Λειτουργία λέβητα σε μερικό φορτίο & απόδοση καύσης

[Δημήτριος_1980]

Γεια σας και πάλι,

 

Θα ήθελα να ρωτήσω για την απόδοση καύσης στους λέβητες και κατά πόσο αυτή επηρεάζεται από την λειτουργία αυτού σε μερικό φορτίο. Όταν λέμε απόδοση καύσης π.χ. 99%, εννοούμε ότι το 99% του προσαχθέντος καυσίμου έχει οξειδωθεί πλήρως. Η μείωση στην απόδοση της καύσης συνοδεύεται από την εμφάνιση στα καυσαέρια HC, CO, διαφόρων οργανικών ενώσεων κ.τ.λ.

 

Αν ένας λέβητας με δυνατότητα αυτόματης ρύθμισης φορτίου λειτουργεί σε μερικό φορτίο, η απόδοση της καύσης θα μειωθεί ή όχι; Αν ναι, δεν είναι καλύτερα τότε να δουλεύει ο λέβητας σε λειτουργία ΟΝ/OFF με 100% φορτίο, παρά συνεχόμενα και με αυξομειούμενο;

Π.χ. σε περίπτωση συστήματος θερμοκρασιακής αντιστάθμισης δεν συμβαίνει κάτι τέτοιο;

 

ΥΣ

Αν υπάρχει ήδη παρόμοιο topic, λυπάμαι αλλά δεν το πρόσεξα. Καλό θα ήταν να ενσωματωθεί σε μια τέτοια περίπτωση.

Edited Απρίλιος 4 , 2013 by Δημήτριος_1980

[nikmmech]

Ρωτάς τι σημαίνει ο βαθμός απόδοσης που μετρά ο αναλυτής καυσαερίων?

 

Η αντιστάθμιση σε επιδαπέδιους λέβητες, λειτουργεί με ανάμιξη νερού προσαγωγής-επιστροφής, από τρίοδες ή τετράοδες βάνες, ανάλογα με την υλοποίηση.

[miltos]

Όταν λέμε απόδοση καύσης π.χ. 99%, εννοούμε ότι το 99% του προσαχθέντος καυσίμου έχει οξειδωθεί πλήρως

 

Εννοούμε ότι το 99% της κατώτερης θερμογόνου δύναμης έχει παραληφθεί από τον λέβητα ενώ το υπόλοιπο 1% διαφεύγει στην καμινάδα, κυρίως υπό μορφή θερμότητας. Το βαθμός απόδοσης του λέβητα είναι μικρότερος από τον βαθμό απόδοσης της καύσης, καθώς ένα μικρό ποσο θερμότητας χάνεται από το κέλυφος του λέβητα προς το λεβητοστάσιο.

 

Αν ένας λέβητας με δυνατότητα αυτόματης ρύθμισης φορτίου λειτουργεί σε μερικό φορτίο, η απόδοση της καύσης θα μειωθεί ή όχι;

 

Εξαρτάται από τον τρόπο λειτουργίας του καυστήρα. Μπορεί ο μέγιστος βαθμός απόδοσης να εμφανίζεται στο 70% του φορτίου και στο 50% να έχεις βαθμό απόδοσης ίσο με εκείνον για μέγιστο φορτίο. Μπορείς να ορίσεις την ελάχιστη ισχύ του καυστήρα (το κάτω όριο του εύρους λειτουργίας) στο επίπεδο που θέλεις. Αν οι ανάγκες είναι μικρότερες από την ελάχιστη ισχύ, ο καυστήρας θα δουλέψει on-off.

Edited Απρίλιος 4 , 2013 by miltos

[Δημήτριος_1980]

Η αντιστάθμιση σε επιδαπέδιους λέβητες, λειτουργεί με ανάμιξη νερού προσαγωγής-επιστροφής, από τρίοδες ή τετράοδες βάνες, ανάλογα με την υλοποίηση.

 

Α, ενταξει. Δεν έχω ασχοληθεί με το θέμα και δεν το ξέρω.

[Δημήτριος_1980]

Εννοούμε ότι το 99% της κατώτερης θερμογόνου δύναμης έχει παραληφθεί από τον λέβητα ενώ το υπόλοιπο 1% διαφεύγει στην καμινάδα, κυρίως υπό μορφή θερμότητας. Το βαθμός απόδοσης του λέβητα είναι μικρότερος από τον βαθμό απόδοσης της καύσης, καθώς ένα μικρό ποσο θερμότητας χάνεται από το κέλυφος του λέβητα προς το λεβητοστάσιο.

 

Όχι. Η απόδοση της καύσης είναι κομμάτι της συνολικής απόδοσης του λέβητα, η οποία είναι αυτό που λες. Η απώλειες από τα υποτίθεται αδιαβατικά τοιχώματα του λέβητα εντάσσονται στις απώλειες του λέβητα γενικά.

Π.χ. με 100% απόδοση καύσης δεν θα υπάρχουν καθόλου HC και CO στα καυσαέρια, άσχετα με το πως αξιοποιείται η εκλειθείσα θερμότητα στην πορεία.

 

Άρα έχουμε: Χημική ενέργεια ------Απόδοση Καύσης------» 99% θερμότητα, 1% διαφυγούσα θερμογόνος δύναμης μέσω ελλιπώς οξειδωμένων συστατικών στα καυσαέρια ------Απώλειες Θερμικές λόγω τοιχωμάτων, καμινάδας κ.τ.λ.------» διαθέσιμη θερμότητα στο νερό.

 

Το ερώτημά μου αφορά στον επηρεασμό της απόδοσης καύσης από το μερικό φορτίο. Αλλά αν θέλετε, απαντήστε και γενικά για την απόδοση του λέβητα.

 

Το ρωτάω αυτό γιατί έπεσε στα χέρια μου ένα pdf του αμερικάνικου οργανισμού περιβαλλοντικής προστασίας, όπου λέει:

(Γενικά γράφει για τους λέβητες και το φυσικό αέριο και το κομμάτι αυτό είναι παρμένο απο την ενότητα "Emissions")

 

"Carbon Monoxide -

The rate of CO emissions from boilers depends on the efficiency of natural gas combustion. Improperly tuned boilers and boilers operating at off-design levels decrease combustion efficiency resulting in increased CO emissions."

 

Το bolt είναι δικό μου.

Edited Απρίλιος 4 , 2013 by Δημήτριος_1980

[mixmentzos]

Έχω την εντύπωση ότι μιλάς για μή πλήρη καύση που έχει να κάνει με την στοιχειομετρία του μίγματος.

Η στοιχειομετρία όμως ακόμα και σε μερικό φορτίο πρέπει να παραμένει σταθερή.

Σε μερικό φορτίο (κανονικά) ρίχνω λιγότερο καύσιμο και κατ' αντιστοιχία λιγότερο αέρα κρατώντας το λ σταθερό.

Αυτή την δυνατότητα δεν την έχουμε με όλους τους λέβητες (βλέπε αναλογικούς).

Συνεπώς διαφοροποιείται το λ.

 

 

Επίσης θα μεταβάλλονται οι συνθήκες υπό τις οποίες πραγματοποιείται η καύση πχ. θερμοκρασία, ανάμιξη μίγματος..με άμεσο αποτέλεσμα να διαφοροποιούνται τα CO.

Edited Απρίλιος 4 , 2013 by mixmentzos

[Δημήτριος_1980]

Δηλαδή, από αυτά που λες, είναι καλύτερα να κρατάμε την περίσσεια του οξυγόνου σταθερή για κάθε φορτίο (ή τον λόγο λ σταθερό), ώστε να μην επηρεάζεται η συνολική απόδοση του λέβητα.

Η υπερβολική περίσσεια οξυγόνου θ' αυξήσει την ποσότητα των καυσαερίων, οπότε η θερμότητα της καύσης θα διανεμηθεί σε μεγαλύτερη μάζα, με αποτέλεσμα να πέσει η θερμοκρασία αυτών. Έτσι, η απόδοση της μετάδοσης θερμότητας με το νερό θα είναι μειωμένη (μικρότερη εξέργεια και μεγαλύτερη ανέργεια των καυσαερίων; ) και η συνολική απόδοση υποδεέστερη.

 

Ο καλύτερος τρόπος για να μειωθεί η ποσότητα του αέρα καύσης (και να παραμείνει το λ σταθερό) είναι η προσθήκη φυσητήρα με μεταβαλλόμενο αριθμό στροφών (μέσω inverter). Ειδάλλως, θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε πεταλούδα για τον στραγγαλισμό της ροής αέρα. Έτσι δεν είναι;

 

Αυτά όμως αφορούν στην συνολική απόδοση του λέβητα. Η απόδοση της καύσης (κατά πόσο πλήρης είναι αυτή) θα περίμενα ν' αυξάνεται με την περίσσεια οξυγόνου.

 

Απλά μπορεί με την πτώση της θερμοκρασίας κάποιες περιοχές του καυσίμου να μην καταφέρνουν να οξειδωθούν πλήρως και έτσι να έχουμε προϊόντα ατελούς καύσης στην έξοδο. Είναι θέμα χημικής κινητικής μάλλον. Επίσης διαφοροποιούνται και τα χαρακτηριστικά της ανάμειξης, όπως λες.

 

Τέλος, είναι και τα NOx. Ο κύριος μηχανισμός (όχι ο μοναδικός) δημιουργίας τους είναι μέσω των υψηλών θερμοκρασιών που λαμβάνουν χώρα κοντά στον πυρήνα της καύσης, οπότε το N2 παύει να συμπεριφέρεται ως αδρανές αέριο. Η δημιουργία τους όμως προϋποθέτει και την ύπαρξη αναγκαίου χρόνου. Αν η περίσσεια οξυγόνου αυξηθεί πέρα από κάποιο όριο, η πτώση της θερμοκρασίας γενικότερα θα επιφέρει και πτώση της εκπομπής NOx, σωστά;

Edited Απρίλιος 8 , 2013 by Δημήτριος_1980

[mixmentzos]

To διάγραμμα που επισυνάπτω σχετικά με το λ νομίζω σου απαντάει

 

Για περιορισμό των ΝΟx σε παραπέμπω στο παρακάτω

 

"Oxides of Nitrogen (NOX) Optional Measurement

Measurement of NOX and other pollutants are required in some jurisdictions on certain

types of equipment. As a safety factor to assure complete combustion, appliances are

fired with excess air. One of the factors influencing NOX formation in a furnace or boiler

is the excess air level. High excess air levels (>45%) may result in increased NOX

formation because the excess nitrogen and oxygen in the combustion air entering the

flame will combine to form thermal NOX. Low excess air firing involves limiting the

amount of excess air that is entering the combustion process in order to limit the amount

of extra nitrogen and oxygen that enter the flame. This is accomplished through burner

design and can be optimized through the use of oxygen trim controls on commercial

applications. Low excess air firing is used on most appliances and generally results in

overall NOX reductions of 5-10% when firing natural gas.

High flame temperatures and intimate air/fuel mixing are essential for low CO emissions.

Some NOX control technologies used on residential, industrial and commercial burners

reduce NOX levels by lowering flame temperatures through modification of air/fuel

mixing patterns, or creation of intentional flame impingement. The lower flame

temperature and decreased mixing intensity can result in higher CO levels."

 

 

Από

 

COMBUSSTTIION ANALLYSSIISS

An Essential Reference forThe Advanced Technician

by James L. Bergmann

HVACR Technical Specialist

Edited Απρίλιος 13 , 2013 by mixmentzos

[hkamp]

Πάντα τεκμηριωμένα και με στοιχεία ο συνάδελφος!

[Δημήτριος_1980]

Ευχαριστώ για τις απαντήσεις σας.