Конденсат и низкотемпературная коррозия. Точка росы в котле

Точка росы дымовых газов - Справочник химика 21

    Определение температуры точки росы дымовых газов [c.284]

    Как известно, при сжигании высокосернистого мазута температура точки росы дымовых газов может намного превышать точку росы, определяемую парциальным давлением водяных паров в продуктах сгорания. Принято считать, что это превышение обусловлено содержанием в них сернистого ангидрида 50з. В результате этого серная кислота конденсируется на низкотемпературных поверхностях нагрева котельных агрегатов, и при взаимодействии кислоты с металлом образуются сернокислые соли железа. С осаждением кислоты связано также образование устойчивых наружных отложений золы и несгоревших частиц топлива. [c.283]

    При сжигании сернистых топлив сера превращается в оксиды — 50 и ЗОз- Наличие в дымовых газах повышает температуру начала конденсации влаги — точку росы. В связи с тем, что температура хвостовых поверхностей котлов (воздухоподогревателей, экономайзеров) близка к точке росы дымовых газов, на этих поверхностях конденсируется серная кислота, которая и вызывает усиленную коррозию металла. На рис. 1.16 показана зависимость точки росы от содержания серы. [c.106]

    Поскольку поверхность нагрева на входе холодного воздуха имеет температуру ниже точки росы дымовых газов от сжигания некоторых видов жидкого топлива, эта часть поверхности нагрева подвержена интенсивной коррозии и загрязнениям. [c.86]

    ЗЛ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ РОСЫ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ [c.104]

    Опыт эксплуатации показал, что при сжигании высокосернистого топлива воздухоподогреватели выходят из строя через несколько месяцев работы из-за интенсивной сернокислотной коррозии. Для предотвращения коррозии необходимо поддерживать повышенную температуру стенок в холодной части воздухоподогревателя на 10—15 градусов выше точки росы дымовых газов. [c.128]

    Стальная дымовая труба быстро вышла из строя в связи с коррозией верхней части. Потребовалась ее наружная изоляция, чтобы точка росы дымовых газов находилась за пределами верха трубы. [c.207]

    В связи с тем, что температура хвостовых поверхностей котлов (воздухоподогревателей, экономайзеров) равна точке росы дымовых газов сернистых мазутов или ниже ее, на этих поверх- [c.272]

    Температура конденсации водяных паров при сжигании мазута составляет около 45° С. Различные исследования показали, что в связи с увеличением содержания серы в мазутах точка росы дымовых газов может достигнуть порядка 120—135° С. [c.185]

    В начальном периоде применения этих приборов сопротивление и температура пленки измерялись двумя приборами, что при обязательности одновременной фиксации их показаний вызывало большие неудобства. В дальнейшем Башкирэнерго был разработан способ, позволивший определять температуру точки росы дымовых газов одним прибором и непосредственно получать на картограмме кривые зависимости / пл = /( ет), где пл — сопротивление пленки, /ст — температура поверхности стеклянного колпачка, на котором образуется пленка. [c.287]

    ГЛАВА ШЕСТАЯ КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОЧКИ РОСЫ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ [c.97]

    Для возможности сопоставления результатов замеров температуры точки росы дымовых газов приборами, основанными на методе Джонстона, ВТИ и Башкирэнерго, была согласована методика этого измерения. Сущность этой методики заключается в следующем  [c.289]

Рис. 6-17. Зависимость температуры точки росы дымовых газов и тока в пленке от дозировки магнезита, дополнительно размолотого в вибромельнице.

    Таким образом, сжигание мазута с содержанием серы около 47о с избытками воздуха 7—13% (т. е. практически не способных снизить температуры точки росы дымовых газов) не сопровождалось каким-либо разрушением эмали (растрескиванием, отслоением и т. п.), несмотря на частые промывки РВП технической водой. [c.412]

    Применение присадок к топливу. Положительное влияние присадок, выражающееся в снижении скорости высокотемпературной коррозии, основывается на использовании нескольких эффектов связывание коррозионно-активных компонентов, содержащихся в продуктах сгорания топлива, в неагрессивные соединения повышение температуры плавления золовых отложений изменение структуры золовых отложений, их разрыхление, вследствие чего они легко удаляются. Кроме того, некоторые присадки (так называемые многофункциональные) способствуют снижению скорости низкотемпературной сернокислотной коррозии (из-за связывания оксида серы (VI) и снижения точки росы дымовых газов), улучшению работы системы топливоприготовле-ния, повышению теплообмена, снижению загрязнения поверхностей в высокотемпературной зоне и хвостовых поверхностей. [c.246]

    Положительный эффект такой организации процесса горения заключается также в значительной экономии материальных средств, определяемой прежде всего тем, что значительное понижение температуры точки росы дымовых газов дает возможность более глубоко их охлаждать. Благодаря этому обеспечивается некоторое увеличение к. п. д. установки и соответственно экономия топлива. Снижение расхода воздуха, подаваемого в топку, позволяет уменьшить электрическую мощность, необходимую для привода дутьевых вентиляторов, что также благоприятно сказывается на общей эффективности теплоэнергетической установки. По данным работы [86], общая эффективность перевода котлов на работу с малыми избытками воздуха оценивается приблизительно в 20 ООО и 60 ООО долларов в год. Меньшая цифра характеризует экономический эффект при сжигании газа и мазута, большая — при сжигании одного мазута. [c.91]

    Аппарат служит для показания и регистрации температуры точки росы дымовых газов. Действие прибора основано на том, что тонкая пленка воды, осаждающаяся на стеклянной поверхности, когда температура последней ниже температуры точки росы омывающих ее газов, делает эту поверхность электропроводящей. На стеклянной поверхности расположены два электрода, включенные в цепь с сеткой тиратрона. Когда поверхность за счет осаждения влаги становится электропроводящей, изменение потенциала сетки тиратрона вызывает ток между анодом и нитью накала. Этот ток идет на нагрев стеклянной ловерхности выше температуры точки росы, в результате чего влага испаряется и сетка тиратрона возвращается к своему начальному потенциалу, при котором ток в анодной цепи отсутствует. Тогда стеклянная поверхность охлаждается и на ней снова осаждается влага и т. д. [c.60]

    Дымовые газы, образующиеся при горении топлива, включают в себя некоторое количество водяных паров. Температура насыщения водяных паров, содержащихся в дымовых газах, обычно ниже температуры газов. Конденсация водяных паров поэтому становится возможной при общем или местном охлаждении дымовых газов до температуры насыщения водяных паров последнее имеет место при соприкосновении газов с холодными поверхностями, на которых осаждается сконденсированная влага из прилегающего к поверхности газового слоя. Максимальная температура поверхности, при которой возникает указанное явление, называется температурой точки росы дымовых газов. Осаждаясь на холодной поверхности экономайзера или воздухоподогревателя, влага вызывает их коррозию и преждевременный износ. Кроме того, с осаждением влаги связано образование устойчивых наружных отложений летучей золы и уноса топлива, повышенные газовые сопротивления и ухудшение теплопередачи, что в конечном счете приводит к повышению температуры уходящих газов и снижению экономичности установки. Забивание газоходов увлажненной золой нередко при- [c.97]

    Работоспособность котлов-утклизаторов зависит от конструкции, материального оформления и схемы монтажа. Котлы змеевикового типа с многократной циркуляцией воды и пароводяной смеси, отличающиеся малыми габаритными размерами и металлоемкостью, целесообразно применять для использования тепла дымовых газов с температурой 500 С, если их количество превышает 40 тыс. м ч. Надежность работы и ресурс долговечности котлов определяются в основном коррозионной стойкостью выбранных материалов. Наибольшему коррозионному разрушению подвержены холодные элементы конструкции особенно в местах крепления труб к трубным доскам. С увеличением содержания серы в топливе точка росы дымовых газов повышается и может достигать 160—170 "С. В условиях сернокислотной коррозии длительное время могут работать только теплообменные поверхности из специальных материалов нержавеющей стали, биметалла, стекла, тефлона, обычных чугунов и стали с антикоррозионным покрытием. [c.78]

    Как видно из графика, присутствие паров HNOa незначительно повышает температуру точки росы дымовых газов. Взаимодействуя [c.61]

    X3 мм с отверстиями 0 1,2 мм. Как показали первые опыты, ввод аммиака в дымовые газы с температурой 400—350° С, а затем 300—250° С привел к интенсивному забиванию труб воздухоподогревателя вязкими отложениями, не поддающимися дробевой очистке, в том числе и в той его зоне, где температура труб была выще точки росы дымовых газов. По данным [Л. 6-31 и 6-32] коррозии поверхностей нагрева при температуре выше точки росы можно избежать путем одновременного ввода аммиака и доломита. Интенсивное забивание поверхностей нагрева при вводе аммиака в зону газоходов с температурой выше 220° С объясняется свойствами смеси аммониевых солей, вошедших в состав отложений. Смесь аммониевых солей в зависимости от доли бисульфата имеет следующие значения температуры плавления [Л. 6-33]  [c.384]

    Определение температуры точки росы дымовых газов отечественными приборами производится по методу Джонстона. В Башкирэнерго для этих целей применяется малогабаритный датчик (рис. 5-35) конструкции В. Э. Бонвеча (Башэнергонефть), состоящий из корпуса, выполненного из защитного чехла от термопары типа ТП-П, и стеклянного колпачка с платиновыми электродами для измерения проводимости пленки и платинородиевой — платиновой термопарой для измерения ее температуры. Втулка и прокладка из фторопласта предохраняют стеклянный колпачок от повреждения при его креплении к фланцу корпуса накидной гайкой, а чехол защищает колпачок от механических повреждений. Воздух или углекислый газ для охлаждения колпачка подводится по красномедной трубке, проходящей внутри датчика. Для экономии платины термопара и электроды, изолированные керамическими или фарфоровыми 286 [c.286]

    Наиболее уязвимым узлом прибора для определения температуры точки росы дымовых газов является стеклянный колпачок, котйрый сложен в изготовлении и недолговечен. Однако неоднократные попытки замены его более простым и надежным измерительным устройством оказались пока что безрезультатными, так же как и попытки создания стационарного прибора такого типа для непрерывного контроля за точкой росы. В [Л. 5-36] описан другой прибор для измерения точки росы (типа ИТР-4), разработанный ЦКТИ. [c.288]

    На ТЭЦ аммиак подавался с соседнего завода в жидком виде под давлением 20 кГ/сл 2 в специальную емкость, имеющую паровой обогрев. Схема ввода аммиака приведена на рис. 6-23. В топке котла сжигался мазут е содержанием серы 3,32% и золы 0,152%. Коэффициент избытка воздуха за пароперегревателем изменялся от 1,13 до 1,34. Температура уходящих газов составляла 130—140°С, а температура воздуха перед воздухоподогревателем— 45° С. Дозировка аммиака поддерживалась на уровне 0,07—0,075% от веса топлива, причем температура точки росы дымовых газов не превышала 55° С. Дробеочистка поверхностей нагрева производилась 1 раз в сутки с интенсивностью 165 кг/м . Для определения интенсивности коррозии в нижние кубы были вмонтированы три трубы 0 51X1,5 мм с зачеканенными в них [c.387]

    Полученные отдельными авторами данные об интенсивности сернокислотной коррозии при предельно низких избытках воздуха также еш,е не дают исчерпываюш его ответа на поставленный вопрос. Например, в опытах Глаубитца (Л. 6-15] температура перегрева не превышала 475°С, ЧТОБ значительной степени ограничивало возможную концентрацию соединений ванадия и натрия в зоне пароперегревателя, а благодаря весьма низкой зольности мазута (0,02—0,03%) количество отложений золы на поверхностях нагрева, в частности на высокотемпературных, естественно, было незначительным. Кроме того, отсутствие присосов в топочную камеру, работающую под наддувом, и распыливание мазута паровыми форсунками существенно отличало условия протекания процесса горения в опытах Глаубитца от обычных условий сжигания мазута, распыливаемого механическими форсунками, в топках, работающих под разряжением. Вывод же Глаубитца об отсутствии влияния присосов на температуру точки росы дымовых газов, сделанный им на основании данных, полученных на огневом пароперегревателе с температурой перегретого пара 475° С, не может быть распространен на котлы с более высокими температурами перегрева пара и требует еще соответствующей экспериментальной проверки. [c.403]

chem21.info

энциклопедия - Точка росы. Конденсат

Что такое точка росы?

Точкой росы при данном давлении называется температура, до которой должна охладиться смесь газов, чтобы содержащийся в ней водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу.

Откуда вода в дыме

Казалось бы, какое отношение это имеет к котлу, тем более, котлу на пеллетах? Дело в том, что при сжигании даже абсолютно сухих пеллет или древесины в любом другом виде образуется некоторое количество воды. Полностью сухая древесина в своем составе содержит около 6 % водорода по массе, при сгорании которого образуется вода. Реальное топливо содержит некоторое количество воды, очень влажные отходы (щепа, опилки от свежеспиленного дерева) содержат значительное количество воды (до половины веса, иногда и более). Водород содержит в своем составе большинство видов топлива, в том или ином количестве. Свободны от водорода только антрациты и древесный уголь высокого качества, при их сгорании вода не образуется, точка росы существенно ниже, чем для других топлив (вода поступает с влажностью воздуха).

Когда выпадает роса

Итак, дымовые газы содержат некоторое количество влаги, которая может выпасть в виде росы, если газы будут охлаждены ниже определенной температуры. Эта температура определяется долей водяного пара в смеси газов. Чем больше водяного пара, тем выше точка росы. Температура точки росы зависит от многих параметров, вида топлива, его влажности, избытка воздуха. Что касается отходов древесины, то точка росы меняется в процессе работы котла из-за изменения избытка воздуха при неравномерностях в подаче топлива, и из-за естественного разброса влажности древесины. В основном при температурах выше 50-60 градусов в подавляющем большинстве случаев конденсации не происходит. Это означает что для гарантированной работы котла без образования конденсата необходима температура обратной воды в котел равная или выше 60 °С.

Как выпадает

Механизм образования конденсата прост – вблизи холодной стенки образуется тонкий слой газа с температурой стенки (толщина такого слоя может быть от долей миллиметра), именно в нем, в этом слое происходит выпадение росы. Поэтому в топке, где температура газов в несколько сотен градусов, может происходить образование конденсата. Вспомните: если дохнуть на оконное стекло – оно запотевает, хотя пара от дыхания не видно (при определённой температуре и влажности). При работе на маловлажном топливе количество конденсата может быть не велико и его появление не заметно, хотя холодные стенки теплообменных поверхностей будут покрыты слоем влаги. При работе на влажном топливе, с малым избытком воздуха количество конденсата может быть значительным (например, для котла 1.2 МВт – 200-300 л/час). Такой механизм образования реализуется при температуре смеси газов выше точки росы, при контакте с холодной поверхностью.

Иная картина наблюдается при охлаждении всего объема газов до температуры ниже точки росы. Такое происходит зимой в мороз при дыхании, при появлении видимого пара у труб где в теплую погоду его видно не было. Здесь при охлаждении газа вода конденсируется в мельчайшие капельки, которые образуют туман. При этом на срезе трубы, там, где газы только вышли и ещё не успели охладиться, сохраняется их прозрачность, далее по мере остывания и конденсирования влаги прозрачность уменьшается.

