svahy 

Snížení teploty výfukových plynů u odsavače kouře. Dobrý kotel znamená dobrý komín. Zděné komíny a moderní kotle

Pokles teploty spaliny lze implementovat prostřednictvím:

Výběr optimální velikosti a další charakteristiky zařízení založené na požadovaném maximálním výkonu, s přihlédnutím k odhadované bezpečnostní rezervě;

Intenzifikace přenosu tepla do technologického procesu zvýšením měrného tepelného toku (zejména pomocí vírníků-turbulizérů zvyšujících turbulenci proudů pracovní tekutiny), zvětšením plochy nebo zlepšením teplosměnných ploch;

Zpětné získávání tepla spalin pomocí doplňkového technologického procesu (například ohřev doplňkové napájecí vody ekonomizérem);

. instalace ohřívače vzduchu nebo vody, případně organizace předehřevu paliva vlivem tepla spalin. Je třeba poznamenat, že ohřev vzduchu může být nezbytný, pokud technologický postup vyžaduje vysokou teplotu plamene (např. ve sklářském nebo cementářském průmyslu). Ohřátou vodu lze použít pro napájení kotle nebo v systémech zásobování teplou vodou (včetně ústředního vytápění);

Čištění teplosměnných ploch od nahromaděného popela a uhlíkových částic za účelem zachování vysoké tepelné vodivosti. Zejména mohou být v konvekční zóně periodicky používány ofukovače sazí. Čištění teplosměnných ploch ve spalovací zóně se obvykle provádí při odstávce zařízení pro kontrolu a údržbu, ale v některých případech se používá čištění bez odstávky (např. u ohřívačů rafinérií);

Zajištění úrovně výroby tepla odpovídající stávajícím potřebám (nepřekročení). Tepelný výkon kotel lze upravit např. volbou optimální kapacity trysek na kapalné palivo nebo optimálního tlaku, pod kterým je plynné palivo dodáváno.

Možné problémy

Snížení teploty spalin za určitých podmínek může být v rozporu s cíli kvality vzduchu, například:

Předehřev spalovacího vzduchu vede ke zvýšení teploty plamene a v důsledku toho k intenzivnější tvorbě NOx, což může vést k překročení stanovených emisních norem. Zavedení předehřevu vzduchu zapnuto stávající instalace může být obtížné nebo neefektivní z hlediska nákladů kvůli nedostatku místa, potřebě dalších ventilátorů a systémům pro potlačení NOx (pokud existuje riziko překročení předpisů). Je třeba poznamenat, že způsob potlačení tvorby NOx vstřikováním čpavku nebo močoviny zahrnuje riziko vnášení čpavku do spalin. Aby se tomu zabránilo, může to vyžadovat instalaci drahých snímačů amoniaku a systému řízení vstřikování a - v případě významných změn zatížení - komplexní systém vstřikování, které umožňuje vstřikování látky do oblasti se správnou teplotou (například systémy dvou skupin vstřikovačů instalovaných na různých úrovních);

Systémy čištění plynů, včetně systémů potlačování nebo odstraňování NOx a SOx, fungují pouze v určitém teplotním rozsahu. Pokud zavedené emisní normy vyžadují použití takových systémů, organizace jejich společného provozu se systémy rekuperace může být obtížná a nákladově neefektivní;

V některých případech místní úřady nastaví minimální teplotu spalin na výstupu z potrubí, aby se zajistilo dostatečné rozptýlení spalin a nepřítomnost kouřovodu. Kromě toho mohou společnosti ze své vlastní iniciativy uplatňovat takové postupy, aby zlepšily svou image. Široká veřejnost si může přítomnost viditelného kouře vykládat jako známku znečištění životní prostředí, zatímco nepřítomnost oblaku kouře může být považována za známku čistší produkce. Některé podniky (například spalovny odpadu) proto mohou za určitých povětrnostních podmínek spaliny před vypuštěním do atmosféry speciálně ohřívat, a to pomocí zemního plynu. To má za následek plýtvání energií.

energetická účinnost

Čím nižší je teplota spalin, tím vyšší je úroveň energetické účinnosti. Snížení teploty plynů pod určitou úroveň však může být spojeno s některými problémy. Zejména pokud je teplota pod rosným bodem kyseliny (teplota, při které voda a kyselina sírová kondenzují, typicky 110-170 °C v závislosti na obsahu síry v palivu), může dojít ke korozi. kovové povrchy. To může vyžadovat použití materiálů, které jsou odolné vůči korozi (takové materiály existují a mohou být použity v zařízeních využívajících ropu, plyn nebo odpad jako palivo), stejně jako organizaci sběru a zpracování kyselého kondenzátu.

Doba návratnosti se může pohybovat od méně než pěti let do padesáti let, v závislosti na mnoha parametrech, včetně velikosti zařízení, teploty spalin atd.

Výše uvedené strategie (s výjimkou pravidelného čištění) vyžadují další investice. Optimálním obdobím pro rozhodnutí o jejich využití je období projektování a výstavby nová instalace. Zároveň je možné tato řešení implementovat i ve stávajícím podniku (za předpokladu, že je k dispozici potřebný prostor pro instalaci zařízení).

Některé aplikace energie spalin mohou být omezeny v důsledku rozdílu mezi teplotou plynů a specifickým požadavkem na teplotu na vstupu procesu spotřebovávajícího energii. Přijatelná hodnota tohoto rozdílu je určena rovnováhou mezi úvahami o úspoře energie a náklady na dodatečné vybavení potřebné k využití energie spalin.

Praktická možnost rekuperace vždy závisí na dostupnosti možné aplikace nebo spotřebitele rekuperované energie. Opatření ke snížení teploty spalin mohou vést ke zvýšení tvorby některých škodlivin.

Teplota spalin a vzduchu vstup do udírny by neměla být vyšší než 500 °C. Objem udírny nelze přeceňovat (ve velké udírně je obtížné vytvořit potřebný tepelný stres), ale nelze podcenit její velikost - je obtížné vytvořit potřebné vakuum v malé udírně: nedokáže si poradit s velkým množstvím spalin a vzduchu. Každý krb má svou vlastní udírnu dle své velikosti. Vnitřní povrchy lapače kouře musí být hladké." Na úrovni průchodu musí být na každé straně instalována hermeticky uzavřená čistící dvířka.

Jak bylo uvedeno výše, spalování paliva v krbech probíhá s mnohonásobným přebytkem vzduchu. Krb nemá vstupní dvířka, cesta kouře z topeniště do místnosti je blokována neustálým prouděním vzduchu směřujícím z místnosti do topeniště a následně komínem do atmosféry. spalin a vzduchu, komín musí mít dostatečný průřez s extrémně hladkým vnitřním povrchem. Průřez komína musí odpovídat průřezu vtoku krbu. Je známo, že čím vyšší komín, tím větší tah v něm vzniká. S tím by se mělo počítat, ale na základě toho by se úsek komína neměl podceňovat.

Podle švédských vědců je poměr plochy průřez obdélníkový komín k ploše vstupu krbu s výškou komína 5 m by měl být 12 procent; při výšce komína 10 m - 10 procent.

S.V. Golovaty, inženýr;
A.V. Lesnykh, docent;
d.t.s. K.A. Shtym, profesor, zástupce vedoucího katedry pro výzkum, katedry tepelné energetiky a tepelné techniky Technická škola, Federální univerzita Dálného východu, Vladivostok

Komíny pracují ve ztížených podmínkách: změny teploty, tlaku, vlhkosti, agresivní účinky spalin, zatížení větrem a zatížení vlastní vahou. V důsledku mechanických (výkon a teplota), chemických a kombinovaných vlivů dochází k poškození komínových konstrukcí.

Jedním z problémů přeměny zdrojů tepla na spalování zemního plynu je možnost kondenzace vodních par spalin v komínech. Tvorba kondenzátu na vnitřním povrchu komínů a důsledky tohoto negativního procesu (např. vlhnutí nosných konstrukcí, zvýšení tepelné vodivosti stěn, odmrazování atd.) vedou k následujícím nejčastějším poškození konstrukcí:

1) zničení ochranné vrstvy železobetonových trubek, expozice a koroze výztuže;

2) zničení cihlových cihlových trubek;

3) intenzivní síranová koroze vnitřního povrchu betonu kmene železobetonových trubek;

4) zničení tepelné izolace;

5) pustina ve zdivu ostění, snížení plynotěsnosti a pevnosti ostění;

6) destrukce cihelného zdiva vyzdívky železobetonových a cihelných komínů vločkami (povrchová destrukce, loupání - cca ed.);

7) snížená pevnost monolitického obložení železobetonových trubek.

