Wilgotność pierwotna i wtórna kotła: Definicja i znaczenie
- Szczegóły
Instalacja kotłowa to zbiór urządzeń wykorzystywanych do wytwarzania pary wodnej dzięki procesowi przemiany energii chemicznej paliwa w energię cieplną. Kluczowym przyrządem takiej instalacji jest kocioł właściwy. Ponadto w jej skład wchodzą zazwyczaj urządzenia pomocnicze, takie jak: wentylatory (powietrza, spalin, młynowe oraz uszczelniające), pompy (zasilające, przewałowe), narzędzia używane do transportu i przerobu paliwa (młyny, podajniki węgla), narzędzia służące do usuwania żużla i popiołu oraz do odpylania spalin, aparatura miernicza kontrolująca prawidłowe funkcjonowanie procesów zachodzących w kotłowni, urządzenia sterownicze.
Ostateczna budowa danej instalacji kotłowej zależy zawsze od rodzaju wykorzystanego kotła. Jeżeli w instalacji wykorzystany jest kocioł rusztowy, węgiel (będący paliwem) z zasobnika przykotłowego podawany jest bezpośrednio na ruszt.
Jeżeli w instalacji wykorzystany jest kocioł pyłowy, węgiel podawany jest za pomocą specjalnych podajników, które regulują natężenie spływu węgla do młynów. Przemielony w młynach węgiel wraz z powietrzem trafia do kotła, a sam proces spalania ma miejsce w palenisku.
Układ paliwowo-powietrzno-spalinowy
Na pracę kotłowni składają się dwa procesy technologiczne generowane przez układ wodno-parowy oraz układ paliwo-powietrze-spaliny. Warto przypomnieć, że kocioł parowy to urządzenie, którego zadaniem jest wytwarzanie pary dzięki wykorzystaniu procesu spalania paliwa.
Proces wytwarzania pary składa się z trzech zasadniczych faz: podgrzewanie wody (odbywa się w podgrzewaczu wody), odparowanie (odbywa się w parowniku) oraz przegrzanie pary (odbywa się w przegrzewaczu pary).
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Najczęściej wykorzystywanym paliwem w rodzimych kotłowniach jest węgiel kamienny i brunatny (paliwo stałe), gaz ziemny oraz olej opałowy. Typowe paliwo, jakim jest węgiel (kamienny lub brunatny), składa się z substancji palnej (węgiel C, wodór H, siarka S, tlen O, azot N) oraz z balastu (wilgoć i popiół). O wartości opałowej, czyli wydajności energetycznej, decyduje zawartość węgla C w danym rodzaju paliwa.
Spalanie paliwa rozpoczyna się w chwili odparowania wilgoci i osuszenia węgla, a następnie doprowadzenia do temperatury zapłonu. Jednym z ubocznych produktów spalania jest powstawanie popiołu (związki mineralne w stanie sypkim) oraz żużlu (związki mineralne w stanie stopionym), które wydatnie zmniejszają wartość opałową paliwa stałego oraz zanieczyszczają powierzchnie ogrzewalne, powodując ich erozję.
Przepływ powietrza i spalin przez kocioł
Oprócz paliwa, do kotła należy dostarczyć odpowiednią ilość powietrza. Za pomocą kanałów ssawnych strumień powietrza doprowadzany jest do wentylatorów powietrza (stosuje się do trzech tego typu urządzeń na kocioł), które sprężają go do odpowiedniego ciśnienia pozwalającego pokonać opory przepływu do komory paleniskowej.
Z kolei za pomocą wentylatorów spalin (stosuje się do trzech tego typu urządzeń na kocioł) usuwa się spaliny z komory paleniskowej. Wentylatory tego typu muszą pokryć całkowitą stratę ciśnienia spalin w kotle.
Wymagana ilość dostarczanego do kotła powietrza zależy więc od ilości spalanego paliwa.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Mielenie paliwa
Kotły pyłowe zasilane są wyłącznie rozdrobnionym węglem. Układ mielenia i mieszania paliwa z powietrzem (młyn) znacząco podnosi parametry pracy kotła, zwiększając produkcję energii. Pełni więc funkcję urządzenia pomocniczego.
Istnieją typy kotłów przemysłowych, które oprócz gazu ziemnego mogą korzystać z oleju opałowego. Przy jego spalaniu należy rozpylić (zatomizować) paliwo. Tego typu rozpylanie wymaga użycia pary wodnej pod ciśnieniem, jednak globalnie proces ten zużywa mniejszą ilość energii.
Innymi słowy atomizacja to rozbijanie danej cieczy (w tym wypadku oleju opałowego) do postaci drobniutkich jej kropel. Taki zabieg pozwala zwiększyć powierzchnię kontaktu cieczy z powietrzem, co ułatwia parowanie.
Metody redukcji emisji do atmosfery
Odazotowanie spalin, czyli redukcja emisji szkodliwych pyłów azotu, które powstają podczas spalania paliw w kotłach elektrowni, odbywa się dzięki instalacji selektywnej redukcji katalitycznej (SCR). W procesie zmniejszenia emisji używany jest amoniak, który wprowadzany jest do komory paleniskowej, a w odpowiednich, wysokich temperaturach i przy obecności tlenu wchodzi w reakcję chemiczną z tlenkami azotu. Aby reakcja przebiegła pomyślnie, potrzebny jest katalizator płytowy lub komórkowy, zamontowany we właściwym miejscu instalacji.
Odsiarczanie spalin, czyli redukcja emisji szkodliwych pyłów siarki, które powstają podczas spalania paliw w kotłach elektrowni, może dokonać się już na wstępnym etapie szykowania węgla do spalania, podczas samego spalania, a także z tzw. spalin odlotowych.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Ogólnie proces odsiarczenia polega na absorpcji szkodliwych spalin dwutlenku siarki dzięki wykorzystaniu tlenku wapnia bądź tlenku magnezu. Za najskuteczniejszą i najbardziej wydajną uważa się obecnie odsiarczanie spalin metodą mokrą wapniowo‑wapienną. Jej skuteczność wynosi ok. 90-95%.
W tej metodzie spaliny przeczyszcza się mleczkiem wapiennym (tzw. absorbentem), dzięki czemu powstaje siarczyn wapnia, a po utlenieniu - siarczek wapnia. Ostatecznym efektem całego procesu absorpcji dwutlenku siarki jest wytworzenie się gipsu, który posiada konsystencję szlamu.
Kotły do spalania odpadów (spalarnie śmieci)
Obecnie kluczowymi urządzeniami każdej instalacji termicznego przekształcania odpadów są kotły. Konstrukcja tych obiektów zależy od wykorzystywanej metody spalania śmieci. Odpady można spalać w nadmiarze tlenu, a także poprzez pirolizę oraz zagazowanie.
Kotły rusztowe
Tego typu kotły posiadają ruszt, czyli najprostszy rodzaj paleniska. Dlatego są powszechnie stosowane w przemyśle energetycznym, w szczególności do spalania paliw stałych. Ruszt zasilany jest od spodu powietrzem pierwotnym. Nad rusztem dostarczane jest powietrze wtórne. Przez specjalne okienka rusztu popiół dostaje się do zbiorników wodnych i jest wygaszany.
W nowoczesnych spalarniach kotły rusztowe nie są obecnie wykorzystywane ze względu na niską wydajność spalania i szybką korozję rusztowin.
Kotły fluidalne
Dzięki wpuszczeniu z odpowiednią prędkością powietrza pod ruszt, w piecu tego typu cząsteczki paliwa unoszą się, tworząc złoże fluidalne. Pozwala to uzyskać równomierną temperaturę w kotle.
Kotły tego typu nie są w stanie spalić odpadów medycznych oraz niebezpiecznych, gdyż wytwarzają zbyt niską temperaturę spalania.
Kotły zgazowujące
Kotły zgazowujące, zwane kotłami holzgaz, proces spalania dzielą na dwa etapy. Pierwszy to zgazowanie drewna w komorze paliwowej, drugi to spalanie uwolnionego gazu drzewnego w specjalnie zaprojektowanym palniku. Gaz drzewny powstaje podczas termicznego rozkładu drewna. Mamy tu do czynienia z pirolizą, czyli częściowym spalaniem gazu drzewnego, powstałego podczas termicznego rozkładu drewna przy ograniczonym dostępie tlenu (zgazowanie). Cały proces spalania zachodzi w dwóch przestrzeniach połączonych ze sobą, tj. komorze paliwowej oraz palniku. Dzięki rozdzieleniu procesów na dwie komory, kotły zgazowujące charakteryzują się bardzo niską emisją związków szkodliwych oraz wysoką sprawnością energetyczną, nawet 93%. Mała zawartość siarki w drewnie powoduje, że również emisja tlenków siarki jest bardzo niska. Zawartość tlenków azotu jest także znikoma. Pirolityczne spalanie drewna jest więc jednym z najczystszych, ekologicznych sposobów pozyskiwania ciepła. Zakres mocy kotłów zgazowujących wynosi od 15 do 80 kW, przez co urządzenia te znajdują szerokie zastosowanie. Paliwem podstawowym są polana drzewne, ale można także spalać rozdrobnione drewno. Czas pracy po załadunku może wynosić nawet 12 godzin.
| Okres | Sprawność cieplna |
|---|---|
| Początek lat 80. | 50-70% |
| Obecnie | do 90% |
Planując zakup takiego kotła, należy przewidzieć odpowiednią powierzchnię magazynową. Dla średnio ocieplonego domu o powierzchni 150 m2,wymagany zapas paliwa na sezon grzewczy wynosi około 15-20 metrów przestrzennych(1 mp = 0,7 m3). Ceny drewna opałowego są bardzo zróżnicowane w zależności od gatunku, postaci oraz długości sezonowania. Można jednak przyjąć, że sezonowy koszt ogrzewania oraz przygotowania c.w.u. z użyciem kotła zgazowującego drewno, będzie porównywalny z kosztami eksploatacyjnymi w instalacjach z gruntową pompą ciepła. Stosunkowo niska cena kotłów tego typu jest dodatkowym atutem, przemawiającym za wykorzystaniem energii ze zgazowania drewna. W kotłach do zgazowania, jako paliwo używa się najczęściej drewno w postaci polan.
tags: #wilgotność #pierwotna #i #wtórna #kotła #definicja
