Zastosowanie temperatury spalin z kotłowni. Przechodzenie przez komin: przyczyny złego ciągu i temperatury gazów w kominie
Nowoczesny komin to nie tylko rura do usuwania produktów spalania, ale struktura inżynierska, od którego bezpośrednio zależy wydajność kotła, wydajność i bezpieczeństwo całego systemu grzewczego. Dym, ciąg wsteczny i w końcu pożar – to wszystko może powstać w wyniku nieprzemyślanego i nieodpowiedzialnego podejścia do komina. Dlatego należy poważnie podejść do doboru materiałów, komponentów i montażu komina. Głównym zadaniem komina jest usuwanie produktów spalania paliw do atmosfery. Komin wytwarza ciąg, pod wpływem którego w palenisku tworzy się powietrze niezbędne do spalania paliwa, a produkty spalania są usuwane z paleniska. Komin musi stwarzać warunki do całkowitego spalania paliwa i doskonałego ciągu. Musi być także niezawodny i trwały, łatwy w montażu i trwały. Dlatego wybór dobrego komina nie jest tak łatwy, jak nam się wydaje.
Kominy murowane i nowoczesne kotły
Opory lokalne w kominie prostokątnym
Mało kto wie, że jedyny poprawna forma komin - cylinder. Dzieje się tak dlatego, że powstające pod kątem prostym turbulencje uniemożliwiają usuwanie dymu i prowadzą do powstawania sadzy. Wszystko domowe kominy kształty kwadratowe, prostokątne, a nawet trójkątne są nie tylko droższe niż nawet stalowy komin okrągły, ale także stwarzają wiele problemów, a co najważniejsze, mogą obniżyć sprawność najlepszego kotła z 95 do 60%
Okrągła część komina
Stare kotły działały bez automatyczna regulacja i przy wysokich temperaturach spalin. W rezultacie kominy prawie nigdy nie wychłodziły się, a gazy nie ostygły poniżej punktu rosy i w efekcie nie uszkodziły kominów, ale jednocześnie dużo ciepła zostało zmarnowane na inne cele. Ponadto tego typu komin charakteryzuje się stosunkowo niskim ciągiem ze względu na porowatą i chropowatą powierzchnię.
Nowoczesne kotły są ekonomiczne, ich moc regulowana jest w zależności od potrzeb ogrzewanego pomieszczenia, dlatego nie pracują cały czas, a jedynie w okresach, gdy temperatura w pomieszczeniu spada poniżej zadanej. Są więc okresy, kiedy kocioł nie pracuje i komin się wychładza. Ściany komina współpracującego z nowoczesnym kotłem prawie nigdy nie nagrzewają się do temperatury powyżej punktu rosy, co prowadzi do ciągłego gromadzenia się pary wodnej. A to z kolei prowadzi do uszkodzenia komina. Stary ceglany komin może się zawalić w nowych warunkach pracy. Ponieważ spaliny zawierają: CO, CO2, SO2, NOx, temperatura spalin wiszących kotłów gazowych jest dość niska i wynosi 70 - 130 oC. Przechodząc przez ceglany komin, spaliny schładzają się, a gdy punkt rosy osiągnie ~ 55 - 60 oC, tworzy się kondensacja. Woda osadzająca się na ściankach w górnej części komina spowoduje ich zamoczenie dodatkowo w trakcie łączenia
SO2 + H2O = H2SO4
powstaje kwas siarkowy, co może prowadzić do zniszczenia kanału ceglanego. Aby uniknąć kondensacji, zaleca się zastosowanie izolowanego komina lub zainstalowanie rury ze stali nierdzewnej w istniejącym ceglanym kanale.
Tworzenie się kondensatu
Na optymalne warunki pracy kotła (temperatura spalin na wlocie 120-130°C, na wyjściu z wylotu rury 100-110°C) i nagrzanego komina, para wodna odprowadzana jest wraz ze spalinami spaliny na zewnątrz. Kiedy temperatura na wewnętrznej powierzchni komina jest niższa od temperatury punktu rosy gazów, para wodna ochładza się i osadza na ścianach w postaci drobnych kropelek. Jeśli powtarza się to często, cegła ścian kominów i kominów nasiąka wilgocią i zapada się, a na zewnętrznych powierzchniach komina pojawiają się czarne osady smoły. W obecności kondensacji ciąg gwałtownie słabnie, a w pomieszczeniach wyczuwalny jest zapach spalenizny.
W miarę schładzania się spalin w kominach ich objętość zmniejsza się, a para wodna, nie zmieniając masy, stopniowo nasyca spaliny wilgocią. Temperatura, w której para wodna całkowicie nasyca objętość spalin, czyli gdy ich wilgotność względna wynosi 100%, jest temperaturą punktu rosy: para wodna zawarta w produktach spalania zaczyna przekształcać się w stan ciekły. Temperatura punktu rosy produktów spalania różnych gazów wynosi 44 -61°C.
Tworzenie się kondensatu
Jeśli gazy przechodzące przez kanały dymowe zostaną znacznie schłodzone i obniżą ich temperaturę do 40–50 ° C, wówczas na ścianach osiada para wodna powstająca w wyniku odparowania wody z paliwa i spalania wodoru kanałów i komina. Ilość kondensatu zależy od temperatury gazów spalinowych.
Pęknięcia i dziury w rurze, przez które przedostaje się zimne powietrze, również przyczyniają się do chłodzenia gazów i powstawania kondensacji. Gdy przekrój rury lub kanału kominowego jest większy od wymaganego, spaliny unoszą się przez niego powoli, a zimne powietrze zewnętrzne chłodzi je w rurze. Na siłę ciągu duży wpływ ma także powierzchnia ścian komina, im są one gładsze, tym ciąg jest większy. Chropowatość rury pomaga zmniejszyć ciąg i zatrzymać sadzę. Powstawanie kondensatu zależy również od grubości ścian komina. Grube ściany nagrzewają się powoli i dobrze zatrzymują ciepło. Cieńsze ściany nagrzewają się szybciej, ale słabo zatrzymują ciepło, co prowadzi do ich wychłodzenia. Grubość muru ceglane ściany przechodzące kominy ściany wewnętrzne budynek musi wynosić co najmniej 120 mm (pół cegły), a grubość ścian przewodów dymowych i wentylacyjnych znajdujących się w ścianach zewnętrznych budynku musi wynosić 380 mm (półtora cegły).
Duży wpływ na kondensację pary wodnej zawartej w gazach ma temperatura powietrza zewnętrznego. Latem, gdy temperatura jest stosunkowo wysoka, kondensacja na wewnętrznych powierzchniach kominów jest zbyt mała, ponieważ ich ściany schładzają się długo, dlatego wilgoć natychmiast odparowuje z dobrze nagrzanych powierzchni komina i nie tworzy się kondensacja. W czas zimowy lat, gdy temperatura zewnętrzna jest ujemna, ściany komina ulegają silnemu wychłodzeniu i wzrasta kondensacja pary wodnej. Jeśli komin nie jest ocieplony i jest bardzo chłodny, na wewnętrznych powierzchniach ścian komina następuje wzmożona kondensacja pary wodnej. Wilgoć wchłania się w ściany rur, co powoduje zawilgocenie muru. Stanowi to szczególne zagrożenie zimą, kiedy w górnych partiach (przy ujściu) tworzą się korki lodowe.
Oblodzenie komina
Nie zaleca się mocowania zamontowanego kotły gazowe do kominów o dużych przekrojach i wysokościach: słabnie ciąg, na powierzchniach wewnętrznych tworzy się wzmożona kondensacja. Tworzenie się kondensatu obserwuje się również, gdy kotły są podłączone do bardzo wysokich kominów, ponieważ znaczna część temperatury gazów spalinowych jest zużywana na ogrzewanie dużej powierzchni pochłaniającej ciepło.
Izolacja kominów
Aby uniknąć przechłodzenia spalin i kondensacji na wewnętrznych powierzchniach kanałów dymowych i wentylacyjnych, należy zachować optymalną grubość ścian zewnętrznych lub zaizolować je od zewnątrz: otynkować, obłożyć płytami żelbetowymi lub żużlowymi, panele lub cegły gliniane.
Rury stalowe konieczne jest zastosowanie preizolowanych lub izolowanych. Każdy producent pomoże Ci wybrać rodzaj i grubość izolacji.
Jaki powinien być komin dla kotłów gazowych i diesla?
Kominy są ważną częścią generatorów ciepła. Żaden kocioł nie może działać bez komina. Zadaniem komina jest usuwanie produktów spalania lub spalin z komory spalania kotła. W poszczególne domy kominy mogą być wewnętrzne – przechodzące przez stropy i dach budynku, zewnętrzne – montowane pionowo wzdłuż zewnętrznej powierzchni ściany oraz poziome – odprowadzające gazy przez ściana zewnętrzna zabudowania. Ostatni rodzaj komina stosowany jest w kotłach z wymuszonym odprowadzaniem spalin i zazwyczaj jest to komin typu „rura w rurze”. (Produkty spalania usuwane są rurą wewnętrzną, powietrze dostarczane jest do komory spalania kotła rurą zewnętrzną.) Kominy mogą być indywidualne - po jednym na kocioł lub grupę, dla kilku kotłów, jak np. budynki mieszkalne z ogrzewaniem mieszkania. Kominy muszą zostać obliczone i wybrane przez specjalistę. Nieprawidłowo zamontowany komin może być przyczyną niestabilnej pracy kotła; zamontowany bez uwzględnienia konfiguracji dachu, może zostać „wydmuchany” przez wiatr i ugasić kocioł. Ważne jest, aby wiedzieć, że średnica wewnętrzna komina nie może być mniejsza niż średnica szyjki kotła, aby na drodze spalin znajdowało się jak najmniej kolan i zagięć oraz aby przy montażu komina kominie, należy podjąć środki zapobiegające tworzeniu się kondensatu.
Co to jest kondensacja i jak powstaje?
Cechą nowoczesnych kotłów zasilanych gazem i paliwem płynnym jest niska temperatura spalin na wylocie kotła – od 100°C. Podczas spalania paliw węglowodorowych – gazu ziemnego lub oleju napędowego – powstaje para wodna, dwutlenek węgla, dwutlenek siarki i wiele innych związków chemicznych. Gdy mieszanina gazów unosi się do góry kominem, ochładza się. Kiedy jego temperatura spadnie do +55°C (temperatura „punktu rosy”), zawarta w mieszaninie gazowej para wodna ochładza się i zamienia w wodę – ulega kondensacji. Woda ta rozpuszcza związki siarki i inne substancje chemiczne znajdujące się w spalinach. Tworzą bardzo agresywną mieszaninę kwasów, która spływając szybko powoduje korozję materiału kominów. Spaliny schładza się zazwyczaj do temperatury „punktu rosy” na wysokości 4–5 m od wylotu kotła. Dlatego kominy o większej wysokości są wykonane ze stali nierdzewnej i izolowane. Syfon kondensatu montowany jest zawsze na dole komina. W przypadku kominów zewnętrznych istnieje konstrukcja typu „sandwich” - rurę kominową umieszcza się w rurze o większej średnicy, a przestrzeń między nimi wypełnia się izolatorem ciepła. Grubość warstwy termoizolacyjnej dobierana jest w zależności od minimalnej temperatury powietrza zewnętrznego.
Kominy ze stali nierdzewnej są dość drogie. Czy można zastosować rurę ceglaną do komina, jak w piec na drewno?
W żadnym wypadku nie należy tego robić. Po pierwsze mieszanina kwasów jest na tyle agresywna, że mur, jeśli nie jest wykonany ze specjalnych cegieł kwasoodpornych, może zostać zniszczony w jednym sezon grzewczy. Po drugie, gazy spalinowe mogą przedostawać się do pomieszczeń mieszkalnych przez niewidoczne pęknięcia w murze i powodować szkody dla zdrowia ludzkiego. Jeśli dom ma kanał z murarstwo, wówczas może pełnić funkcję komina tylko wtedy, gdy jest wyposażony w izolowany komin ze stali nierdzewnej z izolacją termiczną.
Czy istnieją systemy kominowe, w których nie wykorzystuje się metalu?
Tak. Niedawno na rynku rosyjskim pojawił się system kominowy oryginalny projekt, który nazywany jest „izolowanym systemem kominowym z wentylacją”. Składa się z pojedynczych modułów o wysokości 0,33 m. Każdy moduł to prostokątny blok z lekkiego betonu, wewnątrz którego zamocowana jest rura ceramiczna. Pomiędzy wewnętrzną ścianą bloku a zewnętrzną ścianą rury ceramicznej znajduje się kanał pełniący rolę przewodu wentylacyjnego, którego nie posiadają inne typy kominów. Bloki układa się jeden na drugim, uszczelnia specjalną masą uszczelniającą i montuje w kominie o dowolnej konfiguracji i wysokości. Kompletny zestaw systemu kominowego zawiera pełen zestaw niezbędnych elementów do podłączenia kominów kotłowych, przewietrzania komina przez dach oraz dekoracyjnego zakończenia rur. Cztery rodzaje modułów umożliwiają budowę kominów jednociągowych i dwuciągowych lub kominów z oddzielnymi kanały wentylacyjne. Dzięki temu konstrukcja systemu kominowego jest uniwersalna i wielowariantowa. Wewnętrzna rura ceramiczna jest odporna na wysokie temperatury i wahania temperatur; kwasoodporne (zabezpieczone przed kondensacją), szczelne i trwałe. System jest łatwy w montażu i nie wymaga wysoko wykwalifikowanych specjalistów. Koszt izolowanego systemu kominowego jest porównywalny z kosztem kominów wysoka klasa wykonany ze stali nierdzewnej.
czas-nn.ru
3.1.1. Obniżenie temperatury spalin
Poprawa efektywności energetycznej (efektywności) obiektu energetycznego spalania może skutkować redukcją emisji CO2, pod warunkiem, że poprawa ta doprowadzi do zmniejszenia zużycia paliwa. W tym przypadku emisja CO2 zmniejsza się proporcjonalnie do zmniejszenia zużycia paliwa. Jednakże efektem wzrostu sprawności może być także wzrost produkcji energii użytecznej przy stałym zużyciu paliwa (wzrost KM przy stałym Hf w równaniu 3.2). Może to prowadzić do wzrostu produktywności lub wydajności jednostki produkcyjnej przy jednoczesnej poprawie efektywności energetycznej. W tym przypadku następuje redukcja określonej emisji CO2 (na jednostkę produkcji), ale bezwzględna wielkość emisji pozostaje niezmieniona (patrz sekcja 1.4.1).
Orientacyjne wskaźniki efektywności energetycznej (efektywności) i odpowiadające im obliczenia różne procesy spalania paliwa podano w branżowych dokumentach referencyjnych i innych źródłach. W szczególności dokument EN 12952-15 zawiera zalecenia dotyczące obliczania sprawności kotłów wodnorurowych i odpowiednich sprzęt pomocniczy oraz w dokumencie EN12953-11 – kotły płomienicowe.
Ogólna charakterystyka
Jedną z możliwości ograniczenia strat energii cieplnej w procesie spalania jest obniżenie temperatury gazów spalinowych emitowanych do atmosfery. Można to osiągnąć poprzez:
Wybór optymalnych rozmiarów i innych cech sprzętu w oparciu o wymaganą moc maksymalną, z uwzględnieniem szacowanego marginesu bezpieczeństwa;
Intensyfikacja wymiany ciepła do procesu technologicznego poprzez zwiększenie właściwego strumienia ciepła (w szczególności zastosowanie zawirowaczy-turbulatorów zwiększających turbulencje przepływów cieczy roboczej), zwiększenie powierzchni lub poprawę powierzchni wymiany ciepła;
Odzysk ciepła ze spalin przy wykorzystaniu dodatkowego procesu technologicznego (np. produkcja pary przy wykorzystaniu ekonomizera, patrz rozdział 3.2.5);
Zainstalowanie nagrzewnicy powietrza lub wody lub zorganizowanie wstępnego podgrzewania paliwa za pomocą ciepła gazów spalinowych (patrz 3.1.1). Należy zauważyć, że ogrzewanie powietrzem może być konieczne, jeśli proces wymaga wysokiej temperatury płomienia (na przykład w szkle lub produkcja cementu). Podgrzana woda może być wykorzystana do zasilania kotła lub w instalacjach zaopatrzenia w ciepłą wodę (w tym centralnego ogrzewania);
Oczyszczanie powierzchni wymiany ciepła z gromadzących się cząstek popiołu i węgla w celu utrzymania wysokiej przewodności cieplnej. W szczególności w strefie konwekcyjnej można okresowo stosować zdmuchiwacze sadzy. Czyszczenie powierzchni wymiany ciepła w strefie spalania zwykle przeprowadza się podczas postoju urządzeń w celu przeglądu i konserwacji, ale w niektórych przypadkach stosuje się czyszczenie bez zatrzymywania (np. w grzejnikach w rafineriach);
Zapewnienie poziomu produkcji ciepła odpowiadającego istniejącym potrzebom (nie przekraczającego ich). Moc cieplną kotła można regulować np. dobierając optymalną przepustowość dysz paliwo płynne czyli optymalne ciśnienie pod jakim dostarczane jest paliwo gazowe.
Korzyści dla środowiska
Oszczędność energii.
Wpływ na różne elementy środowiska
Obniżenie temperatury gazów spalinowych może w pewnych warunkach stać w sprzeczności z celami w zakresie jakości powietrza, na przykład:
studfiles.net
Wielka encyklopedia ropy i gazu
Strona 3
Temperatura gazów spalinowych na wylocie pieca musi być co najmniej o 150 C wyższa od temperatury początkowej podgrzewanego surowca, aby zapobiec intensywnemu zużycie korozyjne powierzchnie rur w komorze konwekcyjnej.
Temperaturę gazów spalinowych na wylocie kotła, temperaturę ogrzanego powietrza na wejściu do paleniska, parametry przepływowe i termodynamiczne pary przegrzanej i pośredniej oraz wody zasilającej przyjmuje się dla danego współczynnika obciążenia za niezmienne.
Szczególnie ważna jest temperatura gazów spalinowych nad ścianą przepustu. Wysoka temperatura gazów na przejściu wiąże się z dużymi naprężeniami cieplnymi na powierzchni rur promiennikowych, temperaturą ich ścianek i dużym prawdopodobieństwem tworzenia się koksu. Koks osadzający się na wewnętrznej powierzchni rur utrudnia przekazywanie ciepła, co prowadzi do dalszego wzrostu temperatury ścianek i ich wypalenia.
Temperatura gazów spalinowych przed rekuperatorem w piecach grzewczych sięga 1400 C.
Temperaturę gazów spalinowych wprowadzanych do komina należy utrzymywać nie wyższą niż 500 C, regulując dopływ powietrza chłodzącego doprowadzanego do komina za pomocą wentylatora.
Temperatura spalin na wlocie do wymiennika ciepła podgrzewacza rozruchowego nie powinna przekraczać 630 - 650 C. Przekroczenie tej temperatury może doprowadzić do jego przedwczesnej awarii. Jeszcze ważniejsze jest, aby podczas pracy nagrzewnicy rozruchowej do pierścienia wymiennika ciepła zawsze dostarczane było powietrze lub gaz. Po wyłączeniu dopływu powietrza lub gazu temperatura arkuszy sit i rur gwałtownie wzrasta, co może spowodować awarię wymiennika ciepła. W takim przypadku konieczne jest natychmiastowe obniżenie temperatury gazów spalinowych do 450 C.
Temperatura spalin na wejściu do drugiej komory utrzymuje się na poziomie 850 C. Gazy opuszczające tę komorę o temperaturze 200 - 250 C trafiają do pierwszej (wzdłuż komory kwasowej), gdzie ich temperatura spada do 90 - 135 C.
Temperatura gazów spalinowych opuszczających komorę konwekcyjną i udających się do komina zależy od temperatury surowców wchodzących do pieca i przekracza ją o 100 - 150 C. Jednakże, gdy temperatura surowców jest wysoka ze względów technologicznych ( piece do ogrzewania oleju opałowego, piece do reformingu katalitycznego itp.), gazy spalinowe schładza się wykorzystując ciepło w podgrzewaczu pary, podgrzewaczu powietrza lub do ponownego podgrzewania wody kondensacyjnej i wytwarzania pary wodnej.
Temperatura gazów spalinowych nad ścianą przepustu jest jednym z najważniejszych wskaźników. Wysoka temperatura gazów spalinowych nad ścianą przepustu wiąże się z dużą intensywnością cieplną rur promiennikowych, wysoką temperaturą ich ścian oraz prawdopodobieństwem osadzania się koksu w rurach paleniska, a w konsekwencji możliwości ich wypalenia. Duża prędkość przepływu ogrzanego surowca pozwala na większe odprowadzanie ciepła, obniżenie temperatury ścianek rur, a co za tym idzie, pracę z wyższą temperaturą gazów nad przejściem i naprężeniami cieplnymi rur promiennikowych. Zwiększenie powierzchni rur promiennikowych pozwala również na zmniejszenie ich intensywności cieplnej oraz obniżenie temperatury gazów spalinowych nad kanałem. Czystość wewnętrznej powierzchni wężownic jest również najważniejszym czynnikiem wpływającym na temperaturę gazów nad ścianą przepustu. Temperatura gazów w przejściu jest dokładnie kontrolowana i zwykle nie przekracza 850 - 900 C.
Temperatura spalin na wejściu do strefy radiacyjnej wynosi 1100 - 1200 C, na wejściu do strefy konwekcyjnej 800 - 850 C.
Temperatura gazów spalinowych na wylocie pieca rurowego wynosi 900°C.
Temperatura spalin przed rekuperatorem będzie wynosić około 1100 C.
Strony: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
SZUKAJ
Straty ciepła do atmosfery przez mur pieca i returbenty zależą od powierzchni pieca, grubości i materiału muru oraz dachu. Stanowią 6-10%. Straty ciepła przez ścianki komory spalania szacuje się na 2-6%, a w komorze konwekcyjnej na 3-4%. Straty ciepła ze spalin zależą od współczynnika nadmiaru powietrza i temperatury gazów wychodzących z komina. Można je rozpoznać na podstawie ryc. 177 lit. a i b), biorąc pod uwagę, że temperatura gazów spalinowych podczas ciągu naturalnego nie powinna być niższa niż 250°C i o 100-150°C wyższa od temperatury surowców wchodzących do pieca. Wykorzystując ciepło spalin do ogrzania powietrza za pomocą sztucznego ciągu, można znacznie ograniczyć straty ciepła i uzyskać piec rurowy o sprawności 0,83-0,88.I dopiero poprzez osłonięcie komory spalania i zwiększenie jej objętości powstały normalne warunki pracy cewki. Powstały promiennikowe piece rurowe. We wczesnych projektach takich pieców rury osłonowe sufitu były chronione przed silnym działaniem płomienia za pomocą mankietów wykonanych z materiału ognioodpornego. Kołnierze żeliwne faliste na rurach konwekcyjnych zwiększają powierzchnię grzewczą w komorze konwekcyjnej pieca. W wyniku osłonięcia stropu pieca zwiększyło się przenikanie ciepła przez promieniowanie, obniżyła się temperatura spalin nad kanałem, wyeliminowano konieczność stosowania mankietów ochronnych i recyrkulacji spalin. Dla maksymalnego wykorzystania ciepła
Temperatura spalin za kotłem - 210 210 -
Projekty technologiczne przewidują obniżenie temperatury spalin przed wejściem do komina przy ciągu naturalnym do 250°C. Jeżeli dysponujesz specjalnymi oddymiaczami, temperaturę można obniżyć do 180-200°C. Ciepło gazów spalinowych o temperaturze 200-450°C (wartość średnia) można wykorzystać do ogrzania powietrza, wody, oleju w instalacji oraz do wytworzenia pary wodnej. Poniżej przedstawiono dane dotyczące zasobów cieplnych spalin na instalacji ELOU-AVT z wtórną destylacją benzyny o wydajności 3 mln ton/rok oleju siarkowego
Średnia temperatura spaliny w 293 305 310 -
Reżim temperaturowy wymienników ciepła surowców jest również ograniczony. Maksymalna dopuszczalna temperatura przy ciśnieniu regeneracji 3,0-4,0 MPa nie powinna przekraczać 425°C, dlatego też temperaturę gazów spalinowych opuszczających reaktory przed wejściem do wymiennika ciepła surowego należy obniżyć poprzez zmieszanie z zimnym czynnikiem chłodzącym.
Intensywność cieplna rur, kcal/(m2-h) konwekcja radiacyjna Temperatura spalin,
Powierzchnia nagrzewnic, Temperatura nagrzewania powietrza w nagrzewnicach, °С Temperatura gazów spalinowych, °С
Zwykle temperatura gazów spalinowych na przejściu jest automatycznie dostosowywana z korektą w oparciu o temperaturę produktu na wylocie z pieca. Aby monitorować i regulować piece rurowe, w ich rurociągach znajdują się następujące elementy.
Zużycie paliwa płynnego, kg/h Temperatura spalin na wylocie z pieca, °C. . . . Objętość spalin przy temperaturze wylotowej gazu od 4000 3130 2200
Temperatura spalin przed kotłami, °C 375 400 410 -
W instalacjach suszących przetwarzany materiał nie znajduje się w bezpośredniej bliskości pieca, jak ma to miejsce w piecach różnego typu kotłów warzelniczych, destylacyjnych i tym podobnych, dlatego temperatura w komorze spalania instalacji suszącej może być znacznie wyższa niż temperatura w piecach, w których znajdują się urządzenia zużywające ciepło. Jednak w tym przypadku o temperaturze decydują właściwości suszonego materiału oraz wymagania podyktowane jakością niektórych rodzajów produktu surowce nie tolerują wysokich temperatur, dlatego konieczne jest obniżenie temperatury spalin do temperatury.
Na podstawie ilości ciepła oddanego przez daną ilość spalin w układzie radiacyjnym określa się temperaturę gazów spalinowych wchodzących do układu konwekcyjnego.
Podczas pracy regeneratora temperatura gazów spalinowych może przekraczać normalną ze względu na spalanie tlenku węgla. Jeżeli zjawisko to zostanie wykryte w odpowiednim czasie, należy dokonać redystrybucji powietrza pomiędzy sekcjami, zmniejszając dopływ powietrza do sekcji, w których w spalinach opuszczających sekcję występuje nadmiar tlenu, i zwiększając jego dopływ do sekcji, w których jest go za mało. tlen. W przypadku gwałtownego wzrostu temperatury spalin następuje chwilowe zatrzymanie dopływu powietrza do poszczególnych lub wszystkich sekcji.
Reforming pierwotny gazu ziemnego parą odbywa się w pionowo rozmieszczonych rurach ogrzewanych spalinami, których dolne końce wprowadzane są bezpośrednio do reaktora do wtórnego reformingu metanu. Część gazów spalinowych jest wprowadzana przez perforowaną płytę do złoża katalizatora wtórnego reformingu, w którym wytwarzany jest gaz wzbogacony w azot. Temperatura spalin - 815°C
Piece ogniowe zastąpiono piecami konwekcyjnymi, w których wężownica jest oddzielona od komory spalania ścianką przelotową. Podczas eksploatacji takich pieców zidentyfikowano istotne wady: wysoką temperaturę gazów spalinowych nad ścianą przepustu, topienie i deformację muru, wypalenie rur górnych rzędów wężownicy. Aby obniżyć temperaturę w komorze spalania, zastosowano recyrkulację spalin i spalano paliwo przy podwyższonym współczynniku nadmiaru powietrza. Jednakże zwiększony przepływ powietrza zmniejszył wydajność pieców i nie zmniejszył wypalenia rur.
Temperatura w przegrzewaczu. W niektórych przypadkach w części konwekcyjnej pieca instalowana jest wężownica służąca do przegrzania pary wodnej dostarczanej do kolumn destylacyjnych w celu odpędzenia frakcji niskowrzących. Przegrzewacz umieszcza się w miejscu, gdzie temperatura spalin wynosi 450-550°C, czyli w środkowej lub dolnej części komory konwekcyjnej. Temperatura pary przegrzanej wynosi 350-400°C.
Szczególnie ważna jest temperatura gazów spalinowych nad ścianą przepustu. Wysoka temperatura gazów na przejściu wiąże się z dużymi naprężeniami cieplnymi na powierzchni rur promiennikowych, temperaturą ich ścianek i dużym prawdopodobieństwem tworzenia się koksu. Koks osadzający się na wewnętrznej powierzchni rur utrudnia przekazywanie ciepła, co prowadzi do dalszego wzrostu temperatury ścianek i ich wypalenia.
Zwiększenie prędkości ruchu nagrzanego surowca w rurach pieca zwiększa efektywność odprowadzania ciepła, obniża temperaturę ścianek rur, a tym samym umożliwia pracę z większą intensywnością cieplną rur promiennikowych i temperaturą spaliny na przepustce.
Typowa instalacja ELOU-AVT (A-12/9) o wydajności 3 mln ton/rok z wtórną destylacją benzyny posiada pięć pieców o łącznej wydajności cieplnej 81 Gkcal/h. We wszystkich piecach w ciągu 1 godziny spala się 11 130 kg paliwa. Temperatura gazów spalinowych na wyjściu z komór konwekcyjnych pieców wynosi 375-410°C. Aby wykorzystać energię cieplną gazów spalinowych przed wprowadzeniem ich do komina, w piecach instaluje się zdalne kotły na ciepło odzysknicowe typu KU-40.
Im niższa temperatura gazów spalinowych opuszczających komorę konwekcyjną, tym więcej ciepła pochłania ogrzany produkt olejowy. Zwykle przyjmuje się, że temperatura gazów spalinowych na wyjściu z komory konwekcyjnej jest o 100-150 ° C wyższa niż temperatura surowców wchodzących do pieca. Ponieważ jednak temperatura surowców wchodzących do pieca może być dość wysoka, około 160-200 ° C, a w przypadku niektórych procesów osiąga 250-300 ° C, wówczas w celu odzyskania ciepła ze spalin stosuje się nagrzewnicę powietrza (rekuperator) jest zainstalowany, w którym powietrze wchodzące do pieca jest podgrzewane w piecach. W przypadku posiadania nagrzewnicy powietrza i oddymiacza możliwe jest schłodzenie spalin przed wypuszczeniem ich do komina do temperatury 150°C. Przy ciągu naturalnym temperatura ta wynosi co najmniej 250°C.
Rury konwekcyjne odbierają ciepło poprzez konwekcję gazów spalinowych, promieniowanie ze ścian murowanych i promieniowanie gazów trójatomowych. Jak wspomniano na początku rozdziału, wymiana ciepła w komorze konwekcyjnej zależy od prędkości i temperatury gazów spalinowych, a także temperatury wsadu, średnicy rur i ich rozmieszczenia. Prędkość spalin w szybie konwekcyjnym waha się zwykle w granicach 3-4 m/s, a w kominie 4-6 m/s.
Rozwiązanie. Określmy sprawność pieca, jeśli temperatura spalin na wyjściu z komory konwekcyjnej wynosi
Temperatura gazów spalinowych na wylocie pieca wynosi 500°C. Ciepło gazów spalinowych wykorzystywane jest w rurowym trójciągowym (przez powietrze) nagrzewnicy powietrza o powierzchni grzewczej 875 m2 spaliny o temperaturze 250 C odprowadzane są do atmosfery przez komin bez stosowania wymuszonego ciągu.
Ustalmy temperaturę spalin za sekcją grzewczą komory radiacyjnej na g, c = 850° C, a za sekcją reakcyjną ip. c = 750° C. Zawartość ciepła w spalinach, ale rys. 6. 1 przy a = 1,1
Cechą charakterystyczną kotłów na ciepło odpadowe, jako urządzeń do wytwarzania pary, jest konieczność zapewnienia przejścia dużej liczby gazów spalinowych z ogrzewania na jednostkę wytworzonej pary wodnej (E1/d.g/C). Stosunek ten jest bezpośrednią funkcją początkowej temperatury gazów spalinowych na wejściu do aparatu i ich natężenia przepływu. Ze względu na stosunkowo niską temperaturę gazów spalinowych potrzebnych do wytworzenia pary, ich jednostkowe zużycie w kotłach na ciepło odpadowe jest znacznie wyższe (8-10 razy) niż w konwencjonalnych kotłach spalinowych. Zwiększone jednostkowe zużycie gazów grzewczych na jednostkę wytworzonej pary determinuje cechy konstrukcyjne kotłów na ciepło odpadowe. Mają duże wymiary i duże zużycie metalu. Aby pokonać dodatkowy opór dynamiczny gazu i wytworzyć wymaganą próżnię w palenisku pieca (ciąg), zużywa się 10-15% równoważnej mocy elektrycznej kotła na ciepło odpadowe.
Po napełnieniu leja wysuszonym katalizatorem należy otworzyć zawór znajdujący się pod lejem i wlać katalizator do kolumny kalcynacyjnej. Objętość leja odpowiada użytecznej objętości kolumny kalcynacyjnej, czyli jednemu wsadowi. Po napełnieniu kolumny katalizatorem piec zostaje rozpalony pod ciśnieniem (paliwem płynnym), kierując spaliny do atmosfery. Następnie po wyregulowaniu spalania w piecu spaliny wprowadzane są do obudowy kolumny kalcynacyjnej. Po nagrzaniu obudowy i upewnieniu się, że paliwo pali się prawidłowo, spaliny kierowane są na dno kolumny kalcynacyjnej w minimalnej ilości niezbędnej jedynie do pokonania oporu warstwy katalizatora. Następnie zaczynają powoli podnosić temperaturę gazów spalinowych na wyjściu z pieca i podgrzewać katalizator. Rozgrzewanie układu trwa około 10-12 godzin, w tym czasie wprowadza się taką ilość gazów spalinowych, aby nie doszło do przenoszenia katalizatora od góry. Za początek kalcynacji katalizatora uważa się osiągnięcie na dnie kolumny temperatury 600-650°C. Czas kalcynacji w tej temperaturze wynosi 10 godzin.
Następnie temperatura spalin na wyjściu z pieca jest stopniowo obniżana i przy temperaturze 250-300°C wstrzymuje się dopływ paliwa, jednak
Temperatura gazów na przejściu, napięcie cieplne powierzchni grzewczej rur promiennikowych oraz współczynnik sprawności bezpośredniej pieca są ze sobą powiązane. Im wyższy współczynnik bezpośredniego powrotu, tym niższa, przy niezmienionych czynnikach, temperatura gazów spalinowych w punkcie dojrzałości i tym niższe napięcie cieplne powierzchni grzewczej rur promiennikowych i odwrotnie.
Reaktory z wężownicą rurową. Reaktor rurowy z wężownicą układ pionowy Rury zostały opracowane do produkcji bitumu wg obwód ciągły w krajowych rafineriach. Temperatura reaktory. (rafinerie Kremenczug i Nowogorkowski) jest utrzymywana dzięki ciepłu gazów spalinowych pochodzących z pieca z komorą wstępną. Rozwiązanie to nie uwzględnia jednak specyfiki procesu utleniania egzotermicznego. Rzeczywiście, aby przyspieszyć nagrzewanie mieszaniny reakcyjnej w pierwszych rurach dalszego reaktora, konieczne jest podniesienie temperatury gazów spalinowych, ale w rezultacie utleniony materiał w kolejnych rurach ulega przegrzaniu, gdzie zachodzi reakcja utleniania i uwalnianie ciepła występują z dużą częstością. Zatem konieczne jest utrzymywanie pewnej pośredniej temperatury gazów spalinowych, bezpośrednio, zarówno w celu ogrzania mieszaniny reakcyjnej do temperatury reakcji, jak i późniejszego utrzymania temperatury na pożądanym poziomie. Ponad dobra decyzja surowiec podgrzewa się w piecu rurowym, a nadmiar ciepła reakcji w razie potrzeby usuwa się poprzez przedmuchanie powietrza przez rury reaktora umieszczone we wspólnej obudowie (zgodnie z projektem omskiego oddziału VNIPIneft każda rura reaktora jest umieszczona w osobna obudowa).
Jeżeli temperatura spalin na wyjściu ze wspólnych kolektorów regeneratora przekracza 650°C, oznacza to początek dopalania tlenku węgla. Aby to zatrzymać, należy gwałtownie zmniejszyć dopływ powietrza do górnej części regeneratora.
W celu obniżenia temperatury gazów spalinowych nad ścianą kanału, w starych piecach promiennikowo-konwekcyjnych, zwłaszcza w piecach do krakingu termicznego, stosuje się recyrkulację spalin. Chłodniejsze spaliny z wieprza paleniskowego zawracane są do komory spalania, co prowadzi do redystrybucji ciepła pomiędzy komorami. W komorze konwekcyjnej zmniejsza się napięcie termiczne górnych rur, ale ze względu na wzrost objętości gazów spalinowych zwiększa się ich prędkość i poprawia się przekazywanie ciepła w całej komorze konwekcyjnej. Współczynnik recyrkulacji w piecach rurowych waha się w granicach 1-3.
Niedoskonała konstrukcja palników pieców i kotłów do spalania paliwa oraz niedostateczne uszczelnienie pieców nie pozwala jeszcze na pracę z niewielkim nadmiarem powietrza. Dlatego uważa się, że temperatura rurek nagrzewnicy powietrza powinna być wyższa od temperatury punktu rosy agresywnych spalin, czyli nie niższa niż 130°C. W tym celu stosuje się wstępne lub pośrednie ogrzewanie zimnego powietrza lub specjalne schematy rozmieszczenia powierzchni grzewczej. Istnieją urządzenia, które konstrukcyjnie są zaprojektowane w taki sposób, że powierzchnia wymiany ciepła po stronie spalin jest znacznie większa niż po stronie powietrza atmosferycznego, dlatego sekcje nagrzewnic powietrza montuje się z rur o różnych współczynnikach ożebrowania, rosnących w kierunku zimnego końca ( do punktu wejścia zimnego powietrza), a tym samym temperatura ścianek rur zbliża się do temperatury gazów spalinowych. Nagrzewnice powietrza Bashorgener-Goneft są projektowane zgodnie z tą zasadą z żeliwnych rur żebrowanych i żebrowanych o dobrych wskaźnikach wydajności.
Katalizator nagrzewa się i kalcynuje poprzez bezpośredni kontakt ze spalinami wydobywającymi się z pieca, w którym spalane jest paliwo gazowe lub ciekłe. Temperatura gazów spalinowych utrzymywana jest automatycznie na poziomie 630-650°C, natomiast temperatura w strefie kalcynacji wynosi 600-630°C. Wypalony katalizator poprzez opalizujące rurki dolnej kratki-wlotu przedostaje się do Chon chłodzący, gdzie przemieszcza się pomiędzy rzędami rur chłodzonych powietrzem i sam się ochładza żądaną temperaturę. Na końcu rury rafinacyjnej umieszczony jest ruchomy, metalowy kubek, którego położenie reguluje wysokość warstwy katalizatora na znajdującym się poniżej przenośniku, a co za tym idzie, prędkość wyładunku produktu. Przenośnik taśmowy podaje nieobciążony katalizator na sito odsiewające drobne cząstki. Następnie rozlewany jest do metalowych beczek i dostarczany do magazynu wyrobów gotowych.
Im wyższa jest temperatura nagrzanego surowca w rurach promiennikowych i im większa jest jego skłonność do tworzenia koksu, tym mniejsza powinna być intensywność cieplna, a co za tym idzie, niższa temperatura spalin nad kanałem. W przypadku tego pieca zwiększenie powierzchni rur promiennikowych prowadzi do obniżenia temperatury gazów spalinowych nad kanałem i intensywności cieplnej rur promiennikowych. Zanieczyszczenie wewnętrznej powierzchni rur koksem lub innymi osadami może prowadzić do wzrostu temperatury gazów spalinowych nad kanałem i do wypalenia pierwszych rzędów rur w komorze konwekcyjnej pieca. Temperatura w przejściu jest dokładnie kontrolowana i zwykle nie przekracza 850-900°C.
Temperatura gazów spalinowych nad ścianą przepustu utrzymywana jest zwykle na poziomie 700-850°C, czyli na tyle wysoko, aby część ciepła mogła zostać oddana poprzez promieniowanie górne rzędy rury komory konwekcyjnej. Jednak główna ilość ciepła w komorze konwekcyjnej jest przenoszona w wyniku wymuszonej konwekcji gazów spalinowych (wytworzonej przez komin lub wyciąg dymowy).
Frakcja destylatu na wylocie pieca wynosi e = 0,4, gęstość par destylatu = 0,86. gęstość pozostałości = 0,910. Średnica rur w komorze radiacyjnej wynosi 152 x 6 mm, w komorze konwekcyjnej 127 x 6 mm, użyteczna długość rur wynosi 11,5 m, liczba rur wynosi odpowiednio 90 i 120 sztuk. Skład paliwa i teoretyczny przepływ powietrza są takie same jak w przykładach 6.1 i 6. 2, zawartość ciepła gazów spalinowych z nadmiarem powietrza a = 1,4 można znaleźć z ryc. 6. 1. Temperatura spalin na przejściu
Całkowity czas trwania obróbka hydrotermalna wraz z ogrzewaniem trwa około jednego dnia. Gdy ciśnienie w aparacie zacznie spadać, temperatura gazów spalinowych na wylocie pieca stopniowo się obniża, aż w końcu gaśnie dysza. Urządzenie chłodzone jest zimnym powietrzem z paleniska przez obudowę. Wysuszone kulki są rozładowywane i przesyłane do leja zasypowego kolumny kalcynacyjnej.
Pirometry ssące. W praktyce pomiaru wysokich temperatur spalin wykorzystuje się pirometry ssące. Głównymi elementami pirometrów ssących są termopara umieszczona w chłodzonej obudowie, układ ekranów oraz urządzenie do odsysania gazów. Elektrody termiczne izolowane są od siebie oraz od osłony ochronnej elementami sztywnymi (rurki słomkowe, koraliki jedno i dwukanałowe) wykonanymi z kwarcu (do 1100°C), porcelany (do 1200°C) i porcelany o materiały ceramiczne i emalie szklane o wysokiej zawartości tlenku glinu (do 1350°C) nakładane metodą przeciągania.
Kiedy niroscoile ulegają koksowaniu, następuje stopniowy wzrost temperatury ścianki rury, zwiększa się spadek ciśnienia, a w miejscach przegrzania rur można zaobserwować białe plamy. Tworzenie się osadów koksu w wężownicach pirotechnicznych ocenia się także na podstawie wzrostu temperatury gazów spalinowych w ciągu pieca. Koksowanie ZIA charakteryzuje się wzrostem oporu hydraulicznego układu wraz ze wzrostem temperatury produktów pirolizy po ZIA. Wzrostowi oporów hydraulicznych w pyro-cewkach i ZIA towarzyszy wzrost ciśnienia w zespole pieca, a w efekcie wydłuża się czas kontaktu i zmniejsza się uzysk niższych olefin.
Obniżenie temperatury spalin można osiągnąć poprzez:
Wybór optymalnych rozmiarów i innych cech sprzętu w oparciu o wymaganą moc maksymalną, z uwzględnieniem szacowanego marginesu bezpieczeństwa;
Intensyfikacja transportu ciepła do procesu technologicznego poprzez zwiększenie właściwego strumienia ciepła (w szczególności zastosowanie zawirowaczy-turbulatorów zwiększających turbulencje przepływów cieczy roboczej), zwiększenie powierzchni lub poprawę powierzchni wymiany ciepła;
Odzysk ciepła ze spalin w dodatkowym procesie technologicznym (np. podgrzanie dodatkowej wody zasilającej za pomocą ekonomizera);
. zainstalowanie nagrzewnicy powietrza lub wody lub zorganizowanie podgrzewania paliwa za pomocą ciepła gazów spalinowych. Należy pamiętać, że ogrzewanie powietrzem może być konieczne, jeżeli proces technologiczny wymaga wysokiej temperatury płomienia (np. przy produkcji szkła czy cementu). Podgrzana woda może być wykorzystana do zasilania kotła lub w instalacjach zaopatrzenia w ciepłą wodę (w tym centralnego ogrzewania);
Oczyszczanie powierzchni wymiany ciepła z gromadzących się cząstek popiołu i węgla w celu utrzymania wysokiej przewodności cieplnej. W szczególności w strefie konwekcyjnej można okresowo stosować zdmuchiwacze sadzy. Czyszczenie powierzchni wymiany ciepła w strefie spalania zwykle przeprowadza się podczas postoju urządzeń w celu przeglądu i konserwacji, ale w niektórych przypadkach stosuje się czyszczenie bez zatrzymywania (np. w grzejnikach w rafineriach);
Zapewnienie poziomu produkcji ciepła odpowiadającego istniejącym potrzebom (nie przekraczającego ich). Moc cieplną kotła można regulować np. dobierając optymalną przepustowość dysz na paliwo ciekłe lub optymalne ciśnienie pod jakim dostarczane jest paliwo gazowe.
Możliwe problemy
Obniżenie temperatury gazów spalinowych może w pewnych warunkach stać w sprzeczności z celami w zakresie jakości powietrza, na przykład:
Podgrzanie powietrza do spalania prowadzi do wzrostu temperatury płomienia, a w efekcie do intensywniejszego tworzenia się NOx, co może prowadzić do przekroczenia ustalonych norm emisyjnych. Wprowadzenie podgrzewania powietrza istniejące instalacje może być trudne lub nieopłacalne ze względu na ograniczoną przestrzeń, konieczność zainstalowania dodatkowych wentylatorów, a także systemów tłumienia NOx (jeśli istnieje ryzyko przekroczenia ustalonych norm). Należy zaznaczyć, że metoda tłumienia powstawania NOx poprzez wtryskiwanie amoniaku lub mocznika niesie ze sobą ryzyko przedostania się amoniaku do gazów spalinowych. Zapobieganie temu może wymagać zainstalowania kosztownych czujników amoniaku i układu kontroli wtrysku, a w przypadku znacznych zmian obciążenia – złożonego układu wtrysku, który pozwala na wstrzyknięcie substancji w odpowiednie miejsce w odpowiedniej temperaturze (np. dwóch grup wtryskiwaczy zainstalowanych na różnych poziomach);
Systemy oczyszczania gazu, w tym systemy tłumienia lub usuwania NOx i SOx, działają tylko w określonym zakresie temperatur. Jeżeli przepisy emisyjne wymagają stosowania takich systemów, współpraca z systemami odzysku może być trudna i nieopłacalna;
W niektórych przypadkach władze lokalne ustalają minimalną temperaturę gazów spalinowych na końcu komina, aby zapewnić odpowiednią dyspersję gazów spalinowych i brak smug. Ponadto firmy mogą z własnej inicjatywy przyjąć takie praktyki w celu poprawy swojego wizerunku. Opinia publiczna może interpretować obecność widocznej smugi dymu jako oznakę zanieczyszczenia środowiska, natomiast brak smugi dymu może być postrzegany jako oznaka czystej produkcji. Dlatego w określonych warunkach pogodowych niektóre przedsiębiorstwa (na przykład spalarnie śmieci) mogą w specjalny sposób podgrzewać gazy spalinowe przed wypuszczeniem ich do atmosfery, wykorzystując gaz ziemny. Prowadzi to do marnowania zużycia energii.
Efektywność energetyczna
Im niższa temperatura spalin, tym wyższy poziom efektywności energetycznej. Jednakże obniżenie temperatury gazów poniżej pewnego poziomu może stwarzać pewne problemy. W szczególności, jeśli temperatura spadnie poniżej kwaśnego punktu rosy (temperatura, w której skrapla się woda i kwas siarkowy, zwykle 110-170°C w zależności od zawartości siarki w paliwie), może to prowadzić do korozji. powierzchnie metalowe. Może to wymagać zastosowania materiałów odpornych na korozję (takie materiały istnieją i można je zastosować w instalacjach wykorzystujących jako paliwo olej, gaz lub odpady), a także odbioru i przetwarzania kwaśnego kondensatu.
Okres zwrotu inwestycji może wynosić od mniej niż pięciu do pięćdziesięciu lat, w zależności od wielu parametrów, w tym wielkości instalacji, temperatury gazów spalinowych itp.
Wymienione powyżej strategie (z wyjątkiem okresowego czyszczenia) wymagają dodatkowych inwestycji. Optymalnym okresem na podjęcie decyzji o ich zastosowaniu jest okres projektowania i budowy nowa instalacja. Jednocześnie możliwe jest wdrożenie tych rozwiązań także w już istniejącym przedsiębiorstwie (o ile istnieje niezbędna przestrzeń do zainstalowania sprzętu).
Niektóre zastosowania energii gazów spalinowych mogą być ograniczone ze względu na różnice między temperaturą gazów a specyficznymi wymaganiami dotyczącymi temperatury na wlocie procesu zużywającego energię. Dopuszczalna wielkość tej różnicy jest określana poprzez równowagę pomiędzy względami oszczędności energii a kosztem dodatkowego wyposażenia niezbędnego do wykorzystania energii gazów spalinowych.
Praktyczna wykonalność odzysku zawsze zależy od dostępności potencjalnego zastosowania lub odbiorcy odzyskanej energii. Środki mające na celu obniżenie temperatury gazów spalinowych mogą zwiększyć powstawanie niektórych substancji zanieczyszczających.
Tabela. B.2
| T, C | , kg/m3 | , J/(kgK) | , [W/(mK)] | , M2 /Z | Pr |
| 100 | 0,950 | 1068 | 0,0313 | 21,54 | 0,690 |
| 200 | 0,748 | 1097 | 0,0401 | 32,80 | 0,670 |
| 300 | 0,617 | 1122 | 0,0484 | 45,81 | 0,650 |
| 400 | 0,525 | 1151 | 0,0570 | 60,38 | 0,640 |
| 500 | 0,457 | 1185 | 0,0656 | 76,30 | 0,630 |
| 600 | 0,505 | 1214 | 0,0742 | 93,61 | 0,620 |
| 700 | 0,363 | 1239 | 0,0827 | 112,1 | 0,610 |
| 800 | 0,330 | 1264 | 0,0915 | 131,8 | 0,600 |
| 900 | 0,301 | 1290 | 0,0100 | 152,5 | 0,590 |
| 1000 | 0,275 | 1306 | 0,0109 | 174,3 | 0,580 |
| 1100 | 0,257 | 1323 | 0,01175 | 197,1 | 0,570 |
| 1200 | 0,240 | 1340 | 0,01262 | 221,0 | 0,560 |
Zadanie nr 5. Przenikanie ciepła przez promieniowanie
Średnica ścianki rurociągu D= …[mm] podgrzany do temp T1 =…[°С] i ma współczynnik promieniowania cieplnego. Rurociąg jest umieszczony w kanale o przekroju BXH[mm], którego powierzchnia ma temperaturę T2 =…[°С] i emisyjność C2 = … [W/(m.m.)2 ·K4 )] .Obliczyć zmniejszoną emisyjność i straty ciepła Q rurociągu ze względu na radiacyjną wymianę ciepła.
Warunki zadania podano w tabeli 5.
Wartości współczynnika emisyjności cieplnej materiałów podano w tabeli B.1 w dodatku B.
Opcje zadań
Tabela. 5
| №zadania | D, [mm] | T1 , [°С] | T2 , [°С] | C2 ,[W/(m.m.)2 ·K4 )]. | BXH, [mm] | Materiał rury |
| 1 | 400 | 527 | 127 | 5,22 | 600x800 | stal oksydowana |
| 2 | 350 | 560 | 120 | 4,75 | 480x580 | aluminiumsurowy |
| 3 | 300 | 520 | 150 | 3,75 | 360 x 500 | Beton |
| 4 | 420 | 423 | 130 | 5,25 | 400x600 | lane żelazo |
| 5 | 380 | 637 | 200 | 3,65 | 550x500 | oksydowany mosiądz |
| 6 | 360 | 325 | 125 | 4,50 | 500x700 | utleniona miedź |
| 7 | 410 | 420 | 120 | 5,35 | 650x850 | polerowana stal |
| 8 | 400 | 350 | 150 | 5,00 | 450x650 | oksydowane aluminium |
| 9 | 450 | 587 | 110 | 5,30 | 680x580 | polerowany mosiądz |
| 10 | 460 | 547 | 105 | 5,35 | 480x600 | polerowana miedź |
| 11 | 350 | 523 | 103 | 5,20 | 620x820 | szorstka stal |
| 12 | 370 | 557 | 125 | 5,10 | 650x850 | zamienione w żeliwo |
| 13 | 360 | 560 | 130 | 4,95 | 630x830 | polerowane aluminium |
Kontynuacja tabeli. 5
| 14 | 250 | 520 | 120 | 4,80 | 450x550 | walcowany mosiądz |
| 15 | 200 | 530 | 130 | 4,90 | 460x470 | polerowana stal |
| 16 | 280 | 540 | 140 | 5,00 | 480x500 | szorstkie żeliwo |
| 17 | 320 | 550 | 150 | 5,10 | 500x500 | oksydowane aluminium |
| 18 | 380 | 637 | 200 | 3,65 | 550x500 | polerowany mosiądz |
| 19 | 360 | 325 | 125 | 4,50 | 500x700 | polerowana miedź |
| 20 | 410 | 420 | 120 | 5,35 | 650x850 | szorstka stal |
| 21 | 400 | 350 | 150 | 5,00 | 450x650 | zamienione w żeliwo |
| 22 | 450 | 587 | 110 | 5,30 | 680x580 | polerowane aluminium |
| 23 | 460 | 547 | 105 | 5,35 | 480x600 | walcowany mosiądz |
| 24 | 350 | 523 | 103 | 5,20 | 620x820 | stal oksydowana |
| 25 | 370 | 557 | 125 | 5,10 | 650x850 | aluminiumsurowy |
| 26 | 450 | 587 | 110 | 5,30 | 450x650 | Beton |
| 27 | 460 | 547 | 105 | 5,35 | 680x580 | lane żelazo |
| 28 | 350 | 523 | 103 | 5,20 | 480x600 | oksydowany mosiądz |
| 29 | 370 | 557 | 125 | 5,10 | 620x820 | utleniona miedź |
| 30 | 280 | 540 | 140 | 5,00 | 480x500 | polerowana stal |
Sąsiednie pliki w elemencie [UNSORT]
Źródło: https://StudFiles.net/preview/5566488/page:8/
7. Droga gazowo-powietrzna, kominy, oczyszczanie spalin
Gazovik - przemysłowe urządzenia gazowe Katalog GOST, SNiP, PB SNiP II-35-76 Instalacje kotłowe
7.1. Projektując kotłownie, należy przyjąć instalację ciągu (oddymiacze i dmuchawy) zgodnie z specyfikacje techniczne zakłady produkcyjne. Z reguły ciąg instalacji należy zapewnić indywidualnie dla każdego kotła.
7.2. Instalacje ciągu grupowego (dla poszczególnych grup kotłów) lub ogólnego (dla całej kotłowni) można stosować przy projektowaniu nowych kotłowni z kotłami o wydajności do 1 Gcal/h oraz przy projektowaniu kotłowni po rekonstrukcji.
7.3. Instalacje z ciągiem grupowym lub ogólnym należy projektować z dwoma oddymiaczami i dwoma wentylatorami nadmuchowymi. Wydajność projektową kotłów, dla których przewidziano te instalacje, zapewnia równoległa praca dwóch oddymiaczy i dwóch dmuchaw.
7.4. Wyboru jednostek ciągu należy dokonać biorąc pod uwagę współczynniki bezpieczeństwa dotyczące ciśnienia i wydajności zgodnie z Zał. 3 niniejszego regulaminu.
7.5. Projektując instalacje ciągu w celu regulacji ich wydajności, należy przewidzieć urządzenia prowadzące, sprzęgła indukcyjne i inne urządzenia, które zapewniają ekonomiczne metody kontroli i są dostarczane w komplecie z wyposażeniem.
7.6.*
Projektowanie kanałów gazowo-powietrznych kotłowni odbywa się zgodnie ze standardową metodą obliczeń aerodynamicznych instalacji kotłowych TsKTI im. I. I. Polzunova.
W przypadku kotłowni wbudowanych, przystawnych i dachowych należy przewidzieć w ścianach otwory do doprowadzenia powietrza do spalania, umieszczone z reguły w górnej strefie pomieszczenia. Wymiary otwartego przekroju otworów ustala się przy zapewnieniu prędkości powietrza w nich nie większej niż 1,0 m/s.
7.7. Odporność gazową kotłów produkowanych na skalę przemysłową należy przyjmować zgodnie z danymi producenta.
7.8. W zależności od warunków hydrogeologicznych i rozwiązań rozplanowania kotłów zewnętrzne kanały gazowe należy prowadzić pod ziemią lub na powierzchni. Kanały gazowe powinny być wykonane z cegły lub żelbetu. Stosowanie naziemnych metalowych kanałów gazowych jest dozwolone w drodze wyjątku, po przeprowadzeniu odpowiedniego studium wykonalności.
7.9. Rurociągi gazowo-powietrzne wewnątrz kotłowni mogą być wykonane ze stali o przekroju okrągłym. Rurociągi gazowe i powietrzne przekrój prostokątny Dopuszczalne jest umieszczanie w miejscach przylegających do prostokątnych elementów wyposażenia.
7.10. Na odcinkach kanałów spalinowych, na których możliwe jest gromadzenie się popiołu, należy przewidzieć urządzenia czyszczące.
7.11. W przypadku kotłowni zasilanych paliwem siarkowym, jeżeli istnieje możliwość tworzenia się kondensatu w kanałach gazowych, należy zapewnić zabezpieczenie przed korozją powierzchni wewnętrznych kanałów gazowych zgodnie z przepisami budowlanymi i zasadami ochrony konstrukcje budowlane od korozji.
RURY DYMOWE
7.12. Kominy kotłowni muszą być budowane według standardowych projektów. Przy opracowywaniu indywidualnych projektów kominów należy kierować się rozwiązaniami technicznymi przyjętymi w projektach standardowych.
7.13. W przypadku kotłowni należy przewidzieć budowę jednego komina. Dopuszcza się dostarczenie dwóch lub większej liczby rur z odpowiednim uzasadnieniem.
7.14.* Wysokość kominów ze sztucznym ciągiem określa się zgodnie z Wytycznymi dotyczącymi obliczeń dyspersji w atmosferze substancje szkodliwe zawarte w emisjach z przedsiębiorstw i Normy sanitarne projektowanie przedsiębiorstw przemysłowych. Wysokość kominów z ciągiem naturalnym ustalana jest na podstawie wyników obliczeń aerodynamicznych drogi gaz-powietrze i sprawdzana pod kątem warunków rozprzestrzeniania się szkodliwych substancji w atmosferze.
Przy obliczaniu rozproszenia substancji szkodliwych w atmosferze należy uwzględnić maksymalne dopuszczalne stężenia popiołu, tlenków siarki, dwutlenku azotu i tlenku węgla. W takim przypadku ilość uwolnionych szkodliwych emisji jest z reguły brana na podstawie danych producentów kotłów; w przypadku braku tych danych ustala się ją w drodze obliczeń.
Wysokość ujścia kominów kotłowni wbudowanych, nadstawnych i naddaszowych musi być wyższa niż dopuszczalna wartość parcia wiatru, ale nie mniejsza niż 0,5 m nad dachem i nie mniejsza niż 2 m nad dachem kotłowni wyższa część budynku lub najwyższy budynek w promieniu 10 m.
7.15.* Średnice otworów wylotowych kominów stalowych wyznacza się na podstawie warunku optymalnych prędkości gazów w oparciu o obliczenia techniczno-ekonomiczne. Średnice otworów wylotowych rur ceglanych i żelbetowych określa się na podstawie wymagań punktu 7.16 niniejszego regulaminu.
7.16. Aby zapobiec przenikaniu gazów spalinowych w grubość konstrukcji z rur ceglanych i żelbetowych, dodatnie ciśnienie statyczne na ścianach szybu wylotowego gazu. W tym celu należy spełnić warunek R1, zwiększyć średnicę rury lub zastosować rurę o specjalnej konstrukcji (z wewnętrzną gazoszczelną lufą wylotową gazu, z przeciwciśnieniem pomiędzy lufą a okładziną).
7.17. Tworzenie się kondensatu w pniach rur ceglanych i żelbetowych odprowadzających produkty spalania paliwa gazowego jest dozwolone we wszystkich trybach pracy.
7.18.*
W kotłowniach zasilanych paliwem gazowym dopuszczalne jest stosowanie kominów stalowych, jeżeli podwyższenie temperatury spalin nie jest ekonomicznie wykonalne.
W przypadku autonomicznych kotłowni kominy muszą być gazoszczelne i wykonane z metalu lub materiały niepalne. Rury z reguły muszą posiadać zewnętrzną izolację termiczną zapobiegającą tworzeniu się kondensatu oraz luki umożliwiające kontrolę i czyszczenie.
7.19.
Otwory na kanały gazowe w jednym poziomym odcinku pnia lub szkła fundamentowego powinny być rozmieszczone równomiernie na całym obwodzie.
Całkowita powierzchnia osłabienia w jednym przekroju poziomym nie powinna przekraczać 40% całkowitej powierzchni przekroju dla szybu żelbetowego lub powłoki fundamentowej i 30% dla szybu z rury murowanej.
7.20. Kanały gazu zasilającego na styku z kominem muszą mieć kształt prostokątny.
7.21. Przy podłączeniu przewodów gazowych do komina należy zastosować złącza temperaturowo-osadowe lub kompensatory.
7.22. Konieczność stosowania okładzin i izolacji termicznej w celu zmniejszenia naprężeń cieplnych w pniach rur ceglanych i żelbetowych określają obliczenia termotechniczne.
7.23. W rurach przeznaczonych do usuwania gazów spalinowych ze spalania paliwa siarkowego, w przypadku wystąpienia kondensacji (niezależnie od procentowej zawartości siarki), należy na całej wysokości szybu zastosować wykładzinę z materiałów kwasoodpornych. W przypadku braku kondensatu na wewnętrznej powierzchni rury wylotowej gazu, we wszystkich trybach pracy dopuszczalne jest stosowanie wykładziny wykonanej z cegła gliniana do kominów lub cegieł glinianych zwykłych wytłoczonych plastycznie o stopniu nie niższym niż 100 i nasiąkliwości wodnej nie większej niż 15% na zaprawach gliniasto-cementowych lub złożonych o stopniu nie niższym niż 50.
7.24. Obliczenie wysokości komina i wybór projektu ochrony wewnętrznej powierzchni jego pnia przed agresywnym wpływem środowiska należy przeprowadzić w oparciu o warunki spalania paliwa głównego i rezerwowego.
7.25. Wysokość i umiejscowienie komina należy uzgodnić z lokalnym Wydziałem Lotnictwa Cywilnego. Lekkie ogrodzenia kominów i farba do oznakowania zewnętrznego muszą spełniać wymagania Instrukcji Służby Lotniczej w Lotnictwie Cywilnym ZSRR.
7.26. Projekty powinny uwzględniać zabezpieczenie antykorozyjne części zewnętrznej konstrukcje stalowe kominy ceglane i żelbetowe, a także powierzchnie rur stalowych.
7.27. W dolnej części komina lub fundamentu należy przewidzieć włazy do kontroli rury oraz, w razie potrzeby, urządzenia do odprowadzania kondensatu.
CZYSZCZENIE SPALIN
7.28. Kotłownie przystosowane do pracy na paliwach stałych (węgiel, torf, łupki bitumiczne i odpady drzewne) muszą być wyposażone w instalacje do oczyszczania gazów spalinowych z popiołów w przypadkach, gdy
Notatka. W przypadku awaryjnego wykorzystania paliwa stałego nie jest wymagana instalacja odpopielaczy.
7.29.
Wyboru rodzaju popielników dokonuje się w zależności od ilości gazów do oczyszczenia, wymaganego stopnia oczyszczenia oraz możliwości rozmieszczenia na podstawie porównania technicznego i ekonomicznego możliwości montażu popiołów różne typy.
Jako urządzenia do zbierania popiołu należy stosować:
- bloki cyklonowe TsKTI lub NIIOGAZ - o objętości spalin od 6000 do 20000 m3/h.
- cyklony akumulatorowe – o objętości spalin od 15 000 do 150 000 m3/h,
- cyklony akumulatorowe z recyrkulacją i elektrofiltrami – o objętości spalin przekraczającej 100 000 m3/h.
Odpylacze „mokre” z niskokaloryczną zwężką Venturiego z odkraplaczami można stosować w przypadku posiadania instalacji hydroodpopielania i żużla oraz urządzeń zapobiegających przedostawaniu się do zbiorników wodnych szkodliwych substancji zawartych w pulpie popiołowo-żużlowej.
Objętości gazu pobierane są w temperaturze roboczej.
7.30. Współczynniki czyszczenia urządzeń do gromadzenia popiołu przyjmuje się w drodze obliczeń i muszą mieścić się w granicach określonych w aplikacji. 4 niniejszego regulaminu.
7.31. Instalacja odpylaczy musi być przewidziana po stronie ssącej oddymiaczy, z reguły na terenach otwartych. Po odpowiednim uzasadnieniu dopuszcza się instalowanie w lokalu popielników.
7.32. Kolektory popiołu dostarczane są indywidualnie dla każdego kotła. W niektórych przypadkach możliwe jest zapewnienie grupy popielników lub jednego aparatu sekcyjnego dla kilku kotłów.
7.33. Jeżeli kotłownia pracuje na paliwie stałym, popióły indywidualne nie powinny posiadać przewodów obejściowych.
7.34.
Kształt i powierzchnia wewnętrzna leja zasypowego musi zapewniać całkowity wyrzut popiołu na zasadzie grawitacji, przy czym przyjmuje się, że kąt nachylenia ścianek zasypu do poziomu wynosi 600, a w uzasadnionych przypadkach dopuszcza się co najmniej 550.
Bunkry zbierające popiół muszą posiadać hermetyczne uszczelki.
7.35. Prędkość gazów w kanale zasilającym odpopielaczy należy przyjąć na poziomie co najmniej 12 m/s.
7.36. W kotłowniach przeznaczonych do pracy na odpadach drzewnych, w których ApV≤5000, należy stosować łapacze „mokrych”. Za popielnikami nie montuje się łapaczy iskier.
Źródło: https://gazovik-gas.ru/directory/add/snip_2_35_76/trakt.html
Kondensacja w kominie i punkt rosy
14.02.2013
A. Batsulin
Aby zrozumieć proces tworzenia się kondensatu w kominach pieców, ważne jest zrozumienie pojęcia punktu rosy. Punkt rosy to temperatura, w której para wodna zawarta w powietrzu skrapla się w wodę.
W każdej temperaturze w powietrzu może rozpuścić się nie więcej niż określona ilość pary wodnej. Wielkość ta nazywana jest gęstością pary nasyconej dla danej temperatury i wyrażana jest w kilogramach na metr sześcienny przestrzeni.
Na ryc. Rysunek 1 przedstawia wykres gęstości pary nasyconej w funkcji temperatury. Ciśnienia cząstkowe odpowiadające tym wartościom zaznaczono po prawej stronie. Dane zawarte w tej tabeli służą jako podstawa. Na ryc. Rysunek 2 przedstawia początkową część tego samego wykresu.
Ryż. 1.
Ciśnienie pary wodnej nasyconej.
Ryż. 2.
Prężność pary wodnej nasyconej, zakres temperatur 10 - 120*C
Wyjaśnijmy, jak korzystać z wykresu prosty przykład. Weź garnek z wodą i przykryj pokrywką. Po pewnym czasie pod pokrywką ustali się równowaga pomiędzy wodą a nasyconą parą wodną. Niech temperatura patelni wyniesie 40*C, wówczas gęstość pary pod pokrywką wyniesie około 50 g/m3. Ciśnienie cząstkowe pary wodnej pod pokrywką zgodnie z tabelą (i wykresem) wyniesie 0,07 atm, pozostałe 0,93 atm będzie stanowić ciśnienie powietrza.
(1 bar = 0,98692 atm). Zacznijmy powoli podgrzewać patelnię, a w temperaturze 60*C gęstość pary nasyconej pod pokrywką będzie już wynosić 0,13 kg/m3, a jej ciśnienie cząstkowe będzie wynosić 0,2 atm. W temperaturze 100*C ciśnienie cząstkowe pary nasyconej pod pokrywką osiągnie jedną atmosferę (czyli ciśnienie zewnętrzne), co oznacza, że pod pokrywką nie będzie już powietrza. Woda zacznie się gotować, a spod pokrywki zacznie wydobywać się para.
W tym przypadku gęstość pary nasyconej pod pokrywą wyniesie 0,59 kg/m3. Teraz zamknijmy hermetycznie pokrywkę (czyli zamieńmy ją w autoklaw) i włóżmy do niej zawór bezpieczeństwa, na przykład na 16 atm, i kontynuujmy podgrzewanie samej patelni. Wrzenie wody ustanie, a ciśnienie i gęstość pary pod pokrywką wzrośnie, a gdy osiągnie temperaturę 200*C, ciśnienie osiągnie 16 atm (patrz wykres). W tym samym czasie woda ponownie się zagotuje, a spod zaworu zacznie wydobywać się para.
Teraz gęstość pary pod pokrywą będzie wynosić 8 kg/m3.
Rozważając wytrącanie się kondensatu ze spalin (FG), interesująca jest tylko część wykresu do ciśnienia 1 atm, ponieważ piec komunikuje się z atmosferą, a panujące w nim ciśnienie jest równe ciśnieniu atmosferycznemu z dokładnością do kilka Pa. Oczywiste jest również, że punkt rosy generatora diesla jest poniżej 100*C.
para wodna w spalinach
Aby określić punkt rosy gazów spalinowych (czyli temperaturę, w której z generatora diesla wypada kondensat), konieczna jest znajomość gęstości pary wodnej w generatorze diesla, która zależy od składu paliwa, jego wilgotności , współczynnik nadmiaru powietrza i temperatura. Gęstość pary jest równa masie pary wodnej zawartej w 1 m3 spalin w danej temperaturze.
Wzory na objętość DW wyprowadzono w tej pracy, podrozdział 6.1, wzory A1.3 - A1.8. Po przekształceniach otrzymujemy wyrażenie na gęstość pary w spalinach w zależności od wilgotności drewna, współczynnika nadmiaru powietrza i temperatury. Wilgotność powietrza źródłowego stanowi niewielką korektę i nie jest brana pod uwagę w tym wyrażeniu.
Formuła ma proste znaczenie fizyczne. Jeśli pomnożymy licznik dużej frakcji przez 1/(1+w), otrzymamy masę wody w generatorze diesla, w kg na kg drewna. A jeśli pomnożymy mianownik przez 1/(1+w), otrzymamy objętość właściwą DG w nm3/kg. Mnożnik temperatury służy do przeliczenia normalnych metrów sześciennych na rzeczywiste w temperaturze T. Po podstawieniu liczb otrzymujemy wyrażenie:
Teraz możesz określić punkt rosy gazów spalinowych metoda graficzna. Nałóżmy wykres gęstości pary w DG na wykres gęstości pary wodnej nasyconej. Przecięcie wykresów będzie odpowiadać punktowi rosy DG przy odpowiedniej wilgotności i nadmiarze powietrza. Na ryc. 3 i 4 pokazują wynik.
Ryż. 3.
Punkt rosy spalin z nadmiarem powietrza wynosi jedność i różną wilgotność drewna.
Z ryc. 3 wynika, że w najbardziej niekorzystnym przypadku przy spalaniu drewna o wilgotności 100% (połowa masy próbek to woda) bez nadmiaru powietrza, kondensacja pary wodnej rozpocznie się w temperaturze około 70*C.
W warunkach typowych dla pieców okresowych (wilgotność drewna 25% i nadmiar powietrza około 2) kondensacja rozpocznie się po ochłodzeniu gazów spalinowych do temperatury 46*C. (patrz rys. 4)
Ryż. 4.
Punkt rosy spalin przy wilgotności drewna 25% i różnym nadmiarze powietrza.
Z ryc. 4 również wyraźnie pokazuje, że nadmiar powietrza znacznie obniża temperaturę skraplania. Jednym ze sposobów wyeliminowania kondensacji w rurach jest domieszanie nadmiaru powietrza do komina.
Poprawka na zmienność składu paliwa
Wszystkie powyższe rozważania obowiązują w przypadku, gdy skład paliwa pozostaje niezmienny w czasie, np. w zbiorniku paliwa spalany jest gaz lub w sposób ciągły podawane są pellety. Kiedy w piecu wsadowym spalany jest ładunek drewna, skład gazów spalinowych zmienia się w czasie. Najpierw wypalają się substancje lotne i wilgoć odparowuje, a następnie spala się pozostałość węgla. Wiadomo, że w początkowym okresie zawartość pary wodnej w generatorze diesla będzie znacznie wyższa niż obliczona, a na etapie spalania pozostałości węglowej będzie niższa. Spróbujmy z grubsza oszacować temperaturę punktu rosy w początkowym okresie.
Pozwól, aby składniki lotne z nadzienia wypaliły się w pierwszej jednej trzeciej procesu podgrzewania, a cała wilgoć zawarta w nadzieniu wyparuje w tym czasie. Wówczas stężenie pary wodnej w pierwszej trzeciej części procesu będzie trzykrotnie wyższe od średniej. Przy wilgotności drewna 25% i 2-krotnym nadmiarze powietrza gęstość pary wyniesie 0,075 * 3 = 0,225 kg/m3. (patrz RYSUNEK, niebieski wykres). Temperatura kondensacji będzie wynosić 70-75*C. Jest to przybliżony szacunek, ponieważ nie wiadomo, jak skład DG zmienia się w rzeczywistości w miarę wypalania się wypełnienia.
Ponadto ze spalin kondensują się niespalone substancje lotne wraz z wodą, co najwyraźniej nieznacznie zwiększa punkt rosy generatora diesla.
Kondensacja w kominach
Unoszące się spaliny komin stopniowo ochładzać. Podczas chłodzenia poniżej punktu rosy na ścianach komina zaczyna tworzyć się kondensacja. Szybkość chłodzenia generatora diesla w kominie zależy od przekroju przepływu rury (powierzchni jej zewnętrznej powierzchni), materiału rury i jej zawartości, a także intensywności spalania. Im wyższa szybkość spalania, tym większy przepływ gazów spalinowych, co oznacza, że przy niezmienionych czynnikach gazy będą schładzać się wolniej.
Tworzenie się kondensatu w kominach pieców lub pieców kominkowych okresowych ma charakter cykliczny. W początkowej chwili, gdy rura nie jest jeszcze nagrzana, kondensat opada na jej ścianki, a gdy rura się nagrzewa, kondensat odparowuje. Jeśli woda z kondensatu zdoła całkowicie odparować, stopniowo impregnuje mur komina, a na ścianach zewnętrznych pojawiają się czarne smoliste osady. Jeśli zdarzy się to na zewnątrz komina (na zewnątrz lub na mrozie strych), wówczas ciągłe nawilżanie muru w zimie doprowadzi do zniszczenia cegły piecowej.
Spadek temperatury w kominie zależy od jego konstrukcji oraz wielkości przepływu DG (intensywności spalania paliwa). W kominach murowanych spadek temperatury może sięgać 25*C na metr bieżący. Uzasadnia to wymóg, aby temperatura generatora diesla na wylocie pieca („na widoku”) wynosiła 200–250 * C, przy czym na głowicy rury powinna wynosić 100–120 * C, czyli wyraźnie wyższa niż punkt rosy. Spadek temperatury w izolowanych kominach warstwowych wynosi zaledwie kilka stopni na metr, a temperaturę na wylocie pieca można obniżyć.
Kondensacja powstająca na ścianach komina ceglanego jest wchłaniana do muru (ze względu na porowatość cegły), a następnie odparowuje. W kominach nierdzewnych (sandwich) nawet niewielka ilość kondensatu powstałego w początkowym okresie natychmiast zaczyna spływać. Dlatego też, aby uniknąć przedostawania się kondensatu do izolacji komina, rury wewnętrzne zmontowane w taki sposób, że górna rura jest wsunięta w dolną, tj. „przez kondensat”.
Znając prędkość spalania drewna w piecu oraz przekrój komina, można oszacować spadek temperatury w kominie na metr bieżący korzystając ze wzoru:
q - współczynnik pochłaniania ciepła przez ceglane ściany komina, 1740 W/m2 S - powierzchnia odbierająca ciepło 1 m komina, m2c - pojemność cieplna spalin, 1450 J/nm3*CF - przepływ spalin, nm3/ godzina V - objętość właściwa generatora diesla, przy wilgotności drewna 25% i 2-krotnym nadmiarze powietrza, 8 nm3/kg/godzinę - godzinowe zużycie paliwa, kg/godzinę
Współczynnik pochłaniania ciepła przez ściany komina umownie przyjmuje się na poziomie 1500 kcal/m2h, ponieważ dla ostatniego przewodu kominowego pieca literatura podaje wartość 2300 kcal/m2h. Kalkulacja ma charakter orientacyjny i ma na celu pokazanie ogólnych wzorców. Na ryc. Na rycinie 5 przedstawiono wykres spadku temperatury w kominach o przekroju 13 x 26 cm (pięć) i 13 x 13 cm (cztery) w zależności od szybkości spalania drewna w palenisku pieca.
Ryż. 5.Spadek temperatury w kominie murowanym na metr bieżący w zależności od szybkości spalania drewna w piecu (przepływu spalin). Przyjmuje się, że współczynnik nadmiaru powietrza wynosi dwa.
Liczby na początku i na końcu wykresów oznaczają prędkość DG w kominie, obliczoną na podstawie przepływu DG zredukowanego do 150*C i przekroju komina. Jak widać, dla prędkości około 2 m/s zalecanych przez GOST 2127-47, spadek temperatury w generatorze diesla wynosi 20-25*C. Oczywiste jest również, że stosowanie kominów o przekroju większym niż to konieczne może prowadzić do silnego ochłodzenia generatora diesla, a w rezultacie do kondensacji.
Jak wynika z rys. 5, zmniejszenie godzinnego zużycia drewna opałowego prowadzi do zmniejszenia przepływu spalin, a w konsekwencji do znacznego spadku temperatury w kominie. Innymi słowy, temperatura gazów spalinowych wynosi na przykład 150*C ceglany piec działanie okresowe, w którym drewno aktywnie się pali, a w przypadku pieca wolno palącego się (tlącego się) to wcale nie to samo. Jakoś musiałem zaobserwować taki obraz, ryc. 6.
Ryż. 6.
Kondensacja w komin ceglany z pieca długie spalanie.
Tutaj podłączony był piec tlący ceglana rura przekrój poprzeczny w cegłę. Szybkość spalania w takim piecu jest bardzo niska - jedna zakładka może palić się przez 5-6 godzin, tj. szybkość spalania będzie wynosić około 2 kg/godzinę. Naturalnie gazy w rurze ostygły poniżej punktu rosy i w kominie zaczęła tworzyć się kondensacja, która nasiąkała rurą, a po rozpaleniu pieca kapała na podłogę. Dlatego piece długopalne można podłączyć tylko do izolowanych kominów warstwowych.
S.V. Gołowaty, inżynier;
AV Lesnykh, starszy wykładowca;
Doktor nauk technicznych K.A. Sztym, profesor zwyczajny, zastępca kierownika Katedry Prac Naukowych, Katedra Energetyki Cieplnej i Cieplnictwa, Wyższa Szkoła Inżynierska Dalekiego Wschodu uniwersytet federalny, Władywostok
Kominy pracują w trudnych warunkach: zmiany temperatury, ciśnienia, wilgotności, agresywne działanie gazów spalinowych, obciążenia wiatrem i obciążenia własnym ciężarem. W wyniku oddziaływania mechanicznego (siły i temperatury), chemicznego i kombinowanego dochodzi do uszkodzeń konstrukcji komina.
Jednym z problemów konwersji źródeł ciepła na spalanie gazu ziemnego jest możliwość kondensacji pary wodnej ze spalin w kominach. Z kolei powstawanie kondensacji na wewnętrznej powierzchni kominów i konsekwencje tego negatywnego procesu (takie jak zwilżanie konstrukcji nośnych, wzrost przewodności cieplnej ścian, odszranianie itp.) prowadzą do następujących najbardziej typowe uszkodzenia konstrukcji:
1) zniszczenie warstwy ochronnej rur żelbetowych, odsłonięcie i korozja zbrojenia;
2) zniszczenie rur ceglanych;
3) intensywna korozja siarczanowa wewnętrznej powierzchni betonu żelbetowego szybu rurowego;
4) zniszczenie izolacji termicznej;
5) odpady w murze okładzinowym, zmniejszające gęstość gazu i wytrzymałość okładziny;
6) niszczenie muru okładzin kominów żelbetowych i murowanych za pomocą kołnierzy (zniszczenie powierzchni, łuszczenie – wyd.);
7) zmniejszona wytrzymałość monolitycznej wykładziny rur żelbetowych.
Wieloletnie doświadczenie w eksploatacji kominów potwierdza związek opisanego powyżej uszkodzenia z kondensacją: np. powierzchnie zewnętrzne w kanałach kominowych różnych kotłowni stwierdzono następujące charakterystyczne uszkodzenia: głębokie uszkodzenia erozyjne na niemal całej wysokości rury; w strefach aktywnej kondensacji pary wodnej obserwuje się zniszczenie cegły na głębokość 120 mm, chociaż powierzchnia pnia jest w dobrym stanie.
Należy pamiętać, że dla różnych rodzajów paliw zawartość pary wodnej w spalinach będzie różna. Więc, największa liczba wilgoć zawarta jest w spalinach gazu ziemnego, a najmniejsza ilość pary wodnej jest w produktach spalania oleju opałowego i węgla (tabela).
Tabela. Skład gazów spalinowych podczas spalania gazu ziemnego.
Obiektem badań jest komin murowany o wysokości H=80 m przeznaczony do odprowadzania spalin z 5 kotłów parowych DE-16-14. Dla tego komina pomiary wykonano przy temperaturze powietrza na zewnątrz -5°C i prędkości wiatru 5 m/s. W momencie pomiarów pracowały dwa kotły DE-16-14: ul. Nr 4 z obciążeniem 8,6 t/h (53,7% wartości nominalnej) i st. Nr 5 z obciążeniem 9,5 t/h (59,3% wartości nominalnej), którego parametry eksploatacyjne posłużyły do ustalenia warunków brzegowych. Temperatura spalin na kotłowni wynosiła 124°C. Nr 4 i 135 O C - na kotłowni. Nr 5. Temperatura spalin na wejściu do komina wynosiła 130 O C. Współczynnik nadmiaru powietrza na wejściu do komina wynosił α = 1,31 (O 2 = 5%). Całkowite zużycie spalin wynosi 14,95 tys. m 3 /h.
Na podstawie wyników pomiarów symulowano różne tryby pracy komina. Przy obliczaniu charakterystyk przepływu gazów spalinowych uwzględniono zmierzony skład i temperaturę gazów spalinowych. W obliczeniach uwzględniono warunki meteorologiczne i klimatyczne panujące w momencie pomiarów (temperatura powietrza zewnętrznego, prędkość wiatru). W procesie modelowania obliczono tryby pracy źródła ciepła do analizy pod obciążeniem i warunki klimatyczne w momencie pomiarów. Jak wiadomo, temperatura skraplania pary wodnej ze spalin w kominach rozpoczyna się przy temperaturze powierzchni wewnętrznej wynoszącej 65-70°C.
Zgodnie z wynikami obliczeń tworzenia się kondensatu w trybie pracy źródła ciepła, w momencie pomiarów temperatura gazów spalinowych na wewnętrznej powierzchni rury wynosiła 35-70 ° C. W tych warunkach woda Na całej powierzchni rury może tworzyć się kondensat pary. Aby zapobiec tworzeniu się kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni komina, wybrano taki tryb pracy wyposażenia kotłowni, który zapewni wystarczający przepływ spalin i temperaturę na wewnętrznej powierzchni komina co najmniej 70 ° C. Aby zapobiec tworzeniu się kondensatu na wewnętrznej powierzchni komina, należy pracować z trzema kotłami przy obciążeniu znamionowym D nom w temperaturze -20 O C i dwoma kotłami w temperaturze +5 O C.
Na rysunku przedstawiono zależność przepływu spalin (o temperaturze 140°C) przez komin od temperatury powietrza zewnętrznego.
Literatura
1. Wykorzystanie wtórnych zasobów energii / O. L. Danilov, V. A. Munts; USTU-UPI. - Jekaterynburg: USTU-UPI, 2008. - 153 s.
2. Procesy pracy i zagadnienia ulepszania powierzchni konwekcyjnych bloków kotłowych / N.V. Kuzniecow; Gosenergoizdat, 1958. - 17 s.