poniedziałek, grudzień 11, 2017

 Najnowsze wydania

 EKO
Schowek02TRH
I&M 2/2017

PI 7/2017

001 Okladka PI07

001 Okladka IM02 2017

Zmiana wydawcy banner

Kotłownia okiem eksperta: jakość gazu i powietrza

Jakość gazu i powietrza rys. 1Parametry pracy kotłów grzewczych nie zależą tylko od producenta i standardów produkcji, zaawansowania technologii, urządzeń i podzespołów umożliwiających oszczędną pracę. Ważne są warunki eksploatacji, w których zwykle prozaiczne sprawy istotnie wpływają na kondycję urządzeń. Niestety, zbyt rzadko jest to uwzględniane i przez fachowców i przez samych użytkowników.


Często się mówi o tym, że w warunkach laboratoryjnych urządzenia grzewcze osiągają większą sprawność, wydajność i oszczędność niż podczas typowej eksploatacji. Czasami zdarza się też, że urządzenia grzewcze przeznaczone na lata pracy ulegają awariom po dość krótkim czasie, co jest oczywiście bardzo irytujące dla użytkowników, zwłaszcza że nie zawsze jest to uwzględniane w gwarancji producenta.
Oczywiście wiele czynników może mieć wpływ na obniżanie parametrów i przyspieszone awarie. Przyjrzyjmy się tym najbardziej powszechnym, czyli parametrom paliwa i powietrza potrzebnego do spalania. W artykule celowo pomijam zagadnienia analizy spalin, wentylacji, zasysania powietrza z pomieszczenia czy z zewnątrz. Są to elementy, na które mamy wpływ i są zależne bezpośrednio od użytkowników, serwisu czy projektanta. Głównie zwracam uwagę na kwestie, o których się nie myśli, wydawałoby się drugorzędne, a jednak decydujące w pewnych warunkach.

Jakość gazu i powietrza rys. 1
1. Wnętrze wymiennika ciepła kotła umieszczonego blisko mieszalni farb i lakierów. Kocioł nie przepracował nawet roku

Jakość gazu do spalania w kotle

Jak sprawdzić, czy gaz nie jest „rozcieńczany”?
W odnośnym rozporządzeniu Ministra Gospodarki podane są parametry gazu, które powinny charakteryzować to paliwo (tab. 1). Odbiorcy indywidualni raczej nie sprawdzają parametrów gazu, choć oczywiście mogą zlecić badanie próbki niezależnym instytucjom. Najwięksi odbiorcy sami badają jakość gazu, bo ma to wpływ na ich produkcję.
Oczywistym jest, że parametry gazu mają wpływ na jakość pracy kotła gazowego. Podobnie jak parametry opału do kotłów węglowych czy olejowych, które przesądzają o pracy tych urządzeń, ich żywotności, częstotliwości serwisowania i czyszczenia. I chociaż panuje powszechne przekonanie, że kocioł gazowy jest „czysty” – ze względu na rodzaj zużywanego paliwa – nie zawsze to paliwo jest tak idealnie czyste.
Najpopularniejszymi gazami opałowymi na polskim rynku są gaz ziemny oraz propan.
Gaz ziemny to mieszanina różnych gazów, a jego głównym składnikiem jest metan (ok. 98%), jednak w zależności od złoża w mieszance tej mogą się znajdować inne gazy palne oraz związki niepalne. Właśnie te dodatkowe składniki mogą powodować podczas procesu spalania tworzenie się pyłów i stałych odpadów osadzających się w kotle. Ponadto nie zawsze 1 m3 gazu dostarczy takiej samej ilości energii.
Podstawowe parametry gazu jako paliwa to: minimalne ciepło spalania, zawartość siarkowodoru, tlenu, dwutlenku węgla, par rtęci, siarki, pyłu o średnicy cząstek większej niż 5 μm oraz temperatura punktu rosy. Jak widać, skład jest wieloelementowy, często wymagający głębokiej wiedzy do interpretacji wyników.
Kolejnym popularnym gazem stosowanym do urządzeń grzewczych jest propan lub propan-butan. Zgodnie z polską normą PN-82/C-96000: Przetwory naftowe. Gazy węglowodorowe (płynne C3-C4), są to skroplone i pozostające pod ciśnieniem własnych par mieszaniny węglowodorów alifatycznych, których podstawowymi składnikami określonymi w niniejszej normie literą „C” z indeksem liczbowym są propan, propylen (C3) oraz butan, buteny i butadieny (C4), a dodatkowo metan (C1), etan, etylen (C2) oraz petany, peteny i wyższe (C5).
Jakość gazu ma znaczący wpływ na spalanie i czystość w komorze paleniskowej. W nowoczesnych kotłach gazowych przestrzenie w wymiennikach ciepła są wąskie, ścianki stosunkowo cienkie, co w przypadku zanieczyszczeń pochodzących od gazu często jest przyczyną korozji wżerowej, zapychania się wylotów spalin, a tym samym awarii i konieczności częstego czyszczenia urządzeń. Zanieczyszczenia emitowane podczas spalania gazu to m.in. tlenki siarki, azotu, węgla, dwutlenek węgla oraz pyły.

Tabela 1. Wymagania dotyczące jakości przesyłanego gazu ziemnego
Jakość gazu i powietrza rys. 4

Popularne rodzaje gazu dostępnego w Polsce

Niestety, na terenie Polski nie mamy jednolitego gazu ziemnego. Najczęściej można się spotkać z trzema jego rodzajami:

  • gaz ziemny wysokometanowy typu E (dawniej GZ-50), w tym metan (CH4) około 97,8%; etan, propan, butan – około 1%; azot (N2) około 1%; dwutlenek węgla (CO2) i reszta składników – 0,2%. Wartość opałowa nie mniejsza niż 31 MJ/m3;
  • gaz ziemny zaazotowany typu Ls (dawniej GZ-35), w tym metan około 71%; etan, propan, butan – około 1%; azot około 27%; dwutlenek węgla i reszta składników – 1%. Wartość opałowa nie mniejsza niż 24 MJ/m3.
  • gaz ziemny zaazotowany typu Lw (dawniej GZ-41,5), w tym metan około 79%; etan, propan, butan – około 1%; azot około 19,5%; dwutlenek węgla i reszta składników – 0,5%. Wartość opałowa – nie mniejsza niż 27 MJ/m3.

Podobnie jest w przypadku propanu. Zależnie od zawartości podstawowych węglowodorów (propan, propylen (C3) oraz butan, buteny i butadieny (C4)) i przeznaczenia, rozróżnia się trzy rodzaje mieszanin gazów węglowodorowych (płynnych C3-C4):

  • butan techniczny (mieszanina A);
  • propan-butan techniczny (mieszanina B);
  • propan techniczny (mieszanina C). 

Jakość powietrza do spalania w kotle

Nie mniejsze znaczenie (a może i większe) niż jakość gazu ma jakość powietrza dostarczanego do kotła. Aby to uzasadnić, wystarczy sprawdzić, jak duża ilość powietrza jest potrzebna do spalania gazu. Jak podano wcześniej, gaz ziemny składa się z około 98% metanu. Analizując wzór spalania metanu:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O,
– widzimy, że do spalenia 1 m3 metanu potrzeba 2 m3 tlenu. Wiemy też, że zawartość tlenu w powietrzu to około 21%, a więc wystarczająca ilość powietrza do spalenia 1 m3 metanu to aż 10 m3. Tyle wzór i obliczenia. W rzeczywistości tlenu musi być jeszcze więcej. Aby proces spalania przebiegał idealnie, potrzebny jest tzw. nadmiar tlenu. Wnioski z powyższego są proste: kocioł działa jak odkurzacz. Wciąga ogromną ilość powietrza razem ze wszystkim, co w nim jest zawarte.

Znane są sytuacje, gdy kotły grzewcze nawet po kilkunastu dniach pracy są tak mocno zanieczyszczone, że wymagają interwencji serwisu. Często przyczyną jest właśnie powietrze w otoczeniu, na które na początku nikt nie zwraca uwagi.

Jakość gazu i powietrza rys. 2
2. Wymiennika ciepła kotła pracującego jeden sezon z zasysem „przez ścianę” w sąsiedztwie lasu

W większości przypadków awarie tego typu nie są uwzględniane jako naprawy gwarancyjne, ponieważ nie wynikają z wady urządzenia. Ilość zanieczyszczeń, jakie mogą wpływać na jakość spalania, a niesione są przez powietrze, jest niezliczona i nie sposób tu wszystkich wymienić. Jednymi z najczęstszych są:

Jakość gazu i powietrza rys. 3
3. Wymiennik ciepła po około miesiącu pracy przy pralni chemicznej

  • opary chemiczne ze żrącymi substancjami, które podczas spalania są wytrącane z powietrza i osadzają się na wymienniku ciepła; powstają np. w przydomowych zakładach pracy związanych z chemią użytkową, spożywczą, wszelkiego rodzaju lakierniach i malarniach, pralniach chemicznych itp;
  • opary z szamba mogące zawierać wytworzone gazy, np. siarkowodór, które są silnie trujące, a w połączeniu z parami wytwarzanymi w kotle i procesami spalania są także mocno żrące;
  • zanieczyszczenia mineralne, organiczne i nieorganiczne, stałe i pyły (tych jest bardzo wiele), których źródłem są np. drogi przydomowe czy osiedlowe utwardzone żużlem albo gruzem, szlaką czy innymi odpadami. Przejeżdżające pojazdy powodują unoszenie się pyłów, które dostają się do kotła i komory paleniskowej, skutecznie zapychając wszystkie przestrzenie. Odpady tego rodzaju to zwykle pozostałości produkcji chemicznej, np. żużel to odpad produkcyjny, hutniczy, często zanieczyszczony chemicznie przez tlenki rud zawierające siarkę i inne szkodliwe pierwiastki;
  • zanieczyszczenia naturalne, takie jak: sierść zwierząt, pyłki drzew, elementy liści czy ściółki leśnej. To dość uciążliwe dla kotła zanieczyszczenia, ponieważ ich spalanie wiąże się z wydzielaniem sadzy. Dużym zagrożeniem są wilgotne elementy liści i ściółki, które z racji zawartości żywicy bardzo szybko prowadzą do dużego zanieczyszczenia komory paleniskowej.

Zanieczyszczenia pochodzące z powietrza w szczególnych warunkach mogą spowodować intensywną korozję, osadzanie się smoły i zapychanie kotła, co prowadzi do awarii i kosztownych napraw.

Autor: Jarosław Szymański

homeWyszukiwarka

homeNewsletter

Repowermap

homeTagi

homeReklama

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem