Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
Podstawowe własności charakteryzujące paliwa gazowe brane pod uwagę przy doborze ich do spalania w danych urządzeniach:
1. Ciepło spalaniajest to ilość wydzielona podczas zupełnego i całkowitego spalania danego paliwa, przy czym produkty zostają ochłodzone do temperatury początkowej substratów.
2. Wartość opałowajest to ilość wydzielona podczas zupełnego i całkowitego spalania danego paliwa, przy czym para wodna powstała w procesie spalania nie zostaje skroplona. Związana jest ciepłem kondensacji wilgoci. Wilgoć w paliwie gazowym pochodzi z:
. Zawilgocenia samego paliwa (stosunkowo nieduży udział)
. Produktów spalania węglowodorów i wodoru
. Zawartości wilgoci w powietrzu dostarczanym do spalania paliwa
3. Gęstośćjest to stosunek masy gazu do objętości
4. Gęstość względnajest to stosunek mas jednostkowych objętości gazu do objętości powietrza, przy czym objętości te są przy tych samych warunkach, zazwyczaj w warunkach normalnych
5. Liczba Wobbegojest to iloraz wartości opałowej do pierwiastka z gęstości względnej. Pozwala nam ona dobrać różne paliwa gazowe dla osiągnięcia tej samej mocy cieplnej w palniku przy stałym nadciśnieniu.
6. Prędkość spalaniajest to prędkość przemieszczania się czoła płomienia mieszaniny gazu palnego z powietrzem i mierzona jest w kierunku prostopadłym do frontu płomienia. Zależy ona od:
. Rodzaju spalanego gazu
. Ilości doprowadzonego powietrza
. Temperatury spalania
7. Granica zapłonu (palności) Określa graniczne zawartości paliwa gazowego w mieszaninie z powietrzem pomiędzy którymi zachodzi proces spalania, tzn. że poza tymi granicami mieszanka jest niepalna, ponieważ poza tymi granicami zawsze jest za mało jednego ze składników, niedostateczne stężenie jednego z reagentów.
Podział gazów w Polsce na grupy wg polskiej normy, każda z tych grup dzieli się jeszcze na podgrupy, która określa nominalne wartości liczby Wobbego:
1. GS (gazy sztuczne, które pochodzą z przeróbki paliw stałych i ciekłych oraz z zmieszania ich z paliwami miejskimi i propano-butanowymi, np. gazy z zgazowania węgla; grupa ta składa się z następujących podgrup 25, 30, 35)
2. GZ (gazy ziemne pochodzenia naturalnego, których głównym składnikiem jest metan, np. gazy wysokometanowe, gazy zaazotowane, gazy kopalniane; grupa ta składa się z następujących podgrup 25, 30, 35, 41, 50)
3. GPB (gazy propanowo-butanowe, są to gazy węglowodorowe płynne, które muszą ściśle przestrzegać narzucone normy)
4. GP (mieszaniny gazu propanowo-butanowego tzw. butan techniczny z powietrzem powinny mieć liczbę Wobbego na poziomie 25)
Spalanie paliw gazowych w zależności od sposobu wchodzenia mieszaniny paliwowo-powietrznej przebiega wg trzech schematów:
1. Spalanie kinetyczne Zachodzi kiedy do palnika doprowadzone jest wstępnie wymieszane paliwo z powietrzem. Szybkość spalania kinetycznego zależy od skończonej szybkości reagowania chemicznego pomiędzy paliwem i powietrzem. Palniki realizujące ten typ spalania nazywamy palnikami kinetycznymi stosowane powszechnie w kotłach małej mocy. Spalanie kinetyczne w zależności od rodzaju przepływu może być realizowane z:
. Przepływem laminarnym (palnik Bunsena)
. Przepływem turbulentnym
Środki zaradcze przed przeskokiem płomienia do palnika:
. Muszą być utrzymane minimalne prędkości wypływu mieszanki (im większa średnica palnika, tym
większa jest wartość prędkości minimalnej)
. Wyrównanie prędkości strugi przed wypływem mieszanki z palnika
. Chłodzenie palników
Środki zaradcze przed przeskokiem płomienia od palnika, zdmuchnięciem płomienia:
. Powiększenie powierzchni spalania
. Dokładne wymieszanie substratów paliwo-powietrze
. Proces spalania powinien przebiegać przy możliwie wysoki temperaturach m.in. wstępne podgrzanie
mieszanki albo paliwa i powietrza niezależnie
. Zastosowanie stabilizacji płomienia poprzez m.in. recyrkulację części spalin, zawirowanie powietrza wewnątrz płomienia, stosowanie ciał opływowych
2. Spalanie dyfuzyjne Do palinka podawane jest wyłącznie paliwo, natomiast powietrze dopływa do powierzchni spalania z otoczenia wyłącznie na drodze dyfuzji. Mieszanie powietrza z paliwem zachodzi dopiero nad samym palnikiem. Najwolniejszy procesem w tego typ palnikach, który decydujący o długość płomienia i szybkości spalania jest proces dyfuzji utleniacza z paliwem. Może być realizowane równie z przepływem laminarnym i turbulentnym (liczba Reynoldsa powyżej 2000-2200).
Na długość płomienia dyfuzyjnego wpływają następujące czynniki:
. Wartość opałowa i teoretyczna wartość zapotrzebowania powietrza do spalania
. Prędkość wypływu gazu
. Zawirowanie strug paliwa i powietrza
Stosujemy je w piecach przemysłowych. Nie ma zagrożenia związanego z cofnięciem się płomienia do palnika.
3. Spalanie kinetyczno-dyfuzyjne Ilość powietrza podawana wraz z paliwem jest z niedomiarem powietrza na poziomie 30-40% potrzebnego do teoretycznego, stechiometrycznego spalenia paliwa, natomiast pozostała część powietrza dopływa do paliwa na drodze dyfuzyjnej, ten typ spalania realizują tzw. palniki inżektorowe, są powszechnie stosowane w kotłach o mocy nieprzekraczającej 60-80kW głównie na paliwa gazowe. Palniki te są narażone na cofnięcie się jak i na oderwie płomienia od palnika.
Zakres stabilnej pracy palnika inżektorowego
1 – cofanie się płomienia
2 – odrywanie się płomienia
3 – żółte końca płomienia (niższa sprawność, tworzy się sadza)
4 – spalanie z zwiększoną stratą wylotową, kominową
5 – maksymalne zassanie powietrza
Metody zapobiegające cofnięcie się płomienia do palnika:
. Obniżenie wartości nadmiaru powietrza
. Zmniejszenie otworów wylotowych z palnika
. Przestrzeganie pewnych wartości współczynnika nadmiaru powietrza dla mieszanin wstępnie zmieszanych (dla gazu koksowniczego 0,3-0,5 dla gazu ziemnego od 0,4-0,6)
Zabezpieczenia stosowane w palnika inżektorowych przed oderwanie się płomienia:
. Dla gazów o większej prędkości spalania (głównie te które zawierają wodór) mogą być przyjęte dla tych samych warunków wyższe obciążenia cieplne, a więc większe prędkości wypływu mieszanki
. Paliwa o większych wartości normalnej prędkości spalania mogą być spalane dla wyższych wartości współczynnika nadmiaru powietrza
Zalety stosowanie paliw ciekłych w porównaniu do paliw stałych:
1. Wyższa zawartość wodoru
2. Mniejsza zawartość tlenu
3. Wyższa kaloryczność
4. Nie posiadają w swoim składzie substancji mineralnych ani nie pozostawiają odpadów w postaci popiołu i żużla
5. Można je łatwo transportować, składować
Właściwości użytkowe paliw ciekłych:
1. Lepkość oleju – jest to opór jaki stwarzają dwie leżące nieskończenie blisko siebie cząsteczki cieczy, które równolegle wzajemnie siebie przesuwają się. Określa ona warunki transportu, składowania i spalania paliw ciekłych, na lepkość ma wpływ temperatura, wraz ze wzrostem temperatury lepkość w paliwach ciekłych się obniża.
2. Gęstość (olej lekki 860)
3. Zawartość siarki (olej ekstra lekki powinien mieć zawartość poniżej 0,2%)
4. Temperatura zapłonu jest to temperatura w której powstaje mieszanina oparu oleju i powietrza przy której następuje zapłon, ważny parametr ze względu na zagrożenie związane ze składowanie paliw ciekłych
5. Zmętnienie tzn. że zaczynają się wydzielać składniki substancji stałych w paliwie ciekłym występuje ono przy tzw. temperaturze cloud point (3st C)
6. Wartość opałowa
7. Ciepło spalania
8. Granica zapłonu (dla paliw lekkich od 0,6 do 6,5% zawartości objętościowej w powietrzu)
Cechy dobrego palnika:
1. Poprawna i stabilna praca bez oderwania i cofania się płomienia w szerokim zakresie zmian obciążenia palnika
2. Musi zapewniać odpowiednią czystość spalania, niska zawartość tlenków azotów, tlenków węgla i mała ilość
sadzy
3. Duża trwałość i stałość parametrów cieplnych i eksploatacyjnych
4. Niski poziom hałasu w szczególności dot. palników wentylatorowych
Palnik jest zawsze dobierany do mocy i rodzaju kotła. Dla małych kotłów firmy we własnym zakresie produkują palniki, dla dużych kotłów palniki są produkowane przez wyspecjalizowane firmy.
Podział palników:
1. Gazowe:
Atmosferyczne, pracują w warunkach ciśnienia atmosferycznego są stosowane w kotłach domowych o mocach 80-100 kW, charakteryzują się naturalnym odprowadzeniem spalin przez zimne powietrze, są to palniki kinetyczno-dyfuzyjne
Wentylatorowe (in. nadmuchowe) do kotłów o mocach powyżej 100kW, proces mieszania paliwa i powietrza jest wspomagany przez wentylatorowy, są to palniki kinetyczne
2. Olejowe:
Wentylatorowe składają się z dmuchawy, zespołu urządzeń zabezpieczających i sterujących oraz urządzeniem mieszankowym i zapłonowym
Palniki „niebieskie” charakteryzują się mniejszą emisją tlenków azotów od palników tradycyjnych o ok. 30% poprzez zastosowanie ceramicznej rury, w które następuje cyrkulacja spalin, oraz dodatkowego podgrzewania paliwa.
Palniki I stopniowy, pracuje wyłącznie w warunkach nominalnej mocy, generują duże straty, ponieważ w czasie czuwania musi być włączony płomień pilotujący
Palniki II stopniowy, pracuje w zakresie obciążeń 60% i 100%
Palniki III stopniowy, pracuje w zakresie obciążeń 30%, 60% i 100%
Palniki z mocą modulowaną (zmiennym obciążeniem) możemy płynie zmieniać obciążenie w zależności od obciążenia kotła, stosowane w kotłach dużej mocy, wiszących i kondensujących
Parametry brane pod uwagę podczas doboru palnika:
1. Olejowego:
. Wydajność palnika
- nominalna moc cieplna kotła
- nominalna sprawność termiczna kotła
– wartość opałowa paliwa
. Tryb pracy kotła
. Rodzaj oleju
. Sposób zasilania palników w olej (instalacja jednorurowa składająca się tylko z przewodu ssawnego, spaliny przechodzą przez filtr olejowy zawarty między palnikiem a zbiornikiem olejowym; instalacja dwururowa składa się z przewodu tłocznego i ssawnego)
. Cechy konstrukcyjne kotła
2. Gazowego:
. Wydajność palnika
. Tryb pracy kotła
. Rodzaj gazu
. Ciśnienie dyspozycyjne gazu
. Wielkość i rodzaj armatury przy kotłowej
. Cechy konstrukcyjne kotła
Sprawność nominalna kotła, gdy kocioł pracuje przy 100% obciążeniu, w Polsce sprawność kotła odniesiona jest do
wartości opałowej:
1. Metoda pośrednia ηk=100-sk-sr
sk- strata kominowa 6-8%;
sr - strata wynikająca z promieniowania i konwekcji ciepła 1-2%;
2. Metoda bezpośrednia
ηk=moc cieplna kotłamoc cieplna doprowaczona w paliwie=mcpTmpH
m– strumień wody
mp- strumień paliwa
Sprawność średnioroczna
- strata postojowa kotła wynikająca z gotowości roboczej
ηk=100-sk-sr-sb
Sb-strata postojowa
Sprawność średnioroczna dla kotła kondensującego; kocioł ten pracuje przy niższych temperaturach więc strata kominowa i promieniowa jest niższa od tradycyjnych kotłów
ηk=100-sk-sr-sb+(HsHi+1)
Hs – ciepło spalania; Hi– wartość opałowa
Zużycie paliwa na potrzeby grzewcze
Bco=QśrηaHi∙b
Qśr– średnioroczne zapotrzebowanie mocy cieplnej(0,5-0,55)Qco;
Qco- obliczeniowe zapotrzebowanie mocy cieplnej
b - ilość godzin pracy palnika w ciągu roku (1700h )
Zużycie paliwa na ogrzanie wody użytkowej
- ilość ciepłej wody zużytej przez jedną osobę w ciągu doby; ok. 50kg
– ilość osób
– temperatura wody ciepłej i zimnej
- sprawność średnioroczna w przypadku ciepłej wody użytkowej; 70%
Sposoby obniżenia strat postojowych:
1. Stosowanie wielostopniowych palników
2. Zastąpienie płomyków rozpalających zapalnikami piezoelektrycznymi
Kotły żeliwne są zbudowane w postaci modułowej, tzn. pojedyncze moduły są skręcane, ilość modułów zależy od mocy kotła, mogą być one instalowane na miejscy w pomieszczeniach gdzie jest mało miejsca, charakteryzują się dużą odpornością na korozję i małą pojemnością wodną, pojedynczy moduł takiego kotła składa się z opłomki, mają dużą masę
Kotły kondensujące, coraz częściej stosowane w gospodarstwach indywidualnych ze względu na niską cenę, aby wykorzystać w największym stopniu ciepło zawarte w spalinach musielibyśmy by je schładzać do temperatury jak najniższej, jest to niemożliwe w dwóch sytuacjach:
1. Gdy odprowadzenie spalin odbywa się w sposób naturalny, ponieważ przy zbyt niskiej temperaturze spalin ciąg naturalny będzie niewystarczający do ich wyprowadzenia na zewnątrz
2. Gdy temperatura spalin spadnie poniżej określonej wartości, wówczas wilgoć zawarta w spalinach zacznie się wykraplać, aby się przed tym uchronić musimy utrzymywać temperaturę spalin powyżej temperatury punktu rosy, która wynosi odpowiednio:
57*C dla paliw gazowych
47*C dla paliw olejowych
W kotłach kondensacyjnych chodzi o to by jak najniżej obniżyć temperaturę spalin, ponieważ ciepło kondensacji wilgoci, która jest zawarta w spalinach, jest wykorzystywane na dodatkowy zysk ciepła, wielkości odzyskanego ciepła wynika z kaloryczności paliwa i leży w przedziale od 9% do 13% powyżej wartości opałowej, dlatego nominalna sprawność kotła kondensacyjnego jest powyżej 100%, bo sprawność kotła w Polsce jest odniesiona do wartości opałowej. Sprawność kotłów kondensujących nie będzie miała wartości stałej, bo zależy ona od temperatury spalin opuszczających kocioł, która jest zależna od temperatury wody powrotnej do kotła, dlatego kotły te pracują z możliwie jak najniższą temperaturą wody powrotnej do kotła ok. , temperatura ta jest uwarunkowana przez moc cieplną kotła i warunki cieplne. Sprawność zależy głównie od stopnia obciążenia kotła i od temperatury zewnętrznej. W tych kotłach musi być zastosowane wyprowadzenie spalin w sposób wymuszony
Kotły przepływowe, jest to taki kocioł w którym woda przepływa jednokrotnie, charakteryzują się małą pojemnością wodną, kotły te pracują wyłącznie w obiegu wymuszonym wody, żeby nie zaistniała możliwość przepalenia wymiennika ciepła, który znajduje się w kotle. Kocioł taki składa się głównie z: wymiennika ciepła, pompy obiegowej, palnika, do którego ilość paliwa jest sterowana przez zawór membranowy, który jest regulowany przez ilość spadku ciśnienia na rurociągu przez który przepływa woda czyli w zależności od mocy cieplnej. Kotły przepływowe mogą być dwu funkcyjne, tzn. oprócz celów grzewczych, kocioł podgrzewa również ciepłą wodę użytkową poprzez dodatkowy wymiennik ciepła woda-woda.