Akademia Automatyki
Analizatory spalin a odpowiednie zarządzanie procesem spalania

Analizatory spalin a odpowiednie zarządzanie procesem spalania

Proces spalania to jeden ze sposobów pozyskiwania energii cieplnej. Odpowiednio dobrane parametry to podstawa dobrze przeprowadzonego procesu. Biorąc pod uwagę wymogi ochrony środowiska oraz potrzebę oszczędnego wykorzystywania paliw, chcemy dziś bliżej przyjrzeć się  problematyce związanej z doborem parametrów spalania oraz urządzeniom, które wykorzystywane są do tego celu.

Kilka słów o spalaniu

Spalanie to proces fizykochemiczny polegający na reakcji łączenia materiału palnego z tlenem.  Reakcja przebiega gwałtownie i towarzyszy jej wzrost temperatury, wydzielanie się ciepła, płomienia lub żaru oraz produktów spalania w postaci dymu. Aby doszło do spalania muszą być spełnione trzy podstawowe warunki jednocześnie, a mianowicie:

  •  tlen (który występuje w przyrodzie i stanowi ok. 21 % jego objętości),
  • materiał palny (paliwo, gaz, ciecz, ciało stałe)
  • źródło zapłonu, którym może być każde źródło ciepła,  czy też bodziec energetyczny

W zależności od rodzaju spalanego paliwa oraz ilości powietrza dostarczonego podczas procesu spalania, skład chemiczny spalin jest różny. Podstawą regulacji procesów spalania jest analiza spalin. Do tego celu służą różnego typu analizatory spalin jak np. ecom-J2KNpro

Analizator ecom-J2KNpro EXPERT

Analizator ecom-J2KNpro EXPERT

Jak dokonać oceny parametrów spalania?

Kluczowa jest analiza spalin – na jej podstawie dokonujemy oceny parametrów oraz korekty składu mieszanki powietrzno-paliwowej. Analizatory dają możliwość pomiarów stężenia związków chemicznych w spalinach, wyliczają parametry takie jak współczynnik nadmiaru powietrza, punkt rosy czy też stratę kominową oraz dają możliwość rejestracji zmierzonych parametrów. Analiza spalin polega na ustaleniu zawartości CO2, CO, O2 oraz sadzy w spalinach. Najczęściej stężenia powyższych gazów są podawane jako udział procentowy -% lub jako ilość cząsteczek na milion – ppm. Obecnie stosujemy kilka metod pomiarowych.

Metody pomiarów detektorów gazowych

Metody pomiarów detektorów gazowych

Należy również wspomnieć, że bardzo ważnym parametrem podczas procesu spalania jest współczynnik nadmiaru powietrza λ (lambda). Współczynnik ten określa stosunek faktycznie dostarczonej do spalania ilości (objętości) powietrza, do ilości powietrza teoretycznie potrzebnej do całkowitego i zupełnego spalenia paliwa zawartego w mieszance palnej. Analizatory spalin firmy Ecom w tej kwestii okazują się bardzo pomocne, wyliczają bowiem ten współczynnik w czasie rzeczywistym na podstawie mierzonych parametrów. Zwróćmy uwagę na to to, że współczynnik nadmiaru powietrza ma duży wpływ na temperaturę spalania, a to przekłada się na ilość zużytego paliwa. Im współczynnik nadmiaru powietrza wyższy, tym niższa temperatura spalania.

Wpływ jakości paliwa na energię cieplną

Sprawność przemiany energii chemicznej na cieplną zależy od składu wykorzystywanego paliwa. Bardzo znaczący jest udział składników niepalnych – zanieczyszczeń, zwłaszcza azotu N2. Ma on wpływ na zmniejszenie efektywności procesu oraz obniżają kalorymetryczną temperaturę spalania. Spaliny nadmiernie rozcieńczone azotem atmosferycznym (czyli duże λ) powodują obniżenie temperatury płomienia powstającego w palniku. Rosną wtedy straty kominowe, które znacznie przekraczające energię użyteczną.

Dobór parametrów spalania

Dobór parametrów spalania

Monitorowanie składu spalin za pomocą analizatorów daję nam kontrolę nad procesem spalania przy dużo niższym nakładzie finansowym. Jakość paliw w ekonomicznym podejściu do procesu spalania okazuje się bardzo ważna.

Postaw na ekologię

Obecnie instytucje, które nadzorują ochronę środowiska zaostrzają przepisy dotyczące emisji szkodliwych związków do środowiska. Wykorzystywany węgiel kamienny uważany jest za najmniej ekologiczną technologię produkcji energii. Obok dwutlenku i tlenku węgla najczęstszymi zanieczyszczeniami w Polsce są również związki siarki i azotu oraz drobne pyły. Tlenki azotu (NOx) nawet w minimalnych stężeniach w powietrzu działają drażniąco na organy układu oddechowego, niszczą urządzenia i materiały, przyczyniają się do powstawania smogów, pogarszają widoczność i ograniczają nasłonecznienie powierzchni Ziemi. Do monitorowania emisji wszelkich zanieczyszczeń podczas procesu spalania, firma Ecom oferuje przenośne analizatory do ciągłego monitorowania emisji (jak np. ecom-J2KNpro TECH). Mają one za zadanie oczyszczać spaliny do poziomów akceptowalnych.

Analizator ecom-J2KNpro TECH

Analizator ecom-J2KNpro TECH

Podsumowując, należy pamiętać, by podczas spalania kontrolować współczynnik nadmiaru powietrza, który ma nie tylko wpływ na temperaturę, ale przede wszystkim na zużycie paliwa i powstawanie niebezpiecznych związków. Proces spalania musi być jak najbardziej wydajny i bezpieczny, by emitować jak najmniej zanieczyszczeń jednocześnie opłacalnym pod względem ekonomicznym. Niezbędne okazują się analizatory spalin, które umożliwiają zarządzenia procesem spalania.

Więcej o procesie spalania oraz analizatorach znajdziesz na łamach naszego kwartalnika Pod Kontrolą:

Akademia automatyki: Odpowiedni dobór parametrów spalania