Robert Major
- Dec 6, 2019
- 6 min read

Principiul de funcționare al unui arzător

În acest articol veți putea afla mai multe despre procesele generale ale unui cazan, dar și despre procesul de măsurare, sfaturi practice și cei mai importanți factori de care trebuie să țineți cont în momentul măsurării. Unde, ce se măsoară, precum și cei mai importanți parametrii și valorile acestora. Avem pregătite și date teoretice, care vă pot ajuta la determinarea emisiilor, utilizând diagrama de combustie. Vă vom prezenta și câteva soluții de la Testo și avantajele acestora în exemple practice, de la profesioniști din domeniu.

Procesul tehnologic

Tehnologia cazanului cu condensare (uneori este folosit și un al doilea schimbător de căldură): În plus față de căldura de ardere, cazanele cu condensare utilizează căldura de condensare a gazelor de ardere. În timpul arderii sunt produse dioxid de carbon și apă. Atunci când arderea este normală, apa care este produsă este prezentă în gazele de ardere sub formă de vapori. În cazul tehnologiei cazanelor cu condensare, vaporii de apă sunt răciți până sub punctul de rouă. Astfel se produce condensul. Această conversie eliberează căldură, ce este furnizată mai departe sistemului de încălzire.

Procesele generale de ardere ale unui cazan

I. Alimentarea și pregătirea combustibilului

COMBUSTIBIL LICHID - Combustibilul lichid este transportat din rezervor către arzător utilizând o pompă; acest lucru este declanșat prin reglarea încălzirii (în funcție de necesarul cu energie termică). Combustibilul este încălzit în faza de preîncălzire. Robinetul solenoid se deschide, combustibilul este atomizat în injector și este pulverizat în camera de ardere.
COMBUSTIBIL GAZOS - Combustibilul gazos este transportat către arzător prin presiunea din conducta de gaz; acest lucru este declanșat cu reglarea încălzirii (în funcție de necesarul de energie termică). Robinetul solenoid se deschide, combustibilul este atomizat în injector și este pulverizat în camera de combustie.

II. Rolul aerului de combustie

Aerul de combustie este alimentat către flacăra arzătorului cu ajutorul unui ventilator. Furnizarea suficientă pentru aer de ardere asigură un interval mare de reglare, o ardere stabilă și valori optime ale emisiilor.

III. Aprinderea în arzător

Scânteile de aprindere (electrozii de aprindere) asigură că amestecul combustibil-aer se aprinde și continuă să ardă în mod autonom. Monitorizarea flăcării prin:

Combustibil gazos: detector de flacără de ionizare (electrozi de ionizare)
Combustibil lichid: detector de flacără fotoelectric sau detector infraroșu

IV. Arderea

Gazele de ardere curg pe suprafețele schimbătorului de căldură al cazanului și în timpul procesului, eliberează energia termică în apa de încălzire prin intermediul suprafețelor interioare. Apa încălzită este transportată prin conducta de alimentare către radiatoare prin pompa de recirculare și eliberează căldura în mediul înconjurător. Apa răcită se întoarce prin conducta de retur astfel încât să poată fi încălzită din nou. Un rezervor de stocare a apei calde poate fi instalat pentru a menține o anumită cantitate de apă fierbinte. Trebuie garantată o bună respectarea temperaturilor recomandate (de exemplu 60 ° C).

Măsurarea. Aplicații și sfaturi practice

Punctul de măsurare

Unde are loc măsurarea?

În conducta de gaze de ardere

De ce sunt efectuate măsurările?

Măsurarea gazelor de ardere pentru depanare / diagnosticare
Măsurarea gazelor de ardere pentru inspecții și service periodic
Respectarea valorilor limită ale emisiilor
Optimizarea eficienței arzătorului
Setările pentru diferite puncte de încărcare

Ce se măsoară?

