Повышение энергоэффективности котельных установок.
Горение есть химический процесс взаимодействия вещества с окислителем, сопровождающийся интенсивным выделением тепла. Характерной особенностью процесса горения является быстрота протекания реакций. Этим горение отличается от других окислительных процессов, протекающих с медленным выделением тепла (например, от окисления торфяных масс в залежах или окисления торфа и молодых углей в штабелях).
Роль окислителя могут играть различные вещества, но в котельных установках, как правило, используется кислород атмосферного воздуха. Применение кислородного дутья, т. е. воздуха, искусственно обогащенного кислородом, в топках котельных агрегатов экономически нецелесообразно.
В процессе окисления горючих веществ топлива происходят весьма сложные химические превращения, которые не могут быть описаны простыми уравнениями. Но их можно рассчитать, если знать состав и концентрации газов образующихся в результате горения, что позволяет сделать газоанализатор - прибор для измерения состава газовой смеси. Уравнения же химических реакций отдельных горючих составляющих топлива дают лишь материальный баланс соответствующих итоговых реакций, не отражая при этом истинного механизма процесса окисления веществ.
По принципу действия газоанализаторы делятся на две группы. Газоанализаторы первой группы основаны на принципе избирательного поглощения отдельных составляющих продуктов сгорания химическими реактивами. Они бывают ручные и автоматические. Простейшим ручным газоанализатором является прибор Орса. Газоанализаторы второй группы основаны на принципе сравнения физических свойств газов и воздуха. Наибольшее распространение имеют оптические газоанализаторы.
Пользуясь данными измерения и уравнениями реакций окисления горючей массы топлива, можно подсчитать количество воздуха, необходимого для полного сгорания топлива, и объемы продуктов сгорания. Продуктами полного сгорания топлива являются углекислый газ СО2, сернистый газ SO2 и вода Н2О. Например, при горении чистого углерода на 1 кг углерода приходится примерно 2,66 кг кислорода.
В реальных условиях работы котельных агрегатов вследствие несовершенства топочных устройств добиться полного сгорания топлива при теоретическом количестве воздуха не представляется возможным. Поэтому количество подаваемого в топку воздуха всегда больше теоретически необходимого. Отношение действительного количества воздуха, подаваемого в топку, к теоретически необходимому называется коэффициентом избытка воздуха. Именно подачей воздуха в топку чаще всего регулируется эффективность горения топлива, а следовательно и котлоагрегата.
В последнее время начинает получать распространение газоанализатор на кислород — кислородомер, позволяющий контролировать содержание кислорода на выходе из котельного агрегата, и регулировать коэффициент избытка воздуха. Современные кислородомеры действуют автоматически и снабжаются как указывающими, так и регистрирующими приборами. Они являются эксплуатационными приборами, позволяющими непрерывно вести контроль за работой котельного агрегата, а следовательно отлаживать процессы горения и повышать КПД котлоагрегата.