Dlouholeté zkušenosti s provozováním komínů potvrzují souvislost výše popsaných poškození s tvorbou kondenzátu: např. při vizuální kontrole vnitřních a vnějších povrchů komínových šachet různých kotelen dochází k následujícím charakteristickým poškozením: byly odhaleny: hluboké erozní poškození téměř po celé výšce komína; v zónách aktivní kondenzace vodní páry je pozorována destrukce cihel do hloubky 120 mm, ačkoli povrch kmene je v provozním stavu.

Je třeba poznamenat, že pro odlišné typy paliva, bude obsah vodní páry ve spalinách jiný. Tak, největší počet vlhkost je obsažena ve spalinách zemního plynu a nejmenší množství vodní páry je obsaženo ve zplodinách spalování topného oleje a uhlí (tabulka).

Stůl. Složení spalin při spalování zemního plynu.

Předmětem studie je zděný komín o výšce H = 80 m, určený k odvodu spalin z 5 parních kotlů DE-16-14. U tohoto komínu bylo provedeno měření při venkovní teplotě -5 °C a rychlosti větru 5 m/s. V době měření byly v provozu dva kotle, DE-16-14: st. č. 4 se zatížením 8,6 t/h (53,7 % jmenovitého) a st. č. 5 se zatížením 9,5 t/h (59,3 % jmenovitého), jehož provozní parametry byly použity pro nastavení okrajových podmínek. Teplota spalin byla 124 °C na kotli st. č. 4 a 135 O C - na kotli st. č. 5. Teplota výfukových plynů na vstupu do komína byla 130 °C. Součinitel přebytku vzduchu na vstupu do komína byl α=1,31 (O 2 =5 %). Celková spotřeba spalin je 14,95 tis. m 3 / h.

Na základě výsledků měření byly simulovány různé režimy provozu komína. Při výpočtu charakteristiky proudění spalin bylo zohledněno naměřené složení a teplota spalin. Při výpočtu byly zohledněny meteorologické a klimatologické podmínky v době měření (venkovní teplota vzduchu, rychlost větru). V procesu modelování pro analýzu byly vypočteny provozní režimy zdroje tepla při zatížení a klimatických podmínkách v době měření. Jak je známo, teplota kondenzace vodní páry ve výfukových plynech v komínech začíná při teplotách vnitřního povrchu 65-70 °C.

Podle výsledků výpočtu tvorby kondenzátu při provozu zdroje tepla byla v době měření teplota spalin na vnitřním povrchu potrubí 35-70 °C. na celém povrchu potrubí se může tvořit kondenzát vodní páry. Pro zamezení vzniku kondenzátu vodní páry na vnitřním povrchu komína byl zvolen provozní režim zařízení kotelny, který zajistí dostatečné proudění spalin a teplotu na vnitřním povrchu komína minimálně 70°C. Pro zamezení tvorby kondenzátu na vnitřním povrchu komína je nutné pracovat se třemi kotli při jmenovitém zatížení D nom při -20°C a dvěma kotli při +5°C.

Na obrázku je znázorněna závislost proudění spalin (o teplotě 140 °C) komínem na teplotě venkovního vzduchu.

Literatura

1. Využití druhotných energetických zdrojů / O. L. Danilov, V. A. Munts; USTU-UPI. - Jekatěrinburg: USTU-UPI, 2008. - 153 s.

2. Pracovní postupy a problematika zlepšování konvekčních ploch kotlových jednotek / N.V. Kuzněcov; Gosenergoizdat, 1958. - 17 s.

Moderní komín není jen potrubí pro odvod spalin, ale inženýrská konstrukce, na které přímo závisí účinnost kotle, účinnost a bezpečnost celého topného systému. Kouř, zpětný tah a nakonec i požár – to vše může vzniknout v důsledku nedomyšleného a nezodpovědného přístupu ke komínu. Proto byste měli brát vážně výběr materiálu, komponentů a montáž komína. Hlavním účelem komína je odvádět produkty spalování paliva do atmosféry. Komín vytváří tah, pod jehož vlivem se v topeništi tvoří vzduch, který je nezbytný pro spalování paliva, a z topeniště jsou odváděny produkty spalování. Komín musí vytvářet podmínky pro úplné spalování palivo a vynikající trakce. A přesto musí být spolehlivý a odolný, snadno se instaluje a odolný. A proto není výběr dobrého komína tak jednoduchý, jak si myslíme.

Zděné komíny a moderní kotle

Lokální odpory v pravoúhlém komíně

Málokdo ví, že jediný správný tvar komína je válec. To je způsobeno skutečností, že víry vytvořené v pravém úhlu brání odvodu kouře a vedou k tvorbě sazí. Všechny podomácku vyrobené komíny čtvercových, obdélníkových a dokonce i trojúhelníkových tvarů jsou nejen dražší než i ocelový kulatý komín, ale také dělají spoustu problémů a hlavně mohou snížit účinnost toho nejlepšího kotle z 95 až 60 %


kulatý úsek komín

Staré kotle fungovaly bez automatického řízení a s vysokými teplotami spalin. V důsledku toho se komíny téměř nikdy neochladily a plyny se neochlazovaly pod rosný bod a v důsledku toho neničily komíny, ale zároveň se mnoho tepla plýtvalo na jiné účely. Tento typ komína má navíc relativně nízký tah díky poréznímu a drsnému povrchu.

Moderní kotle jsou ekonomické, jejich výkon je regulován v závislosti na potřebách vytápěných prostor, a proto nepracují stále, ale pouze v obdobích, kdy teplota v místnosti klesne pod nastavenou. Existují tedy časová období, kdy kotel nefunguje a komín se ochlazuje. Stěny komína, pracující s moderním kotlem, se téměř nikdy neohřívají na teplotu nad rosným bodem, což vede k neustálému hromadění vodní páry. A to zase vede k poškození komína. Starý cihlový komín se může v nových pracovních podmínkách zřítit. Vzhledem k tomu, že spaliny obsahují: CO, CO2, SO2, NOx, je teplota spalin nástěnných plynových kotlů poměrně nízká - 70 - 130 °C. Při průchodu zděným komínem se výfukové plyny ochlazují a při dosažení rosného bodu ~ 55 - 60 °C klesá kondenzát. Voda, usazující se na stěnách v horní části komína, způsobí jejich vlhnutí, navíc při připojení

SO2 + H2O = H2SO4

vytvořený kyselina sírová, což může vést ke zničení cihlového kanálu. Aby se zabránilo kondenzaci, je vhodné použít izolovaný komín nebo instalovat nerezovou trubku do stávajícího zděného kanálu.

Kondenzace

V optimální podmínky provozu kotle (teplota spalin na vstupu 120-130°C, na výstupu z ústí potrubí - 100-110°C) a vytápěného komína, vodní pára je odváděna spolu se spalinami do mimo. Když je teplota na vnitřním povrchu komína pod teplotou rosného bodu plynů, vodní pára se ochlazuje a usazuje se na stěnách ve formě drobných kapiček. Pokud se to děje často, zdivo stěny kouřových kanálů a potrubí jsou nasyceny vlhkostí a zhroutí se a na vnějších površích potrubí se objevují černé pryskyřičné usazeniny. V přítomnosti kondenzátu průvan prudce slábne, v místnostech je cítit zápach spáleniny.

Odcházející spaliny při ochlazování v komínech zmenšují svůj objem a vodní pára, aniž by měnila hmotnost, postupně nasycuje odcházející plyny vlhkostí. Teplota, při které vodní pára zcela nasytí objem výfukových plynů, to znamená, když je jejich relativní vlhkost rovna 100 %, je teplota rosného bodu: vodní pára obsažená ve zplodinách hoření se začíná měnit do kapalného stavu. Teplota rosného bodu zplodin hoření různých plynů je 44 -61°C.


Kondenzace

Pokud plyny procházejí kouřové kanály, silně ochlazují a snižují svou teplotu na 40 - 50 °C, poté se vodní pára, vzniklá odpařováním vody z paliva a spalováním vodíku, usazuje na stěnách kanálů a komína. Množství kondenzátu závisí na teplotě spalin.

