24.02.2019

Volume teorico di aria e fumi


Unità di misura delle componenti gassose dei prodotti della combustione →

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Quando si bruciano combustibili organici nei forni delle caldaie, si formano vari prodotti della combustione, come ossidi di carbonio CO x \u003d CO + CO 2, vapore acqueo H 2 O, ossidi di zolfo SO x \u003d SO 2 + SO 3, ossidi di azoto NO x \ u003d NO + NO 2 , idrocarburi policiclici aromatici (IPA), fluoruri, composti di vanadio V 2 O 5 , particolato, ecc. (vedi Tabella 7.1.1). Con la combustione incompleta del combustibile nei forni, i gas di scarico possono contenere anche idrocarburi CH 4, C 2 H 4, ecc. Tutti i prodotti della combustione incompleta sono tuttavia nocivi quando tecnologia moderna combustione del carburante, la loro formazione può essere ridotta al minimo [1].

Tabella 7.1.1. Emissioni specifiche dalla combustione in torcia di combustibili organici nelle caldaie elettriche [3]

Simboli: A p, S p – rispettivamente, il contenuto di ceneri e zolfo per massa operativa di combustibile, %.

Il criterio per la valutazione sanitaria dell'ambiente è la concentrazione massima ammissibile (MAC) di una sostanza nociva nell'aria atmosferica a livello del suolo. MPC dovrebbe essere inteso come tale concentrazione varie sostanze e composti chimici, che, se esposto quotidianamente per lungo tempo al corpo umano, non provoca alterazioni o malattie patologiche.

Concentrazioni massime consentite (MAC) sostanze nocive nell'aria atmosferica delle aree popolate sono riportati in tabella. 7.1.2 [4]. La concentrazione massima una tantum di sostanze nocive è determinata da campioni prelevati entro 20 minuti, la media giornaliera - al giorno.

Tabella 7.1.2. Concentrazioni massime ammissibili di sostanze nocive nell'aria atmosferica delle aree popolate

Inquinante Concentrazione massima consentita, mg / m 3
Massimo una volta Media giornaliera
Polvere non tossica 0,5 0,15
diossido di zolfo 0,5 0,05
monossido di carbonio 3,0 1,0
monossido di carbonio 3,0 1,0
diossido di azoto 0,085 0,04
Monossido di azoto 0,6 0,06
Fuliggine (Fuliggine) 0,15 0,05
idrogeno solforato 0,008 0,008
Benz(a)pirene - 0,1 μg / 100 m 3
pentossido di vanadio - 0,002
Composti del fluoro (per il fluoro) 0,02 0,005
Cloro 0,1 0,03

I calcoli vengono effettuati per ciascuna sostanza nociva separatamente, in modo che la concentrazione di ciascuna di esse non superi i valori indicati in Tabella. 7.1.2. Per le caldaie, queste condizioni sono rafforzate dall'introduzione requisiti addizionali sulla necessità di riassumere l'impatto degli ossidi di zolfo e di azoto, che è determinato dall'espressione

Allo stesso tempo, a causa di carenze d'aria locali o condizioni termiche e aerodinamiche sfavorevoli, nei forni e nelle camere di combustione si formano prodotti di combustione incompleti, costituiti principalmente da monossido di carbonio CO ( monossido di carbonio), idrogeno H 2 e vari idrocarburi, che caratterizzano la perdita di calore nel gruppo caldaia da combustione chimica incompleta (underburning chimico).

Inoltre, durante il processo di combustione si ottengono numerosi composti chimici che si formano a seguito dell'ossidazione di vari componenti del carburante e dell'azoto nell'aria N 2. La parte più significativa di essi sono gli ossidi di azoto NO x e lo zolfo SO x .

Gli ossidi di azoto si formano a causa dell'ossidazione dell'azoto molecolare nell'aria e dell'azoto contenuto nel carburante. Studi sperimentali hanno dimostrato che la quota principale di NO x formata nei forni delle caldaie, ovvero il 96÷100%, ricade sul monossido (ossido) di azoto NO. Il biossido di azoto NO 2 e l'emiossido N 2 O si formano in quantità molto più piccole e la loro quota è approssimativamente: per NO 2 - fino al 4% e per N 2 O - centesimi di percentuale dell'emissione totale di NO x. Nelle condizioni tipiche del fuel flaring nelle caldaie, le concentrazioni di biossido di azoto NO 2 sono, di regola, trascurabili rispetto al contenuto di NO e normalmente vanno da 0÷7 ppm fino a 20÷30 ppm. Allo stesso tempo, la rapida miscelazione delle regioni calde e fredde in una fiamma turbolenta può portare a concentrazioni relativamente elevate di biossido di azoto nelle zone fredde del flusso. Inoltre, nella parte superiore del focolare e nella canna fumaria orizzontale (at T> 900÷1000 K) e a certe condizioni può raggiungere anche dimensioni notevoli.

L'emossido di azoto N 2 O, formato durante la combustione dei combustibili, è, a quanto pare, un intermedio di breve durata. N 2 O è praticamente assente nei prodotti della combustione dietro le caldaie.

Lo zolfo contenuto nel combustibile è fonte di formazione di ossidi di zolfo SO x: anidridi di SO 2 solforosa (anidride solforosa) e SO 3 solforosa (anidride solforosa). L'emissione di massa totale di SO x dipende solo dal contenuto di zolfo nel carburante Sp e la loro concentrazione nei gas di scarico dipende anche dal coefficiente di flusso d'aria α. Di norma, la quota di SO 2 è 97÷99% e la quota di SO 3 è 1÷3% della produzione totale di SO x . Il contenuto effettivo di SO 2 nei gas in uscita dalle caldaie varia dallo 0,08 allo 0,6% e la concentrazione di SO 3 - dallo 0,0001 allo 0,008%.

Tra i componenti nocivi Gas di scarico un posto speciale è occupato da un folto gruppo di idrocarburi policiclici aromatici (IPA). Molti IPA hanno un'elevata attività cancerogena e (o) mutagena, attivano lo smog fotochimico nelle città, che richiede un rigoroso controllo e limitazione delle loro emissioni. Allo stesso tempo, alcuni IPA, come il fenantrene, il fluorantene, il pirene e molti altri, sono quasi fisiologicamente inerti e non sono cancerogeni.

Gli IPA si formano a seguito della combustione incompleta di qualsiasi combustibile idrocarburico. Quest'ultimo avviene per inibizione delle reazioni di ossidazione degli idrocarburi combustibili da parte delle pareti fredde dispositivi del forno e può anche essere causato da una scarsa miscelazione di carburante e aria. Ciò porta alla formazione nei forni (camere di combustione) di zone ossidanti locali con bassa temperatura o aree con carburante in eccesso.

Dovuto a un largo numero vari IPA nei fumi e la difficoltà di misurarne le concentrazioni, il livello di contaminazione cancerogena dei prodotti della combustione e aria atmosferica valutata dalla concentrazione del cancerogeno più potente e stabile - benz (a) pirene (B (a) P) C 20 H 12.

A causa dell'elevata tossicità, una menzione speciale dovrebbe essere fatta a tali prodotti della combustione di olio combustibile come gli ossidi di vanadio. Il vanadio è contenuto nella parte minerale dell'olio combustibile e, una volta bruciato, forma ossidi di vanadio VO, VO 2 . Tuttavia, con la formazione di depositi su superfici convettive gli ossidi di vanadio si presentano principalmente sotto forma di V 2 O 5 . Il pentossido di vanadio V 2 O 5 è la forma più tossica di ossidi di vanadio, pertanto le loro emissioni sono contabilizzate in termini di V 2 O 5 .

Tabella 7.1.3. Concentrazione approssimativa di sostanze nocive nei prodotti della combustione durante la combustione di combustibili organici in caldaie elettriche

Emissioni = Concentrazione, mg/m3
Gas naturale carburante Carbone
Ossidi di azoto NO x (in termini di NO 2) 200÷1200 300÷1000 350 ÷ 1500
Anidride solforosa SO 2 - 2000÷6000 1000÷5000
Anidride solforica SO 3 - 4÷250 2÷100
Monossido di carbonio CO 10÷125 10÷150 15÷150
Benz(a)pirene C 20 H 12 (0.1÷1, 0) 10 -3 (0.2÷4.0) 10 -3 (0.3÷14) 10 -3
Particelle solide - <100 150÷300

Durante la combustione di olio combustibile e combustibili solidi, le emissioni contengono anche particolato, costituito da ceneri volanti, particelle di fuliggine, IPA e combustibili incombusti a causa di una combustione insufficiente meccanica.

Gli intervalli di concentrazione delle sostanze nocive nei fumi durante la combustione dei vari tipi di combustibili sono riportati in tabella. 7.1.3.

In teoria, la quantità d'aria necessaria per la combustione dei gas di generatore, altoforno e cokeria e le loro miscele è determinata dalla formula:

V 0 4,762 / 100 * ((% CO 2 +% H 2) / 2 + 2 ⋅ % CH 4 + 3 ⋅ % C 2 H 4 + 1,5 ⋅ % H 2 S -% O 2), nm 3 / nm 3 , dove% è in volume.

Quantità d'aria teoricamente necessaria per bruciare gas naturale:

V 0 4,762/100* (2 ⋅ % CH 4 + 3,5 ⋅ % C 2 H 6 + 5 ⋅ % C 3 H 8 + 6,5 ⋅ % C 4 H 10 + 8 ⋅ % C 5 H 12), nm 3 / nm 3, dove % è in volume.

Quantità di aria teoricamente necessaria per la combustione di combustibili solidi e liquidi:

V 0 \u003d 0,0889 ⋅% C P + 0,265 ⋅% H P - 0,0333 ⋅ (% O P -% SP), nm 3 / kg, dove% è in peso.

Quantità effettiva di aria comburente

La completezza richiesta della combustione quando si brucia carburante con una quantità d'aria teoricamente richiesta, ad es. a V 0 (α = 1), può essere raggiunto solo se il combustibile è completamente miscelato con l'aria comburente ed è una miscela calda (stechiometrica) pronta in forma gassosa. Ciò si ottiene, ad esempio, quando si bruciano combustibili gassosi utilizzando bruciatori senza fiamma e quando si bruciano combustibili liquidi con la loro gassificazione preliminare utilizzando bruciatori speciali.

La quantità effettiva di aria per la combustione del carburante è sempre maggiore di quella teoricamente richiesta, poiché in condizioni pratiche la combustione completa richiede quasi sempre un po' d'aria in eccesso. La quantità effettiva di aria è determinata dalla formula:

V α \u003d αV 0, nm 3 / kg o nm 3 / nm 3 di carburante,

dove α è il coefficiente di eccesso d'aria.

Con il metodo di combustione a fiamma, quando il combustibile viene miscelato con aria durante il processo di combustione, per gas, olio combustibile e combustibile polverizzato, il coefficiente di eccesso d'aria α = 1,05–1,25. Quando si brucia gas, precedentemente completamente miscelato con aria, e quando si brucia olio combustibile con gassificazione preliminare e miscelazione intensiva di gasolio con aria, α = 1,00–1,05. Con il metodo a strati di combustione di carbone, antracite e torba in forni meccanici con alimentazione continua di carburante e rimozione delle ceneri - α = 1,3–1,4. Con la manutenzione manuale dei forni: quando si brucia antracite α = 1,4, quando si brucia carbone α = 1,5–1,6, quando si brucia carbone marrone α = 1,6–1,8. Per forni a semigas α = 1,1–1,2.

L'aria atmosferica contiene una certa quantità di umidità - d g / kg di aria secca. Pertanto, il volume di aria umida atmosferica necessaria per la combustione sarà maggiore di quello calcolato con le formule sopra:

V B o \u003d (1 + 0,0016d) ⋅ V o, nm 3 / kg o nm 3 / nm 3,

V B α \u003d (1 + 0,0016d) ⋅ V α, nm 3 / kg o nm 3 / nm 3.

Qui 0,0016 \u003d 1,293 / (0,804 * 1000) è il fattore di conversione per le unità di peso dell'umidità dell'aria, espresso in g / kg di aria secca, in unità di volume - nm 3 di vapore acqueo contenuto in 1 nm 3 di aria secca.

Quantità e composizione dei prodotti della combustione

Per i gas di generatore, altoforno, cokeria e loro miscele, la quantità di singoli prodotti della combustione completa durante la combustione con un coefficiente di eccesso d'aria pari a α:

Quantità di anidride carbonica

V CO2 \u003d 0,01 (% CO 2 + % CO + % CH 4 + 2 ⋅% C 2 H 4), nm 3 / nm 3

La quantità di anidride solforosa

V SO2 \u003d 0,01 ⋅% H 2 S nm 3 / nm 3;

La quantità di vapore acqueo

V H2O \u003d 0,01 (% H 2 + 2 ⋅ % CH 4 + 2 ⋅ % C 2 H 4 +% H 2 S +% H 2 O + 0,16d ⋅ V α), nm 3 / nm 3,

dove 0.16d V Bá nm 3 /nm 3 è la quantità di vapore acqueo introdotta dall'aria atmosferica umida al suo contenuto di umidità d g / kg di aria secca;

La quantità di azoto che passa dal gas e introdotta con l'aria

La quantità di ossigeno libero introdotta dall'aria in eccesso

V O2 \u003d 0,21 (α - 1) ⋅ V O, nm 3 / nm 3.

