Рис. 1. Принцип сжигания газа в атмосферных горелках (сопло Вентури)
Рис. 2. Термомодуль горелки с полным предварительным смешением
Рис. 3. Узел смешения горелки с полным предварительным смешением
Рис. 4. Cоотношение выбросов
Рис. 5. Уровень кислотности конденсата газового котла
Рис. 6. Утилизация конденсата
Табл. 1. Содержание вредных веществ в конденсате
Табл. 2. Аргументы в пользу конденсационной техники
Горючий газ поступает под давлением на форсунку (рис. 1). Здесь за счет сужения прохода потенциальная энергия давления переходит в кинетическую энергию струи. Благодаря специальному геометрическому сечению сопла Вентури происходит подмешивание первичного воздуха. Непосредственно в сопле происходит смешение газа и воздуха (образуется газовоздушная смесь).На выходе из сопла происходит подмес вторичного воздуха. Изменение мощности горелки происходит за счет изменения давления газа, соответственно изменяется скорость газовой струи и количество подсасываемого воздуха.
Преимущества данной конструкции заключаются в ее простоте и бесшумности.
Ограничения и недостатки: большой избыток воздуха, ограничение по глубине модуляции, обилие вредных выбросов. В котлах с закрытой камерой сгорания принцип сжигания газа аналогичен вышеописанному. Различие заключается только в принудительном выбросе продуктов сгорания и подаче воздуха на сгорание. Все преимущества и недостатки атмосферных горелок аналогичны и для котлов с закрытой камерой сгорания. В конденсационных котлах используется принцип «полного предварительного смешения газа и воздуха». Суть этого метода заключается в подмесе газа к воздушной струе за счет разряжения, создаваемого последней в сопле Вентури.
Газовая арматура и воздуходувка
После распознавания электронным блоком пускового числа оборотов воздуходувки открываются последовательно расположенные газовые клапаны. На всасывающей стороне воздуходувки установлен двустенный штуцер подвода воздуха/отвода отходящих газов (система Вентури). За счет кольцевой щели, в соответствии с принципом Вентури, возникает явление подсоса в камере над мембраной регулирования магистрального газа в газовой арматуре (рис. 2, 3).
Процесс зажигания
Газ проходит через канал 1 под регулирующими мембранами. Регулирующий клапан магистрального газа открывается из-за возникающей разности давлений. Далее газ поступает через систему Вентури в воздуходувку и смешивается с всасываемым воздухом. Газовоздушная смесь поступает в горелку и поджигается.
Режим модуляции
Ход регулирующего клапана магистрального газа зависит от положения регулирующего клапана. Путем повышения частоты вращения воздуходувки снижается давление за регулирующим клапаном магистрального газа. Посредством канала 2 продолжается изменение давления до давления ниже мембраны управляющего клапана. Отверстие уходящего потока продолжает закрываться, благодаря чему интенсивность снижения давления газа через канал 2 уменьшается.
Таким образом, посредством канала 1 возрастает давление под мембраной регулирующего клапана магистрального газа. Регулирующий клапан магистрального газа продолжает открываться, таким образом, больше к воздуходувке и, соответственно, к горелке поступает больше газа. Модуляция горелки производится, таким образом, постоянно посредством изменения воздушного потока воздуходувки. Количество газа отслеживает количество воздуха в предварительно указанном соотношении. Таким образом, во всем диапазоне модуляции возможно поддержание коэффициента избытка воздуха почти на постоянном уровне.
Содержание вредных веществ в дымовых газах и способы снижения их концентрации
В настоящие время загрязнение окружающей среды приобретает угрожающие размеры.Количество выбросов теплоэнергетического сектора стоит на втором, после автомобильного транспорта,месте (рис. 4).Поэтому особенно остро стоит вопрос снижения вредных веществ в продуктах сгорания. Основные загрязняющие вещества:
- оксид углерода СО;
- оксиды азота NOX;
- пары кислот.
С первыми двумя факторами целесообразно бороться путем усовершенствования процесса горения (точное соотношение газ/воздух) и снижения температуры в топке котла. H2O + CO2→H2CO3; S + O2 →SO2; SO2 + O →SO3, SO3 + H2O →H2CO4. Пары кислот прекрасно выводятся вместе с конденсатом. Утилизировать их в жидком состоянии довольно просто.
Утилизация кислотного конденсата
Как видно из реакции горения метана: CH4 + 2O2 →CO2 + 2H2O, при сгорании 1 м3 газа образуется 2 м3 водяных паров. При обычном режиме работы конденсационного котла за день образуется порядка 15–20 л конденсата. Этот конденсат имеет небольшую кислотность (порядка рН = 3,5–4,5), что не превышает допустимый уровень бытовых отходов (рис. 5). Содержание других вредных веществ в конденсате также не превышает допустимых пределов (табл. 1).
Поэтому допускается сбрасывать конденсат в канализацию, где он будет нейтрализован с помощью щелочных бытовых отходов (рис. 6). Следует принять к сведению, что домовые водоспускные системы состоят из материалов, стойких к кислому конденсату. Согласно рабочему листу А 251, это следующие материалы:
- керамические трубы;
- трубы из жесткого ПВХ;
- трубы из ПВХ;
- трубы из полиэтилена высокой плотности;
- трубы из полипропилена;
- трубы из сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола или сополимера акрилонитрила, стирола и акриловых эфиров (АВS/АSА);
- трубы из нержавеющей стали;
- боросиликатные трубы.
Основные аргументы в пользу конденсационной техники приведены в табл.2.