Чем опасен конденсат

Основную опасность конденсат представляет для металлических поверхностей. Пленка воды сама по себе достаточно активно взывает коррозию, более того в этой воде растворяются различные соединения из дымовых газов, что в условиях относительно высокой температуры приводит к очень высокой скорости коррозии. Особенно опасно образование конденсата при работе на топливах содержащих серу (даже в минимальных количествах). Оксиды серы, растворяясь в воде, образуют серную кислоту, очень мало летучую и агрессивную. Такие условия работы способны уничтожить котел за весьма короткий срок (один сезон). На стенки покрытые конденсатом прилипают частички золы и у носа топлива, со временем образуются трудноудалимые отложения, под коркой которых непрерывно протекает коррозия. Часто конденсат образуется не в котле, а в дымовой трубе в холодное время года. Конденсат стекает по стенкам трубы вниз, постепенно намерзая на них. Через некоторый промежуток времени намерзшими слоями или столбом жидкости сечение дымохода трубы перекрывается. Особенно чувствительны к температурам ниже точки росы котлы с высоким КПД, у которых температура уходящих газов не многим выше температуры конденсирования.

Нужно учесть

Древесное топливо – безсернистое, поэтому дымовые газы в котле можно охлаждать до температуры 120-140 °С получая, при этом, КПД более 90-92%. Но такому котлу понадобиться хорошо утепленная дымовая труба, чтобы зимой в ней не образовывался, и не намерзал конденсат.

Как избавиться

Помимо хорошо утепленной уличной трубы для работы высокоэффективного котла необходимо выполнение второго условия: температура обратной воды должна быть не ниже 50-60 °С. Этого можно достичь применением специальных схем подключения котла. Более подробно разобраны несколько вариантов подключения, на примере системы отопления коттеджа, изложена в статье на нашем сайте: «Система отопления коттеджа».

Производство и продажа котлов и котельного оборудования.ООО "Котлосервис" тел.(4832) 58-08-06, [email protected]

teplo-faq.net

Расчет точки росы в стене, определение точки росы в строительстве

Во время проектирования тепловой изоляции жилых зданий специалистами всегда производится расчет точки росы с целью определения ее положения в наружной стене. Это позволяет понять, в каком месте есть большая вероятность выделения значительного количества конденсата, и таким образом выяснить, насколько выбранный материал ограждения соответствует условиям эксплуатации.

Мы не станем выкладывать здесь расчет точки росы по формулам, который принято делать в строительстве, так как он довольно сложен и громоздок. Кстати, этим пользуются многие недобросовестные продавцы стройматериалов, рассказывая нам о выделении влаги внутри тех или иных утеплителей. Цель данной статьи – помочь обычному домовладельцу самому определить точку росы в стене и использовать это на практике.

Что такое точка росы

Надо понимать, что воздух всегда содержит в себе водяной пар, количество которого зависит от многих условий. Внутри помещений пар выделяется от человека и от разных повседневных процессов его жизнедеятельности – стирки, уборки, приготовления пищи и так далее.

Снаружи содержание влаги в воздухе зависит от погодных условий, это понятно. Причем насыщение воздушной смеси парами имеет свой предел, при достижении которого начинается конденсация влаги и появляется туман.

Принято считать, что в этот момент воздух вобрал в себя максимально возможное количество пара и его относительная влажность (обозначается буквой ω) составляет 100%. Дальнейшее насыщение как раз и приводит к появлению тумана – мелких капелек воды, находящихся во взвешенном состоянии. Тем не менее всем доводилось наблюдать выпадение конденсата на различных поверхностях и без всякого тумана.

Так бывает, когда не полностью насыщенный парами воздух (влажность менее 100%) соприкасается с поверхностью, чья температура на несколько градусов ниже его собственной. Фокус в том, что воздушная смесь при различной температуре может вместить разное количество пара. Чем температура выше, тем больше влаги она может впитать. Поэтому, когда смесь с относительной влажностью 80% контактирует с более холодным предметом, то она резко охлаждается, предел ее насыщения снижается, а относительная влажность достигает 100%.

В этот момент и начинается выпадение конденсата на поверхности, возникает так называемая точка росы. Именно это явление можно наблюдать летом на траве. Утром земля и трава еще холодные, а солнце быстро прогревает воздух, влажность его около земли быстро достигает 100% и выпадает роса. Примечательно, что процесс конденсации сопровождается выделением тепловой энергии, что была затрачена ранее на парообразование. Оттого роса быстро сходит.

Получается, что температура точки росы – величина переменная и зависит от относительной влажности и температуры воздуха в определенный момент. На практике эти величины определяются с помощью различных измерителей, — термометров и психрометров. То есть, проведя измерение температуры и влажности воздуха, можно предположить, при какой температуре поверхности возникнет точка росы по таблицам, о чем речь пойдет далее.

Для справки. Чтобы определить влажность наружного воздуха, сейчас вовсе не обязательно проводить какие-то измерения, достаточно взглянуть на метеопрогноз в интернете. Там указывается и относительная влажность.

Определение точки росы

На данный момент нет смысла задумываться над тем, как рассчитать точку росы, поскольку это давно уже сделано специалистами, а результаты сведены в таблицу. В ней указываются значения температур поверхностей, ниже которых из воздуха с различной влажностью начинает выделяться конденсат.

Как видите, фиолетовым цветом здесь выделена нормативная температура в помещении в зимнее время года – 20 °С, а зеленым обозначен сектор, что охватывает диапазон нормированной влажности – от 50 до 60%. При этом точка росы колеблется от 9.3 до 12 °С. То есть, при соблюдении всех норм конденсация влаги внутри дома невозможна, поскольку в нем нет поверхностей с такой температурой.

Другое дело – наружная стена. Изнутри ее омывает воздух, нагретый до +20 °С, а снаружи – минус 20 °С, а то и больше. Значит, в толще стены температура постепенно растет от минус 20 °С до + 20 °С и в каком-то месте она обязательно будет равна 12 °С, что при влажности 60% даст точку росы. Но для этого еще нужно, чтобы водяной пар добрался до этого места сквозь материал ограждения. И тут возникает еще один фактор, влияющий на определение точки росы – паропроницаемость материала, которая всегда учитывается при строительстве.

Теперь можно перечислить все факторы, влияющие на образование влаги внутри наружных стен в процессе эксплуатации:

• температура воздуха;
• относительная влажность воздуха;
• температура в толще стены;
• паропроницаемость материала ограждения.

Примечание. Для измерения этих показателей в толще эксплуатируемых стен не существует никаких датчиков или анализаторов, их можно получить только расчетным путем.

Паропроницаемость – это характеристика, показывающая, какое количество водяного пара может пропустить через себя тот или иной материал за определенный промежуток времени. К проницаемым относятся все конструктивные материалы с открытыми порами – бетон, кирпич, дерево и так далее. В народе бытует выражение, что дома, возведенные из них, «дышат». Примерами пористого утеплителя служат минеральная вата и керамзит.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что в обычных и утепленных стенах всегда есть условия для возникновения точки росы. Вот в этом месте и появляется много небылиц и страшилок, связанных с огромным количеством воды, прямо-таки вытекающим из стен при конденсации, и растущей на них массой плесени. В действительности все не так страшно, ведь эта точка не занимает стационарную позицию в ограждении. С течением времени условия с обеих сторон конструкции постоянно меняются, отчего и точка росы в стене перемещается. В строительстве это называется зоной возможной конденсации.

Так как ограждение проницаемо, то оно способно самостоятельно избавляться от выделяющейся влаги, при этом важную роль играет вентиляция с обеих сторон. Неспроста наружное утепление стен минеральной ватой делается вентилируемым, ведь точка росы в этом случае находится в утеплителе. Если все сделано правильно, то выделяющаяся внутри ваты влага через поры покидает ее и уносится потоком вентиляционного воздуха.

Вот почему так важно устроить хорошую вентиляцию в жилых помещениях, она удаляет не только вредные вещества, но и лишнюю влагу. Стена мокнет лишь в одном случае: когда конденсация происходит постоянно и в течение длительного времени, а влаге деться некуда. В нормальных условиях материал просто не успевает напитаться водой.

Современные полимерные утеплители практически не пропускают пар, поэтому при утеплении стен их лучше располагать снаружи. Тогда необходимая для конденсации температура будет внутри пенопласта или пенополистирола, но пары к этому месту не доберутся, а потому и увлажнения не возникнет. И наоборот, утеплять полимером изнутри не стоит, так как точка росы останется в стене, а влага станет выделяться на стыке двух материалов.

Пример такой конденсации – окно с одним стеклом в зимнее время, оно не пропускает пары, отчего на внутренней поверхности образуется вода.

Внутреннее утепление осуществимо при таких условиях:

• стена достаточно сухая и относительно теплая;
• утеплитель должен быть паропроницаемым, дабы выделяющаяся влага могла покинуть конструкцию;
• в доме должна хорошо действовать вентиляция.

Заключение

Итак, точка росы внутри строительных конструкций присутствует всегда, при этом рассчитать количество образующейся влаги по формулам весьма сложно, можно лишь определить зону конденсации. А это дает возможность принять меры по удалению влаги, а иногда и вовсе предотвратить ее появление с помощью паронепроницаемых утеплителей.

cotlix.com

Расчет температуры точки росы при сжигании твердых топлив

В минеральном составе твердых топлив содержатся щелочные соединения, которые в значительной мере нейтрализуют образую­щиеся оксиды серы S03, поэтому окончательное содержание S03 в уходящих газах и температура точки росы зависят от зольности топлива А р. Обычно в этом случае определяют сразу температуру

‘р = >ко„ + 202 (S11)0’33 /1,23^(5.31)

Где S" и А " приведенные к 1 МДж теплоты значения серы и золы в рабочей массе топлива, %:

Sn = Sp/Q%; An = A?/QZ, (5.32)

TKOH температура конденсации водяных паров, °С; определя­ется по парциальному давлению рн QP, МПа. Поскольку твердые топлива сжигаются при "избытках воздуха ах>1,1, то избыток воздуха не влияет на изменение образования S03.

10?

ПРИМЕРЫ

Пример 5.5. Определить концентрацию S03, температуру точки росы и массовый выброс S02 при сжигании мазута в котле Пп-2650-25-545 ГМ (ТГМП-204) (іУо = 800 МВт) и от­носительных нагрузках 1; 0,8; 0,7 и 0,5 N0. В топке котла сжигается высокосернистый мазут с Q £ = 38,77 МДж/кг при сернистости топлива Sp = 2,6% и избытке воздуха ат=1,02. Тепловое напряжение сечения тонки Gf = 8,92 МДж/м2.

Решение. Для данного топлива Г° = 10,2 и 10,99 м3/кг;

Уг= 10,99 + (1,02- 1) 10,2 = 11,194 м3/кг.

Объемная доля диоксида серы по (5.22)

= 0,007 • 2,6 /11,194 = 1,626 ■ 10 "3.

Содержание избыточного кислорода в топке по (5.23)

02 = 21 0,02-10,2/11,194 = 0,383%.

Содержание S03 при номинальной нагрузке [по (5.26) ]

S03 = 0,424 ■ 1,626 • 10"3 • 0,3830,5 • 8,92 • 1 = 3,8 • 10~3%.

То же при пониженных нагрузках котла: при 0,8 N0

S03 = 3,8 • 10~3 • 0,82 =2,435 • 10-3%;

При 0,7 N О

S03 = 3,8 • 10 ~3 • 0,72 = 1,865 • 10"3%;

При 0,5No

S03 = 3,8 • 10"3 -0,52 = 0,951 • 10~3%. Значения температуры точки росы:

При номинальной нагрузке по (5.28)

?р = 50 + 50 • 38°’2 = 153,5° С; при нагрузке 0,8jVo по (5.28)

= 50 + 50 • 24,350,2 = 144,7° С; при нагрузке 0,7jVo по (5.27)

/р = 50+ 1 1 -18,650-7 = 135,3° С; при нагрузке 0,5^0 по (5.27)

/р = 50 + 11 -9,510,7 = 103,2° С.

Массовая концентрация S02 в уходящих газах при номинальной

1 02

Нагрузке gso2 = 103 (1,626 • 10"3 — 3,8 • 10~5) 11,194 • 2,86 =

1,22

= 42,5 г/кг. Массовый выброс S02 в окружающую среду по (5.30)

MSo2 = 57,7-42,5 = 2452,5 г/с. Здесь В —51,1 кг/с — расход мазута при номинальной нагрузке. 104

Пример 5.6. Сравнить значения S03 и температуру точки росы при сжигании мазута в котле Пп-2650-25-545 ГМ (ТГМП-204) (см. пример 5.5) при номинальной нагрузке с аналогичными условиями сжигания этого вида мазута в котлах Пп-950-25-565 ГМ (ПК-41) (^ = 6,2 МВт/м2), Пп — 1000-25-545 ГМ (ТГМП-314) (cj , =4,85 МВт/м2) и Е-420-13,8- 560 ГМ (ТГМ-84) (gf = 3,6 МВт г).

Решение. В примере 5.5 для котла (ТГМП-204) получены значения:

S03 = 3,8 • 10~ 3% и /„ = 153,5° С.

Содержание S03 в других котлах [по (5.26)] при одинаковых значениях Pso и О?, но разных значениях Qr составляет: для ПК-4Г

S03 = 3,8-10 3 —= 2,64-10~3%; 8.92

Для ТГМП-314

4 85

SO, = 3,8 10~3 — = 2,07 -10~3%; 8,92

Для ТГМ-84

SOa = 3,8 ■ 10"3 —= 1,53 • 10~3%. 8,92

Значения температуры точки росы по (5.27) и (5.28): для ПК-41

/р = 50 + 50;26,4°’2 = 146,2° С; для ТГМП-314

/р = 50 + 50 -20,7°’2= 141,6 С;

Для ТГМ-84

Fp = 50rl-11 • 15,30-7 = 125,6 С.

Уменьшение тепловых напряжений в топке снижает уровень образования S03.

Пример 5.7. В котле Пп-1000-25-545 ГМ (ТГМП-314) сжига­ется сернистый мазут с (?р = 39,73 МДж/’кг при’ сернистости топлива. Vp=l,4% и избытке воздуха в топке ост = 1,02 и 1,05. Определить содержание S03 в дымовых газах, температуру точки росы и сравнить с результатами расчета в примере 5.6.

Решение. Для данного топлива Г° = 10,45 и Г° = 11,27 м3/кг. При избытке воздуха ах = 1,02

Г, = 11,27 + 0,02 • 10,45 = 11,479 м3/кг;

Объемная доля Pso =0:007 • 1,4/11,479 = 0,854 • 10" 3;

Х ‘ гї 21 0,02 10,45 содержание избыточного кислорода 02= ^ ■— = 0,382%;

Содержание оксида серы в газах

S03 = 0,424 -0,854 ■ 10" 3 (0,382) °-54,85 • 1 = 1,086 ■ 10"3%. температура точки росы /р = 50+ 11 ■ 10,86ОЛ = 108,4: С. Уменьшение содержания серы в мазуте с 2,6 до 1,4% привело

2,07

К снижению образования S03 в ——-=1,9 раза, а /р снизилось

1,086

На 141,6—108,4 = 33,2 С:

При избытке воздуха ат=1,05

VT = 11,27 + 0,05 -10,45 = 11,792 м3/кг;

Объемная доля /?so2 = 0,831 • 10~3; содержание избыточного кислорода

11,792

Содержание оксида серы S03 = 0,424 0,831 -10 Зх

X (0,93)° 64,85 -1 = 1,648 • 10~3%- температура точки росы /р = 50 +11 • 16,48°" = 128.2 С. Уве­личение избытка воздуха привело к увеличению содержания S03 в 1,648/1,086=1,52 раза и росту температуры точки росы на 128,2-108,4=19,8" С.

Пример 5.8. Определить температуру точки росы при сжигании в паровом котле донецкого газового топлива (от­севы), имеющего Ql= 18,88 МДж/кг; Sp = 3,5%; Ар = 28,5%. Долю уноса золы с газами принять яун = 0,95.

Решение. Приведенные значения сернистости и зольности топлива по (5.32) Sn = 3,5/18,88 = 0,185%; Л"п = 28,5/18,88 = 1,51%. Температура точки росы при парциальном давлении водяных паров ри 0 = 0,009 МПа fp = 43 + 202(0,185)°’33/1,23°’951’51 =

= 128,7е С. 2

По сравнению с сжиганием мазута в котле Пп-Ю00- 25-545 ГМ (ТГМП-314) (пример 5.6) значение Tp для твердого топлива оказалось ниже, чем на мазуте (/р= 141,6° С), хотя твердое топливо имеет большую сернистосТь.

ЗАДАЧИ

Задача 5.4. Определить значения S03 и (р при сжигании высокосернис’того мазута с Sp = 2,9% в газоплотном котле Пп-1000-25-545 ГМ (ТГМП-324) (qf=6,8 МВт/м2) при 6^= 1,010 и сравнить со значениями S03 и tp при сжигании того же топлива в котле Пп-1000-25-545 ГМ (ТГМП-114) (qf = 5,58 МВт/м2) при ост -1,05. Исходные значения теоретических объемов газов и воздуха взять из. примера 5.5.

Задача 5.5. Определить значение tp при сжигании в топке котла с твердым шлакоудалением (ауя = 0,95) кузнецкого каменного угля марки Д (£?н = 22,86 МДж/кг; Sp=0,4%; А р= 13,2%) и кизеловского угля марки Г (бн= 18,38 МДж/кг; Sp-5,3%; ^р=34,8°/РКи сравнить результаты. 106

Задача 5.6. Определить значение Tp при сжигании кизеловского угля марки Г (задача 5.5) в топке с жидким шлакоудалением при аун = 0,7.

Задача 5.7. Найти значения ‘SOa и Tp при сжигании сернистого мазута Шв~ 39,73 МДж/кг, Sp= 1,4%) в топке пикового водогрейного котла КВ-ГМ-180 (QK = 209 МВт), имеющего сечение топочной камеры /т = 6,48 х 5,74 м, при избытке воздуха ах= 1,04 (теоретические объемы газов и воздуха взять из примера 5.7).

paruem.ru

Конденсат в дымоходе и точка росы

Автор: Super User. 22 февраля 2017 Категория: Новости.

В современных дымоходах есть конденсатосборники. Не понимая принципа работы этого элемента, многие хотят избавиться от него, стараясь удешевить  конструкцию дымохода. 

Причина возникновения конденсата.

В любых дымоходах в процессе топки образуется конденсат. Количество его и время образования напрямую зависят от многих факторов:

• Наружной температуры
• Температуры внутри домовой трубы
• Влажности воздуха
• Вида топлива
• Способа изоляции дымовой трубы от внешнего контура дымохода и т.д.

Конденсат образуется благодаря физическому явлению, которое называется точка росы. В строительстве точкой росы называется температура, при которой в воздухе начинает образовываться конденсат, в зависимости от влажности и температуры воздуха. Чем выше относительная влажность воздуха, тем выше точка росы и в воздухе, например, с влажностью 96% температура образования точки росы будет примерно равна температуре окружающего воздуха. 

В процессе топки, дым, выделяемый при сгорании дров,  поступает в дымовую трубу. Дым имеет температуру выше, чем поверхность дымовой трубы и воздуха в ней. По мере процесса топки, дым нагревает поверхность дымохода. Происходит определенный разрыв, т.е. температура дыма выше, чем температура поверхности дымохода, и в этот момент происходит образование конденсата (т.е. точка росы). В зависимости от различных условий, а именно от температуры трубы, от температуры дыма внутри трубы, от относительной влажности дыма, точка росы присутствует на протяжении всего определенного времени и конденсат выпадает с определенной интенсивностью. Чтобы было понятней, в качестве примера может выступить  газовый котел, в котором конденсат просто «льётся» и обязательным требованием к дымоходу с газовым оборудованием является присутствие (наличие) системы отвода конденсата. 

В твердотопливной системе (печи, камины) конденсата образуется не так много и образуется он в тот момент, когда поверхность стенок дымохода недостаточно нагрелась и температура дыма внутри дымохода недостаточная для того, чтобы образуемый внутри конденсат испарялся из дымовой трубы. 

Предполагаемая ситуация внутри дымовой трубы выглядит так: 

 При протопке камина  в дымоход поступает горячий дым, температура которого приближается к 100 ºC, т.о. попадая в дымоход и остывая по пути выхода из него, дым теряет температуру со 100-95 ºC   до  85-75 ºC  и  меньше.  

При относительной влажности 78% 

• Температуре дыма  95 ºC,  температура образования точки росы составит 85 ºC. 
• Температура  дыма  85 ºC , температура образ.  точки росы -78 ºC.
• Температура  дыма 75 ºC, температура образ. точки росы – 69 ºC.

Это значит, что до тех пор, пока стенки трубы дымохода не нагреются до соответствующей температуры (88-78-69 ºC), а температура дыма УСЛОВНО не поднимется выше 100 ºC, конденсат будет оседать на стенках и стекать по дымовой трубе вниз. Количество его  зависит от  влажности дыма, а он от вида топлива, от времени, необходимого на то, чтобы нагреть поверхность стенки дымохода.    

Стоит обратить внимание на то, что как только поверхность стенки дымохода нагреются выше 100 ºC, конденсат начнет испаряться. Чем быстрее прогревается дымоход, тем меньше времени в ней образуется конденсат. 

От чего зависит скорость прогревания дымовой трубы?

От типа топлива. Разные виды топлива выделяют разную температуру при сгорании, соответственно в дымоход попадает газ с той или иной температурой. Чем выше температура, тем быстрее прогреется дымоход. 

От типа оборудования. Парадокс, но тем более энергоэффективнее оборудование, тем больше конденсата образуется в дымоходе. Потому что основная функция отопительного оборудования – сохранить максимальное количество тепла, которое получилось при сгорании топлива внутри помещения, тем самым на патрубок печи, котла или каминной топки поступает гораздо меньшая температура, и в дымоход поступают газы с менее высокой температурой, соответственно дымоход прогревается медленнее. 

Конструкция самого дымохода. Чем лучше утеплен ваш дымоход, тем быстрее происходит его прогрев. Все происходит за счет того, что в момент прогревания нет теплопотерь, которые можно наблюдать при нагреве наружных стенок. Современные производители дымоходов стараются максимально утеплить свои дымовые шахты сэндвич-панелями, но лучшее предложение на рынке – это керамический дымоход. Меньше всего конденсата образуется в дымоходах постоянного использования, который находится внутри помещения, т.к. температура внутри таких дымоходов всегда стремится к комнатной. Больше всего конденсата образуется в дымоходах наружного типа, неутепленных достойным образом, либо в домах дачного типа (нерегулярно отапливаемых).

Виды топлива и тип оборудования

Газовый котел                                     110-180 ºC

Дизельный котел                                150-250 ºC

Дровяная печь                                     200-300 ºC

Современный камин                           270-400 ºC

Низкоэффективная дровяная печь    350-500-600 ºC

В дымоходе всегда образуется конденсат в процессе топки.

Пример:  Даже при условиях, где влажность воздуха составляет 15%, точка росы при температуре 95ºC – составит 56 ºC. Вопрос состоит в то, в какой именно момент и как долго будет образовываться конденсат в трубе, соответственно и какое количество конденсата образуется в дымоходе, и уже исходя из этого, можно будет посчитать: требуется ли организация отвода конденсата или можно обойтись просто закрытым конденсатосборником.

stroypech.by

Конденсационные экономайзеры

Особенности работы котлов с применением конденсационных экономайзеров.

Может ли быть КПД водогрейного котла больше 100%? Нарушает ли это законы физики?

Общепринятые понятия говорят, что КПД котла не может быть больше 100%. Показатель КПД для котлов с применением конденсационных экономайзеров может превышать 100%. Это связано не с нарушениями законов физики, а с особенностями методики расчета КПД. Данная методика была разработана для традиционных котлов и не учитывает теплоты, выделяемой при конденсации пара, который образуется при сгорании топлива.

Что такое топливо и из чего оно состоит?.

