Какая температура на выходе из дымохода газового котла

3. Температура горения

В теплотехнике различаются следующие температуры горения газов: жаропроизводительность, калориметрическую, теоретическую и действительную (расчетную). Жаропроизводительность tж — максимальная температура продуктов полного сгорания газа в адиабатических условиях с коэффициентом избытка воздуха α = 1,0 и при температуре газа и воздуха, равной 0°C:

tж = Qн /(ΣVcp) (8.11)

где Qн — низшая теплота сгорания газа, кДж/м3; ΣVcp — сумма произведений объемов диоксида углерода, водяного пара и азота, образовавшихся при сгорании 1 м3 газа (м3/м3), и их средних объемных теплоемкостей при постоянном давлении в пределах температур от 0°С до tж (кДж/(м3•°С).

В силу непостоянства теплоемкости газов жаропроизводительность определяется методом последовательных приближений. В качестве начального параметра берется ее значение для природного газа (≈2000°С), при α = 1,0 определяются объемы компонентов продуктов сгорания, по табл. 8.

3 находится их средняя теплоемкость и затем по формуле (8.11) считается жаропроизводительность газа. Если в результате подсчета она окажется ниже или выше принятой, то задается другая температура и расчет повторяется. Жаропроизводительность распространенных простых и сложных газов при их горении в сухом воздухе приведена в табл. 8.4. При сжигании газа в атмосферном воздухе, содержащем около 1 вес. % влаги, жаропроизводительность снижается на 25–30°С.

Калориметрическая температура горения tK — температура, определяемая без учета диссоциации водяных паров и диоксида углерода, но с учетом фактической начальной температуры газа и воздуха. Она отличается от жаропроизводительности tж тем, что температура газа и воздуха, а также коэффициент избытка воздуха α принимаются по их действительным значениям. Определить tK можно по формуле:

tК = (Qн qфиз)/(ΣVcp) (8.12)

где qфиз — теплосодержание (физическая теплота) газа и воздуха, отсчитываемое от 0°С, кДж/м3.

Природные и сжиженные углеводородные газы перед сжиганием обычно не нагревают, и их объем по сравнению с объемом воздуха, идущего на горение, невелик. Поэтому при определении калориметрической температуры теплосодержание газов можно не учитывать. При сжигании газов с низкой теплотой сгорания (генераторные, доменные и др.) их теплосодержание (в особенности нагретых до сжигания) оказывает весьма существенное влияние на калориметрическую температуру.

Зависимость калориметрической температуры природного газа среднего состава в воздухе с температурой 0°С и влажностью 1% от коэффициента избытка воздуха а приведена в табл. 8.5, для сжиженного углеводородного газа при его сжигании в сухом воздухе — в табл. 8.7. Данными табл. 8.5–8.

7 можно с достаточной точностью руководствоваться при установлении калориметрической температуры горения других природных газов, сравнительно близких по составу, и углеводородных газов практически любого состава. При необходимости получить высокую температуру при сжигании газов с малыми коэффициентами избытка воздуха, а также для повышения КПД печей, на практике подогревают воздух, что приводит к росту калориметрической температуры (см. табл. 8.6).

Теоретическая температура горения tT — максимальная температура, определяемая аналогично калориметрической tK, но с поправкой на эндотермические (требующие теплоты) реакции диссоциации диоксида углерода и водяного пара, идущие с увеличением объема:

СО2 ‹–› СО 0,5О2 — 283 мДж/моль (8.13)

Н2О ‹–› Н2 0,5О2 — 242 мДж/моль (8.14) При высоких температурах диссоциация может привести к образованию атомарного водорода, кислорода и гидроксильных групп ОН. Кроме того, при сжигании газа всегда образуется некоторое количество оксида азота. Все эти реакции эндотермичны и приводят к снижению температуры горения. Теоретическая температура горения может быть определена по следующей формуле:

tT = (Qн qфиз – qдис)/(ΣVcp) (8.15)

где qдис — суммарные затраты теплоты на диссоциацию СО2 и Н2О в продуктах сгорания, кДж/м3; ΣVcp — сумма произведения объема и средней теплоемкости продуктов сгорания с учетом диссоциации на 1 м3 газа.

