Égésszabályozás földgázkemencében: levegő-üzemanyag arány, felesleges levegő és égéselemzés
Az égésszabályozás a gázkazánok működésének leginkább figyelmen kívül hagyott területe. A legtöbb gázkazán túl sok felesleges levegővel működik, ami üzemanyagot pazarol és csökkenti a hatékonyságot. Egy jól beállított égő a megfelelő levegő-üzemanyag aránnyal 5-15 százalékos üzemanyag-megtakarítást és 20-50 százalékos CO2-kibocsátás-csökkentést eredményez. A beállítás egyszerű, de részletekre való odafigyelést és rendszeres ellenőrzést igényel. Íme a keretrendszer, amelyet a gázkazánok működésének felülvizsgálatakor használok.
Égéskémia alapjai
A földgáz többnyire metán (CH4) kisebb mennyiségű etánnal, propánnal és inert gázokkal. A tiszta oxigénnel történő teljes égés reakciója:
CH4 + 2 O2 -szszszsz CO2 + 2 H2O
A gyakorlatban az égéslevegő oxigén (21 százalék) és nitrogén (79 százalék) keveréke. A földgáz sztöchiometrikus levegő-üzemanyag aránya 9,5-10,5 köbméter levegő gázköbméterenként, a gáz összetételétől függően. A tényleges levegő-üzemanyag arány egy kemencében mindig magasabb a sztöchiometrikusnál, mivel a teljes égés biztosításához bizonyos mennyiségű levegőre van szükség.
A felesleges levegő a sztöchiometrikus követelményen felül betáplált levegő. A sztöchiometrikus levegő százalékában fejezik ki. Például 10 százalék felesleges levegő azt jelenti, hogy a tényleges levegő-üzemanyag arány 1,10-szerese a sztöchiometrikus aránynak.
Miért fontos a felesleges levegő?
A teljes égéshez némi felesleges levegőre van szükség. Túl kevés levegő esetén az égés nem teljes, és a kipufogógáz CO-t és el nem égett szénhidrogéneket tartalmaz. A CO és az el nem égett szénhidrogének üzemanyag-veszteséget és szabályozási problémát jelentenek.
Túl sok levegő esetén a felesleges levegő elnyeli a hőt a lángból, és elvezeti azt a kipufogógázon keresztül. A kipufogógáz hőmérséklete emelkedik, és az üzemanyag-hatékonyság csökken. Az optimális levegőfelesleg az a legalacsonyabb érték, amely teljes égést és alacsony CO2-kibocsátást eredményez.
Földgázégők esetében az optimális levegőfelesleg 5-10 százalék nagy sebességű égőknél és 10-20 százalék kis sebességű atmoszférikus égőknél. A CO-kibocsátásnak optimális esetben 50 ppm alatt kell lennie (3 százalék O2-re korrigálva).
Hogyan befolyásolja a felesleges levegő a hatékonyságot
A levegőfelesleg és a hatásfok közötti összefüggés jelentős. A 20 százalékos levegőfelesleg 10 százalékra emelése 3-5 százalékkal javítja az üzemanyag-hatékonyságot. 10 százalékról 5 százalékra emelés további 1-2 százalékkal javítja a hatásfokot. 5 százalékos levegőfelesleg alatt a CO2-kibocsátás gyorsan növekszik, és a tökéletlen égés kockázata biztonsági és minőségi kérdéssé válik.
Egy 5 MW-os gázkazánon, amely évi 6000 órán át üzemel, az 5 százalékos hatásfokjavulás 250 kW tüzelőanyag-megtakarítást eredményez, ami évi 1,5 millió kWh földgáznak felel meg. 0,40 USD/köbméter áron számolva ez évi 150 000-200 000 USD tüzelőanyag-költség-megtakarítást jelent.
Égéselemzési eljárás
Az égés elemzését hordozható füstgázelemzővel végzik. Az analizátor méri a füstgáz O2, CO, CO2, NO, NO2 tartalmát és hőmérsékletét. Az elemzés égőnként 30-60 percet vesz igénybe, és az eljárás a következő:
Indítsd el a sütőt, és melegítsd üzemi hőmérsékletre.
2. Helyezze a szondát a füstgázáramba az égő közelében.
3. Jegyezze fel a füstgáz összetételét az aktuális égetési sebesség mellett.
4. Állítsa be a levegő-üzemanyag arányt, hogy az O2 elérje a célértéket.
5. Ellenőrizze, hogy a CO a határérték alatt van-e (jellemzően 50 ppm, 3% O2-re korrigálva).
6. Ismételje meg a műveletet minden egyes égetési sebességnél a működési tartományban.
Egy nagy sebességű rekuperatív égő O2-célértéke 3-5 százalék (ami 15-25 százalék többletlevegőnek felel meg). Egy alacsony NOx-kibocsátású, füstgázkeveréses égő esetében az O2-célérték 5-8 százalék. A CO-nak az O2-célértéknél 50 ppm alatt kell lennie.
Ha a CO szintje meghaladja az 50 ppm-et a cél O2 értéknél, az égő szervizelésre szorul. A magas CO leggyakoribb okai: elkopott égőnyílások (cserélje ki az égőt), szennyezett égőnyílások (tisztítsa meg az égőt), és helytelen levegő-üzemanyag arány (kalibrálja újra az arányszabályozót).
Gyakori égési problémák
1. probléma: A felesleges levegő túl magas. A tünet a kipufogógáz magas O2-tartalma (nagy sebességű égő esetén 5% felett), a kipufogógáz magas hőmérséklete és az alacsony üzemanyag-hatékonyság. Az ok általában a rosszul beállított levegő-üzemanyag arány, a szivárgó levegőcsillapító vagy a rosszul beállított égő. A megoldás az arány újrabeállítása, a csillapító javítása vagy az égő beállítása.
2. probléma: A CO túl magas. A tünet a kipufogógázban lévő 50 ppm feletti CO-szint, füst a kipufogógázban, és esetleg korom a munkaterhelésen. Az ok általában alacsony levegő-üzemanyag arány (túl kevés levegő), elkopott égőfej vagy eltömődött levegőbemenet. A megoldás a levegő mennyiségének növelése, az égőfej cseréje vagy a levegőbemenet tisztítása.
3. probléma: Túl magas az NOx szint. A tünet a 100 ppm feletti NO szint a kipufogógázban. Az ok általában a magas égési sebesség elégtelen füstgáz-visszavezetéssel, rosszul beállított égő vagy magas levegőfelesleg-beállítás. A megoldás az füstgáz-visszavezetés beszerelése vagy beállítása, az égő újrabeállítása vagy a levegőfelesleg csökkentése.
4. probléma: Egyenetlen égetés. A tünet az ingadozó kemencehőmérséklet, az ingadozó O2 a kipufogógázban és az egyenetlen fűtés. Az ok általában egy elkopott arányszabályozó, egy szivárgó levegőcsillapító vagy az ingadozó gáznyomás. A megoldás a szabályozó cseréje, a csillapító javítása vagy egy gáznyomás-szabályozó beszerelése.
Levegő-üzemanyag arány szabályozó rendszerek
A modern gázkazán vezérlőrendszerek kereszt-határolós arányszabályozót használnak a levegő-üzemanyag arány optimális értékének fenntartására a teljes égetési tartományban. A kereszt-határolós kialakítás összekapcsolja a levegő- és gázszelepeket úgy, hogy a levegő mindig kissé a gáz előtt (vagy kissé mögötte, az égő típusától függően) legyen. Ez megakadályozza, hogy az égő a tüzelés növelésekor sovány, a tüzelés csökkentésekor pedig dús keverékké váljon.
Az arányszabályozó egy üzemanyag-áramlásmérőt (vagy egy gáznyomásjelet) és egy levegőáramlásmérőt használ a tényleges levegő-üzemanyag arány kiszámításához. A kiszámított arányt összehasonlítja a célértékkel, és a levegőcsillapítót a célérték fenntartása érdekében modulálja. A szabályozó rendelkezik egy finomhangolási bemenettel is az O2 analizátorból, amely korrigálja a levegő-üzemanyag arány hosszú távú eltolódását.
Egy jól hangolt arányszabályozó a levegő-üzemanyag arányt a teljes gyújtási tartományban a célérték 2 százalékán belül tartja. Egy rosszul hangolt szabályozó 10-20 százalékos eltolódást is eredményezhet, ami a hatásfok és a károsanyag-kibocsátás csökkenésével jár.
Éves égésberendezés-karbantartás
A MONTE INTELLIGENCE minden gázkazán berendezés esetében éves égésbeállítást javasol. A beállítást egy szervizmérnök végzi, és a következőket tartalmazza: égéselemzés minden égőn három égetési sebességnél (alacsony, közepes, magas), arányszabályozó kalibrálása, gyújtó és lángrúd ellenőrzése, valamint levegőztető zsalu és gázszelep ellenőrzése. A beállítás kazánonként 1-2 napot vesz igénybe, és a tipikus energiamegtakarítás 3-8 százalék a következő 12 hónapos üzemeltetés során.
A karbantartás költsége 1-3 hónapon belül megtérül a csökkentett üzemanyagköltségek révén. A karbantartás során azonosíthatók az égőfej és a vezérlés problémái is, amelyek kijavításuk hiányában nem tervezett állásidőt okozhatnak.
Beszéljen a MONTE INTELLIGENCE-szel az égésmotor-tuningolásról
Azoknak a vásárlóknak, akik érdeklődnek egy meglévő gázkazán égésbeállítása iránt, a MONTE INTELLIGENCE mérnöki csapata időpontot tud egyeztetni egy szervizlátogatásra, és írásos jelentést tud készíteni a teszteredményekkel és az ajánlott beállításokkal. Látogasson el a következő oldalra:www.cnlymonte.com/products-gas-furnace.html A termékleírásokért. Szervizlátogatás igényléséhez írjon e-mailt a helenxu@cnlymonte.com címre, a tárgy mezőben tüntesse fel: égésbeállítás, valamint adja meg a kazán típusát, az égőfej modelljét és az aktuális üzemanyagköltséget.