Trhliny a otvory v potrubí, kterými studený vzduch, také přispívají k ochlazování plynů a tvorbě kondenzátu. Když je průřez kanálu potrubí nebo komína vyšší, než je požadováno, spaliny jím pomalu stoupají a studený venkovní vzduch je v potrubí ochlazuje. Velký vliv na tahovou sílu má i povrch stěn komínů, čím jsou hladší, tím je tah silnější. Drsnost v potrubí pomáhá snižovat trakci a zachycovat saze na sobě. Tvorba kondenzátu závisí také na tloušťce stěny komína. Silné stěny se pomalu zahřívají a dobře udržují teplo. Tenčí stěny se rychleji zahřívají, ale špatně udržují teplo, což vede k jejich ochlazování. Tloušťka zděných cihelných stěn procházejících komínů vnitřní stěny budovy, musí být alespoň 120 mm (půl cihly) a tloušťka stěn kouřovodů a ventilačních kanálů umístěných ve vnějších stěnách budovy musí být 380 mm (jedna a půl cihly).

Teplota venkovního vzduchu má velký vliv na kondenzaci vodní páry obsažené v plynech. V letní čas letech, kdy je teplota relativně vysoká, je kondenzace na vnitřních plochách komínů příliš malá, protože jejich stěny dlouho chladnou, proto se vlhkost z dobře vyhřátých ploch komína okamžitě odpařuje a netvoří se kondenzát. V zimní čas letech, kdy je venkovní teplota záporná, stěny komína silně ochlazují a zvyšuje se kondenzace vodní páry. Pokud není komín zateplen a dochází k jeho velkému chladu, dochází ke zvýšené kondenzaci vodní páry na vnitřních plochách stěn komína. Vlhkost je absorbována do stěn potrubí, což způsobuje vlhkost zdiva. To je nebezpečné zejména v zimě, kdy se vlivem mrazu tvoří v horních partiích (u ústí) ledové zátky.


Komínová námraza

Nedoporučuje se připevňovat závěsy plynové kotle do komínů velkých průřezů a výšek: tah slábne, na vnitřních plochách se tvoří zvýšený kondenzát. Tvorba kondenzátu je také pozorována, když jsou kotle napojeny na velmi vysoké komíny, protože značná část teploty spalin je vynaložena na ohřev velké plochy absorbující teplo.

Izolace komína

Aby nedocházelo k podchlazení spalin a kondenzaci na vnitřních plochách kouřovodů a ventilačních kanálů, je nutné odolat optimální tloušťka vnější stěny nebo je izolujte zvenčí: omítněte, uzavřete železobetonovými nebo škvárobetonovými deskami, štíty nebo hliněnými cihlami.
Ocelové trubky musí být předizolované nebo izolované. Typ a tloušťka izolace vám pomůže vybrat libovolného výrobce.

Krásná smaltovaná kamna znamenají krásný smaltovaný komín.
Je možné instalovat nerez?

Nový výrobek

Tyto smaltované komíny jsou potaženy speciální směsí odolné vůči vysokým teplotám a kyselinám. Smalt velmi odolává vysoké teploty spaliny.

Například stavebnicové komínové systémy "LOKKI" výroba závodu Novosibirsk "SibUniversal" má následující údaje:

  • Provozní teplota komína je 450°C, je povoleno krátkodobé zvýšení teploty až na 900°C.
  • Schopný odolat teplotě "oheň pece" 1160 ° C po dobu 31 minut. I když standard je 15 minut.

Teplota spalin

V tabulce jsme shromáždili ukazatele teploty spalin různých topných spotřebičů.

Po srovnání je nám to jasné provozní teplota smaltovaných komínů 450°С není vhodný pro ruská kamna a krby na dřevo, saunová kamna na dřevo a kotle na uhlí, ale pro všechny ostatní typy topných zařízení je tento komín docela vhodný.

V popisech komínů systému "Locky" tak přímo se říká, že jsou určeny k připojení k jakémukoli typu topných spotřebičů s Provozní teplota výfukových plynů od 80°С do 450°С.

Poznámka. Rádi rozpálíme saunová kamna na maximum. Ano, i na dlouhou dobu. Proto je teplota spalin tak vysoká, a proto v koupelích tak často dochází k požárům.
V těchto případech především saunové pece, můžete jako první prvek po peci použít silnostěnnou ocelovou nebo litinovou trubku. Faktem je, že hlavní část horkých plynů je ochlazena na přijatelnou teplotu (méně než 450 ° C) již na prvním trubkovém prvku.

