Экология и настройка котла

Экология и настройка котла Кислород

Газоанализаторы дымовых газов — обзор, характеристики, цены

ПОРТАТИВНЫЙ ЭКСПРЕСС-ОБНАРУЖИТЕЛЬ
Газоанализатор взрывоопасных и токсичных газов
Газоанализатор универсальный
Измерение: O2, CO, CO2, SO2, H2S, NO2, EX, CH4, C3H8, SumCH
МНОГОКОМПОНЕНТНЫЙ ПОРТАТИВНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР
Измерение: H2, CO, CO2, SO2, H2S, CL2, NO2, NH3, CH4, C3H8
Система контроля качества воздуха
Блок питания и сигнализации
Измерение: O2, H2, CO, CO2, SO2, H2S, CL2, NO2, NH3, HCL, EX, CH4, C3H8, C2H2, D2O, SumCH

§

Измерение: O2, CO, CO2, SO2, H2S, CL2, NO2, NH3, HCL, EX, CH4, C3H8, SumCH
Сигнализатор горючих и токсичных газов
Газоанализатор многокомпонентных смесей
Система контроля атмосферы
Измерение: O2, H2, CO, CO2, SO2, H2S, CL2, NO2, NH3, HCL, EX, CH4, C3H8, C2H2
Многокомпонентный газоанализатор промышленных выбросов
Измерение: O2, CO, CO2, SO2, H2S, CL2, NO, NO2, NH3, HCL
Газоанализатор универсальный
Измерение: O2, CO, CO2, SO2, H2S, CL2, NO, NO2, NH3, HCL, CH4, C3H8, C2H5OH, C6H14, O3, SF6
Измерение: O2, CO, CO2, SO2, H2S, CL2, NO, NO2, NH3, HCL, EX, CH4, C3H8, C6H14, O3
Газоанализатор взрывоопасных паров переносной
Измерение: O2, CO, CO2, SO2, H2S, CL2, NO, NO2, NH3, HCL, EX, CH4, C3H8, C6H14, O3
Измерение: O2, CO, CO2, SO2, H2S, CL2, NO, NO2, NH3, HCL, EX, CH4, C3H8, C6H14, O3

§

Газоанализатор кислорода, токсичных и горючих газов
Измерение: O2, H2, CO, CO2, SO2, H2S, CL2, NO2, NH3, HCL, CH4, C3H8, C6H14, HF
Газоанализатор кислорода и токсичных газов
Измерение: O2, CO, CO2, SO2, H2S, CL2, NO2, NH3, HCL, HF
Газоанализатор токсичных и горючих газов
Измерение: H2, CO, CO2, SO2, H2S, CL2, NO2, NH3, HCL, CH4, C3H8, C6H14, HF

Газоанализаторы ока

ГК «Информаналитика» (г.Санкт-Петербург) производит газоанализаторы для контроля различных газов. В далеком уже 1992 году компанией был разработан портативный переносной кислородомер ОКА-92 с выносным датчиком, предназначенный для контроля воздуха в колодцах.

Они предназначены для контроля содержания кислорода и горючих газов при работах в производственных помещениях, а также в колодцах, тоннелях, резервуарах, цистернах перед спуском в них людей. Длина кабеля между датчиком и блоком индикации — 6 м, по заказу — до 30 м. Способ отбора пробы — диффузионный.

ОКА-92М кроме кислорода может измерять метан, а при необходимости и пропан. Всего в нем три канала измерения. Диапазон показаний газоанализатора ОКА-92М представлен в таблице 1.

Таблица 1

Измеряемый газ Пределы показаний
Кислород 0– 36 об.%
Метан 0–1 об.%
Пропан 0–0,4 об.%

 Измеренные значения прибор отображает на жидкокристаллическом дисплее. Также газоанализатор сигнализирует о достижении пороговых значений контролируемого вещества:

  • кислород — 18 об.%;
  • метан — 0,44 об.%, что составляет 10% НКПР;
  • пропан — 0,17 об.%, 10% НКПР.

Газоанализатор подает световую и звуковую сигнализацию. Межповерочный интервал — 1 год. Средний срок службы — 10 лет. 

Газоанализаторы фп

Научно-производственное общество с дополнительной ответственностью НПО ДО «Фармэк» находится в Минске, столице Беларуси. Оно основано в 1990 г. И специализируется на разработке и изготовлении приборов газовой безопасности: газоанализаторов, течеискателей, измерителей давления, приборов неразрушающего контроля.

 Газоанализаторы ФП-33 и ФП-34 предназначены для применения на объектах газовой отрасли: газораспределительных станциях, пунктах редуцирования газа, колодцах и т.п. Приборы имеют встроенный микронасос для отбора проб. ФП-33 (рис. 3) измеряет кислород, метан, пропан и угарный газ.

Диапазон показаний ФП-33 приведен в таблице 2.

Таблица 2

Измеряемый газ Пределы показаний
Кислород 0– 25 об.%
Метан 0–5 об.%
Пропан 0–2 об.%
Оксид углерода 10–125 мг/м3

Пороги срабатывания сигнализации ФП-33 представлены в таблице 3.

Таблица 3

Измеряемый газ Порог 1 Порог 2
Кислород 18 об.% 2 об.%
Метан 1 об.% 5 об.%
Пропан 0,4 об.% 2 об.%
Оксид углерода 20 мг/м3 100 мг/м3

ФП-34 контролирует газы, измеряемые ФП-33, а также углекислый газ и сероводород. Этот прибор определяет большинство газов, образующихся при разложении органических остатков, и может применяться в коммунальных службах при обслуживании канализационных и водопроводных систем. Средний срок службы газоанализаторов ФП-33 и ФП-34 — 10 лет. Межповерочный интервал — 1 год.

