Co je to spalování kotle?
Spalování kotle je studie o tom, jak se spalují paliva v kotlích, které ohřívají vodu na páru. Existuje mnoho aplikací pro parní kotle, včetně vytápění chemickým procesem, parního tepla pro budovy a horkou vodu a páry pro pohon generátorů elektrických turbín. Spalování je reakce paliv s kyslíkem ve vzduchu za vzniku tepla, které se používá k výrobě páry.
Pro spalování kotle lze použít celou řadu paliv, včetně zemního plynu, topného oleje a biopaliv vyrobených z rostlin nebo živočišného odpadu. Když je palivo rozprašováno nebo rozprášeno do kotle vzduchem, může směs zapálit zapalovací cívka nebo malý pilotní plamen. Spalování uvolňuje velké množství tepla, z nichž některé zahřívá vodu na páru a některé se ztratí v důsledku radiačních a kouřových ztrát. Záření jsou infračervené tepelné ztráty, ke kterým dochází z horkého kotle do chladicí místnosti. Ztráty spalin jsou vyhřívané plyny, které jsou odváděny z kotle skrz jeho kouř nebo větrání.
Majitelé a provozovatelé mají zájem o maximalizaci účinnosti spalování kotle. Hlavními otázkami, které je třeba zvážit, jsou účinnost spalování, nebo jak dobře spalují směsi paliva a vzduchu a jak minimalizovat tepelné ztráty. Ztráty sálavého tepla lze minimalizovat správnou izolací potrubí kotle a páry. Konstrukce kotle a ovládací prvky lze použít k maximalizaci účinnosti spalování.
Spalovací oblast kotle má obvykle trubky obsahující vodu a páru procházející otevřenou skříní, která může obsahovat hořáky a ovládací prvky. Konstrukce trubek může zlepšit účinnost pomocí systémů s více průchody. Vodní trubky vstupující do kotle mohou nejprve projít zónou spalin, která odebírá část odpadního tepla a předehřívá vodu. Trubky pak mohou procházet spalovací zónou více než jednou, aby plně využily spalovací teplo, což také zvyšuje účinnost.
Pro správnou funkci kotle je rozhodující účinnost spalování kotle u směsí vzduchu a paliva. Molekula paliva vyžaduje úplné spálení teoretického množství kyslíku, ale ve skutečnosti je přebytek kyslíku potřebný kvůli různým ztrátám ve spalovací zóně. Vzduch obsahuje asi 21 procent kyslíku, takže nespálený dusík ve vzduchu musí být také zahříván v kotli a odvětráván kouřovodem. To dále ovlivňuje účinnost kotle a produkuje sloučeniny dusíku, které byly spojeny s kyselým deštěm a tvorbou smogu.
Příliš mnoho kyslíku snižuje teplotu spalování kotle, může vytvářet některé nežádoucí znečišťující látky a vyžaduje palivo k zahřívání kyslíku a dusíku, které se nepoužívají. Nedostatek kyslíku může snížit účinnost kotle a vytvářet saze a další vedlejší produkty, které mohou časem poškodit kotel. Výzkum zjistil, že sledování koncentrace kyslíku a spalin v kouřových plynech a udržování správné teploty spalin může optimalizovat výkon kotle.
Menší kotle lze nastavit ručně pomocí snímačů spalin a teploměrů spalin, ale mnoho kotlů může těžit z automatického řízení. Kotle nemusí fungovat v jednom provozním bodě, ale budou mít různé požadavky na páru nebo provozní podmínky, což činí ruční nastavení účinnosti nepraktickým. Starší kotelny lze dovybavit elektronickými ovládacími prvky, které poskytují zpětnou vazbu k vstupním čerpadlům vzduchu a paliva a poskytují tak nejlepší poměr pro spalování.