Как видно из табл. 8.8, при температуре до 1600°С степень диссоциации может не учитываться, и теоретическую температуру горения может принять равной калориметрической. При более высокой температуре степень диссоциации может существенно снижать температуру в рабочем пространстве.

На практике особой необходимости в этом нет, теоретическую температуру горения необходимо определять только для высокотемпературных печей, работающих на предварительно нагретом воздухе (например, мартеновских). Для котельных установок в этом нужды нет.

Действительная (расчетная) температура продуктов сгорания tд — температура, которая достигается в ­реальных условиях в самой горячей точке факела. Она ниже теоретической и зависит от потерь теплоты в окружающую среду, степени отдачи теплоты из зоны горения излучением, растянутости процесса горения во времени и др.

Действительные усредненные температуры в топках печей и котлов определяются по тепловому балансу или приближенно по теоретической или калориметрической температуре горения в зависимости от температуры в топках с введением в них экспериментально установленных поправочных коэффициентов:

tд = tтη (8.16)

где η— т.н. пирометрический коэффициент, укладывающийся в пределах: – для качественно выполненных термических и нагревательных печей с теплоизоляцией — 0,75–0,85; – для герметичных печей без теплоизоляции — 0,70–0,75; – для экранированных топок котлов — 0,60–0,75.

В практике надо знать не только приведенные выше адиабатные температуры горения, но и максимальные температуры, возникающие в пламени. Их приближенные значения обычно устанавливают экспериментально методами спектрографии. Максимальные температуры, возникающие в свободном пламени на расстоянии 5–10 мм от вершины конусного фронта горения, приведены в табл. 8.9.

Таблица 8.3. Средняя объемная теплоемкость газов, кДж/(м3•°С)

Таблица 8.4. Жаропроизводительность газов в сухом воздухе

Таблица 8.5. Калориметрическая и теоретическая температуры горения природного газа в воздухе с t = 0°С и влажностью 1%* в зависимости от коэффициента избытка воздуха α

Таблица 8.6. Калориметрическая температура горения природного газа tк, °С, в зависимости от коэффициента избытка сухого воздуха и его температуры (округленные значения)

Таблица 8.7. Калориметрическая температура горения tк технического пропана в сухом воздухе с t = 0°С в зависимости от коэффициента избытка воздуха α

Таблица 8.8. Степень диссоциации водяного пара h3O и диоксида углерода CO2 в зависимости от парциального давления

Таблица 8.9. Максимальные температуры, возникающие в свободном пламени, °С

fas.su

Большая энциклопедия нефти и газа

Cтраница 1

Теоретическая температура горения на выходе из топки для котлов, оборудованных различными газовыми горелками, при работе на природном газе составляет 1700 – 1900 С, что примерно на 300 – 600 С выше, чем при слоевом сжигании твердого топлива. Температура продуктов горения за котлом типа ДКВ при сжигании каменных углей по расчету составляет 310 – 320 С, а при сжигании природного газа 250 – 260 С.

При испытании котла ДКВ-2, оборудованного вертикальными щелевыми горелками с нагрузкой 2 т / ч, получены температуры за котлом 170 – 175 С. При эксплуатационных испытаниях котлов типа ДКВ и ДКВР, оборудованных различными горелками, зафиксированы температуры продуктов горения за котлом от 230 до 270 С.  [1]

Теоретическая температура горения возрастает по мере приближения состава смеси к стехиометрическому и уменьшения содержания инертных компонентов, а также при увеличении начальной температуры смеси и др. При этом увеличивается взрывоопасность смеси; одновременно повышается и нормальная скорость горения. Таким образом, нормальная скорость горения может служить критерием взрывоопасное газовой смеси.  [2]

Теоретическая температура горения, подсчитанная с учетом диссоциации в условиях высокой температуры СОаиШО, равна 1950 при сжигании газа в стехиометрическом объеме сухого воздуха и при исходной температуре газа и воздуха – 0 С.  [3]

