2.3. Визначення коєфіцієнту надлишку повітря

Енергетична ефективність обладнання, яке використовує паливо, залежить від кількості повітря, що подається до пристроїв для спалювання палива.

Кількість повітря впливає на повноту згорання палива та на величину втрат з відхідними газами.

Для забезпечення енергоефективної роботи обладнання витрата повітря повинна підтримуватись на рівні, при котрому відбувається найбільш повне згорання палива.

Кількість повітря, яке подається до пристроїв для спалювання палива, оцінюється по величині коефіцієнту надлишку повітря. Він представляє собою відношення дійсної кількості повітря до теоретично необхідної

(2.8)

де _. – дійсні об’ємні і масові кількості повітря, які витрачаються для спалювання 1кг (1м³) палива, м³/кг, кг/кг, (м³/м³, кг/м³); – теоретично необхідна кількість повітря для спалювання 1кг (1м³) палива, м³/кг, кг/кг, (м³/м³, кг/м³).

Розрахунок L проводиться при нормальних умовах.

Коефіцієнт надлишку повітря визначається для складу газів в кінці топки обладнання (котел, піч та інше). Для його визначення використовуються ламбда-датчики і електронні газоаналізатори. Як правило, це імпортні дорогокоштуючі прибори.

При повному згоранні рідкого палива, наприклад мазуту, (СО' = = 0) коефіцієнт надлишку повітря визначається за формулою

(2.9)

де О'₂ і RO'₂ = CO'₂+SO'₂ – кількість кисню і триатомних газів в про-дуктах згорання, %.

При наявності в продуктах згорання окису вуглецю, вираз для визначення КНП буде мати вигляд

(2.10)

а при наявності в продуктах згорання крім СО', водню, метану та інших продуктів неповного згорання палива враховують фактичне зменшення величин надлишкового кисню. В цьому випадку формула (2.10) має вигляд

(2.11)

Формула (2.11) придатна для визначення коефіцієнту надлишку повітря в продуктах згорання при спалюванні твердих, рідких і газових палив.

В загальному вигляді при врахуванні азоту палива маємо

.

(2.12)

2.4. Причини зниження коефіцієнту використання палива

КВП пристроїв для спалювання палива цілком залежить від втрат теплоти внаслідок хімічної неповноти згорання палива (для мазуту та природного газу). Величина останніх залежить від таких факторів:

• загальна недостача повітря;

• погане змішування палива і повітря;

• малі розміри топкової камери , що визначає недостачу часу для завершення хімічної реакції;

• низька температура в топковій камері, що приводить до зниження швидкості вигорання палива.

• при достатній для повного згорання палива кількості повітря і доброму змішуванні палива і повітря величина втрат внаслідок хімічної неповноти згорання палива залежить від об’ємної густини тепловиділення в топці, яка визначається за формулами:

• для мазуту

кВт/м3,

(2.13)

• для природного газу

(2.14)

де V_т – об’єм топки, м³.

При низьких значеннях q_v, які виникають при низьких витратах палива, втрати q_з збільшуються. Це пов’язано зі зниженням температурного рівня в топковій камері, що визначається відносним збільшенням втрат теплоти від зовнішнього охолодження при зменшенні витрат палива.

Підвищення об’ємної густини тепловиділення призводить до підвищення температурного рівня в топці і зниженню q_з внаслідок зменшення часу перебування газів в об’ємі топки і неможливості в зв’язку з цим завершення реакції горіння.

Оптимальна величина q_v, при котрій q_з має мінімальне значення, залежить від виду палива, способу його згорання і конструкції топки. Для сучасного топкового обладнання втрати теплоти внаслідок хімічної неповноти згорання палива складають 0...2 % при q_v на рівні 0,1...0,3 МВт/м³.

При проектуванні нових агрегатів втрата теплоти внаслідок хімічної неповноти згорання може бути прийнята по рекомендаціям.

При проведенні ЕА для визначення енергетичної ефективності пристроїв для спалювання палива і топки в цілому необхідно визначити втрати внаслідок хімічної неповноти згорання палива, КВП, ко- ефіцієнт надлишку повітря і об’ємну густину тепловиділення в топці по результатам вимірів. Далі проводиться зіставлення їх з аналогічни- ми характеристиками, які містяться в технічній доку-ментації на обладнання, що використовується. Крім того проводиться зіставлення з характеристиками найбільш енергоефективного сучасного обладнання. Після цього проводиться розробка та обгрунтування Е03.