Газоаналитика.рф — газоанализаторы оптимизации режимов горения и анализаторы дымовых газов. testo, chemist, casper и отечественные.

Доставка в любой регион РФ
Тел.:  (347) 266-07-62
E-mail: gaz-rf@mail.ru

Основной объем вредных выбросов в атмосферу техногенного характера составляют продукты сжигания топлива на предприятиях энергетики, ЖКХ, промышленного производства, а также автотранспортом (двигатели внутреннего сгорания). С другой стороны, затраты на топливо составляют заметную часть бюджета теплоснабжающих предприятий, особенно в зонах с умеренным и холодным климатом. Поэтому не удивительно, что в условиях роста цен на энергоносители и обострения экологических проблем все более высокие требования предъявляются к системам оптимизации использования энергии органического топлива.

В настоящее время используются три основных способа регулирования процессов сгорания топлива:

Регулирование по режимной карте является относительно грубым и недостаточно эффективным способом, не позволяет учесть изменение температуры и влажности воздуха, теплотворной способности и температуры газа, направления и скорости ветра, сезон года и пр. В связи с чем, режимные карты составляются с большим «запасом» по расходу воздуха, чтобы ни при каких условиях не допустить возникновения химнедожога. При этом на некоторых режимах возникают условия, когда количество воздуха превышает оптимальное в 1,5-2 раза, что приводит к увеличению как расхода топлива (необходимого для нагрева избыточного воздуха), так и расхода электроэнергии на дутье.

Разработанные автоматические системы оптимизации соотношения «топливо-воздух» построенные с использованием стационарных газоанализаторов, ведут процесс регулирования по величине содержания кислорода (О2) в отходящих газах. На некоторых типах котлов эти системы регулирования предусмотрены проектной документацией в обязательном порядке. Однако эти системы, как правило, не работают в режиме регулирования, а газоанализатор используется в мониторинговом режиме, что обусловлено рядом причин:

Изучение процесса горения показывает, что при недостатке кислорода проявляется резкое повышение концентрации оксида углерода. Соответственно, система регулирования процесса горения, основанная на измерении концентрации оксида углерода (СО), будет обладать более высокой чувствительностью к изменению характеристик горения. Регулирование сводится в этом случае к поддержанию режима на грани химнедожога, не допуская при этом сколько-нибудь значительного перерасхода топлива. Данный вариант регулирования, с использованием датчиков содержания оксида углерода, свободен от ряда недостатков, присущих ранее рассмотренным системам, несовершенство же рассматриваемого метода состоит в том, что он предполагает поддержание определенного уровня химнедожога, обеспечивающего содержание в отходящих газах 5-10 ppm оксида углерода (СО). Такой алгоритм предполагает непроизводительные потери тепла, и, кроме того, при некоторых условиях он становится неустойчивым, что создает сложности в регулировании и поддержании установленного режима горения.

Вследствие технологических причин и высоких дополнительных издержек метод регулирования, основанный на использовании только одного датчика (для определения кислорода), оказался неэффективен. Для этих случаев целесообразно использовать схему автоматического регулирования с элементами самоадаптации и использованием сенсора СО — для определения содержания оксида углерода (основной канал) и сенсора О2 — для определения содержания кислорода (дополнительный канал регулирования). В этом методе регулирования не требуется заранее устанавливать какие-либо количественные характеристики контролируемой газовой среды, управление режимом горения носит итерационный характер и обладает свойством самонастраиваться на оптимальный режим горения.

Выводы:

  1. Метод регулирования режимов горения с использованием двух каналов контроля (по СО и О2) оказывается более эффективным, чем метод регулирования, основанный на измерении и поддержании в отходящих газах количественных характеристик только одного из этих компонентов.
  2. Использование информации, поступающей от двух датчиков, позволяет разработать такой алгоритм регулирования режима горения, который самостоятельно устанавливает и поддерживает оптимальный режим горения топлива при любых изменениях внешних условий.
  3. К настоящему времени разработаны, как техническое обеспечение, так и алгоритмы управления для использования в автоматических системах регулирования сразу двух каналов контроля — по оксиду углерода и кислороду.

Ниже в таблице представлены модели газоанализаторов, газосигнализаторов для оптимизации режимов горения.