Теоретическая температура горения, подсчитанная с учетом диссоциации в условиях высокой температуры СОа и НаО, равна 1950, а с учетом содержания в воздухе 1 % влаги по весу – 1920 ( см. табл. 81, стр.  [4]

Теоретическая температура горения зависит от коэффициента избытка воздуха. При увеличении коэффициента избытка воздуха температура Та снижается.  [6]

Теоретическая температура горения возрастает по мере приближения состава смеси к стехиометрическому и уменьшения содержания инертных компонентов, а также при увеличении начальной температуры смеси и др. При этом увеличивается взрывоопасность смеси; одновременно повышается и нормальная скорость горения. Таким образом, величина нормальной скорости горения может служить критерием взрывоопасное газовой смеси.  [7]

Теоретическая температура горения, как видно из формулы (2.41), отличается от максимальной температуры только на значение теплоты диссоциации.  [8]

Теоретическая температура горения определяет пирометрический уровень в камере. Температура уходящих газов является реальной в выходном сечении камеры. В большинстве случаев она определяет наиболее низкий уровень температур в – камере. Поэтому логично ожидать, что величина эффективной температуры будет находиться между этими Двумя температурами и определять ее как функцию этих температур.  [9]

Теоретическая температура горения, как видно из формулы ( Х-3), отличается от жаропроизводительности только на величину теплоты диссоциации. Известно, что при высоких температурах в продуктах горения происходит диссоциация углекислоты и водяных паров.  [10]

Теоретическая температура горения ( / т) отличается от ка лориметрической тем, что учитывается понижение температуры за счет диссоциации продуктов горения.  [11]

Теоретическая температура горения зависит от коэффициента избытка воздуха. При увеличении коэффициента избытка воздуха температура Та снижается.  [13]

Теоретическая температура горения, полученная при условии полного сгорания топлива в теоретически необходимом для горения объеме воздуха, зависит от состава топлива и его теплоты сгорания. Так как процессы диссоциации практически могут идти при температурах горения свыше 1700 С, то теоретическая температура горения очень близка к калориметрической температуре.  [14]

Теоретическая температура горения определяется по значению тепловыделения в топке QR QE 26 732 кДж / кг с помощью 1 – Т табл. 6.6 Та 1707 К.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Образование конденсата

При оптимальных условиях работы котла (температура отходящих газов при входе 120-130°С, при выходе из устья трубы — 100-110°С) и прогретой дымовой трубе водяные пары уносятся вместе с дымовыми газами наружу. При температуре на внутренней поверхности дымовой трубы ниже температуры точки росы газов, водяные пары охлаждаются и оседают на стенках в виде мельчайших капель.

Если это повторяется часто, кирпичная кладка стен дымовых каналов и трубы пропитывается влагой и разрушается, а на наружных поверхностях трубы появляются черные смолистые отложения. При наличии конденсата резко ослабевает тяга, в помещениях ощущается запах гари.

Уходящие дымовые газы по мере охлаждения в дымоходах уменьшаются в объеме, а водяные пары, не изменяясь в массе, постепенно насыщают уходящие газы влагой. Температура, при которой водяные пары полностью насытят объем уходящих газов, т е. когда относительная влажность их будет равна 100 % – является температурой точки росы: содержащиеся в продуктах сгорания водяные пары начинают переходить в жидкое состояние. Температура точки росы продуктов сгорания различных газов – 44 -61°С.

Образование конденсата

Если газы, проходя по дымовым каналам, сильно охлаждаются и понижают свою температуру до 40 – 50°С, то на стенках каналов и дымовой трубы оседают водяные пары, образующиеся в результате испарения воды из топлива и сгорания водорода. Количество конденсата зависит от температуры уходящих газов.

Трещины и отверстия в трубе, сквозь которые проникает холодный воздух, также способствуют охлаждению газов и образованию конденсата. Когда сечение канала трубы или дымохода выше требуемого, дымовые газы поднимаются по ней медленно и холодный наружный воздух охлаждает их в трубе.

Большое влияние на силу тяги оказывает также поверхность стенок дымоходов, чем они глаже, тем сильнее тяга. Шероховатости в трубе способствуют снижению тяги и задерживают на себе сажу. Образование конденсата зависит также от толщины стенок дымовой трубы.

Толстые стенки медленно прогреваются и хорошо сохраняют тепло. Более тонкие стенки нагреваются быстрее, но плохо сохраняют тепло, что приводит к их охлаждению. Толщина кладки кирпичных стенок дымовых труб, проходящих во внутренних стенах здания, должна быть не менее 120 мм (полкирпича), а толщина стенок дымовых и вентиляционных каналов, расположенных в наружных стенах здания, – 380 мм (полтора кирпича).

Большое влияние на конденсацию водяных паров, содержащихся в газах, оказывает температура наружного воздуха. В летнее время года, когда температура относительно высокая, конденсация на внутренних поверхностях дымовых труб слишком мала, так как их стенки долго остывают, поэтому с хорошо прогретых поверхностей дымовой трубы влага мгновенно испаряется и конденсат не образуется.

В зимнее время года, когда наружная температура имеет отрицательное значение, стенки дымовой трубы сильно охлаждаются и конденсация водяных паров увеличивается. Если дымоход не утеплен и сильно охлаждается, возникает повышенная конденсация водяных паров на внутренних поверхностях стенок дымовой трубы.

Обледенение дымохода

Не рекомендуется присоединять навесные газовые котлы к дымовым трубам больших сечений и высоты: ослабевает тяга, на внутренних поверхностях образуется повышенный конденсат. Образование конденсата наблюдается и при присоединении котлов к очень высоким дымовым трубам, так как значительная часть температуры дымовых газов расходуется на прогрев большой поверхности теплопоглощения.

Особенности проведения ремонтных работ по восстановлению дымохода

Если требуется ремонт газ котла, а точнее его дымоходной системы, наиболее эффективным решением будет применение технологии ФуранФлекс. При монтаже полимерного чулка не нужно производить демонтажные работы. Труба ФуранФлекс заводится изнутри в дымоход, а после затвердения служит опорой и защитой.

Она предупреждает дальнейшее разрушение, при этом сам материал обладает отменными эксплуатационными характеристиками. Главное, правильно подобрать разновидность материала, но в решении этого вопроса на помощь всегда готовы прийти наши сотрудники. Они проконсультируют вас по всем возникшим вопросам.

Источник

Принцип работы и температура газов

Принцип работы сходен с принципом кирпичного варианта. Благодаря естественной тяге продукты горения удаляются из газового котла на улицу через трубу из нержавеющей стали. Лучше всего трубу вывести наружу через внешнюю стену. Добиться необходимой тяги в нержавеющей трубе можно, подняв дымоход на высоту как минимум 6 метров и обеспечив герметичность стыков.

Температура отработанных газов, достигающая 120 °C, оставляет риск появления конденсата, канал нужно утеплить. Для этого нержавейку обкладывают базальтовой ватой, а сверху обшивают кровельной жестью. Получается сэндвич, который лучше всего способствует нормальной работе системы.

На металлической поверхности конденсат появляется быстрее, чем на любой другой.

Поэтому к числу конструктивных особенностей трубы из нержавейки относится располагающийся внизу выведенной наружу сборник конденсата. Над ним находится секция с ревизией — местом для чистки шахты.

Выше идёт прямая секция сэндвича-дымохода из нержавейки, которая заканчивается колпаком в виде конуса. Если потребуется изменить траекторию трубы из-за архитектурных нюансов здания, необходимо помнить о СНиП. В правилах указано, что:

• протяжённость горизонтального отрезка дымохода перед вертикальной частью не должна превышать в сумме 3 метра;
• шахта может отклониться, чтобы обойти кровельный свес, на 1 м с углом 30° по отношению к оси шахты;
• количество поворотов дымохода не должно превышать трёх, за исключением колен, которые огибают кровельный свес;
• эти и другие требования, как правило, предъявляются инспектором при получении разрешения на подключение котла к газопроводу.

Внимание! При подключении газового котла закрытого типа устанавливается коаксиальный дымоход. Принцип его работы отличается от дымохода из нержавейки, а монтаж имеет особую схему.

Труба из нержавейки считается одним из наиболее выгодных вариантов дымоходного канала для газовых котлов открытого типа.

Её главным плюсом можно назвать вероятность произвести сборку и установку самостоятельно без существенных затрат на материалы и инструменты.

В силу прочности и герметичности, а также благодаря простоте в утеплении эффективность работы стальной трубы выше.

Среди минусов дымоходов из нержавейки — внешний вид, который может выбиваться из экстерьера здания. Кроме того, в случае замены газа на другой вид топлива, вместе с котлом, скорее всего, придётся менять и трубу.

Энергия-спб

Рассмотрение процессов горения топлива и анализ уравнения теплового баланса котельного агрегата показывают, что для успешного сжигания топлива требуется создание в топочных устройствах соответствующих температурных режимов. Режим топочной камеры характеризуют следующие условные температура горения и температура газов на выходе из топки: 1) калориметрическая максимальная; 2) калориметрическая; 3) теоретическая.

Калориметрической максимальной называется такая температура горения, которую могли бы иметь продукты полного сгорания топлива при теоретическом количестве воздуха (α = 1) и при условии, что вся теплота, выделенная топливом, израсходовалась только на нагрев продуктов горения.

Калориметрической называется температура горения и температура газов на выходе из топки, которую приобрели бы продукты полного сгорания топлива при отсутствии потерь теплоты и любом значении коэффициента избытка воздуха α, превышающем единицу.

Теоретическая температура горения и температура газов на выходе из топкиотличается от калориметрической тем, что при ее определении учитывается эндотермический процесс диссоциации продуктов сгорания при высокой температуре (Т >2100 К). При обычно достигаемых в топках температурах (1470 – 2050 К)

Теоретическую температуру горения рассчитывают на основе уравнения энергетического баланса процесса сжигания 1 кг или 1 м3 топлива:(19.14)

где QB – теплота, вносимая с горячим воздухом, нагреваемым в пределах котлоагрегата (в воздухоподогревателе); ср.г – средняя объемная изобарная теплоемкость продуктов сгорания; Ттеор – теоретическая температура горения.

Следует помнить, что в теплоту Qp/р входит теплота нагретого воздуха QB.BН 1см. формулу, которую он получил до входа в воздухоподогреватель (в паровом или водяном калорифере). Левая часть уравнения (19.14) представляет собой тепловыделение в топке при сжигании 1 кг или 1 м3 топлива.

Это уравнение показывает, что тепловыделение в топке равно энтальпии продуктов сгорания при Гтеор. Из равенства (19.15) определяют теоретическую температуру горения:

В этом уравнении неизвестны величина Ттеор и значения теплоемкостей CpN2, СрСо2 СРН2О которые ей соответствуют. Теоретическую температуру горения находят методом подбора или графическим путем с помощью IТ – диаграммы, которую строят следующим образом.

Задаются несколькими значениями температуры газов и определяют для них энтальпию по правой части уравнения (19.15). Затем, выбрав масштабы температур и энтальпий в прямоугольной системе осей координат IT, проводят кривую I = f (T) и по диаграмме находят температуру, при которой I будет равно левой части уравнения (19.15), т.е. I = QT.

Анализ уравнения (19.16) показывает, что теоретическая температура горения и температура газов на выходе из топки зависит в основном от четырех факторов:

1. теплоты сгорания и, следовательно, от вида и свойств сжигаемого топлива (в Qp/р входит Qрн);
2. коэффициента избытка воздуха, основное влияние которого сказывается на величине объема продуктов сгорания;
3. температуры подогрева воздуха;
4. совершенства организации процесса горения (т.е. от величины химического недожога q3).

Влияние потери с физической теплотой золы и шлаков q6 на величину Ттеор незначительно.

Для заданного вида топлива и способа его сжигания основное влияние на величину Гтеор оказывают коэффициент избытка воздуха и температура его подогрева. Например, при горении газа характер этого влияния подобен влиянию концентрации и температуры подогрева на нормальную скорость распространения пламени (см. рис. 18.4).