Д.И.Менделеев четко разграничил понятие «Топливо» и «Горючие материалы». Топливо это горючие материалы, сжигаемые для производства тепловой энергии. В состав топлива входят: углерод С, водород Н, кислород О, сера S, азот N, зола А и вода W. Рабочий состав топлива выражается по массе следующим равенством: Ср + Нр + Ор + Sр + Nр + Ар + Wр = 100%. Горючими элементами в твердом топливе являются углерод С, водород Н и летучая сера S. Зола А и вода W являются нежелательными составляющими топлива и являются балластом топлива.

Откуда в топливе вода?

Ввода W в составе топлива состоит из внутренней влаги топлива, химически связанной с иными составляющими топлива и внешней влаги в виде воды находящейся в порах твердого топлива.

Теплотворная способность низшая и высшая, что это такое?

Высшей теплотой сгорания топлива Qрв называют количество тепла, выделяемое топливом при полном его сгорании с учетом тепла, которое может выделиться при конденсации водяных паров, которые образуются при горении. Низшей теплотой сгорания Qрн называют количество тепла, выделяемое топливом при полном его сгорании без учета тепла, которое может выделиться при конденсации водяных паров, которые образуются при горении. Всегда Низшая Qрн теплота сгорания меньше, чем Высшая Qрв теплота сгорания и это отличие зависит от величины водорода Нр и влаги Wр в топливе. Qрв = Qрн + 600 ( 9 Нр / 100 + Wр / 100 ) = Qрн + 6 ( 9 Нр + Wр ) Ккал/кг.

Во всех расчетах КПД котлов, во всех расчетах расхода топлива на выработку тепловой энергии используется значение Низшей теплотворной способности топлива Qрн.

Пример анализа топлива.

Протокол испытания

Место отбора пробы : топливный склад (котельная), шламовая площадка (котельная)

*Состояние нелетучего остатка порошкообразный

Заключение:

Примечания:

1.)Номенклатура проверенных показателей заявлена Заказчиком.

В примере влага угля Wр = 10,5%, Низшая теплота Qрн = 4045 Какл/кг, Высшая теплота Qрв = 7446 Какл/кг. У топлива с малым содержанием водорода и влаги различие между Высшей и Низшей теплотой сгорания невелико, у антрацита и кокса всего лишь около 2%. У топлива с высоким содержанием водорода и влаги это различие очень велико. Так например у природного газа, состоящего в основном из СН4 и содержащего 25% водорода по массе, Высшая теплота сгорания превышает Низшую на 11%. Особенно велико превышение Высшей теплоты сгорания над Низшей у влажных видов топлива, в особенности у биотоплива. У каменных углей и биотоплива Высшая теплота сгорания может превышать Низшую на 20-25%.

Как зависит теплотворная способность топлива от его влажности?

У топлива, способного накапливать внешнюю влагу теплотворная способность очень сильно зависит от влажности. По формуле Д.И. Менделеева Низшая теплота сгорания Qрн определяется следующим образом:

Qрн = 81Ср + 246 Нр + 26( S - Ор ) - 6Wр Ккал/кг. 

Таблица зависимости низшей теплоты сгорания биотоплива от его влажности.

Какой пар образуется при сгорании топлива?

В процессе сгорания топлива происходит выпаривание внешней влаги, находящейся в порах твердого топлива. В процессе сгорания топлива происходят химические процессы связывания водорода с кислородом с образованием паров воды. В процессе сгорания топлива происходят процессы связывания углеводородов с образованием углекислого газа и паров воды. В любом случае, даже при сжигании сухого природного газа образовываются пары воды. В случае сжигания твердого топлива, а в особенности переувлажненного биотоплива образовывается очень большое количество паров воды.

Что такое точка росы?

При снижении температуры уходящих газов ниже определенной величины, называемой «точка росы» из уходящих газов выделяются капельки воды и серной кислоты, которые отлагаются на поверхностях нагрева водогрейного котлоагрегата. «Точка росы» уходящих газов зависит от применяемого топлива.

Примерная таблица «Точки росы» при обычном составе уходящих газов.

Если пар в дымовых газах конденсируется, то это хорошо или плохо?

Уходящие из водогрейного котла газы имеют в своём составе не только пары воды но и окислы серы. Смесь паров воды и окислов серы образуют в уходящих газах пары серной кислоты. При снижении температуры уходящих газов ниже определенной величины, называемой «Точка росы», из уходящих газов выделяются капельки воды и серной кислоты, которые отлагаются на поверхностях нагрева водогрейного котлоагрегата. Капельки воды и серной кислоты на поверхностях нагрева водогрейного котла способствуют интенсивной кислотной коррозии металла конвективной части котла. Кроме интенсивной кислотной коррозии, капельки воды и серной кислоты на поверхностях нагрева способствуют интенсивному налипанию частиц сажи на трубах конвективной части котла. Под влажной налипшей массой частиц сажи и уноса процесс кислотной коррозии ускоряется. Интенсивное налипание частиц сажи и уноса на наружных поверхностях труб конвективной части котла приводит ещё и к тому, что выходное сечение газового тракта котла уменьшается и увеличивается аэродинамическое сопротивление котла. Увеличение величины аэродинамического сопротивления котла приводит к снижению разряжения в топке котла, снижению подачи воздуха на горение и снижению мощности котла. Если происходит конденсация паров воды на конвективных поверхностях котла, то это очень плохо!

Какие есть требования к температуре воды на входе в котел?

Температура уходящих газов снижается ниже температуры «точки росы» в том случае, если уходящие газы омывают поверхности нагрева котла, в которые поступает вода с пониженной температурой. С целью предотвращения снижения температуры уходящих газов ниже «точки росы» температура воды на входе в котел должна быть как минимум на 5 оС выше значения температуры «Точки росы». Для повышения температуры воды на входе в котел выше, чем «Точка росы» как минимум на 5 оС приходится применять либо рециркуляционые насосы, либо двухконтурную систему циркуляции теплоносителя.

Какие есть требования к температуре уходящих газов?

Низкая температура уходящих газов способствует выпадению кислотной росы не только на конвективных поверхностях нагрева котлов, но и в газовом тракте котла и на выходе из дымовой трубы. Очень часто можно видеть такую картину, что верхняя часть металлической дымовой трубы полностью «прогорела» и представляет собой сплошные дырки. В Нормативном методе расчета котельных агрегатов в таблице II -9 приведены значения минимальных температур уходящих газов.

С целью предотвращения выпадения кислотной росы на конвективных поверхностях котлов и в дымовых трубах приходится держать повышенные значения температур уходящих газов.

А это плохо, что температура уходящих газов повышенная?

 Одной из составляющих тепловых потерь котла являются потери с уходящими газами.

 Потери тепла с уходящими газами могут определяться по упрощенной формуле  профессора Равича М.Б.

                                              q2 = 0,01 ( t ух.г  -  t х.в ) х Z    - %

где:   - t ух.г  - температура уходящих газов, о С

        - t х.в  -  температура холодного воздуха, о С

        - Z - безразмерный коэффициент, зависящий от топлива и состава продуктов сгорания. 

 Чем выше температура уходящих газов, тем больше потери с уходящими газами.

 Если нельзя допускать выпадения кислотной росы в котле,

то как использовать пары воды в дымовых газах?

  Если нельзя допускать выпадения росы на конвективных поверхностях котлов, которые изготовлены из черных сталей, то можно организовать выпадение росы в конденсационном экономайзере с поверхностями нагрева, выполненными из кислотостойких материалов.

  Дымовые газы при этом подаются из котла к дымососу, идут на конденсационный экономайзер и далее поступают в дымовую трубу.

После конденсационного экономайзера дымовые газы будут нести капельки росы, можно ли их пускать в дымовую трубу?

 После конденсационного экономайзера в дымовых газах обязательно будут присутствовать капельки кислотной росы и в таком виде пускать их в дымовую трубу нельзя.

  При дальнейшем охлаждении дымовых газов в дымовой трубе будет дополнительно выпадать роса, что недопустимо.