© ГАЗОАНАЛИТИКА.РФ, 2022

Метрологические и технические характеристики

Блок управления LT1 LT2 LT3 LT10 LT2-Ex LT3-Ex
Измерительный зонд LS1 LS2 KS1D-K KS1D KS1D-HT   KSID-Ex1 KS1D-Ex2
Диапазон показаний, % об. д. 0…21 0…21 0…25 0…25 0…25 0…30
Диапазон измерений, % об. д. 0…21 0…6
6…21
0…6
6…25
0…25 0…3
3…25
0…3
3…30
Пределы допускаемой основной погрешности, абсолютной, % об. д. ±0,2 ±0,3 (0…6) ±0,3 (0…6) ±0,2 ±0,3 (0…3) ±0,3 (0…3)
Пределы допускаемой основной погрешности, относительной, %   ±5 (6…21) ±5 (6…25)   ±10 (3…25) ±10 (3…30)
Предел допускаемого времени установления показаний, с 20 (T90) 20 (T90) 20 (T90) 20 (T90) 10 (T60) 10 (T60)
Наименьший разряд показаний, % об. д. 0,002 0,1 (0…18)
1 (18…21)
0,1 (0…18)
1 (18…25)
0,01 0,1 (0…18)
1 (18…25)
0,1 (0…18)
1 (18…30)
Пределы допускаемой вариации выходного сигнала газоанализатора, в долях от пределов допускаемой основной погрешности 0,2
Пределы допускаемой дополнительной погрешности газоанализатора от влияния изменения температуры окружающей среды в диапазоне 0…60 °С, в долях от пределов допускаемой основной погрешности 0,5
Диапазон показаний объемной доли оксида углерода, млн-1 0…1000
Время прогрева газоанализатора, мин, не более 60
Напряжение питания переменным током частотой 50/60 Гц 230 В 10 % / -15 %
115 В 10 % / -15 %
Потребляемая электрическая мощность ВА, не более (без модулей нагрева) 310
Рабочие условия эксплуатации Диапазон температуры окружающей и контролируемой сред блок управления -20…60 °С
измерительный зонд до 450 °С
до 1400 °С (с охлаждающей трубкой)
Диапазон атмосферного давления (для блока управления) 84…106 кПа
Диапазон относительной влажности при температуре 25 °С до 95 %

Наши рекомендации по выбору датчика стационарного газоанализатора кислорода экон

В настоящее время предприятие серийно выпускает газоанализатор кислорода в дымовых газах «ЭКОН» с датчиком модификации ЭК. По сравнению со своими предшественниками – датчиками модификаций ЭИ и ЭМ, он обладает улучшенными техническими характеристиками.

Так, модификация газоанализатора ЭК отличается стандартизированным диаметром установочного фланца — типоразмер DN50 PN1 (ГОСТ Р №54432-2022). Диаметр фланца уменьшен со 170 (модификация ЭМ) до 140 мм (модификация ЭК). Также уменьшен диаметр защитного чехла погружной части датчика с 70 до 57 мм.

Эти изменения позволяют существенно улучшить весогабаритные и технические характеристики датчика газоанализатора, а также упростить его монтаж в газоходах и шунтовых трубах энергетических и водогрейных котлов. Для удобства монтажа, при переходе на модификацию ЭК мы, по заявке наших клиентов, включаем в комплект поставки ответный крепёжный фланец соответствующего размера.

Датчики модификации ЭК без каких либо дополнительных приспособлений или устройств коммутируются с электронными блоками, работавшими ранее с датчиками модификации ЭМ, то есть являются равноценной и даже лучшей заменой устаревшего оборудования.

НПП «ЭКОН» настоятельно рекомендует своим партнёрам, при организации закупок связанных с реконструкцией оборудования и заменой отработавших свой ресурс датчиков, планировать переход на модификацию ЭК. Это снизит стоимость приобретаемого оборудования, так как устаревшая модель ЭМ снята с серийного производства еще в 2022 году.

Мы продолжаем производить датчики ЭМ под заказ, но цена на них выше, как на индивидуальные модели оборудования. Кроме того, у газоанализаторов с датчиками модификации ЭК гарантийный период обслуживания составляет 24 месяца, в то время как гарантия на газоанализаторы с датчиками ЭМ действует 12 месяцев.

Особенности конструкции твёрдоэлектролитного чувствительного элемента

Конструкция керамического чувствительного элемента – оригинальная разработка АО «ЭКОН», рассчитанная на максимальную надежность, точность и долговечность.

Строение твёрдоэлектролитных чувствительных элементов ЭКОН

Строение твёрдоэлектролитных чувствительных элементов ЭКОН

  1. твёрдый электролит на основе диоксида циркония ZrO2
  2. изолятор из алюмомагнезиальной шпинели MgAl2O4
  3. чехол из нержавеющей стали (вакум-плотное соединение)

Высокий уровень надежности газоанализатора, его точность и быстродействие обеспечивается за счет оригинального конструктивного решения: композитный твёрдоэлектролитный чувстительный элемент (твёрдый электролит из диоксида циркония ZrO2, в изоляторе из алюмомагнезиальной шпинели MgAl2O4, герметично запаянный в трубку из нержавеющей стали) неразъёмно закреплен на нагревателе, поддерживающем постоянную рабочую температуру сенсора в 750 ± 1 градус.

Твёрдоэлектролитный чувствительный элемент собственной разработки и производства монтируется на конце погружной части зонда длиной от 200 до 2000 мм и располагается непосредственно в анализируемой среде. От воздействия содержащейся в отходящих газах пыли твёрдоэлектролитный чувствительный элемент защищен легкосьёмным продуваемым керамическим фильтром (собственная разработка и производство).

Такое конструктивное решение обеспечивает следующие преимущества:

  1. Оптимальная рабочая температура твёрдоэлектролитного чувствительного элемента (750 0С) обеспечивает высокое быстродействие за счёт увеличения скорости протекания процессов в твёрдом электролите и повышенную точность за счёт исключения влияния примесей горючих газов в исследуемой среде на показания по кислороду.
  2. Высокий уровень защищенности чувствительного элемента от воздействия агрессивной среды и температуры (даже в случае возникновения микротрещины в керамике, сенсор не теряет метрологических характеристик и гарантированно остается работоспособным).
  3. Постоянно поддерживаемая рабочая температура твёрдоэлектролитного чувствительного элемента (750 0С) обеспечивает продолжительный ресурс работы и точность показаний вне зависимости от температуры контролируемой среды.
  4. Расположение чувствительного элемента непосредственно в анализируемой среде обеспечивает высокий уровень быстродействия газоанализатора (Т0,9 = 10 секунд) и непрерывность измерений.
  5. Отказ от систем отбора, подготовки и доставки проб, что позволяет значительно сократить трудозатраты на обслуживание, увеличив интервалы обслуживания и минимизировав количество необходимых процедур.
  6. Срок службы твёрдоэлектролитного чувствительного элемента стационарного анализатора кислорода ЭКОН от 5 (Пяти) до 10 (Десяти) и более лет (в зависимости от типа используемого топлива).

Оригинальная конструкция чувствительного элемента позволяет прибору бесперебойно и эффективно работать на переходных режимах (газ – мазут, уголь – мазут).

Поверка приборов органами метрологии и стандартизации

Если заказчику необходима поверка газоанализаторов в уполномоченных органах стандартизации и метрологии, то положительные результаты поверки, в соответствии с №496-ФЗ от 23.12.2022 г., подтверждаются сведениями о результатах поверки средств измерений, включёнными в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений.

По заявлению владельца средства измерений или лица представившего его на поверку, на средство измерения наносят знак поверки, и (или) выдаётся свидетельство о поверке, и (или) в паспорт прибора вносится запись о проведённой поверке, заверяемая подписью поверителя и знаком поверки с указанием даты поверки или выдаётся извещение о непригодности к применению средства измерений.

Результаты поверок, выполненных в Российской Федерации уполномоченными органами стандартизации и метрологии, доступны на сайте ФГИС «АРШИН» 

Декларация о соответствии требованиям технических регламентов ТР ТС 004/2022 и ТР ТС 020/2022 Евразийского Экономического Союза (загрузить).

Свидетельство типа СИ, Российская Федерация (загрузить).

Свидетельство типа СИ, Республика Беларусь (загрузить).

Свидетельство типа СИ, Республика Казахстан (загрузить на русском языке, загрузить на казахском языке).

Газоанализаторы ЭКОН являются инновационными, наукоёмкими приборами, зарекомендовавшими себя надёжными, долговечными и простыми в эксплуатации. Тысячи топливосжигающих предприятий сделали выбор в пользу газоаналитических приборов ЭКОН. Без малого, две тысячи котлоагрегатов и топливосжигающих установок снабжены стационарными кислородомерами ЭКОН (см.отзывы).

Про удушье при газоопасных работах

Газовики знают, что природный газ не оказывает отравляющего действия на организм. Содержащиеся в отдельных месторождениях вредные компоненты, например, сероводород, удаляются из газа при подготовке к транспортировке. «Природный газ не ядовит» — эта аксиома усваивается на первых занятиях, которые проводят с работниками газораспределительных организаций.

Вместе с тем, согласно тому же ГОСТ 5542-2022 п.5.3 концентрация природного газа, снижающая объемную долю кислорода во вдыхаемом воздухе до 16%, приводит к удушью. Эта информация также доводится при обучении. Именно возможность удушья требует обязательного использования при газоопасных работах в замкнутых объемах средств защиты органов дыхания — изолирующих противогазов. Обычно применяют шланговые противогазы, которые позволяют дышать чистым воздухом, поступающим извне, с улицы.

В то же время, согласно ФНП газоопасные работы в замкнутых объемах не допускаются при содержании кислорода менее 20%, а не 16%. Причина в том, что 16% — это смертельно опасное уменьшение кислорода, до которого лучше не доводить. Также кроме удушья при работах в газовых колодцах возможно отравление ядовитыми газами.

Известно, что чаще всего отравления происходят при работах не газовых, а канализационных колодцах. При разложении содержащихся в сточных водах органических остатков образуются азот, сероводород, оксид углерода, углекислый газ, метан и аммиак. Основная причина несчастных случаев — отравление сероводородом, которого может быть до 3%.

Сероводород — высокотоксичный яд, действует на нервную систему, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Не менее опасно удушье, которое вызывают метан, азот, углекислый газ. Конечно, в газовых колодцах нет органических остатков, но возможно проникновение опасных газов из окружающего грунта.

Экология и настройка котла

Экология и настройка котла

Автор: Михаил Григорян

Чтобы производство тепловой энергии было сопряжено с минимальным ущербом для окружающей среды, необходимо уделять основное внимание вопросу сокращения выбросов в атмосферу. Наиболее эффективным способом сокращения количества загрязняющих веществ в дымовых газах является оптимальная настройка действующих котельных установок и прекращение использования котлов, отработанные газы которых являются ядовитыми.

Кроме оксида углерода (II) – CO, известного также как угарный газ, оксида углерода (IV) – CO2, углекислый газ, и оксидов азота NOx (NO и NO2), токсичность которых наиболее на слуху, в дымовые газы, в разных пропорциях в зависимости от типа топлива и режима его сгорания, входят такие соединения как SO2 – диоксид серы и CxHy – остаточные несгораемые углеводороды, а также сажа – практически чистый углерод (С) и другие мельчайшие твердые частицы.

Все эти соединения можно отнести к вредным выбросам, они либо вредны здоровью человека, либо неблагоприятно влияют на развитие парникового эффекта в атмосфере.

Состав дымовых газов

Оксид углерода (II)– ядовитый газ без цвета и запаха, являющийся продуктом неполного сгорания. Угарный газ имеет ту же плотность, что и воздух, в отличие от CO2, который тяжелее и поэтому накапливается у поверхности земли. При высоких концентрациях в воздухе, поступая с ним в легкие, CO образует связь с гемоглобином крови, тем самым блокируя возможность связывания с гемоглобином кислорода. Таким образом элементы крови утрачивают возможность доставки кислорода от легких к тканям организма, что приводит к их кислородному голоданию и в итоге к летальному исходу.

Углекислый газ – продукт более полного окисления углерода кислородом, чем угарный газ – также не имеет цвета и запаха, но имеет кисловатый привкус. При его больших концентрациях в атмосфере усиливается парниковый эффект.

При высоких значениях температуры в процессе сгорания присутствующий в топливе азот N (в воздухе он существует в виде молекул N2) реагирует с кислородом воздуха (O2), в результате чего формируется оксид азота (II) – NO. Спустя некоторое время данный бесцветный газ окисляется под воздействием кислорода и образуется оксид азота (IV) – NO2.  NO2 – это водорастворимый дыхательный яд, вызывающий тяжелое поражение легких при вдыхании и способствующий образованию озона под воздействием ультрафиолетового компонента спектра солнечного излучения. Образование оксидов азота зависит от содержания азота в топливе, времени пребывания азота в зоне горения (длины факела пламени) и температуры пламени. При температуре пламени свыше 1,300 °C, образование NOx резко возрастает. Образование NOx можно снизить с помощью современных технологий горения, таких как «холодное пламя», рециркуляция дымовых газов и низкого уровня избыточного воздуха.

Диоксид серы (оксид серы (IV)) – бесцветный и токсичный газ с резким запахом. SO2 образуется при наличии в топливе серы (S) и вызывает раздражение дыхательных путей и глаз. При взаимодействии с водой SO2 образует сернистую кислоту H2SO3. Кроме того, в процессе сгорания часть SO2 (около 3-7 %) окисляется с образованием SO3 (оксид серы (VI)). Это твердое белое вещество поглощает большое количество воды с образованием серной кислоты (SO3 H2O = H2SO4), компонента кислотных дождей.

Рис. 1 Неполное сгорание топлива при недостатке воздуха на горение

Неполное сгорание топлива при недостатке воздуха на горение

Несгораемые углеводороды формируются в результате неполного сгорания топлива (рис. 1) и способствуют образованию парникового эффекта. В данную группу входят метан (CH4), бутан (C4H10) и бензол (C6H6). Причины их образования аналогичны причинам образования угарного газа: неполное сгорание в следствие недостаточного распыления и перемешивания при использовании жидкого топлива и недостаток воздуха при использовании природного газа или твердого топлива. Обнаружение всех компонентов дымового газа с помощью измерительных технологий является сложным, поэтому на практике в случае с жидким топливом проводится проверка на содержание нефтепродуктов, а в случае с природным газом проводится измерение CO. В дизельных установках углеводороды заметны в следствие типичного неприятного запаха газообразных продуктов сгорания.

Законами ЕЭС установлены нормы по выбросам дымовых газов как для оборудования промышленного, так и бытового сектора (табл. 1).

Таблица 1. Нормы выбросов дымовых газов по европейским стандартам.

Класс оборудования

EN 267 (для газа)

EN 676 (для дизельного топлива)

CO (мг/кВт ч)

NOx (мг/кВт ч)

CO (мг/кВт ч)

NOx (мг/кВт ч)

1

≤ 100

≤ 250

≤ 100

≤ 250

2

< 110

< 185

< 100

< 120

3

≤ 60

≤ 120

≤ 100

≤ 120

Сажа образуется в результате неполного сгорания в дизельных горелках. При нормальных температурах углерод реагирует очень медленно. Для полного сгорания 1 кг углерода требуется 2,67 кг молекулярного кислорода. Температура воспламенения: 725 °C. Более низкие температуры приводят к образованию сажи.

В дымовых газах присутствуют мельчайшие твердые частицы, почти всегда образующиеся в процессе горения и имеющие размеры менее 1 мкм. Частицы именно таких размеров представляют наиболее значительный риск для здоровья. В частности, ВОЗ классифицирует частицы дизельных выхлопов как канцерогенные.

Входят в дымовые газы и такие компоненты воздуха, как азот N2 и не вступивший в реакцию окисления (горения) кислород – O2, а также пары воды – Н20, которые не являются по сути вредными выбросами, но концентрации их в дымовых газах также имеют значение для настройки топливосжигающего оборудования на безопасный и наиболее эффективный режим работы.

Анализ дымовых газов позволяет определить концентрации загрязняющих веществ и максимально эффективно настроить системы отопления. В инструкциях по настройке и эксплуатации топливосжигающего оборудования всегда указывается данные по концентрациям СО, NOx, SO2 и CxHy в дымовых газах. Соответствие концентраций в реальных выбросах, работающего оборудования, с концентрациями, указанными производителями топливосжигающих систем, является необходимым условием их правильной работы.

Анализ дымовых газов и настройка газового котла

Анализ дымовых газов и настройка котельного оборудования производится с помощью газоанализаторов (рис. 2).

Рис. 2 Газоанализатор

ГазоанализаторЦелью для экологически безопасной и максимально эффективной работы топливосжигающей системы является полное сгорание всех компонентов, входящих в состав топлива. Ключом к оптимальной работе является установление объема воздуха, идущего на горение. На практике доказано, что небольшое количество избыточного воздуха является оптимальным для работы системы. На горение подается немного больше воздуха, чем это теоретически необходимо.

Потери невыработанного тепла с дымовыми газами увеличиваются при недостатке воздуха, а также при наличии определенного количества избыточного воздуха. Относительное увеличение потерь с дымовыми газами можно объяснить следующим:

1. При недостатке воздуха используемое топливо сгорает не полностью и увеличивается расход топлива.

