ボイラー燃焼とは？

ボイラー燃焼は、蒸気用の水を加熱するボイラーで燃料がどのように燃やされるかの研究です。 蒸気ボイラーには、化学プロセス加熱、建物や温水用の蒸気熱、電気タービン発電機を駆動する蒸気など、多くの用途があります。 燃焼は、燃料と空気中の酸素との反応で、蒸気の生成に使用される熱を生成します。

天然ガス、燃料油、植物や動物の廃棄物から生成されるバイオ燃料など、さまざまな燃料をボイラーの燃焼に使用できます。 空気とともにボイラーに燃料を噴霧または霧化すると、点火コイルまたは小さなパイロット火炎が混合物に点火する可能性があります。 燃焼により大量の熱が放出され、その一部は水を蒸気に加熱し、一部は放射および煙道の損失により失われます。 放射とは、高温のボイラーから冷却室への赤外線の熱損失です。 煙道損失は、ボイラーから煙道または排気口から排出される加熱ガスです。

所有者とオペレーターは、ボイラー燃焼の効率を最大化することに関心があります。 考慮すべき主な問題は、燃焼効率、または燃料と空気の混合物の燃焼度、および熱損失を最小限に抑える方法です。 放射熱損失は、ボイラーと蒸気配管を適切に断熱することで最小限に抑えることができます。 ボイラーの設計と制御を使用して、燃焼効率を最大化できます。

ボイラーの燃焼領域には、通常、バーナーと制御装置を含む可能性のあるオープンボックスを通過する水と蒸気を含むチューブがあります。 チューブ設計では、マルチパスシステムを使用することにより、効率を改善できます。 ボイラーに入る水管は、最初に排熱ゾーンを通過する可能性があります。排煙ゾーンは廃熱の一部を取り、水を予熱します。 その後、チューブは燃焼ゾーンを複数回通過して燃焼熱を完全に利用できるため、効率も向上します。

空気と燃料の混合物のボイラー燃焼効率は、適切なボイラー操作に不可欠です。 燃料分子は、完全に燃焼するために理論量の酸素を必要としますが、実際には、燃焼ゾーンでのさまざまな損失のために過剰な酸素が必要です。 空気は約21パーセントの酸素であるため、空気中の未燃窒素もボイラーで加熱し、煙道から排出する必要があります。 これはボイラーの効率にさらに影響を及ぼし、酸性雨とスモッグの形成に関連した窒素化合物を生成します。

酸素が多すぎると、ボイラーの燃焼温度が低下し、望ましくない汚染物質が発生する可能性があり、使用されていない酸素と窒素を加熱するために燃料が必要です。 酸素が不足すると、ボイラーの効率が低下し、ボイラーに時間がかかるとすすやその他の副産物が生成されます。 研究により、煙道ガス中の酸素と燃焼ガスの濃度を監視し、適切な煙道温度を維持することで、ボイラーの性能を最適化できることがわかりました。

小型のボイラーは、煙道ガスセンサーと煙道ガス温度計を使用して手動で調整できますが、多くのボイラーは自動制御の恩恵を受けることができます。 ボイラーは単一の動作点で動作しない場合がありますが、蒸気の要求または動作条件が変化するため、手動の効率設定は非実用的です。 古いボイラーには、空気と燃料の入力ポンプにフィードバックを提供して燃焼に最適な比率を与える電子制御装置を後付けできます。