Другой важной характеристикой работы топочной камеры является температура газов на выходе из топки Тт Эта температура всегда меньше вычисленной теоретической вследствие отдачи газами теплоты той поверхности нагрева (котла или обжигаемого в печах изделия), которая может воспринимать теплоту с помощью лучеиспускания (радиации) непосредственно от топочных газов и горящего топлива.

Температуру газов на выходе из топки Тт находят путем совместного решения уравнений теплового баланса топки и теплоотдачи:

где QT – тепловыделение в топке; Iт и Тт – энтальпия продуктов сгорания и температура на выходе из топки; (φ.- коэффициент сохранения теплоты [φ = (100 – q5)/100]; ат = агаст – приведенная степень черноты топочной камеры (см. § 15.2); QЛ – теплота, отдаваемая топке путем излучения;

В топочной камере существует сложное поле температур. Лучистый тепловой поток, воспринимаемый различными частями экранов, будет неравномерным. Например, в зоне, где находится горящий факел, тепловой поток, падающий на экраны, выше, чем в верхней или нижней части топки.

Эффективная температура факела ТЭФ – это такая усредненная температура, при которой равномерный тепловой поток, падающий на Нл, равен суммарному количеству теплоты, воспринимаемой экранами от факела при фактических температурах топочной среды.

Экранные поверхности являются серыми телами. Поэтому в условиях топочной камеры существенное значение имеют отраженные тепловые потоки. При загрязнении поверхностей экранов их температура возрастает. Следовательно, возрастают и потоки собственного излучения стенок экранов, и их влияние на суммарный перенос теплоты в топочной камере. Собственное излучение экранов учитывают с помощью коэффициента загрязнения.

Вводя понятие средней теплоемкости с учетом коэффициента § по (19.18), придаем уравнению (19.17) следующий вид

средняя теплоемкость в интервале температур от Ттеор до Тт.

При проверочном расчете топки в соответствии с нормативным методом температуру на выходе из топки определяют по формуле

Коэффициент М учитывает влияние горения (относительное положение факела в объеме топки) на теплообмен и зависит от типа топки, вида топлива и места расположения горелок по высоте топки. В общем случае М = А – Вх. При камерном сжигании высокореакционных твердых топлив и слоевом сжигании всех топлив А = 0,59 и В = 0,5.

При сжигании газа или мазута М = 0,54 ÷ 0,2х. Величина х = h2/h3, где h2 – высота расположения горелки над подом топки, a h3 – расстояние от пода топки до середины сечения для выхода газов из топки. Для слоевых топок с пневмомеханическими забрасывателями х = 0,1; при сжигании топлива в толстом слое х = 0,14.

Рассмотренный метод определения температуры газов на выходе из топки не учитывает процесса теплопередачи от наружного загрязненного слоя к теплоносителю. Метод, разработанный Всесоюзным теплотехническим институтом им. Ф. Э. Дзержинского (ВТИ) совместно с Энергетическим институтом им. Г. М.

Кржижановского (ЭНИН), позволяет дополнительно учесть влияние температуры теплоносителя, термического сопротивления слоя загрязнения экранных поверхностей, степени их черноты и др. Этот метод основан на решении системы из четырех уравнений: первые два уравнения являются соответственно правой и левой частями уравнения (19.17); третье представляет собой уравнение теплопередачи между наружным слоем загрязнения поверхности нагрева и теплоносителем; четвертым является уравнение для определения эффективной температуры топочной среды. Оно учитывает влияние таких факторов, как вид топлива, угол наклона горелки и степень экранирования топочной камеры.

Подробный расчет теплообмена в топке и определение температуры на выходе из топки по методам ЦНИПКИ им. И. И. Ползунова и ВТИ – ЭНИН приведены в специальной литературе.

Котельный завод Энергия-СПБ производит различные модели топок:

• Топки ТШПМ;
• Топки ТЛПХ;
• Топки ТЛЗМ;
• Топки ЗП-РПК;
• Топки РПК;
• Топки ТЧЗМ.

Транспортирование топок и другого котельно-вспомогательного оборудования осуществляется автотранспортом, ж/д полувагонами и речным транспортом. Котельный завод поставляет продукцию во все регионы России и Казахстана.