2. При наличии избыточного воздуха большее количество кислорода нагревается и непосредственно через дымоход выводится наружу, при этом, не используясь для вырабатывания тепла.

Максимальная эффективность сгорания достигается только если потери тепла с дымовыми газами минимальны за счет незначительного количества избыточного воздуха.

Отношение реального количества воздуха, идущего на горение к теоретически необходимому называется «избытком воздуха» и обозначается λ.

Рис. 3 Состав дымовых газов в зависимости от избытка воздуха (λ).

Состав дымовых газов в зависимости от избытка воздуха (λ)

Соотношение топливо-воздух определяется исходя из концентрации дымовых газовых компонентов CO, CO2 и O2 (рис. 3). Во время горения любое содержание CO2 в свою очередь имеет конкретное содержание CO (при недостатке воздуха/λ<1) или O2 (для избыточного воздуха/λ>1). Значение CO2 само по себе не дает четкого представления, так как отображает максимальную концентрацию, поэтому дополнительно требуется измерение CO или O2. При работе с избыточным воздухом предпочтительным является определение O2. Для каждого топлива есть своя отдельная диаграмма и свое максимальное значение концентрации CO2 в дымовых газах.

В случае с неконденсационным оборудованием соотношение газ/воздух устанавливается с помощью манометрического метода. Давление перед соплом горелки устанавливается для минимальной и максимальной мощности. Уплотнительный винт штуцера контроля давления отворачивается и манометр подключается к измерительному соединению для измерения давления. Газовый котел, как правило, сначала включается на максимум (полная нагрузка), а затем опускается до своей минимальной мощности (слабая нагрузка) через меню управления. Для обоих уровней мощности давление перед соплом корректируется соответствующими регулировочными винтами на газовой арматуре и контролируется манометром.

Информация о требуемом давлении дана в документации производителя (в зависимости от числа Воббе используемого газа, которое можно уточнить у поставщика газа).

В случае с конденсационными котлами соотношение газ/воздух обычно устанавливается посредством измерения содержания CO2 в дымовых газах. Для этого зонд газового анализатора устанавливается в дымоходе (рис. 4 а, б). Затем необходимо с помощью регулировочных винтов (дроссельной заслонки) корректировать объем газа, пока содержание CO2 в дымовых газах не достигнет значения, указанного в спецификации производителя. В некоторых случаях производители указывают заданные значения для минимальной мощности оборудования. Затем выполняется настройка в соответствии с процедурой и для максимальной мощности. После выполнения обеих базовых настроек, надо провести проверку уже настроенного газового котла.

Рис. 4 Анализ дымовых газов с помощью газоанализатора, зонд установлен в дымоходе: а — настенного котла, б – напольного котла.

Анализ дымовых газов с помощью газоанализатора, зонд установлен в дымоходе настенного котлаАнализ дымовых газов с помощью газоанализатора, зонд установлен в дымоходе напольного котла

Проверка заключается в измерении потерь тепла с дымовыми газами (qA) и измерении содержания угарного газа (CO) в дымовых газах.

Потери и эффективность сгорания

Потери тепла с дымовыми газами – это разница между количеством теплоты в дымовых газах и количеством теплоты в воздухе, идущем на горение, по отношению к низшей теплотворной способности топлива. Следовательно, это количество теплоты в дымовых газах, отводимых через дымоход. Чем больше потери тепла с дымовыми газами, тем ниже эффективность и, следовательно, больше затраченной энергии, и тем больше выбросов от данной отопительной системы. По этой причине в некоторых странах существуют ограничения на допустимые потери с дымовыми газами для установок сжигания.

После определения содержания кислорода и разницы между температурой дымовых газов и воздуха, идущего на горение, потери тепла с дымовыми газами будут автоматически рассчитаны газоанализатором с учетом коэффициентов для топлива. Коэффициенты для топлива (A2, B) хранятся в памяти анализатора дымовых газов. Для того, чтобы обеспечить использование корректных значений для коэффициентов A2 и B необходимо правильно выбрать тип топлива в приборе.

Вместо значения содержания кислорода для расчета может использоваться значение концентрации CO2. Температура дымовых газов (FT) и содержание кислорода или содержание CO2 должны быть измерены одновременно в одной точке. Большинство анализаторов дымовых газов стандартно оснащены зондом температуры (в приборе). Температура воздуха, идущего на горение, может быть измерена в непосредственной близости от заборного отверстия горелки путем присоединения прибора к корпусу горелки. Например, для котлов с уравновешенной тягой данный зонд заменяется отделенным (выносным) зондом температуры, который помещается в место подачи свежего воздуха.

В это же время необходимо измерить температуру воздуха, идущего на горение (AT). В зонде отбора пробы для измерения температуры используется термопара. Зонд отбора пробы устанавливается в технологическое измерительное отверстие в дымоходе (расстояние между измерительным отверстием и котлом должно быть как минимум в два раза больше диаметра дымохода). Путем постоянного измерения температуры находится точка с самой высокой температурой дымовых газов (т.е. центр потока) и зонд располагается в данной точке. Центром потока считается точка с самой высокой температурой и самой высокой концентрацией углекислого газа и самым низким содержанием кислорода. При этом надо учитывать, что осаждение конденсата на сенсоре температуры может привести к резкому падению значения температуры дымовых газов, не соответствующему их действительной температуре.

Кислород, который не сгорает по причине избыточного воздуха отводится в виде газообразного компонента дымовых газов и используется для измерения эффективности сгорания. Дымовой газ всасывается зондом

отбора пробы с помощью насоса и перенаправляется в измерительный газовый тракт анализатора дымовых газов. Затем пропускается через газовый сенсор O2 (кислородную измерительную ячейку) и таким образом определяется концентрация газа. Значение содержания O2 также используется для расчета концентрации CO2 в дымовых газах, которое в свою очередь используется для конфигурирования (настройки) газовых конденсационных котлов, как описывалось выше.

Для расчета потерь с дымовыми газами может использоваться не только значение содержания кислорода, но и значение концентрации углекислого газа. Потери с дымовыми газами будут минимальными, когда при наличии очень низкого количества избыточного воздуха доля CO2  максимально высока (полное сгорание). Для каждого топлива есть максимально допустимое содержание CO2  в дымовых газах (CO2макс) которое определяется исходя из химического состава топлива. Однако достигнуть данного значения на практике невозможно, поскольку для безопасной работы горелки всегда требуется определенное количество избыточного воздуха, и это снижает процентное содержание CO2 в дымовых газах. Поэтому основной целью при настройке горелки является стремление к достижению не максимального содержания CO2, но максимально возможного.

Информация о значениях концентрации CO2, которые могут  быть достигнуты, а также об изменениях в параметрах настройки объемов воздуха, которые необходимо сделать для достижения данных значений концентраций указываются в документации производителя оборудования.

В большинстве анализаторов дымовых газов отсутствует сенсор CO2, концентрация CO2 в дымовых газах рассчитывается с помощью измеренного значения содержания O2. Это возможно, поскольку данные значения прямо пропорциональны друг другу. Поскольку для расчета используется значение максимального содержания CO2 для соответствующего топлива, то перед каждым измерением в анализатор дымовых газов необходимо ввести корректный тип топлива системы, на котором проводятся измерения.

Потери с дымовыми газами прибор рассчитывает, используя измеренные значения упомянутые выше.

Степень эффективности сгорания (η) для конвекционных систем отопления рассчитывается путем вычитания значения потерь с дымовыми газами из значения общей подаваемой энергии (низшая теплотворная способность подаваемой энергии HU = 100 %) Поэтому для расчета эффективности необходимо сначала рассчитать потери с дымовыми газами, как описано выше.

Для корректного расчета в современных конденсационных системах можно использовать дополнительное значение “XK”, которое учитывает теплоту конденсации.

Измерение тяги дымохода

Для котлов с естественной тягой основным требованием для отвода дымовых газов через дымоход является подъемная сила или тяга дымохода. Поскольку плотность отходящих горячих газов ниже плотности более холодного наружного воздуха, в дымоходе создается вакуум, также известный как тяга дымохода. За счет этого вакуума воздух, идущий на горение, всасывается, преодолевая сопротивления котла и газохода.

В котлах с наддувными горелками давление в дымоходе не является важным, поскольку горелка с принудительной тягой генерирует избыточное давление, необходимое для отвода дымовых газов. В системах такого типа можетиспользоваться дымоход с меньшим диаметром.

При измерении тяги дымохода определяется разница между давлением внутри дымохода и давлением в помещении. Также как и при определении потерь с дымовыми газами, это необходимо делать в центре потока дымохода. Сенсор давления прибора необходимо обнулить перед проведением измерения.

Типичные значения тяги дымохода для котлов с наддувной горелкой с принудительной тягой составляют: 0,12 – 0,20 гПа (мбар) избыточного давления для дизельной испарительной горелки и для атмосферной газовой горелки: 0,03 – 0,10 гПа (мбар) разряжения.

Измерение концентрации CO

Проверка значения CO позволяет оценить качество сгорания и обеспечивает безопасность оператора системы.

Если тракты прохождения дымовых газов блокируются, то в случае, например, с атмосферными газовыми горелками, дымовые газы будут поступать в котельную через регуляторы управления потоками, создавая тем самым опасность для оператора. Для предотвращения подобной ситуации после выполнения всех работ по настройке котла необходимо измерить концентрацию угарного газа (CO) и проверить тракты прохождения дымовых газов.

 Данные меры безопасности не требуются для газовых вентиляторных горелок, так как в горелках такого типа дымовые газы принудительно подаются в дымоход.

Измерения не следует проводить раньше, чем через 2 минуты после запуска горелки, поскольку повышенный уровень CO снижается до нормального рабочего значения лишь через некоторое время после запуска системы. Это также применимо для газовых котлов с регулятором процесса горения, поскольку их калибровка осуществляется во время запуска горелки, когда возможны кратковременные выбросы с высоким содержанием CO.

Как и при определении потерь с дымовыми газами, измерения проводятся в центре потока дымохода. Однако поскольку дымовые газы разбавляются свежим воздухом, содержание CO необходимо пересчитать для неразбавленных дымовых газов (в противном случае на содержание CO можно влиять добавлением воздуха). С этой целью прибор рассчитывает неразбавленную концентрацию CO с содержанием кислорода, одновременно измеренным в газоходе, и отображает это значение как COнеразбавленное.

В атмосферных газовых системах концентрация CO разнится на всем протяжении трубы, отводящей дымовые газы (стратификация). Поэтому при концентрациях > 500 ppm необходимо проводить дискретизацию (выборку) с использованием зонда с несколькими отверстиями. Такой зонд имеет ряд отверстий, которые регистрируют концентрацию CO по всему диаметру трубы, отводящей дымовые газы.

Дополнительная проверка топливосжигающих установок

Дополнительная проверка топливосжигающих установок заключается в контроле оксидов азота в отводящихся газах.