Co je to tepelně odolný smalt?

Ocel je odolný materiál, ale má významnou nevýhodu - sklon ke korozi. Aby kovové trubky odolávaly nepříznivým podmínkám, jsou potaženy ochrannými sloučeninami. Jednou z možností ochranné kompozice je smalt a od té doby mluvíme o komínech musí být smalt tepelně odolný.

Pozor: smaltované komíny mají dvouvrstvý nátěr, kovová trubka pokryty nejprve zeminou a poté krycím smaltem.

Aby sklovina získala potřebné vlastnosti, přidávají se do roztavené vsázky při její přípravě speciální přísady. Základ broušeného a vrchního smaltu je stejný, pro výrobu vsázky se používá tavenina z:

  • křemenný písek;
  • Kaolín;
  • Potaš a řada dalších minerálů.

Ale přísady pro krycí a mletý smalt se používají odlišně. Do složení půdy se zavádějí oxidy kovů (nikl, kobalt atd.). Díky těmto látkám je zajištěna spolehlivá adheze kovu k vrstvě smaltu.

Do složení krycího smaltu se přidávají oxidy titanu, zirkonia a také fluoridy některých alkalických kovů. Tyto látky zajišťují nejen zvýšenou tepelnou odolnost, ale také pevnost povlaku. A pro poskytnutí dekorativních vlastností povlaku v procesu přípravy krycího smaltu se do roztavené kompozice zavádějí barevné pigmenty.

Materiál potrubí

Pozornost. Lehký tenkostěnný kov a minerální vlna umožňuje obejít se bez zařízení speciálního založení komínového systému. Trubky se montují na konzoly na jakoukoli stěnu.

Zařízení

U dvouplášťového provedení je prostor mezi trubkami vyplněn minerální (čedičovou) vlnou, která je nehořlavý materiál s bodem tání vyšším než 1000 stupňů.

Výrobci a dodavatelé smaltovaných komínových systémů nabízejí široký rozsah Příslušenství:

  • Potrubí dvouokruhové a jednookruhové.
  • Větve jsou dvouokruhové a jednookruhové.
  • Odpaliště.
  • (západky) otočné s fixací.
  • Střešní řezy - uzly pro průchod střechy.
  • Stropní řezy - uzly pro průchod stropu.
  • Deštníky.
  • Titulky.
  • Zástrčky.
  • Příruby včetně ozdobných.
  • Ochranné clony.
  • Spojovací materiál: svorky, držáky, čištění oken.

Montáž

V každém případě začneme montovat komín „z kamen“, od ohřívač tedy zdola nahoru.

  1. Vnitřní potrubí každého dalšího prvku jde dovnitř předchozího prvku. Tím se zabrání vnikání kondenzátu nebo srážek do čedičové izolace. ALE vnější potrubí, který se často nazývá shell, je umístěn na předchozí potrubí.
  2. Podle požadavků protipožárních norem musí být uložení trubky (hloubka trysky) minimálně poloviční než je průměr vnější trubky.
  3. Dokovací body jsou utěsněny svorkami nebo zasazeny na kužel. To určuje výrobce designu. Pro spolehlivé utěsnění existují tmely s pracovní teplotou 1000°C.
  4. Spoje trubek s T-kusy nebo ohyby musí být upevněny svorkami.
  5. Montážní konzoly na stěnu se instalují minimálně 2 metry od sebe.
  6. Každé T-kus je namontováno na samostatné nosné konzole.
  7. Komínová trasa by neměla mít vodorovné úseky delší než jeden metr.
  8. V místech, kde procházejí stěny, stropy a střechy, je nutné použít prvky splňující požadavky požární bezpečnosti.
  9. Komínové trasy by neměly přijít do styku s plynem, elektřinou a jinými komunikacemi.

V průběhu instalační práce je třeba dbát přiměřené opatrnosti. Doporučuje se používat pouze pogumovaný nástroj, zabrání se tím poškození celistvosti povlaku potrubí (úlomky, praskliny). To je velmi důležité, protože v místě poškození smaltu se začíná vyvíjet proces koroze, který ničí potrubí.

Obecně lze říci, že takové komíny mají oproti nerezovým nepochybné estetické výhody. Neexistují však žádné technické, provozní a instalační výhody.