 С целью недопущения выпадения кислотной росы в газовом тракте котла и в дымовой трубе применяется рециркуляция потока дымовых газов.

 Небольшая часть дымовых газов от дымососа проходит минуя конденсационный экономайзер и смешивается с дымовыми газами после него.

 Температура дымовых газов после конденсационного экономайзера повышается и дальнейшее выпадение росы прекращается.

Увеличится ли КПД котла и за счет чего произойдет это увеличение?

 Простое уменьшение температуры уходящих газов уже приведет к уменьшению потерь с уходящими газами.

  Если исходить из формулы: q2 = 0,01 (t ух.г - t х.в ) х Z %, то снижение температуры уходящих газов, к примеру, от 180 оС до 100 оС может привести в снижению потерь тепла с уходящими газами в два раза.

  Выделения тепла при конденсации водяных паров примерно равно 10-15 % от выделенного тепла в топке.

Уменьшится ли расход топлива?

 Расход топлива на единицу выработанной тепловой энергии напрямую зависит от КПД котла и теплотворной способности топлива.

 Удельный расход натурального топлива на каждой тепловой нагрузке определяется по формуле:

                                             Вун  = 1000 / ( Qнр х ήбр ) натур.кг/Гкал

где:                     1000 - выработанная котлом теплоэнергия, равная 1 Гкал/час   

                            Qнр  - теплотворная способность топлива - Ккал/кг

                                         ήбр - коэффициент полезного действия котла.

     Если, к примеру, КПД котла увеличилось от 75% до 90% то расход топлива снизится на  17%.

rimko.org

Конденсат и низкотемпературная коррозия. Статьи компании «ЧП "АРКАДА-БУД"»

Что такое конденсат

В широком понимании этого слова, конденсат – это вещество, которое в результате своего охлаждения перешло (конденсировалось) из газообразного в жидкое или твердое агрегатное состояние. В нашем случае, конденсат – это вода и растворенные в ней летучие вещества, присутствующие в дымовых газах. Конденсат может собираться и накапливаться во внутренних полостях дымовых труб и теплообменников, проявляясь в виде капелек, ручейков и лужиц жидкости в самых неожиданных и неподходящих местах. Конденсат из дымовых газов – это всегда агрессивная среда, разрушающая материал камеры сгорания котла, его теплообменника и дымовых труб. Химический состав такого конденсата невероятно разнообразен, изменчив и противоречив.

Откуда берется конденсат из дымовых газов

Конденсат из дымовых газов возникает в результате конденсации водяных паров, содержащихся в отходящих газообразных продуктах горения (дымовых газах).

Откуда водяные пары в дымовых газах

Молекулы воды содержатся в самой топливной массе и синтезируются непосредственно в процессе её горения.

Любое доступное бытовое топливо имеет углеводородную природу

В процессе горения углеводородного топлива обязательно синтезируется вода в результате термического разложения (пиролиза) молекул углеводорода с последующим окислением (горением) полученных продуктов пиролиза топлива. Поэтому, газообразные продукты горения (дымовые газы) углеводородного топлива всегда содержат водяной пар, синтезированный в процессе пиролиза и горения топливного вещества:

CmHn + (m + n/4) O2 = mCO2 + (n/2) Н2O + QГде, (m) и (n) – число атомов углерода и водорода в молекуле углеводорода

К углеводородному топливу относится вся органика (в т.ч. древесина), природный газ, нефть, уголь и продукты их переработки.

Наибольшее содержание водяных паров в дымовых газах дает горение дров, собенно сырых (влажностью до 45%). Влага, которая содержится в порах и полостях древесины, испаряется и переходит в состав дымовых газов, прибавляясь к синтезированной воде.

Зона конденсации водяного пара

Покинув высокотемпературную зону горения, дымовые газы начинают отдавать тепло и охлаждаться. Охладившись до температуры «точки росы», водяной пар начинает конденсироваться на поверхности теплообменника котла и его дымовых труб. Место, где температура дымовых газов соответствует «точке росы» и где начинается конденсация водяного пара – называется «зона конденсации».

Перемещение зоны конденсации водяного пара

Зона конденсации – очень подвижный участок, который никогда не стоит на месте. Сразу после розжига холодного котла – зона конденсации находится прямо в его теплообменнике или непосредственно за ним. По мере работы теплоагрегата – система дымоудаления прогревается и зона конденсации постепенно перемещается вдоль дымовой трубы, к ее краю. Перемещение зоны конденсации происходит тем быстрее, чем выше температура дымовых газов и меньше теплопотери на прогрев очередного холодного участка трубы. В конечном итоге, зона конденсации перемещается на самый край дымовой трубы, практически – в атмосферу. После полного прогрева внутренних поверхностей системы дымоудаления, образование конденсата непосредственно на них прекращается и происходит уже в атмосферном слое. Это есть «абсолютный зер гут», ибо в этом случае – полностью исключено воздействие агрессивной среды (конденсата) на стенки деталей котла и системы его вентиляции.

Таинственная «точка росы»

Точка росы напрямую связана с абсолютной, относительной и фактической влажностью.

Абсолютная влажность – максимальное возможное содержание влаги в воздухе. Абсолютная влажность измеряется в г/м3 и зависит от температуры воздуха. Каждому значению температуры воздуха соответствует свое значение показателя абсолютной влажности. Чем меньше температура воздуха, тем меньше влаги он может в себя вместить, и соответственно – тем меньше будет показатель абсолютной влажности.

Фактическая влажность – фактическое содержание влаги в воздухе. Фактическая влажность измеряется в г/м3, не зависит от температуры воздуха и отображает реальное содержание влаги в воздухе.

Относительная влажность – отношение содержания максимально-возможной (абсолютной) влаги к ее фактическому содержанию в воздухе. Относительная влажность измеряется в процентах и показывает процентное содержание влаги в воздухе от максимально возможного. Показатель относительной влажности не бывает больше 100%, и это – крайне неустойчивое состояние.

«точка росы» – это температура охлаждаемого воздуха, при которой его относительная влажность достигает отметки 100% и водяные пары начинают «выпадать в осадок», т.е. конденсироваться. Иными словами, «точка росы» – это температура, до которой нужно охладить воздух, чтобы из него выделился водяной конденсат (появилась роса).

Точка росы зависима от температуры воздуха и фактического содержания влаги в нем

Зависимость точки росы

Зависимость точки росы можно проследить, теоретически проанализировав процесс охлаждения влажного воздуха.

(конденсация водяного пара происходит в интервале температур от 0°С до 100°С)

• При охлаждении влажного воздуха:абсолютная влажность снижается и стремится к нолю,фактическая влажность остается неизменной,относительная влажность – растет и стремится к своему максимуму (100%)

На этом этапе изменяются только параметры влажного воздуха, но не происходит никаких видимых изменений

• При дальнейшем охлаждении влажного воздуха:абсолютная влажность снижается и стремится к нолюфактическая влажность остается неизменнойрост относительной влажности достигает максимального предела (100%) и останавливается

Это температура точки росы. На этом этапе наступает пересыщение воздуха водяным паром. Крайне неустойчивое состояние. Первые частицы водяного пара начинают конденсироваться в окружающей среде.

• При дальнейшем охлаждении влажного воздуха:значение абсолютной влажности продолжает снижаться и стремится к нолюзначение фактической влажности – тоже снижается и стремится к нолю значение относительной влажности – остается на отметке 100%.

При дальнейшем охлаждении такого воздуха, относительная влажность будет оставаться неизменной (100%), а значение абсолютной и фактической влажности – уменьшаться. Уменьшение фактической влажности будет происходить за счет выпадения избыточной влаги в конденсат. Т.е., однажды достигнув температуры точки росы, воздушная среда все время будет пребывать в таком состоянии до полного своего осушения, при условии, что дальнейшее охлаждение не прекращается.

Таблица температур точки росы

За определение температуры точки росы, принимается такая температура, при охлаждении до которой, из воздуха, начинает конденсироваться водяной пар. Составим экспериментальным путем таблицу зависимости точки росы от влажности и температуры воздуха.

Таблица температуры значения точки росы (°С) для разных условий

Как нужно читать эту таблицуНапример, температура воздуха 10 °С, относительная влажность 30%. На пересечении этих граф мы видим цифру -6. Это значит, что если воздух, температура которого  10 °С и относительная влажность 30%, охладить до температуры -6 °С, то начнется выделение конденсата из него. Либо так – в воздухе, температура которого  10 °С и относительная влажность 30%, водяная роса появится на любом предмете, температура поверхности которого, будет равна или ниже -6 °С.

Как видим из таблицы, чем меньше относительная влажность воздуха, тем температура точки росы ниже температуры самого воздуха. По мере того, как повышается относительная влажность воздуха (воздух набирает, «впитывает» в себя влагу) – температура точки росы приближается к температуре самого воздуха и, при 100% относительной влажности, точка росы, фактически совпадает с температурой воздуха.

Точка росы в теплообменнике котла

При розжиге холодного котла, исходящие из камеры сгорания дымовые газы (продукты горения), имеют температуру, примерно 500-800 °С и относительную влажность, в среднем около 85%. Попадая в холодный теплообменник (20°С) и соприкасаясь с его холодной поверхностью, газы мгновенно охлаждаются, влагоемкость (максимально возможное содержание влаги) воздуха понижается и избыток влаги выпадает в виде росы на поверхности теплообменника.

Как защититься от конденсата в котле и дымовых трубах

Из вышесказанного ясно, что конденсация водяных паров – чисто физический процесс, который неизбежен при охлаждении дымовых газов. Защита от образования конденсата в котле и дымовых трубах может быть только одна: – Не допустить охлаждения продуктов горения ниже «точки росы» до их полного выброса в атмосферу.

Все сводится к элементарному утеплению дымовых труб и соблюдению теплового режима эксплуатации котлоагрегата.

Соблюдение теплового режима эксплуатации котла

Практикой доказано, что если температура трубы обрата теплоносителя менее 50°С – возможно появление конденсата в теплообменнике твердотопливного котла. Таким образом, соблюдение теплового режима эксплуатации котлоагрегата сводится к максимально быстрому разогреву его водяной рубашки до температуры в теплообменнике 50°С и более, с последующим поддержанием ее на должном уровне, независимо от температуры теплоносителя в самой системе отопления. Такой тепловой режим достигается за счет инженерных решений в системе отопления с использованием байпасов и трехходовых кранов, регулирующих температуру теплоносителя в обрате котла.

Про байпас и трёхходовой кран

Байпас – это труба, которая напрямую соединяет подачу и обрат дровяного котла и образует так называемы «малый круг» (см. рисунок про байпас). Через байпас трёхходовой кран смешивает горячий и холодный теплоноситель, поддерживая температуру обрата, не менее 50°С. При том регулируется количество горячей воды, которое должно уйти сразу в обрат (в малый круг), а которое – дальше, в отопительную систему. При помощи этих нехитрых приспособлений горячий теплоноситель «крутится» по малому кругу и из подачи возвращается сразу обратно в дровяной котёл, пока не прогреется рубашка охлаждения котла и его теплообменник. По мере прогрева котла, трёхходовой кран постепенно перекрывает поступление горячего теплоносителя в обрат и направляет горячий теплоноситель в систему отопления. Такой подход к монтажу позволяет быстро и без конденсата запускать холодный твердотопливный котёл, независимо от температуры теплоносителя.

Дренаж системы дымоудаления

Нелишне устроить дренаж отопительного агрегата (котла) и системы дымоудаления (дымовых труб), чтобы собирать и отводить образовавшийся конденсат для дальнейшей его утилизации. Здесь, очень важно выдержать уклоны и контруклоны для горизонтальных участков дымовых труб, а также порядок сборки всей дымоудаляющей системы.

Это интересно (еще раз про конденсат)

Конденсат может сыграть злую шутку при первом заполнении отопительной системы холодным теплоносителем. Если температура заливаемого теплоносителя не будет равна температуре окружающей среды, то может начаться конденсация водяных паров из воздуха прямо на деталях котла и отопительной системы. Неискушенный пользователь может принять такие водообразования за факт разгерметизации отопительной системы. Наибольше страдают от конденсата владельцы твердотопливных котлов, работающих на обычных дровах и угле. Поскольку, в этом случае, к синтезированной воде добавляется вода, содержащаяся в порах и пустотах самой древесины. Иногда – это очень много. Ведь стандартное древесное топливо, влажностью 25-35% может содержать от 150 до 300 граммов воды в каждом своем килограмме! Особенно много воды выделяется во время розжига и разгорания дров, когда идет активная просушка древесины под воздействием высокой температуры.

Образующиеся в процессе горения топлива дымовые газы активно реагируют с металлом по всей поверхности нагрева. При высокой температуре коррозионно опасным является кислород, при низкой – сконденсировавшиеся водяные пары и растворы сернистой и серной кислот.

Низкотемпературная коррозия

При сжигании мазутов, каменных и бурых углей в условиях избытка воздуха в температурном интервале 400–1200 °С образуются сернистый и серный ангидриды – SO2 и SO3. При конденсации продуктов сгорания в результате взаимодействия SO2 и SO3 с Н2О образуются сернистая и серная кислоты, которые вызывают интенсивное разрушение металлических поверхностей нагрева. Точка росы для высокосернистых топлив (S ≥ 2% по массе) составляет ~ 160 °С. Точка росы для продуктов сгорания природного газа при теоретическом соотношении газ-воздух ~ 53 °С. (зависит от атмосферного давления и атмосферной влажности воздуха).

Наибольшая скорость коррозии имеет место при температуре поверхности нагрева близкой к температуре точки росы – tр. При температуре поверхности tпов  > tр скорость коррозии незначительна. При работе на твердом сернистом топливе в зоне температур 70–110 °С скорость коррозии составляет ~ 0,6 мм в год. При работе на сернистом мазуте скорость коррозии несколько выше.

На снижение интенсивности низкотемпературной коррозии оказывают влияние:

- повышение температуры уходящих дымовых газов;

- снижение избытка воздуха при сжигании топлива;

- снижение температуры точки росы – tр;

- повышение температуры металла (хвостовых поверхностей нагрева) различными технологическими приемами (байпас или трехходовой клапан.

При повышении температуры отходящих дымовых газов выше температуры точки росы на 100–150 °С конденсации продуктов сгорания на поверхности нагрева практически не происходит. Однако при этом на 10–15% снижается КПД котла. К недостаткам этого способа снижения интенсивности коррозии относят неизбежное повышение загрязнения окружающей среды и увеличения расхода топлива.

Снижение температуры точки росы при сжигании высокосернистых топлив до 70–60 °С, также практически исключает конденсацию продуктов сгорания на поверхности нагрева. Эффективным и сравнительно недорогим для снижения точки росы является ввод аммиака Nh4 в дымовые газы при температуре около 350 °С в количестве не более 2,5% от массы серы, содержащейся в топливе. Аммиак, соединяясь с парами воды, образует нашатырный спирт Nh5OH, а последний реагирует с кислотами по уравнениям:

2 Nh5OH+h3SO4 = (Nh5) 2SO4+2h3O;

2 Nh5OH+h3SO3 = (Nh5) 2SO3+2h3O;

В результате получаются сернокислые соли, которые для металла не являются агрессивным продуктом.

Примером технологических приемов повышения температуры металла хвостовых поверхностей нагрева является широко используемый способ повышения температуры подаваемого в воздухоподогреватель воздуха путем устройства рециркуляции.

arkada-bud.com

• 
  Котлы электрические 50 квт
• 
  Котел пеллетный 15 квт
• 
  Котел baltgaz turbo 24
• 
  Котел эван эпо 4
• 
  Дон эко котел газовый
• 
  Обслуживание газового котла цена
• 
  Котлы и бойлеры висман
• 
  Фильтр перед газовым котлом
• 
  Котел гризли 100 klo
• 
  Тт котел своими руками
• 
  Как ремонтировать газовый котел