Загальна ефективність згоряння визначається як ефективність будь-якого пристрою згоряння для перетворення внутрішньої енергії, що міститься у паливі, у калорійну енергію, яка буде використана в процесі. Ефективність згоряння - це загальна енергія, що міститься на одиницю палива, мінус енергія, яку перевозять гази згоряння та незгоріле паливо.

контроль

Перш ніж робити великі капітальні вкладення для покращення експлуатаційних характеристик котла, ефективність згоряння повинна бути максимізована, і найкращий спосіб зробити це - постійно вимірювати кисень та незгоріле паливо в димових газах.


Теорія та стехіометрія горіння

Три основні компоненти горіння - це паливо, кисень і тепло. Стехіометричне згоряння визначається як точна кількість кисню та палива для досягнення найбільшої кількості тепла. У більшості викопних видів палива хімічними елементами, які реагують з киснем, виділяючи тепло, є вуглець та водень.

Стехіометричні реакції для чистого вуглецю, кисню та водню такі:

Для цих стехіометричних реакцій горіння результатом є лише тепло і CO2 або H2O.

Звичайне паливо складається із сполук, які містять певну кількість водню та вуглецю. Тепло, що виділяється при спалюванні палива, називається теплом згоряння.

В ідеалі ви хочете забезпечити потрібну кількість повітря для повного спалення всього палива, але цього важко досягти через, зокрема, недостатню суміш паливно-повітряних сумішей, продуктивність пальника, робочі коливання, умови навколишнього середовища та знос пальника.

Для того, щоб забезпечити спалювання палива і поступове витікання в гази згоряння мало або нічого, забезпечується певний надлишок. Для забезпечення того, що надлишок повітря не перевищує необхідного, вимірюється надлишок кисню в димових газах, а також для забезпечення мінімізації кількості водню або чадного газу в димових газах, що не згорілі палива.


Рисунок 1. Стехіометрична ефективність горіння.


Важливість надлишку повітря

Втрати тепла в газах, що згоряють, є основними втратами енергії в процесі цього типу, і це неможливо усунути, оскільки продукти цього процесу нагріваються самим процесом. Однак його можна звести до мінімуму, зменшивши кількість надлишкового повітря, що подається до пальника.

Оскільки кисень у газах, що згоряють, безпосередньо пов’язаний із надлишком повітря, аналізатор кисню є найкращим способом контролю кількості надлишку повітря та пов’язаних із цим втрат тепла.


Незгорілі втрати палива

Ніколи не використовуйте пальник з меншим обсягом повітря, ніж стехіометрично потрібно для згоряння. Це не тільки призведе до задимленого димоходу, але і суттєво зменшить загальну енергію, що виділяється в процесі за рахунок незгорілого палива.

Якщо пальник експлуатується з дефіцитом повітря, не все паливо буде спалено, а кількість палива (СО та Н2) у газах згоряння збільшується.


Рисунок 2. Оптимальні контрольні точки як функція навантаження паливом
і рівень СО.


Вимірювання кисню та палива

Для підтримання високого рівня ефективності згоряння необхідно вимірювати кисень та паливо в газах згоряння. Це призводить до основного принципу ефективності згоряння: "Ефективність згоряння максимізується, коли подається правильна кількість надлишку повітря, щоб мінімізувати втрати енергії від незгорілого палива та тепла від газів, що згоряють".