Vad är pannförbränning?
Pannförbränning är studien av hur bränslen förbränns i pannor som värmer vatten för ånga. Det finns många applikationer för ångpannor, inklusive kemisk processuppvärmning, ångvärme för byggnader och varmt vatten, och ånga för att driva elektriska turbingeneratorer. Förbränning är reaktionen av bränslen med syre i luften för att skapa värme som används för ångproduktion.
En mängd olika bränslen kan användas för förbränning av panna, inklusive naturgas, eldningsolja och biobränslen som produceras från växter eller animaliskt avfall. När bränsle sprutas eller finfördelas i en panna med luft kan en tändspole eller liten pilotflamma antända blandningen. Förbränning frigör en hel del värme, varav en del värmer vatten till ånga, och en del går förlorad på grund av strålning och rökförlust. Strålning är infraröd värmeförlust som uppstår från en varm panna in i ett svalare rum. Rökförlust är uppvärmda gaser som ventileras från pannan genom dess rök eller utlopp.
Ägare och operatörer är intresserade av att maximera effektiviteten i pannförbränningen. De viktigaste frågorna att tänka på är förbränningseffektivitet, eller hur bra bränsle- och luftblandningar bränner, och hur man minimerar värmeförluster. Strålningsvärmeförlust kan minimeras med korrekt isolering av panna och ångledningar. Pannkonstruktion och kontroller kan användas för att maximera förbränningseffektiviteten.
Förbränningsområdet för en panna har normalt rör som innehåller vatten och ånga som passerar genom en öppen låda som kan innehålla brännare och kontroller. Rördesign kan förbättra effektiviteten genom att använda flerpasssystem. Vattenrör som kommer in i pannan kan först passera genom rökgaszonen, som tar lite av spillvärme och förvärmer vattnet. Rör kan sedan passera genom förbränningszonen mer än en gång för att fullt utnyttja förbränningsvärme, vilket också förbättrar effektiviteten.
Pannans förbränningseffektivitet för luft- och bränsleblandningar är avgörande för korrekt drift av pannan. En bränslemolekyl kräver en teoretisk mängd syre för att bränna fullständigt, men i verkligheten behövs överskott av syre på grund av olika förluster i förbränningszonen. Luften är cirka 21 procent syre, så oförbränt kväve i luft måste också värmas upp i pannan och avluftas av rökgasen. Detta påverkar vidare pannans effektivitet och producerar kväveföreningar som har kopplats till surt regn och smogbildning.
För mycket syre minskar pannans förbränningstemperatur, kan skapa några oönskade föroreningar och kräver bränsle för att värma syre och kväve som inte används. Brist på syre kan minska pannans effektivitet och skapa sot och andra biprodukter som kan skada pannan över tid. Forskning har funnit att övervakning av syre- och förbränningsgaskoncentrationer i rökgasen och upprätthållande av en korrekt rökgasstemperatur kan optimera pannans prestanda.
Mindre pannor kan justeras manuellt med rökgasgivare och rökgastermometrar, men många pannor kan dra nytta av automatiska kontroller. Pannor kanske inte arbetar vid en enda arbetsplats, men har olika ångbehov eller driftsförhållanden, vilket gör manuella effektivitetsinställningar opraktiska. Äldre pannor kan eftermonteras med elektroniska kontroller som ger feedback till luft- och bränsletillförselpumpar för att ge det bästa förhållandet för förbränning.