O2
CO2 (calculat pt. testo 340)
CO
NO
NO2
SO2
Pierderi de gaze de ardere
Tiraj/presiune
Presiune diferențială
Temperatură
Temperatura diferențială

Valori uzuale în punctele de măsurare

Combustibil lichid:

Temperatura gazelor de ardere: +40°C la +200°C (+40°C cu sisteme de condensare)
Presiunea în conducta de gaze de ardere: -0.5 to +0.5 mbar/hPa

Combustibil gazos:

Temperatura gazelor de ardere: +250°C la +500°C (+40°C cu sisteme de condensare)
Presiunea în conducta de gaze de ardere: -0.5 to +0.5 mbar/hPa

Sfaturi practice

Formare picătură/temperatura scăzută a gazelor de ardere:

Pe termocuplu s-a format o picătură de condens > fixați sonda orizontal sau în jos, astfel încât condensul să fie extras sau să se poată scurge
Se produce condens, ceea ce înseamnă că valorile sunt eronate sau instrumentul de măsurare este afectat > se recomandă prepararea gazului în locul capcanei de condens

Pierderi neobișnuit de mari ale gazelor de ardere:

Calibrarea incorectă a instrumentului de măsurare
Setarea greșită a combustibilului
Senzor extern de temperatură măsoară direct în sistem

Valori scăzute la măsurarea presiunii:

Senzorul de presiune nu a fost corect adus la zero
Există scăpări pe traseul de presiune

Valori ridicate la măsurarea presiunii:

Senzorul de presiune nu a fost corect adus la zero
Tiraj prea mare > instalați un regulator de tiraj, deschideți portul de curățare și măsurați

Exemplu de măsurare

Avantajele instrumentelor pentru măsurarea emisiilor de la Testo

Testo 340 - măsurări pentru reglaje și service

Este întotdeauna gata de utilizare datorită tehnologiei robuste și a costurilor reduse de întreținere
Efect de auto-curățare a furtunului special (PTFE): particulele de condens și de murdărie nu aderă pe suprafață
Setare ușoară: extensia furtunului (până la 7,8 m) vă ajută să măsurați chiar și în locațiile îndepărtate
Fără întreruperi datorită senzorilor precalibrați și schimbabili
Interval de măsurare extins (cu factorul 5): măsurare nerestricționată a concentrațiilor ridicate (CO până la 50.000 ppm)
Potrivit pentru utilizare cu biogaz și măsurarea SO2 și H2S

testo 350 este recomandat pentru măsurătorile oficiale ale emisiilor (răcitor de gaz disponibil, diluția valorilor ridicate ale CO).

Avantaje:

Unitate de preparare gaz cu răcitor Peltier, ce include pompă peristaltică pentru evacuarea automată a condensului pentru măsurarea precisă a gazelor de ardere, chiar și pe termen lung
Conexiunea Bluetooth permite o muncă confortabilă chiar și în cazul distanțelor mari (până la 100 m fără obstacole) între unitatea de comandă și locația de măsurare
Potrivit pentru măsurătorile oficiale ale emisiilor (în funcție de țară)
Domeniu extins (diluție cu factor 2, 5, 10, 20 sau 40 de ori): măsurare nerestricționată a concentrațiilor ridicate (CO până la 400,000 ppm cu factor 40)

Cunoștinte teoretice

Determinarea emisiilor utilizând diagrama de combustie

Aerul de combustie și umiditatea influențează volumul gazelor de ardere:

Volumul gazelor de ardere este diluat, adică concentrația relativă a componentelor gazelor scade
Este necesară utilizarea valorilor de referință pentru a compara rezultatele cu specificațiile sau cu rezultatele altor măsurători
Exemplu: concentrația relativă SO2 scade între 0,14 și 0,20% în funcție de umiditate și excesul de aer (a se vedea tabelul de mai jos)

Stoichiometric = alocarea cantității de aer la cantitatea de combustibil (pentru combustie se furnizează exact cantitatea de oxigen necesară aritmetic pentru arderea completă)

EA = Exces de aer

In medie aer excesiv:

