Cos'è la combustione della caldaia?

La combustione della caldaia è lo studio di come i carburanti vengono bruciati nelle caldaie che riscaldano l'acqua per il vapore.Esistono molte applicazioni per le caldaie a vapore, tra cui il riscaldamento del processo chimico, il calore del vapore per edifici e l'acqua calda e il vapore per guidare i generatori di turbine elettriche.La combustione è la reazione di carburanti con ossigeno nell'aria per creare calore utilizzato per la produzione di vapore.

Una varietà di carburanti può essere utilizzata per la combustione della caldaia, tra cui gas naturale, olio combustibile e biocarburanti prodotti da piante o rifiuti di animali.Quando il carburante viene spruzzato o atomizzato in una caldaia con aria, una bobina di accensione o una piccola fiamma pilota possono accendere la miscela.La combustione rilascia una grande quantità di calore, alcune delle quali riscaldano l'acqua al vapore, e alcuni vengono persi a causa di perdite di radiazioni e cannoni.Le radiazioni sono perdita di calore a infrarossi che si verifica da una caldaia calda in una stanza più fredda.Le perdite di cannone sono gas riscaldati che vengono sfiatati dalla caldaia attraverso la sua canna fumaria o sfiato. I proprietari e gli operatori sono interessati a massimizzare l'efficienza della combustione della caldaia.I problemi principali da considerare sono l'efficienza della combustione o come si bruciano le miscele di carburante e aria e come ridurre al minimo le perdite di calore.La perdita di calore radiante può essere ridotta al minimo con un adeguato isolamento della caldaia e delle tubazioni a vapore.La progettazione e i controlli della caldaia possono essere utilizzati per massimizzare l'efficienza della combustione.

L'area di combustione di una caldaia ha normalmente tubi contenenti acqua e vapore che passa attraverso una scatola aperta che può contenere bruciatori e controlli.La progettazione del tubo può migliorare l'efficienza, utilizzando sistemi multi-pass.I tubi d'acqua che entrano nella caldaia possono prima passare attraverso la zona di gas di combustione, che prende un po 'di calore di scarto e preriscalda l'acqua.I tubi possono quindi passare attraverso la zona di combustione più di una volta per utilizzare completamente il calore di combustione, il che migliora anche l'efficienza.

L'efficienza di combustione della caldaia per le miscele di aria e carburante è fondamentale per il corretto funzionamento della caldaia.Una molecola di carburante richiede una quantità teorica di ossigeno da bruciare completamente, ma in realtà è necessario un eccesso di ossigeno a causa di varie perdite nella zona di combustione.L'aria è di circa il 21 percento di ossigeno, quindi l'azoto incombustato nell'aria deve anche essere riscaldato nella caldaia e sfogata dalla canna fumaria.Ciò influisce ulteriormente l'efficienza della caldaia e produce composti di azoto che sono stati collegati alla pioggia acida e alla formazione di smog.

Troppa ossigeno riduce la temperatura di combustione della caldaia, può creare alcuni inquinanti indesiderati e richiede carburante per riscaldare ossigeno e azoto che non vengono utilizzati.La mancanza di ossigeno può ridurre l'efficienza della caldaia e creare fuliggine e altri sottoprodotti che possono danneggiare la caldaia nel tempo.La ricerca ha scoperto che il monitoraggio delle concentrazioni di ossigeno e gas di combustione nel gas di combustione e mantenimento di una temperatura di combustione adeguata, può ottimizzare le prestazioni della caldaia.

Le caldaie più piccole possono essere regolate manualmente usando sensori di gas di combustione e termometri a gas di combustione, ma molte caldaie possono beneficiare di controlli automatici.Le caldaie potrebbero non funzionare in un unico punto operativo, ma avranno richieste di vapore variabili o condizioni operative, il che rende impraticabili le impostazioni di efficienza manuale.Le caldaie più vecchie possono essere adattate con controlli elettronici che forniscono feedback alle pompe di ingresso dell'aria e del carburante per dare il miglior rapporto per la combustione.