугілля α = 1,6-1,8. Для напівгазових топок α = 1,1-1,2.

Атмосферне повітря містить кілька вологи – d г/кг сухого повітря. Тому обсяг вологого атмосферного повітря, необхідного для горіння, буде більшим, ніж розрахований за наведеними вище формулами:

V B = (1 + 0,0016d) ⋅ V о, нм 3 /кг або нм 3 /нм 3 ,

V B α = (1 + 0,0016d) ⋅ V α , нм3/кг або нм3/нм3.

Тут 0,0016 = 1,293/(0,804*1000) є коефіцієнт перерахунку вагових одиниць вологи повітря, виражених у г/кг сухого повітря, в об'ємні одиниці – нм 3 водяної пари, що містяться в 1 нм 3 сухого повітря.

Кількість та склад продуктів горіння

Для генераторного, доменного, коксового газів та їх сумішей кількість окремих продуктів повного горіння при спалюванні з коефіцієнтом надлишку повітря, що дорівнює α:

Кількість двоокису вуглецю

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

Кількість сірчистого ангідриду

V SO2 = 0,01 ⋅ %H 2 S нм 3 /нм 3 ;

Кількість водяної пари

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

де 0,16d V B я нм 3 /нм 3 – кількість водяної пари, що вноситься вологою атмосферним повітрямпри його вмісті вологи d г/кг сухого повітря;

Кількість азоту, що переходить з газу та вноситься з повітрям

Кількість вільного кисню, що вноситься надлишковим повітрям

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

Загальна кількість продуктів горіння генераторного, доменного, коксового газів та їх сумішей дорівнює сумі їх окремих складових:

V дг = 0,01 (%CO 2 + %CO + %H 2 + 3 ⋅ %CH 4 + 4 ⋅ %C 2 H 4 + 2 ⋅ %H 2 S + %H 2 O + %N 2) + + V O (α + 0,0016 dα - 0,21), нм3/нм3.

Для природного газу кількість окремих продуктів повного горіння визначають за формулами:

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) нм 3 / нм 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) нм3/нм3;

V N2 = 0,01 ⋅ %N 2 + 0,79 V α, нм3/нм3;

V O2 = 0,21(α - 1) V O , нм3/нм3.

Загальна кількість продуктів горіння природного газу:

V дг = 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) + V O (α + 0,0016dα - 0,21), нм3/нм3.

Для твердого та рідкого палив кількість окремих продуктів повного горіння:

V CO2 = 0,01855 %C P , нм 3 /кг (тут і далі, % – відсотковий вміст у робочому газі елементів за масою);

V SO2 = 0,007% S P нм3/кг.

Для твердого та рідкого палива

V H2O ХІМ = 0,112 ⋅ %H P , нм 3 /кг,

де V H2O ХІМ - водяні пари, що утворюються при горінні водню.

V H2O хутро = 0,0124 %W P , нм 3 /кг,

де V H2O хутро - водяні пари, що утворюються при випаровуванні вологи робочого палива.

Якщо для розпилення рідкого палива подається пара в кількості W ПАР кг/кг палива, то до обсягу водяної пари треба додати величину 1,24 W ПАР нм 3 /кг палива. Волога, що вноситься атмосферним повітрям при вмісті вологи d г/кг сухого повітря, становить 0,0016 d V á нм 3 /кг палива. Отже, загальна кількість водяної пари:

V H2O = 0,112 ⋅ %H P + 0,0124 (%W P + 100 ⋅ %W ПАР) + 0,0016d V á , нм 3 /кг.

V N2 = 0,79 ⋅ V α + 0,008 ⋅ %N P , нм 3 /кг

V O2 = 0,21 (α - 1) V O , нм 3 /кг.

Загальна формула для визначення продуктів горіння твердого та рідкого палива:

V дг = 0,01 + VO (α + + 0,0016 dα - 0,21) нм 3 /кг.

Об'єм димових газів при спалюванні палива з теоретично необхідною кількістю повітря (V O нм 3 /кг, V O нм 3 /нм 3) визначають за наведеними розрахунковими формулами з коефіцієнтом надлишку повітря, рівним 1,0, при цьому у складі продуктів горіння буде відсутній кисень.

Природний газ - це найпоширеніше паливо на сьогоднішній день. Природний газ так і називається природним, тому що він видобувається з надр Землі.

Процес горіння газу є хімічною реакцією, при якій відбувається взаємодія природного газу з киснем, що міститься у повітрі.

У газоподібному паливі є горюча частина і негорюча.

Основним пальним компонентом газу є метан — CH4. Його вміст у природному газі досягає 98%. Метан не має запаху, не має смаку та є нетоксичним. Межа його займистості знаходиться від 5 до 15%. Саме ці якості дозволили використовувати природний газ як один із основних видів палива. Небезпечно для життя концентрація метану більше 10%, так може настати ядуху, внаслідок нестачі кисню.

Для виявлення витоку газу, газ піддають одоризації, інакше кажучи додають сильно пахнучу речовину (етилмеркаптан). При цьому газ можна виявити вже за концентрації 1 %.

Крім метану в природному газі можуть бути горючі гази - пропан, бутан і етан.

Для забезпечення якісного горіння газу необхідно в достатній кількості підвести повітря в зону горіння і досягти хорошого перемішування газу з повітрям. Оптимальним вважається співвідношення 1:10. Тобто одну частину газу припадає десять частин повітря. Крім цього необхідно створення потрібного температурного режиму. Щоб газ спалахнув необхідно його нагріти до температури його займання і надалі температура не повинна опускатися нижче за температуру займання.

Необхідно організувати відведення продуктів згоряння в атмосферу.

Повне горіння досягається в тому випадку, якщо в продуктах згоряння, що виходять в атмосферу, відсутні горючі речовини. При цьому вуглець і водень з'єднуються разом і утворюють вуглекислий газ та пари води.

Візуально при повному згорянні полум'я світло-блакитне або блакитно-фіолетове.

Повне згоряння газу.

метан + кисень = вуглекислий газ + вода

СН 4 + 2О 2 = СО 2 + 2Н 2 О

Крім цих газів в атмесферу з горючими газами виходить азот і кисень, що залишився. N 2 + O 2

Якщо згоряння газу відбувається в повному обсязі, то атмосферу викидаються горючі речовини – чадний газ, водень, сажа.

Неповне згоряння газу відбувається через недостатню кількість повітря. При цьому візуально в полум'ї з'являються мови кіптяви.

Небезпека неповного згоряння газу полягає в тому, що чадний газ може спричинити отруєння персоналу котельні. Зміст ЗІ повітря 0,01-0,02% може викликати легке отруєння. Вища концентрація може призвести до тяжкого отруєння та смерті.

Сажа, що утворюється, осідає на стінках котлів, погіршуючи тим самим передачу тепла теплоносія, знижує ефективність роботи котельні. Сажа проводить тепло гірше за метан у 200 разів.

Теоретично для спалювання 1м3 газу необхідно 9м3 повітря. У реальних умовах повітря потрібно більше.

Тобто необхідна надмірна кількість повітря. Ця величина альфа, що позначається, показує у скільки разів повітря витрачається більше, ніж необхідно теоретично.

Коефіцієнт альфа залежить від типу конкретного пальника і зазвичай прописується в паспорті пальника або у відповідність до рекомендацій організації пусконалагоджувальної роботи.

Зі збільшенням кількості надлишкового повітря вище за рекомендоване, зростають втрати тепла. При значному збільшеннікількості повітря може статися відрив полум'я, створивши аварійну ситуацію. Якщо кількість повітря менша за рекомендоване, то горіння буде неповним, створюючи тим самим загрозу отруєння персоналу котельні.

Для більш точного контролю якості згоряння палива існують прилади — газоаналізатори, які вимірюють вміст певних речовин у складі газів.

Газоаналізатори можуть надходити в комплекті з казанами. Якщо їх немає, відповідні вимірювання проводить пусконалагоджувальна організація за допомогою переносних газоаналізаторів. Складається режимна карта, в якій прописуються необхідні контрольні параметри. Дотримуючись їх, можна забезпечити нормальне повне згоряння палива.

Основними параметрами регулювання горіння палива є:

• співвідношення газу і повітря, що подаються на пальники.

• коефіцієнт надлишку повітря.

• розрядження у топці.

• Коефіцієнт корисної дії казана.

При цьому під коефіцієнтом корисної дії котла мають на увазі співвідношення корисного тепла до величини всього витраченого тепла.

Склад повітря

Можливо, буде корисно почитати:

• НТГ – порушення толерантності до глюкози: причини прояву, симптоми та методи корекції;
• Римська імперія. Стародавній Рим. Римська імперія: прапор, герб, імператори, події Що виникло на місці римської імперії;
• До чого сниться, що хлопець кидає мене;
• Сир філадельфія Домашні рецепти сиру «Філадельфія»;
• Ворожіння на кавовій гущі значення півень;
• Кулемети Росії Калашніков - провідний післявоєнний розробник ссср;
• Гени мітохондріальної днк;
• Сумісність Риб і Риб: безкорислива любов чи нестабільні відносини Сумісність по гороскопу риби немов;