Hva er forbrenning av kjele?

Forbrenning av kjele er studiet av hvordan drivstoff brennes i kjeler som varmer vann til damp. Det er mange bruksområder for dampkjeler, inkludert kjemisk prosessoppvarming, dampvarme for bygninger og varmt vann, og damp for å drive elektriske turbingeneratorer. Forbrenning er reaksjonen av drivstoff med oksygen i luften for å skape varme som brukes til dampproduksjon.

En rekke drivstoff kan brukes til forbrenning av kjelen, inkludert naturgass, fyringsolje og biodrivstoff produsert fra planter eller avfall fra dyr. Når drivstoff sprøytes eller forstøves i en kjele med luft, kan en tenningsspole eller liten pilotflamme antenne blandingen. Forbrenning frigjør mye varme, hvorav noen varmer vann til damp, og noen går tapt på grunn av stråling og røykrør. Stråling er infrarødt varmetap som oppstår fra en varm kjele inn i et kjøligere rom. Røykstap er oppvarmede gasser som ventileres fra kjelen gjennom dens røykrør eller utluftning.

Eiere og operatører er interessert i å maksimere effektiviteten av forbrenningen av kjelen. De viktigste spørsmålene du bør vurdere er forbrenningseffektivitet, eller hvor godt drivstoff og luftblandinger brenner, og hvordan man kan minimere varmetap. Strålende varmetap kan minimeres med riktig isolering av kjele og damprør. Kjeledesign og kontroller kan brukes for å maksimere forbrenningseffektiviteten.

Forbrenningsområdet til en kjele har normalt rør som inneholder vann og damp som passerer gjennom en åpen kasse som kan inneholde brennere og kontroller. Rørdesign kan forbedre effektiviteten ved å bruke flerpass-systemer. Vannrør som kommer inn i kjelen kan først passere gjennom røykgasssonen, som tar litt av spillvarmen og forvarmer vannet. Rør kan da passere gjennom forbrenningssonen mer enn en gang for å utnytte forbrenningsvarmen fullt ut, noe som også forbedrer effektiviteten.

Kjelens forbrenningseffektivitet for luft- og drivstoffblandinger er avgjørende for riktig kjeledrift. Et molekyl med drivstoff krever en teoretisk mengde oksygen for å forbrenne helt, men i virkeligheten er det nødvendig med overflødig oksygen på grunn av forskjellige tap i forbrenningssonen. Luft er omtrent 21 prosent oksygen, så uforbrent nitrogen i luft må også varmes opp i kjelen og luftes av røykrøret. Dette påvirker ytterligere kjelens effektivitet og produserer nitrogenforbindelser som har blitt koblet til sur nedbør og dannelse av smog.

For mye oksygen reduserer forbrenningstemperaturen til kjelen, kan skape noen uønskede miljøgifter og krever drivstoff for å varme oksygen og nitrogen som ikke brukes. Mangel på oksygen kan redusere virkningsgraden til kjelen og skape sot og andre biprodukter som kan skade kjelen over tid. Forskning har funnet at overvåking av oksygen- og forbrenningsgasskonsentrasjoner i røykgassen, og å opprettholde en riktig røyktemperatur, kan optimalisere kjelens ytelse.

Mindre kjeler kan justeres manuelt ved bruk av røykgassensorer og røykgasstermometre, men mange kjeler kan dra nytte av automatiske kontroller. Kjeler fungerer kanskje ikke på et enkelt driftssted, men vil ha forskjellige dampkrav eller driftsforhold, noe som gjør manuelle effektivitetsinnstillinger upraktiske. Eldre kjeler kan ettermonteres med elektroniske kontroller som gir tilbakemelding til luft- og drivstoffinngangspumper for å gi det beste forholdet for forbrenning.