Hvad er forbrænding af kedel?

Forbrænding af kedel er studiet af, hvordan brændstoffer brændes i kedler, der opvarmer vand til damp.Der er mange applikationer til dampkedler, herunder kemisk procesopvarmning, dampvarme til bygninger og varmt vand og damp til at drive elektriske turbinegeneratorer.Forbrænding er reaktionen af brændstoffer med ilt i luft for at skabe varme, der bruges til dampproduktion.

En række brændstoffer kan bruges til forbrænding af kedel, herunder naturgas, brændselsolie og biobrændstoffer produceret af planter eller dyreaffald.Når brændstof sprøjtes eller forstærkes til en kedel med luft, kan en tændingsspole eller lille pilotflamme antænde blandingen.Forbrænding frigiver meget varme, hvoraf nogle opvarmer vand til damp, og nogle går tabt på grund af strålings- og røggastab.Stråling er infrarødt varmetab, der opstår fra en varm kedel til et køligere rum.Røgstab er opvarmede gasser, der udluftes fra kedlen gennem dens røggas eller udluftning.

Ejere og operatører er interesseret i at maksimere effektiviteten af kedelforbrænding.De vigtigste spørgsmål, der skal overvejes, er forbrændingseffektivitet, eller hvor godt brændstof- og luftblandinger brænder, og hvordan man minimerer varmetab.Strålende varmetab kan minimeres med korrekt isolering af kedel og damprør.Kedeldesign og -kontroller kan bruges til at maksimere forbrændingseffektiviteten.

Forbrændingsområdet for en kedel har normalt rør, der indeholder vand og damp, der passerer gennem en åben kasse, der kan indeholde brændere og kontroller.Rørdesign kan forbedre effektiviteten ved hjælp af multi-pass-systemer.Vandrør, der kommer ind i kedlen, kan først passere gennem røggaszonen, der tager noget af affaldsvarmen og forvarmes vandet.Rørene kan derefter passere gennem forbrændingszonen mere end én gang for fuldt ud at anvende forbrændingsvarme, hvilket også forbedrer effektiviteten.

Beræningseffektivitet for luft- og brændstofblandinger er kritisk for korrekt kedeldrift.Et molekyle af brændstof kræver en teoretisk mængde ilt for at forbrænde fuldstændigt, men i virkeligheden er der behov for overskydende ilt på grund af forskellige tab i forbrændingszonen.Luft er ca. 21 procent ilt, så ubrændt nitrogen i luft skal også opvarmes i kedlen og udluftes af røggas.Dette påvirker yderligere kedeleffektiviteten og producerer nitrogenforbindelser, der er forbundet til surt regn- og smogdannelse.

For meget ilt reducerer kedelforbrændingstemperaturen, kan skabe nogle uønskede forurenende stoffer og kræver brændstof til at varme ilt og nitrogen, der ikke bruges.Mangel på ilt kan reducere kedeleffektiviteten og skabe sod og andre biprodukter, der kan skade kedlen over tid.Forskning har fundet, at overvågning af ilt- og forbrændingsgaskoncentrationer i røggas og opretholdelse af en ordentlig røggasstemperatur kan optimere kedelydelsen.

Mindre kedler kan justeres manuelt ved hjælp af røggassensorer og røggastermometre, men mange kedler kan drage fordel af automatiske kontroller.Kedler fungerer måske ikke på et enkelt driftspunkt, men vil have forskellige dampkrav eller driftsbetingelser, hvilket gør manuelle effektivitetsindstillinger upraktiske.Ældre kedler kan eftermonteres med elektroniske kontroller, der giver feedback til luft- og brændstofindgangspumper for at give det bedste forhold til forbrænding.