Gazos: λ = 1.05 la 1.15

Lichid: λ = 1.1 la 1.2

Fig. 1 Valori de referință

Exces de aer (intervalul optim de lucru)

Dezavantaje:

Utilizarea redusă a combustibilului (reziduuri nearse în gazele de ardere)
Creșterea valorilor NOx (oxizi de azot)
Pierderi de energie datorate diluării cu aer rece
Eficiență scăzută (se pierde multă căldură)

Avantaje:

Funcţionare sigură
Combustibilul este ars complet (cantitate foarte mică de funingine)

CO (monoxid de carbon):

Valoarea O2 crește odată cu excesul de aer, deoarece oxigenul furnizat nu mai este consumat prin oxidare din cauza lipsei de CO. Cantitatea tot mai mare de aer (efectul diluării) înseamnă pierderi mai mari de gaze de ardere. Dimensiunea particulelor combustibilului: cu cât dimensiunea particulelor este mai mică, cu atât este mai intens contactul cu oxigenul și cu atât mai puțin aer în exces este necesar.

CO2 (dioxid de carbon):

CO2 scade din nou cu λ=1, totuși, nu printr-o reacție chimică, ci ca efect de diluare datorită cantității crescute de aer de ardere, care în sine nu aduce practic nicio cantitate de CO2.

Aer insuficient

Dezavantaje:

Combustibilul nu este ars complet
Formarea unor substanțe toxice / otrăvitoare (de exemplu funingine și CO)
Reducerea consumului de energie
Funcționare necorespunzătoare care poate duce la oprirea instalației

CO (monoxid de carbon):

CO este prezent—> nu există suficient oxigen pentru oxidarea completă a CO la CO2

O2 (oxigen):

În acest interval există doar puțin oxigen sau nu este măsurabil, deoarece orice oxigen furnizat este utilizat imediat pentru a oxida CO.

CO2 (dioxid de carbon):

Atunci când concentrația de O2 crește, CO scade la CO2 prin oxidare. CO2 crește în aceeași măsură.
Acest proces este complet la sau puțin peste λ=1, CO se apropie de zero și CO2 atinge valoarea maximă.

Emisiile de funingine în gazele de ardere (păcură)

Funinginea (cărbunele) este produsă atunci când componentele combustibilului nu sunt arse complet. Care sunt cauzele pentru producerea acestuia:

Lipsa aerului în timpul arderii, datorită blocării sursei de alimentare
Cazanul sau arzătorul este supradimensionat, cazanul are un conținut foarte scăzut de apă (pornește și se oprește frecvent)
Excesul de combustibil, cantitatea de combustibil alimentată este prea mare pentru dimensiunea cazanului
Caracteristici slabe de atomizare / unghiul de pulverizare a duzelor este incorect (mai ales la arzătoarele mai vechi fără preîncălzirea uleiului)
Timpul de funcționare a arzătorului prea lung, creșterea temperaturii gazelor de ardere
Rateuri la aprindere cauzate de filtrele de ulei blocate, picăturile de apă din ulei, defectele în preîncălzirea uleiului, aerul din rezervorul de ulei sau din filtru, componentele mai vâscoase ale uleiului (îmbătrânirea), proprietățile fluctuante ale combustibilului lichid

Utilizarea cazanelor/arzătoarelor în practică

Sisteme de încălzire în clădiri publice

Unde: Spitale, universități, muzee, școli, stadioane de fotbal etc.

Aplicații: Încălzire, ventilație, apă fierbinte

Putere: Aprox. 10 - 1,600 KW

Abur fierbinte - fabrici de hârtie

Unde: Fabrici de hârtie

Aplicații: Producția de abur și apă caldă

Putere: Aprox. 150 - 6,000 KW

Sistem încălzire pentru sere

Unde: În sere

Aplicații: Sistem de back-up pentru instalație de cogenerare, pentru căldură și pentru furnizarea de CO2

Putere: Aprox. 300 - 1,000 KW

Abur fierbinte – instalații de extracție a petrolului

Unde: Platfome de extracție