Общата ефективност на горенето се определя като ефективността на всеки горивен уред за преобразуване на вътрешната енергия, съдържаща се в горивото, в калорична енергия, която да се използва в процеса. Ефективността на изгарянето е общата енергия, съдържаща се на единица гориво минус енергията, пренасяна от изгорелите газове и неизгорялото гориво.

electroindustria

Преди да правите големи капиталови инвестиции за подобряване на производителността на котела, ефективността на горенето трябва да бъде максимизирана и най-добрият начин да направите това е да измервате кислорода и неизгорялото гориво в димните газове непрекъснато.


Теория и стехиометрия на горенето

Трите основни компонента на горенето са гориво, кислород и топлина. Стехиометричното горене се определя като точното количество кислород и гориво за постигане на най-голямо количество топлина. В повечето изкопаеми горива химичните елементи, които реагират с кислорода за отделяне на топлина, са въглеродът и водородът.

Стехиометричните реакции за чист въглерод, кислород и водород са както следва:

За тези стехиометрични реакции на горене се получават само топлина и CO2 или H2O.

Обикновените горива се състоят от съединения, които съдържат определени количества водород и въглерод. Топлината, отделяна при изгаряне на гориво, е известна като топлина от горенето.

В идеалния случай искате да осигурите точното количество въздух, за да изгорите напълно цялото гориво, но това е трудно да се постигне поради неадекватни смеси гориво-въздух, производителност на горелката, работни колебания, условия на околната среда и износване на горелката, наред с други причини.

За да се гарантира, че горивото е изгорено и че малко или нищо не изтича в изгорелите газове, се осигурява известен излишък. За да се гарантира, че този излишен въздух не е по-голям от необходимото, се измерва излишният кислород в димните газове и за да се гарантира, че количеството водород или въглероден окис в димните газове е сведено до минимум, неизгорелите горива.


Фигура 1. Стехиометрична ефективност на горене.


Значението на излишния въздух

Загубата на топлина в изгорелите газове е основната загуба на енергия в такъв процес и е невъзможно да се елиминира, тъй като продуктите от този процес се нагряват от самия процес. Тя обаче може да бъде сведена до минимум чрез намаляване на количеството излишен въздух, подаван към горелката.

Тъй като кислородът в горивните газове е пряко свързан с излишния въздух, кислородният анализатор е най-добрият начин за наблюдение на количеството излишен въздух и свързаните с това топлинни загуби.


Неизгорени загуби на гориво

Горелката никога не трябва да работи с по-малко въздух, отколкото е стехиометрично необходимо за горенето. Това не само би довело до опушен комин, но и значително би намалило общата енергия, отделена в процеса поради неизгоряло гориво.

Ако горелка работи с дефицит на въздух, не цялото гориво ще бъде изгорено и количеството горива (CO и H2) в горивните газове се увеличава.


Фигура 2. Оптимални контролни точки като функция от натоварването с гориво
и нивото на CO.


Измерване на кислород и горива

За да се поддържат високи нива на ефективност на горенето, трябва да се измерват кислородът и горивата в горивните газове. Това води до основния принцип на ефективността на изгаряне: „Ефективността на изгарянето се увеличава максимално, когато се подава точното количество излишен въздух, така че енергийните загуби от неизгореното гориво и топлината от изгорелите газове да бъдат сведени до минимум“.