Регулирование процесса горения.

 

Для оптимального горения необходимо использовать большее количество воздуха, чем следует из теоретического расчёта химической реакции (стехиометрический воздух).

Это вызвано необходимостью окислить всё имеющееся в наличии топливо.

Разница между реальным количеством воздуха и стехиометрическим количеством воздуха называется избытком воздуха. Как правило, избыток воздуха находится в пределах от 5% до 50% в зависимости от типа топлива и горелки.

Обычно, чем труднее окислить топливо, тем большее количество избыточного воздуха требуется.

Избыточное количество воздуха не должно быть чрезмерным. Чрезмерное количество подаваемого воздуха для горения снижает температуру дымовых газов и увеличивает тепловые потери теплогенератора. Кроме того, при определённом предельном количестве избыточного воздуха, факел слишком сильно охлаждается и начинают образовываться CO и сажа. И наоборот, недостаточное количество воздуха вызывает неполное сгорание и те же самые проблемы, указанные выше. Поэтому, чтобы обеспечить полное сгорание топлива и высокую эффективность горения количество избыточного воздуха должно быть очень точно отрегулировано.

Полнота и эффективность сгорания проверяются измерениями концентрации угарного газа CO в дымовых газах. Если угарного газа нет, значит сгорание произошло полностью.

Косвенно уровень избыточного воздуха можно рассчитать, измеряя концентрацию свободного кислорода O₂ и/или двуокиси углерода СO₂ в дымовых газах.

Количество воздуха будет примерно в 5 раз больше, чем измеренное количество углерода в объёмных процентах.

Что касается СO₂, то его количество в дымовых газах зависит только от количества углерода в топливе, а не от количества избыточного воздуха. Его абсолютное количество будет постоянным, а процент от объёма будет изменяться в зависимости от количества избыточного воздуха, находящегося в дымовых газах. При отсутствии избыточного воздуха количество СO₂ будет максимальным, при увеличении количества избыточного воздуха, объёмный процент СO₂ в дымовых газах понижается. Меньшее количество избыточного воздуха соответствует большему количеству СO₂ и наоборот, поэтому горение идет более эффективно, когда количество СO₂ близко к своему максимальному значению.

Состав дымовых газов можно отобразить на простом графике с помощью "треугольника горения" или треугольника Оствальда, который строится для каждого типа топлива.

С помощью этого графика, зная процентное содержание СO₂ и O₂, мы можем определить содержание CO и количество избыточного воздуха.

В качестве примера на рис. 10 приведен треугольник горения для метана.

 

Рисунок 10. Треугольник горения для метана

По оси X указано процентное содержание O₂, по оси Y указано процентное содержание СO₂. гипотенуза идет от точки А, соответствующей максимальному содержанию СO₂ (в зависимости от топлива) при нулевом содержании O₂, до точки В, соответствующей нулевому содержанию СO₂ и максимальному содержанию O₂ (21%). Точка А соответствует условиям стехиометрического горения, точка В -отсутствию горения. Гипотенуза - это множество точек, соответствующих идеальному горению без CO.

Прямые линии, параллельные гипотенузе, соответствуют различному процентному содержанию CO.

Предположим, что наша система работает на метане и анализ дымовых газов показал, что содержание СO₂ составляет 10%, а содержание O₂ составляет 3%. Из треугольника для газа метана мы находим, то содержание CO равно 0, а содержание избыточного воздуха равно 15%.

В таблице 5 показано максимальное содержание СO₂ для разных видов топлива и значение, которое соответствует оптимальному горению. Это значение рекомендованное и рассчитано на основе опыта. Следует отметить, что когда из центральной колонки берётся максимальное значение необходимо произвести измерение выбросов, по процедуре описанной в главе 4.3.

 

Таблица 5. Максимальное рекомендуемое содержание CO₂ для разных видов топлива

Топливо	Макс. СO2 в % от объёма	Рекомендуемый СO2, %	Избыточный воздух, %
Метан	11,65	9,8-11	20-8
Сжиженный нефтяной газ	13,74	11,5-.12,8	20- 10
Городской газ	10,03	8,2 - 9	20 - 10
Дизельное топливо	15,25	12- 14	30- 12
Мазут	15,6	11,8-13	35-20

Для систем, работающих на жидком топливе, необходимо измерить сажевое число по методу Бахараха. Этот метод состоит в том, что некоторый объём дымовых газов, отбираемый маленьким насосом, пропускается через фильтр в виде абсорбирующей бумаги. Та сторона фильтра, что обращена к газам, сереет или чернеет Цвет зависит от количества сажи. Цвет сравнивается с опытной шкалой, состоящей из 10 закрашенных дисков, оттенок которых меняется от 0 (белый цвет) до 9 (чёрный цвет). Номер шкалы, который совпадает с цветом фильтра и является сажевым числом по Бахараху.

Предельно допустимое значение этого параметра определяется государственным законодательством и зависит от типа жидкого топлива.

Для того, чтобы определить, какие или сколько частиц, входят в состав дымовых газов, используют два основных метода измерений:

1. гравиметрический;

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: