Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf     

Tlenek węgla może pojawić się również w zwiększonych ilościach w miejscach obszaru spalania, w których lokalny skład mieszanki jest bliski stechiometrycznemu, a odpowiadająca mu temperatura spalania bliska maksymalnej. W miejscach tych CO powstaje wskutek dysocjacji CO2. Tlenek węgla utlenia się stosunkowo wolno i w wielu urządzeniach technicznych właśnie prędkość utleniania CO wyznacza czas przebywania niezbędny do tego, aby spalanie dobiegło końca. Stężenie tlenku węgla w spalinach pochodzących z urządzeń spalających paliwa węglowe jest zależne od całkowitości procesu spalania paliwa – utleniania węgla na produkt finalny CO2. Praktycznymi przyczynami wytwarzania tlenku węgla (CO) podczas spalania paliwa są:

* niecałkowite przemieszanie paliwa z czynnikiem utleniającym i wytwarzanie stref w przestrzeni spalającej paleniska z niedostatkiem tlenu potrzebnego do całkowitego utleniania węgla,

* niestabilność proporcji temperaturowej w przestrzeni spalającej paleniska i wahania temperatury w palenisku.Walka z CO

Wpływ temperatury na konwersję CO2 w CO obrazuje wykres 1. Emisyjny limit tlenku węgla z procesów spalania powinien być bardzo surowy. Powodem tej surowości jest nie tylko dążenie do największego wykorzystania ciepła związanego chemicznie w paliwie, ale przede wszystkim to, że mała emisja CO gwarantuje małe wytwarzanie emisji węglowodorów CxHy z których znaczna część, zwłaszcza węglowodorów wielkocząsteczkowych, należy do substancji karcogennych. Najważniejszą możliwością ograniczenia emisji CO ze spalania węgla jest optymalizacja procesu spalania uwzględniająca specyfikę paleniska.

Ilość podawanego powietrza jest parametrem krytycznym: właściwa powoduje najlepsze spalanie, czyli pozwala z zadanej dawki paliwa uzyskać najwięcej energii przy jednoczesnej najmniejszej emisji szkodliwych substancji do atmosfery. Mniejsza ilość powietrza powoduje niespalenie części paliwa i niedopalenie paliwa spalanego, co powoduje negatywne skutki ekonomiczne. Zbyt duża ilość powietrza powoduje z kolei ochłodzenie przestrzeni spalającej paleniska i gwałtowny wzrost emisji tlenku węgla. Węgle kamienne zawierają znaczną zawartość części lotnych (około 40%).

Przy spalaniu węgla ograniczenie dopływu powietrza nie spowoduje zatrzymania procesu, lecz następuje odgazowanie części lotnych, które niespalone w postaci tlenku węgla i sadzy będą uchodziły do komina. Nadmiar powietrza powoduje ochłodzenie paleniska i kotła, czyli mniejsza część uzyskanej ze spalenia energii jest przekazywana do instalacji ciepłowniczej – pogarsza się wymiana ciepła pomiędzy paleniskiem a obiegiem czynnika grzewczego (wody) w kotle. Ilość podawanego powietrza jest sumą strumienia nawiewanego przez wentylator oraz naturalnego ciągu kominowego. Węgiel jest więc paliwem niejednorodnym o zmiennych parametrach. Zmienność składu chemicznego i wilgotności węgla należy uznać za zakłócenie, tak jak wilgotność powietrza biorącego udział w procesie spalania.

Kocioł może być opisany poprzez następujące zależności (funkcje):

* właściwa ilość powietrza biorącego udział w procesie spalania w funkcji ilości podawanego paliwa jako suma wydajności wentylatora nadmuchowego i ciągu kominowego,
* ilość podawanego paliwa – węgla w zależności od zapotrzebowania na moc (energię w postaci ciepła),
* sprawności wymiany ciepła pomiędzy paleniskiem i obiegiem czynnika grzewczego wewnątrz kotła w funkcji ilości spalanego paliwa. Kocioł pracuje optymalnie, gdy wytwarza właściwą ilość ciepła (zbyt mała powoduje dyskomfort w ogrzewanych pomieszczeniach, zbyt duża oznacza straty nadmiaru wytwarzanej energii) oraz gdy proces spalania jest regulowany według kryterium minimum emisji tlenku węgla.

Ważnym parametrem opisującym paliwo jest temperatura punktu rosy spalin. Zależność tej temperatury od współczynnika nadmiaru powietrza λ (lambda) jest przedstawiona na wykresie 2. Kocioł powinien być tak sterowany, aby temperatura ścian pieca mających kontakt ze spalinami nie była niższa od temperatury punktu rosy, gdyż w przeciwnym wypadku nastąpi wykraplanie się wody, która zmieszana z produktami spalania tworzy substancje silnie żrące i powoduje szybkie uszkodzenie kotła. Najprostszy sposób to takie sterowanie kotłem, aby temperatura powrotu czynnika grzejnego nie była niższa niż temperatura punktu rosy.

Maciej Szumski

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij