ДЫМОВЫЕ ГАЗЫ

ДЫМОВЫЕ ГАЗЫ

(Flue gases) - газообразные продукты горения.

Самойлов К. И. Морской словарь. - М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР , 1941

Смотреть что такое "ДЫМОВЫЕ ГАЗЫ" в других словарях:

Дымовые газы - Газы, образующиеся в источниках выделения при горении органических веществ Источник: ОНД 90: Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

дымовые газы - Продукты горения топлива органич. происхождения, отходящие из рабочего пространства отапливаемых металлургич. агрегатов. Тематики металлургия в целом EN fume …

дымовые газы - продукты горения топлива органического происхождения, отходящие из рабочего пространства отапливаемых металлургических агрегатов; Смотри также: Газы печные газы газы в металлах отходящие газы инертные газы …

дымовые газы - топочные газы … Cловарь химических синонимов I

влажные дымовые газы - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN wet flue gases … Справочник технического переводчика

рециркулирующие дымовые газы - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN recycled flue gas es … Справочник технического переводчика

усреднённые по составу дымовые газы - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN average flue gases … Справочник технического переводчика

Газы в технике, применяются главным образом в качестве топлива; сырья для химической промышленности: химических агентов при сварке, газовой химико термической обработке металлов, создании инертной или специальной атмосферы, в некоторых… …

I Газы (французское gaz; название предложено голланским учёным Я. Б. Гельмонтом агрегатное состояние вещества, в котором его частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия и движутся свободно, заполняя весь… … Большая советская энциклопедия

дымовые трубы - сооружение для создания тяги и отвода газообразных продуктов сгорания топлива из разных металлургических печей и котлоагрегатов. В небольших печах дымовые трубы предназначаются для создания естественной тяги, под действием… … Энциклопедический словарь по металлургии

ГАЗ, топочный и дымовой . 1) Топочными газами называются продукты сгорания топлива в топке. Различают полное и неполное сгорание топлива. При полном сгорании имеют место следующие реакции:

Нужно иметь в виду, что SО 2 - сернистый газ - не есть, собственно, продукт полного сгорания серы; последнее возможно также и по уравнению:

Поэтому, когда говорят о полном и неполном сгорании топлива, то имеют в виду только углерод и водород топлива. Здесь не отмечены также реакции, имеющие иногда место при весьма неполном сгорании, когда в продуктах сгорания, кроме окиси углерода СО, содержатся углеводороды C m H n , водород Н 2 , углерод С, сероводород H 2 S, так как подобное сгорание топлива не должно иметь места на практике. Итак, сгорание можно практически считать полным, если в продуктах сгорания не содержится иных газов, кроме углекислого СО 2 , сернистого ангидрида SО 2 , кислорода О 2 , азота N 2 и водяного пара Н 2 О. Если сверх этих газов содержится окись углерода СО, то сгорание считается неполным. Присутствие дыма и углеводородов в продуктах сгорания дает основание говорить о неотрегулированной топке.

Очень большую роль в подсчетах играет закон Авогадро (см. Атомная теория): в равных объемах газов, как простых, так и сложных, при одинаковых температурах и давлениях, содержится одинаковое число молекул, или, что то же: молекулы всех газов при равных давлениях и температурах занимают равные объемы. Пользуясь этим законом и зная химический состав топлива, легко вычислить количество К 0 кг кислорода, теоретически необходимого для полного сгорания 1 кг топлива данного состава, по следующей формуле:

где С, Н, S и О выражают содержание углерода, водорода, серы и кислорода в % веса рабочего топлива. Количество G 0 кг сухого воздуха, теоретически необходимое для окисления 1 кг топлива, определяется по формуле:

Приведенное к 0° и 760 мм ртутного столба, это количество может быть выражено в м 3 следующей формулой:

Д. И. Менделеев предложил весьма простые и удобные для практики соотношения, дающие с достаточной точностью для ориентировочных расчетов результат:

где Q рaб. - низшая теплопроизводительность 1 кг рабочего топлива. На практике расход воздуха при сгорании топлива бывает больше теоретически необходимого. Отношение количества воздуха, фактически поступившего в топку, к количеству воздуха, теоретически необходимому, называется коэффициентом избытка и обозначается буквой α. Величина этого коэффициента в топке α m зависит от конструкции топки, размеров топочного пространства, расположения поверхности нагрева относительно топки, характера топлива, внимательности работы кочегара и пр. Наименьшую величину коэффициента избытка воздуха - около 1,1 - имеют пылевидные топки, а наибольшую, до 2 и более, - ручные топки для пламенного топлива без вторичного впуска воздуха. От величины коэффициента избытка воздуха в топке зависят состав и количество топочных газов. При точном вычислении состава и количества топочных газов следует также учитывать влагу, внесенную с воздухом за счет его влажности, и водяной пар, расходуемый на дутье. Первая учитывается введением коэффициента, который есть отношение веса водяных паров, заключенных в воздухе, к весу сухого воздуха и м. б. назван коэффициентом влажности воздуха. Второй учитывается величиною W ф. , которая равна количеству пара в кг, поступающего в топку, отнесенному к 1 кг сжигаемого топлива. Пользуясь этими обозначениями, состав и количество топочных газов при полном сгорании можно определить из приведенной таблицы.

Обычно принято учитывать водяные пары Н 2 О отдельно от сухих газов CО 2 , SО 2 , О 2 , N 2 и СО, причем состав последних вычисляют (или определяют экспериментально) в % по объему сухих газов.

При расчете новых установок искомым является состав продуктов сгорания СО 2 , SО 2 , СО, О 2 и N 2 , а данными величинами считаются: состав топлива (C, О, H, S), коэффициент избытка воздуха α и потеря от химической неполноты сгорания Q 3 . Последними двумя величинами задаются на основании данных испытания аналогичных установок или берут их по оценке. Наибольшие потери от химической неполноты сгорания получаются в ручных топках для пламенного топлива, когда Q 3 достигает величины 0,05Q paб. Отсутствие потери от химической неполноты сгорания (Q 3 = 0) можно получить в хорошо работающих ручных топках для антрацита, в топках для нефти и для пылевидного топлива, а также в правильно сконструированных механических и шахтных топках. При экспериментальном исследовании существующих топок прибегают к анализу газов, причем чаще всего пользуются прибором Орса (см. Анализ газов), дающим состав газов в % по объему сухих газов. Первый отсчет по прибору Орса дает сумму СО 2 + SО 2 , т. к. раствор едкого кали КОН, предназначенный для поглощения углекислого газа, одновременно с ним поглощает и сернистый ангидрид SО 2 . Второй отсчет, после промывки газа во втором сифоне, где находится реактив для поглощения кислорода, дает сумму СО 2 +SО 2 +О 2 . Разница их дает содержание кислорода О 2 в % объема сухих газов. Все остальные величины находятся путем совместного решения вышеуказанных уравнений. При этом нужно иметь в виду, что уравнение (10) дает величину Z, которая м. б. названа характеристикой неполноты сгорания. В эту формулу входит коэффициент β, определяемый по формуле (8). Так как коэффициент β зависит только от химического состава топлива, а последний в процессе сгорания топлива все время меняется за счет постепенного ококсования топлива и неодновременного выгорания его составных частей, то величина Z может дать правильную картину протекающего в топке процесса только при условии, что величины (СО 2 +SО 2) и (СО 2 +SО 2 +О 2) суть результат анализа непрерывно берущихся средних проб за определенный достаточно долгий промежуток времени. Судить о неполноте сгорания по отдельным единичным пробам, взятым в какой-нибудь произвольный момент, никоим образом нельзя. Зная состав продуктов сгорания и элементарный анализ топлива, можно по нижеследующим формулам определить объем продуктов сгорания, условно отнесенный к 0° и 760 мм ртутного столба. Обозначив через V n.o. полный объем продуктов сгорания 1 кг топлива, V c.г. - объем сухих газов, a V в.n. - объем водяных паров, будем иметь:

продукты сгорания в произвольном сечении газохода, но такое распространительное толкование неправильно. На основании закона Бойля-Мариотта-Гей-Люссака, объем продуктов сгорания при температуре t и барометрическом давлении P б. найдется по формуле:

Если обозначим через G n.c. вес продуктов сгорания, G c.г. - вес сухих газов, С в.п. - вес водяных паров, то будем иметь следующие соотношения:

2) Дымовые газы . По пути от топки к дымовой трубе к топочным газам примешивается воздух, присасываемый через неплотности в обмуровке газоходов. Поэтому газы при входе в дымовую трубу (называемые дымовыми газами) имеют состав, отличный от состава топочных газов, т. к. представляют смесь из продуктов сгорания топлива в топке и воздуха, присосанного в газоходах по пути от топки до входа в дымовую трубу.

Величина присоса воздуха бывает на практике весьма различна и зависит от конструкции кладки, ее плотности и размеров, от величины разрежений в газоходах и многих других причин, колеблясь при хорошем уходе от 0,1 до 0,7 теоретически необходимого. Если обозначить коэффициент избытка воздуха в топке через α m. , а коэффициент избытка воздуха газов, уходящих в дымовую трубу, через α у. , то

Определение состава и количества дымовых газов ведется по тем же формулам, что и для определения топочных газов; разница лишь в численной величине коэффициента избытка воздуха α, от которого, конечно, зависит %-ный состав газов. На практике весьма часто под термином «дымовые газы» понимают вообще продукты сгорания в произвольном сечении газохода, но такое распространительное толкование неправильно.

Положительные качества :

· более высокая, чем у воздуха, теплоотдача к теплообменным поверхностям (за счёт большей излучательной способности частиц продуктов сгорания).

Отрицательные качества :

Следствия :

· использование дымовых газов в качестве теплоносителя возможно только при применении промежуточных теплообменных устройств для нагрева теплоносителя, поступающего непосредственно к потребителю;

· обеспечивается утилизация (сбережение и использование) теплоты выбросных дымовых газов;

· при наличии веществ с высокой коррозионной активностью (например – сернистых соединений) резко сокращается долговечность теплопроводов и теплообменных устройств;

· при охлаждении дымовых газов ниже точки росы возможно выпадение конденсата и в итоге - отсыревание конструкций и образование наледей в зимнее время.

Классификация отопительных печей:

По теплоёмкости :

· Нетеплоёмкие

Обладаю малой тепловой инерцией. Отапливают помещение только в процессе горения топлива. Предназначены для кратковременного обогрева. К таким печам относятся:

1) металлические (из стали или чугуна)

2) печи, сложенные из малого количества кирпичей (до 300 шт.),

3) камины (кирпичные ниши для открытого сжигания топлива).

· Теплоёмкие

Обладают большой тепловой инерсцией. Материал печи накапливает тепло и по окончании горения топлива передаёт его в помещение в течении длительного времени (до 12 часов). Используется для постоянного обогрева помещений.

Теплоёмкие печи конструктивно различаются посхеме движения дымовых газов

· Канальные . Движение газов осуществляется по внутренним каналам, которые могут быть соединены параллельно или последовательно.

· Безканальные (колпаковые). Движение газов осуществляется свободно, а по окончании топки печь не расхолаживается, поскольку горячие дымовые газы скапливаются выше входа в дымовую трубу. Верхняя зона при этом несколько перегревается.

· Комбинированные . Дымовые газы перед поступлением в колпак проходят по каналам, расположенным ниже топки, что позволяет прогреть нижнюю зону и достичь более равномерного распределения температуры в помещении.

Как известно, от дымовых газов к стенкам дымоходов передача тепла происходит за счет трения, которое возникает при движении этих же газов. Под влиянием тяги скорость газа снижается и высвобожденная энергия (то есть тепло) переходит стенкам . Получается, что процесс передачи тела напрямую зависит от скорости движения газа по каналам очага. А от чего же тогда зависит скорость газов?

Тут ничего сложного нет – на скорость движения дым.газов влияет площадь сечения дым.каналов. При малом сечении скорость увеличивается, при большей же площади – наоборот, скорость снижается, и дымовые газы передают больше энергии (тепла), при этом теряя свою температуру. Кроме сечения, на эффективность передачи тепла влияет и расположение дымового канала. К примеру, в горизонтальном дым. канале тепло «впитывается» намного эффективней, быстрей. Это происходит за счет того, что горячие дымовые газы легче и всегда находятся выше, эффективно отдавая тепло верхним стенкам дым. канала.

Давайте рассмотрим разновидности систем дымооборотов, их особенности, отличия и показатели эффективности:

Виды дымооборотов

Дымообороты являют собой систему спец-каналов внутри печи (камина), соединяющие топливник с дым. трубой. Основное их предназначение – это отвод газов из топки печи и отдача тепла самой печке. Для этого их внутреннюю поверхность делают гладкой и ровной, что снижает сопротивляемость движению газов. Дымовые каналы могут быть длинными – у печек, короткими – у каминов, а также: вертикальными, горизонтальными и смешанными (подъемными/опускными).

Согласно своим конструктивным особенностям, системы дымооборотов делятся на:

• канальные (подвиды: много- и мало- оборотные)
• бесканальные (подвид: с системой камер, разделенных перегородками),
• смешанные.

Все они имеют свои отличия, и, конечно же – плюсы и минусы. Наиболее негативны многооборотные системы с горизонтальным и вертикальным расположением дым.каналов, их применять в печах вообще не желательно! А вот самой приемлемой и экономичной системой дымооборотов считается смешанная система с горизонтальн. каналами и вертикальными колпаками прямо над ними. Другие системы также широко применяются в строительстве печей, но тут нужно знать нюансы их конструкции. О чем мы и «поговорим» далее, рассматривая каждую систему по отдельности:

Однооборотные системы дымовых каналов

Конструкция данной системы предполагает выход дымовых газов из топливника в восходящий канал, далее их переход в опускной канал, из опускного – в подъемный канал, а уже от туда — в дымоход. Данная система обеспечивает печам совсем малую теплопоглащающую поверхность, от чего газы намного меньше отдают тепла печи и ее КПД понижается. Кроме этого из-за очень высокой температуры в первом канале происходит неравномерный нагрев массива печи и растрескивание ее кладки, то есть разрушение. А отходящие газы достигают свыше 200градусов.

Однооборотная система дымооборотов с тремя опускными каналами

В данной системе чад из топливника переходит в 1-й восходящий канал, далее опускается по трем каналам опускным, переходит в подъемный канал, и лишь потом выходит в дым.трубу. Основной ее недостаток – перегрев 1-го восходящего канала и нарушение правила равномерности всех площадей сечения каналов. Дело в том, что опускные каналы (их всего 3) образуют в сумме такую площадь сечения, которая аж в три раза превышает S сечения в подъемн. каналах и подвертках, что приводит к снижению тяги в очаге. А это существенный минус.

Кроме названных недостатков в работе системы с тремя опускн. каналами, можно выделить еще один – это очень плохое растапливание печи после долгого перерыва.

Бесканальные системы

Тут дымовые газы начинают свой путь из топливника через хайло (отверстие для выхода дым.газов в дымообороты), потом переходят в колпак, далее вверх – до самой перекрыши очага, там остывают, передают тепло печи, опускаются вниз и выходят в дым.трубу в нижней области печи. Вроди все понятно и просто, но недостаток у такой бесканальной системы все же имеется: это очень сильный нагрев верхней области печи (перекрыши), чрезмерные отложения сажи и копоти на стенках колпака, а также высокие температуры отходящих дым.газов.

Бесканальные системы дымооборотов с 2-мя колпаками

Схема работы такой системы заключается в следующем: сначала из топливника дым.газы поступают в 1-вый колпак, затем поднимаются до перекрыши, опускаются, и потом переходят во второй колпак. Тут опять они поднимаются к перекрыши, снижаются и внизу через канал уходят в дымоход. Все это намного эффективней, нежели у одно-колпаковой бесканальной системы. С двумя колпаками стенкам передается намного больше тепла, а также намного заметнее снижается темпер-ра отходящих газов. Однако, перегрев верхней области печи и осадок сажи – не меняются, то есть не уменьшаются!

Бесканальные колпаковые системы – с контрфорсами на внутр. поверхностях печи

В данной колпаковой системе путь дыма следующий: из топливника переход в колпак, подъем к перекрыши, и передача части тепла самой перекрыше, боковым стенкам очага и контрфорсам. Она также имеет некий минус – это чрезмерный осадок сажи (и на стенках печи, и на контрфорсах), от чего может возникнуть возгорание этой копоти и разрушение печи.

Многоооборотные сис-мы дымооборотов с горизонтальными дым.каналами

Тут дым из топливника попадает в горизонтальные каналы, проходит по ним и отдает много тепла внутренней поверхности печи. После этого уходит в дым.трубу. При этом дымовые газы переохлаждаются, спадает сила тяги и печь начинает дымить. В результате, откладывается сажа, копоть, выпадает конденсат…. и, можно сказать, неприятности начинаются. Поэтому, перед использованием данной системы, дважды все взвесьте.

Многоооборотные сис-мы с вертикальными дым. каналами

Отличаются тем, что дым.газы из топливника сразу попадают в вертикальные подъемные и опускные дымовые каналы, также отдают тепло внутренним поверхностям очага, а потом уходят в дымоход. При этом недостатки такой сис-мы аналогичны предыдущей, плюс добавляется еще один. Первый восходящий канал (подъемный) перегревается, от чего неравномерно нагреваются наружные поверхности очага и начинается растрескивание его кирпичной кладки.

Смешанные сис-мы дымооборотов с горизонтальными и вертикальными дым.каналами

Отличаются тем, что дымовые газы переходят сначала в горизонтальные каналы, потом в вертикальные подъемные, в опускные, и лишь потом – в дымовую трубу. Недостаток данного процесса таков: из-за сильного переохлаждения газов происходит снижение тяги, она ослабевает, что приводит к чрезмерному отложению сажи на стенах каналов, появлению конденсата, и, конечно же, – к сбою работы печи и к ее разрушению.

Смешанная система дымооборотов со свободным и принудительным движением газов

Принцип работы данной сис-мы следующий: когда во время горения образуется тяга, она выталкивает дым.газы в горизонтальные и вертикальные каналы. Эти газы отдают тепло внутренним стенкам печи и уходят в дымоход. При этом часть газов поднимается в замкнутые вертикальные каналы (колпаки), которые находятся над горизонтальн. каналами. В них дымовые газы остывают, тяжелеют и уходят снова в горизонтальн. каналы. Такое движение происходит в каждом колпаке. В результате дым. газы передают все свое тепло, по максимуму, положительно влияя на КПД печи и повышая его до 89%!!!

Но есть одно «но»! В данной системе очень развита тепловосприимчивость, потому газы очень быстро остывают, даже переохлаждаются, ослабляя тягу и нарушая работу печи. На самом деле, такая печь не смогла бы работать, однако есть в ней спец-устройство, которое регулирует данный негативный процесс. Это инжекционные (подсосные) отверстия или сис-ма авторегуляции тяги и температуры выходящих газов. Для этого, при кладке очага, из топливника и в горизонтальных каналах проделываются отверстия с сечением 15-20см2. Когда тяга начинает падать и снижается температура газов, в горизонт. каналах образуется разряжение и через данные отверстия «засасываются» горячие газы из нижних дым.каналов и из топливника. В результате происходит повышение температуры и нормализация тяги. Когда же тяга, давление и температура дыма в норме, он не заходит в подсосный канал – для этого необходимо разряжение, снижение его тяги и температуры.

Опытные печники уменьшая/увеличивая протяженность горизонтальн. каналов, сечение и количество инжекционных каналов регулируют эффективность работы печи, тем самым достигая самых лучших результатов ее качества, экономичности и повышая КПД до 89 %!!!

С такой сис-мой дымооборотов у практически нет недостатков. Они отлично прогреваются – от пола до самого верха, при этом равномерно! В помещении не наблюдаются резкие перепады температуры. Если дом теплый, а на улице -10 мороза, то печку можно топить через 30-48часов!!! Если же на улице до -20, то придется топить почаще, регулярно! Именно регулярные топки и являются ее недостатком. Периодические же топки в смешанных дым.системах приводят к значительному накоплению сажи.

Как оптимизировать печь с многооборотной системой дымовых каналов?

1). Сделать подсосный канал в каждом горизонтальн. канале – сечением 15-20см2.

2). Установить подсосные каналы через каждых 0,7м длины канала.

В итоге, ваша печь станет намного эффективней: будет быстрей растапливаться, поддерживать стабильную температуру исходящих дымовых газов и менее накапливать сажу.

Регулирование процесса горения (Основные принципы горения)

Для оптимального горения необходимо использовать большее количество воздуха, чем следует из теоретического расчёта химической реакции (стехиометрический воздух).

Это вызвано необходимостью окислить всё имеющееся в наличии топливо.

Разница между реальным количеством воздуха и стехиометрическим количеством воздуха называется избытком воздуха. Как правило, избыток воздуха находится в пределах от 5% до 50% в зависимости от типа топлива и горелки.

Обычно, чем труднее окислить топливо, тем большее количество избыточного воздуха требуется.

Избыточное количество воздуха не должно быть чрезмерным. Чрезмерное количество подаваемого воздуха для горения снижает температуру дымовых газов и увеличивает тепловые потери теплогенератора. Кроме того, при определённом предельном количестве избыточного воздуха, факел слишком сильно охлаждается и начинают образовываться CO и сажа. И наоборот, недостаточное количество воздуха вызывает неполное сгорание и те же самые проблемы, указанные выше. Поэтому, чтобы обеспечить полное сгорание топлива и высокую эффективность горения количество избыточного воздуха должно быть очень точно отрегулировано.

Полнота и эффективность сгорания проверяются измерениями концентрации угарного газа CO в дымовых газах. Если угарного газа нет, значит сгорание произошло полностью.

Косвенно уровень избыточного воздуха можно рассчитать, измеряя концентрацию свободного кислорода O 2 и/или двуокиси углерода СO 2 в дымовых газах.

Количество воздуха будет примерно в 5 раз больше, чем измеренное количество углерода в объёмных процентах.

Что касается СO 2 , то его количество в дымовых газах зависит только от количества углерода в топливе, а не от количества избыточного воздуха. Его абсолютное количество будет постоянным, а процент от объёма будет изменяться в зависимости от количества избыточного воздуха, находящегося в дымовых газах. При отсутствии избыточного воздуха количество СO 2 будет максимальным, при увеличении количества избыточного воздуха, объёмный процент СO 2 в дымовых газах понижается. Меньшее количество избыточного воздуха соответствует большему количеству СO 2 и наоборот, поэтому горение идет более эффективно, когда количество СO 2 близко к своему максимальному значению.

Состав дымовых газов можно отобразить на простом графике с помощью "треугольника горения" или треугольника Оствальда, который строится для каждого типа топлива.

С помощью этого графика, зная процентное содержание СO 2 и O 2 , мы можем определить содержание CO и количество избыточного воздуха.

В качестве примера на рис. 10 приведен треугольник горения для метана.

Рисунок 10. Треугольник горения для метана

По оси X указано процентное содержание O 2 , по оси Y указано процентное содержание СO 2 . гипотенуза идет от точки А, соответствующей максимальному содержанию СO 2 (в зависимости от топлива) при нулевом содержании O 2 , до точки В, соответствующей нулевому содержанию СO 2 и максимальному содержанию O 2 (21%). Точка А соответствует условиям стехиометрического горения, точка В -отсутствию горения. Гипотенуза - это множество точек, соответствующих идеальному горению без CO.

Прямые линии, параллельные гипотенузе, соответствуют различному процентному содержанию CO.

Предположим, что наша система работает на метане и анализ дымовых газов показал, что содержание СO 2 составляет 10%, а содержание O 2 составляет 3%. Из треугольника для газа метана мы находим, то содержание CO равно 0, а содержание избыточного воздуха равно 15%.

В таблице 5 показано максимальное содержание СO 2 для разных видов топлива и значение, которое соответствует оптимальному горению. Это значение рекомендованное и рассчитано на основе опыта. Следует отметить, что когда из центральной колонки берётся максимальное значение необходимо произвести измерение выбросов, по процедуре описанной в главе 4.3.