La quantità totale di prodotti della combustione di generatore, altoforno, gas di cokeria e loro miscele è uguale alla somma dei loro singoli componenti:

V dg \u003d 0,01 (% CO 2 + % CO + % H 2 + 3 ⋅ % CH 4 + 4 ⋅ % C 2 H 4 + 2 ⋅ % H 2 S + % H 2 O + % N 2) + + VO (α + 0,0016 dα - 0,21), nm 3 / nm 3.

Per il gas naturale, la quantità di singoli prodotti della combustione completa è determinata dalle formule:

V CO2 \u003d 0,01 (% CO 2 +% CH 4 + 2 ⋅ % C 2 H 6 + 3 ⋅ % C 3 H 8 + 4 ⋅ % C 4 H 10 + 5 ⋅ % C 5 H 12) nm 3 / nm 3;

V H2O \u003d 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 + 0,0016 d V α) nm 3 /nm 3;

V N2 \u003d 0,01 ⋅% N 2 + 0,79 V α, nm 3 / nm 3;

V O2 \u003d 0,21 (α - 1) V O, nm 3 / nm 3.

Quantità totale di prodotti della combustione del gas naturale:

V dg \u003d 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) + VO (α + 0,0016dα - 0,21), nm 3 / nm 3.

Per combustibili solidi e liquidi, il numero di singoli prodotti della combustione completa:

V CO2 \u003d 0,01855% C P, nm 3 / kg (di seguito, % - percentuale nel gas di lavoro degli elementi in peso);

V SO2 \u003d 0,007% S P nm 3 / kg.

Per combustibili solidi e liquidi

V H2O CHEM \u003d 0,112 ⋅% HP P, nm 3 / kg,

dove V H2O CHEM - vapore acqueo formato durante la combustione dell'idrogeno.

V H2O MEX \u003d 0,0124% W P, nm 3 / kg,

dove V H2O MEX - vapore acqueo formato durante l'evaporazione dell'umidità nel carburante di lavoro.

Se viene fornito vapore per atomizzare il carburante liquido nella quantità di W PAR kg/kg di carburante, al volume di vapore acqueo deve essere aggiunto il valore di 1,24 W PAR nm 3 /kg di carburante. L'umidità introdotta dall'aria atmosferica con un contenuto di umidità di d g / kg di aria secca è 0,0016 d V á nm 3 / kg di carburante. Pertanto, la quantità totale di vapore acqueo:

V H2O \u003d 0,112 ⋅ % H P + 0,0124 (% W P + 100 ⋅ % W PAR) + 0,0016d V á, nm 3 / kg.

V N2 \u003d 0,79 ⋅ V α + 0,008 ⋅% N P, nm 3 / kg

V O2 \u003d 0,21 (α - 1) V O, nm 3 / kg.

La formula generale per determinare i prodotti della combustione di combustibili solidi e liquidi:

Vdg \u003d 0,01 + V O (α + + 0,0016 dα - 0,21) nm 3 / kg.

Il volume dei fumi durante la combustione di carburante con una quantità d'aria teoricamente richiesta (VO nm 3 /kg, VO nm 3 / nm 3) è determinato dalle formule di calcolo sopra con un coefficiente di eccesso d'aria pari a 1,0, mentre l'ossigeno sarà assente nei prodotti della combustione.

Regolazione del processo di combustione (Principi di base della combustione)

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Per una combustione ottimale è necessario utilizzare più aria di quella calcolata in teoria. reazione chimica(aria stechiometrica).

Ciò è dovuto alla necessità di ossidare tutto il carburante disponibile.

La differenza tra la quantità effettiva di aria e la quantità stechiometrica di aria è chiamata aria in eccesso. Di norma, l'eccesso d'aria è compreso tra il 5% e il 50% a seconda del tipo di combustibile e del bruciatore.

Generalmente, più è difficile ossidare il carburante, più aria in eccesso è necessaria.

L'aria in eccesso non dovrebbe essere eccessiva. Un'alimentazione eccessiva di aria comburente abbassa e aumenta la temperatura dei fumi perdita di calore generatore di calore. Inoltre, a un certo limite di eccesso d'aria, il bagliore si raffredda troppo e iniziano a formarsi CO e fuliggine. Al contrario, troppa poca aria provoca una combustione incompleta e gli stessi problemi sopra menzionati. Pertanto, al fine di garantire una combustione completa del carburante e un'elevata efficienza di combustione, la quantità di aria in eccesso deve essere regolata in modo molto preciso.

La completezza e l'efficienza della combustione viene verificata misurando la concentrazione di monossido di carbonio CO nei fumi. Se non c'è monossido di carbonio, la combustione è avvenuta completamente.

Indirettamente, il livello di eccesso d'aria può essere calcolato misurando la concentrazione di ossigeno libero O 2 e/o anidride carbonica CO 2 nei gas di scarico.

La quantità di aria sarà circa 5 volte maggiore della quantità misurata di carbonio in percentuale del volume.

Per quanto riguarda la CO 2 , la sua quantità nei gas di scarico dipende solo dalla quantità di carbonio nel carburante e non dalla quantità di aria in eccesso. La sua quantità assoluta sarà costante e la percentuale del volume cambierà a seconda della quantità di aria in eccesso nei fumi. In assenza di eccesso d'aria, la quantità di CO 2 sarà massima, con un aumento della quantità di aria in eccesso, la percentuale di volume di CO 2 nei fumi diminuisce. Meno eccesso d'aria corrisponde a più CO 2 e viceversa, quindi la combustione è più efficiente quando la CO 2 è vicina al suo valore massimo.

La composizione dei fumi può essere visualizzata su un semplice grafico utilizzando il "triangolo di combustione" o il triangolo di Ostwald, che viene tracciato per ogni tipo di combustibile.

Con questo grafico, conoscendo la percentuale di CO 2 e O 2 , possiamo determinare il contenuto di CO e la quantità di aria in eccesso.

A titolo di esempio, in fig. 10 mostra il triangolo di combustione del metano.

Figura 10. Triangolo di combustione del metano

L'asse X indica la percentuale di O 2 , l'asse Y indica la percentuale di CO 2 . l'ipotenusa va dal punto A, corrispondente al contenuto massimo di CO 2 (a seconda del combustibile) a contenuto zero di O 2, al punto B, corrispondente a contenuto zero di CO 2 e contenuto massimo di O 2 (21%). Il punto A corrisponde alle condizioni di combustione stechiometrica, il punto B corrisponde all'assenza di combustione. L'ipotenusa è l'insieme dei punti corrispondenti alla combustione ideale senza CO.

Le rette parallele all'ipotenusa corrispondono a diverse percentuali di CO.

Supponiamo che il nostro impianto funzioni a metano e l'analisi dei fumi mostra che il contenuto di CO 2 è del 10% e il contenuto di O 2 è del 3%. Dal triangolo per il gas metano, troviamo che il contenuto di CO è 0 e il contenuto di aria in eccesso è del 15%.

La tabella 5 mostra il contenuto massimo di CO 2 per tipi diversi carburante e il valore che corrisponde alla combustione ottimale. Questo valore è consigliato e calcolato in base all'esperienza. Si precisa che quando si preleva il valore massimo dalla colonna centrale, è necessario misurare le emissioni, seguendo la procedura descritta al capitolo 4.3.

1. Descrizione della tecnologia proposta (metodo) per il miglioramento dell'efficienza energetica, della sua novità e consapevolezza di essa.

Quando il combustibile viene bruciato nelle caldaie, la percentuale di "aria in eccesso" può variare dal 3 al 70% (esclusa l'aspirazione) del volume dell'aria, il cui ossigeno è coinvolto nella reazione chimica di ossidazione (combustione) del combustibile.

L'“eccesso d'aria” coinvolto nel processo di combustione del combustibile è quella parte dell'aria atmosferica, il cui ossigeno non partecipa alla reazione chimica di ossidazione del combustibile (combustione), ma è necessario creare il regime di velocità richiesto per la deflusso della miscela aria-combustibile dal dispositivo bruciatore caldaia. “Eccesso d'aria” è un valore variabile e per la stessa caldaia è inversamente proporzionale alla quantità di combustibile bruciato, ovvero meno combustibile viene bruciato, meno ossigeno è richiesto per la sua ossidazione (combustione), ma più “eccesso d'aria” è necessario per creare la modalità di velocità richiesta deflusso della miscela aria-combustibile dal dispositivo bruciatore della caldaia. La percentuale di "eccesso d'aria" nel flusso d'aria totale utilizzato per la combustione completa del combustibile è determinata dalla percentuale di ossigeno nei fumi.

Se la percentuale di "eccesso d'aria" viene ridotta, nei gas di combustione apparirà monossido di carbonio "CO" (gas velenoso), che indica che il carburante è sottocombusto, ad es. la sua perdita e l'uso di "aria in eccesso" porta alla perdita di energia termica per il suo riscaldamento, che aumenta il consumo di combustibile bruciato e aumenta le emissioni di gas serra "СО2" nell'atmosfera.

L'aria atmosferica è costituita per il 79% da azoto (N 2 è un gas inerte privo di colore, sapore e odore), che svolge la funzione principale di creare la modalità di velocità richiesta per il deflusso della miscela aria-combustibile dal bruciatore della centrale per combustione completa e sostenibile di carburante e 21% di ossigeno (O 2), che è un ossidante del carburante. In partenza Gas di scarico nella modalità nominale di combustione del gas naturale nelle caldaie, sono costituiti da 71% di azoto (N 2), 18% di acqua (H 2 O), 9% diossido di carbonio(CO 2) e 2% di ossigeno (O 2). La percentuale di ossigeno nei fumi pari al 2% (all'uscita del forno) indica un contenuto del 10% di aria atmosferica in eccesso nel flusso d'aria totale coinvolto nella creazione della modalità di velocità richiesta per il deflusso della miscela aria-combustibile dal dispositivo bruciatore dell'unità caldaia per la completa ossidazione (combustione) del combustibile.

Nel processo di combustione completa del combustibile nelle caldaie, è necessario utilizzare i gas di scarico, sostituendoli con "aria in eccesso", che impedirà la formazione di NOx (fino al 90,0%) e ridurrà le emissioni di "gas serra" (СО 2), nonché il consumo di combustibile combusto (fino all'1,5%).

L'invenzione riguarda l'ingegneria energetica, in particolare le centrali elettriche a combustione vari tipi combustibile e metodi di utilizzazione dei gas di combustione per la combustione di combustibili nelle centrali elettriche.

La centrale per la combustione di combustibili contiene un forno (1) con bruciatori (2) e un condotto del gas convettivo (3) collegato tramite un aspiratore fumi (4) e un camino (5) ad un camino (6); un condotto dell'aria esterna (9) collegato al camino (5) tramite un condotto di bypass fumi (11) ed un condotto della miscela aria esterna/fumi (14) collegato ad un ventilatore di tiraggio (13); una valvola a farfalla (10) montata sul condotto dell'aria (9) e una serranda (12) montata sulla tubazione di bypass fumi (11), la valvola a farfalla (10) e la serranda (12) essendo dotate di attuatori; riscaldatore d'aria (8) posto nella canna fumaria convettiva (3), collegato al ventilatore di tiraggio (13) e collegato ai bruciatori (2) attraverso il condotto d'aria (15) della miscela riscaldata di aria esterna e fumi; un sensore di campionamento fumi (16) installato all'ingresso del condotto convettivo (3) e collegato ad un analizzatore di gas (17) per la determinazione del contenuto di ossigeno e monossido di carbonio nei fumi; centralina elettronica (18), collegata all'analizzatore di gas (17) e agli attuatori della farfalla (10) e della valvola (12). Il metodo di utilizzo dei gas di combustione per la combustione di carburante in una centrale elettrica include la selezione di parte dei gas di combustione da pressione statica più atmosferica dal camino (5) e la sua alimentazione attraverso il condotto di bypass fumi (11) nel condotto (9) dell'aria esterna con una pressione statica dell'aria esterna inferiore a quella atmosferica; controllo dell'alimentazione dell'aria esterna e dei fumi da parte degli attuatori della farfalla (10) e della serranda (12), comandati dalla centralina elettronica (18), in modo che la percentuale di ossigeno nell'aria esterna scenda ad un livello pari a che all'ingresso del condotto del gas convettivo (3 ) il contenuto di ossigeno nei fumi fosse inferiore all'1% in assenza di monossido di carbonio; successiva miscelazione dei fumi con l'aria esterna nel condotto dell'aria (14) e nel ventilatore di tiraggio (13) per ottenere una miscela omogenea di aria esterna e fumi; riscaldare la miscela risultante nel riscaldatore d'aria (8) utilizzando il calore dei gas di combustione; alimentazione della miscela riscaldata ai bruciatori (2) attraverso il condotto dell'aria (15).

2. Il risultato dell'aumento dell'efficienza energetica con adozione di massa.
Fino all'1,5% di risparmio sul combustibile bruciato nelle caldaie, nei cogeneratori o negli SDPP

3. Sono necessarie ulteriori ricerche per ampliare l'elenco degli oggetti per l'introduzione di questa tecnologia?
Esiste, perché La tecnologia proposta può essere applicata anche ai motori a combustione interna e alle turbine a gas.

4. Motivi per cui la proposta tecnologia ad alta efficienza energetica non applicato su vasta scala.
Il motivo principale è la novità della tecnologia proposta e l'inerzia psicologica degli specialisti nel campo dell'ingegneria termica. È necessario mediare la tecnologia proposta nei Ministeri dell'Energia e dell'Ecologia, società energetiche che producono elettricità e calore.

5. Incentivi esistenti, coercizione, incentivi per l'introduzione della tecnologia proposta (metodo) e necessità di migliorarli.
Introduzione di nuovi requisiti ambientali più severi per le emissioni di NOx delle caldaie

6. Disponibilità di restrizioni tecniche e di altro tipo sull'uso della tecnologia (metodo) in varie strutture.
Ampliare l'ambito di applicazione della clausola 4.3.25 delle "NORME PER IL FUNZIONAMENTO TECNICO DELLE STAZIONI E DELLE RETI ELETTRICHE DELLA FEDERAZIONE RUSSA ORDINE DEL MINISTERO DELL'ENERGIA DELLA FEDERAZIONE RUSSA DEL 19 GIUGNO 2003 N. 229" per caldaie che bruciano qualsiasi tipo di carburante. Nella seguente edizione: “...On caldaie a vapore, bruciando qualsiasi combustibile, nell'intervallo di controllo dei carichi, la sua combustione dovrebbe essere effettuata, di norma, con coefficienti d'aria in eccesso all'uscita del forno inferiori a 1,03 ... ".

7. La necessità di ricerca e sviluppo e test aggiuntivi; temi e obiettivi del lavoro.
La necessità di ricerca e sviluppo è ottenere informazioni visive (film di formazione) per familiarizzare i dipendenti delle società termoelettriche con la tecnologia proposta.

8. Disponibilità di decreti, regole, istruzioni, norme, requisiti, misure interdittive e altri documenti che regolano l'uso di questa tecnologia (metodo) e obbligatori per l'esecuzione; la necessità di modificarli o la necessità di modificare i principi stessi della formazione di questi documenti; presenza di preesistente documenti normativi, i regolamenti e la necessità del loro ripristino.
Ampliare l'ambito del "REGOLAMENTO PER IL FUNZIONAMENTO TECNICO DELLE STAZIONI E DELLE RETI ELETTRICHE DELLA FEDERAZIONE RUSSA ORDINE DEL MINISTERO DELL'ENERGIA DELLA FEDERAZIONE RUSSA DEL 19 GIUGNO 2003 N. 229"

punto 4.3.25 per le caldaie che bruciano qualsiasi tipo di combustibile. Nella prossima edizione: "... Sulle caldaie a vapore che bruciano combustibile, nell'intervallo di controllo dei carichi, la sua combustione dovrebbe essere effettuata, di norma, con coefficienti d'aria in eccesso all'uscita del forno inferiori a 1,03 ...».

clausola 4.3.28. "... L'accensione della caldaia con olio combustibile solforoso deve essere effettuata con l'impianto di riscaldamento dell'aria (riscaldatori, sistema di ricircolo dell'aria calda) inserito preventivamente. Temperatura dell'aria davanti al riscaldatore d'aria in periodo iniziale l'accensione su una caldaia a gasolio dovrebbe, di norma, essere di almeno 90°C. L'accensione della caldaia su qualsiasi altro tipo di combustibile deve essere effettuata con il sistema di ricircolo dell'aria attivato preventivamente»

9. La necessità di sviluppare nuove leggi e regolamenti esistenti o modificarli.
Non richiesto

10. Disponibilità di progetti pilota realizzati, analisi della loro reale efficacia, individuate carenze e proposte per migliorare la tecnologia, tenendo conto dell'esperienza accumulata.
La tecnologia proposta è stata testata su una parete caldaia a gas con tiraggio forzato e uscita dei gas di scarico (prodotti della combustione del gas naturale) alla facciata dell'edificio con una potenza nominale di 24,0 kW, ma sotto un carico di 8,0 kW. I fumi sono stati alimentati alla caldaia attraverso un condotto installato ad una distanza di 0,5 m dall'emissione della torcia del coassiale camino caldaia. Il box ritardava l'uscita dei fumi, che a sua volta andava a sostituire l'"eccesso d'aria" necessario per la completa combustione del gas naturale, e l'analizzatore di gas installato all'uscita della canna fumaria della caldaia (luogo regolare) a emissioni controllate. Come risultato dell'esperimento, è stato possibile ridurre le emissioni di NOx dell'86,0% e ridurre le emissioni di CO2 "gas serra" dell'1,3%.

11. La possibilità di influenzare altri processi durante l'introduzione di massa di questa tecnologia (cambiamenti della situazione ambientale, possibile impatto sulla salute delle persone, aumentando l'affidabilità dell'approvvigionamento energetico, modificando gli orari giornalieri o stagionali per il carico delle apparecchiature elettriche, modificando gli indicatori economici di generazione e trasmissione di energia, ecc.).
Migliorare la situazione ambientale che incide sulla salute delle persone e ridurre i costi dei combustibili nella produzione di energia termica.

12. La necessità di una formazione speciale di personale qualificato per il funzionamento della tecnologia introdotta e lo sviluppo della produzione.
Basterà formare l'esistente personale di servizio caldaie con la tecnologia proposta.

13. Modalità di attuazione suggerite:
finanziamento commerciale (at cost recovery), in quanto la tecnologia proposta si ripaga entro un massimo di due anni.

Informazioni fornite da: Y. Panfil, PO Box 2150, Chisinau, Moldova, MD 2051, e-mail: [email protetta]


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Conoscendo la composizione elementare della massa di lavoro del combustibile, è possibile determinare teoricamente la quantità d'aria necessaria per la combustione del combustibile e la quantità di fumi generati.

La quantità di aria necessaria per la combustione è calcolata in metri cubi in condizioni normali (0 ° C e 760 mm Hg) - per 1 kg di combustibile solido o liquido e per 1 m 3 gassoso.

Il volume teorico di aria secca. Per la combustione completa di 1 kg di combustibile solido e liquido, il volume d'aria teoricamente richiesto, m 3 / kg, si trova dividendo la massa di ossigeno consumato per la densità di ossigeno in condizioni normali ρ N

Circa 2 \u003d 1,429 kg / m3 e di 0,21, poiché l'aria contiene il 21% di ossigeno

Per la combustione completa di 1 m 3 di combustibile gassoso secco, il volume d'aria richiesto, m3 / m3,

Nelle formule di cui sopra, il contenuto di elementi combustibili è espresso in percentuale in peso e la composizione dei gas combustibili CO, H 2 , CH 4, ecc. - in percentuale in volume; CmHn - idrocarburi inclusi in composizione del gas, ad esempio metano CH 4 (m= 1, n= 4), etano C 2 H 6 (m= 2, n= 6) ecc. Questi designazioni digitali compongono il coefficiente (m + n/4)

Esempio 5. Determinare la quantità teorica di aria necessaria per la combustione di 1 kg di carburante della seguente composizione: С р =52,1%; Hp = 3,8%;

S R 4 = 2,9%; n R=1,1%; o R= 9,1%

Sostituendo queste quantità nella formula (27), otteniamo B=

0,0889 (52,1 + 0,375 2,9) + 0,265 3,8 - - 0,0333 9,1 = 5,03 m3/kg.

Esempio 6 Determinare la quantità teorica di aria necessaria per bruciare 1 m3 di gas secco con la seguente composizione:

CH 4 = 76,7%; C 2 H 6 =4,5%; C 3 H 8 = 1,7%; C 4 H 10 = 0,8%; C5H12 = 0,6%; H2 = 1%; C0 2 =0,2%; A, = 14,5%.

Sostituendo valori numerici nella formula (29), otteniamo

Volume teorico dei fumi. Con la combustione completa del combustibile, i gas di scarico che escono dal forno contengono: anidride carbonica CO 2, vapori H 2 O (formati durante la combustione dell'idrogeno combustibile), anidride solforosa SO 2, azoto N 2 - un gas neutro che è entrato nel forno con ossigeno atmosferico, azoto dalla composizione del carburante H 2 , nonché l'ossigeno dell'aria in eccesso O 2 . Con la combustione incompleta del carburante, a questi elementi vengono aggiunti monossido di carbonio CO, idrogeno H 2 e metano CH 4. Per comodità di calcolo, i prodotti della combustione sono suddivisi in gas secchi e vapore acqueo.

I prodotti gassosi della combustione sono costituiti da gas triatomici CO 2 e SO 2, la cui somma è solitamente indicata dal simbolo RO 2, e gas biatomici - ossigeno O 2 e azoto N 2.

Quindi l'uguaglianza sarà simile a:

con combustione completa

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

con combustione incompleta

R0 2 + 0 2 + N 2 + CO = 100%;

Il volume dei gas triatomici secchi si ottiene dividendo le masse dei gas CO 2 e SO 2 per la loro densità in condizioni normali.

Pco 2 = 1,94 e Pso 2 = 2,86 kg / m3 - la densità di anidride carbonica e anidride solforosa in condizioni normali.