Содержание оксидов азота указывает на общее содержание моноксида азота и двуокиси азота. Обычно соотношение концентраций NO и NO2 является постоянной величиной (97 % NO, 3 % NO2). По этой причине измерение концентрации NO является достаточным для определения концентрации NOx. Однако при использовании смешанного топлива или конденсационных установок вышеуказанное соотношение меняется. В силу этого обстоятельства содержание двух компонентов (NO и NO2) измеряется отдельно, а сумма результатов этих измерений указывает на содержание NOx.

При этом следует учитывать, что сигаретный дым влияет на результаты измерений (мин. 50 ppm).  Дыхание курильщика искажает результаты измерений примерно на 5 ppm.  Выполнять обнуление  измерительного прибора надо в условиях свежего воздуха.

NO2 растворим в воде, поэтому для точного определения его концентрации необходимо проводить замеры в сухих дымовых газах, поскольку растворенный NO2 не учитывается. Перед проведением фактических замеров содержания диоксида азота необходимо использовать блок пробоподготовки (Пельтье) для удаления влаги из дымовых газов. При проведении замеров в непосредственной близости от электростатического фильтра зонд отбора пробы необходимо заземлить для исключения риска статического заряда.

В случаях, когда возможно высокое содержание твёрдых частиц и сажи, следует использовать чистые сухие фильтры. Обязательным условием является наличие предварительного фильтра.

Условие безопасности – контроль CO/ CO2 в окружающей среде.

По соображениям безопасности при обслуживании газовых обогревателей в жилых помещениях наряду с измерением дымовых газов необходимо проводить замеры CO в окружающем воздухе, поскольку обратный поток дымовых газов может привести к высоким концентрациям CO и риску отравления оператора. Смертельными для человека являются концентрации CO во вдыхаемом воздухе в 0,16 % по объему и выше (1,600 ppm). В виду высокой токсичности СО и его опасности для жизни (табл. 2) данное измерение необходимо провести до начала всех прочих измерений.

Таблица 2. Влияние угарного газа на здоровье и жизнь человека

Концентрация CO в воздухе, ppm

Концентрация CO в воздухе, %

Влияние на здоровье человека

30

0,003

ПДК (макс. концентрация, при которой период вдыхания может превышать 8 часов)

200

0,02

Появление легкой головной боли в течение 2 — 3 часов

400

0,04

Появление головной боли в области лба в течение 1 — 2 часов с последующим распространением на всю область головы

800

0,08

Головокружение, тошнота и дрожь в конечностях в течение 45 минут, потеря сознания в течение 2 час

1,600

0,16

Головная боль, головокружение и тошнота, в течение 20 минут. Летальный исход в течение 2 часов

3.200

0,32

Головная боль, головокружение и тошнота в течение 5-10 минут. Летальный исход в течение 30 минут

6,400

0,64

Головная боль, головокружение в течение 1 — 2 минут. Летальный исход в течение 10 — 15 минут

12,800

1,28

Летальный исход в течение 1 — 3 минут

Как правило, замеры окружающей среды ограничиваются только измерением содержания CO в окружающем воздухе (рис. 5). Однако высокие концентрации CO2, например, вызванные блокировкой отверстия для отхода дымовых газов, также являются вредными для человека. Для того чтобы исключить потенциальные угрозы, необходимо учитывать оба значения. Максимально допустимая концентрация CO2 в воздухе рабочей зоны составляет 5,000 ppm.

Рис 5 Сигнализатор угарного газа

Сигнализатор угарного газа

Содержание CO2 является надежным заблаговременным индикатором отравления и, следовательно, оптимально дополняет измерение CO. Параллельное измерение обоих значений обеспечивает заблаговременное полное выявление опасных концентраций.

Контролируемые параметры для настройки разных типов котлов и топлива

При настройке с помощью газоанализатора дымовых газов настенных конденсационных газовых котлов, работающих на природном газе, необходимо контролировать следующие параметры: концентрацию кислорода (3 %), угарного (20 ппм) и углекислого газа (13 % об.), коэффициент избытка воздуха (1,6), NOx.

В вентиляторных горелках, работающих на природном газе необходимо контролировать следующие параметры: концентрацию кислорода (3 %), угарного (20 ппм) и углекислого газа (13 % об.), коэффициент избытка воздуха (1,6), NOx.

В вентиляторных горелках, работающих на дизельном топливе, помимо всего предыдущего, перед использованием газоанализатора необходимо измерять сажевое число. Оно должно быть меньше 1 (этот параметр измеряется с помощью анализатора сажевого числа и говорит о качестве распыла через форсунки, при его превышении нельзя использовать газоанализатор для настройки, так как будет загрязнятся тракт газоанализатора и невозможно добиться оптимальных показателей) и концентрацию SO2 (говорит о качестве топлива, чем больше – тем хуже топливо, при локальных избытках кислорода и влажности превращается в H2SO4, которая разрушает всю топливо сжигающую систему).

В пеллетных котлах необходимо контролировать следующие параметры: концентрацию кислорода (5 %), угарного (120 ппм) и углекислого газа (17 % об.), коэффициент избытка воздуха (1,8), NOx. Необходима предварительная защита тонкой фильтрации от запыленности в дымовых газах и защита от превышения рабочего диапазона по каналу СО. Он в считанные секунды может превысить рабочий диапазон сенсора и достигнуть 10000 – 15000 ппм.

Все представленные выше данные по концентрациям являются приблизительными, точные всегда указываются в инструкции по настройке горелочных устройств.

Статья  из журнала  «Аква-Терм» № 3/ 2022, рубрика «Мастер класс».

вернуться назад

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий