Sauerstoffanalysator zur Verbesserung der Effizienz der Kesselverbrennung

Industriekessel

Warum der Einsatz eines Sauerstoffanalysators zur Verbesserung der Verbrennungseffizienz in Heizkesseln beiträgt

Viele Industriezweige sind auf Kessel und Öfen angewiesen, um den grundlegenden Prozess der Nutzung von Flammen zu Heizzwecken durchzuführen. Damit diese Art von Anlagen effektiv arbeiten kann, ist ein genaues Gleichgewicht von Sauerstoff und Brennstoff erforderlich, um eine vollständige Verbrennung zu ermöglichen.

In diesem Blog untersuchen wir die Rolle von Sauerstoffanalysatoren als Teil eines O2-Trimmsystems, das zur Aufrechterhaltung dieses Gleichgewichts von Sauerstoff und Brennstoff und damit zu einer effizienten Verbrennung beiträgt. 

Kontrolle der Verbrennung

Es gibt mehrere Bedingungen, die das Luft/Brennstoff-Verhältnis in einem Verbrennungsprozess beeinflussen können, darunter atmosphärische Veränderungen (z. B. Luftdruck- und Temperaturschwankungen) sowie die Zusammensetzung und Qualität des Brennstoffs. Um potenzielle Risiken im Verbrennungsprozess zu verringern, konstruieren Ingenieure ihre Kessel in der Regel so, dass sie einen Luftüberschuss im Verbrennungsprozess verwenden. Dies verringert die Sicherheitsrisiken bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen. Trotz der Schaffung einer Sicherheitsspanne verringert die Verwendung eines "brennstoffarmen" Ansatzes jedoch den Wirkungsgrad und erhöht die Menge des im Verbrennungsprozess verwendeten Brennstoffs.

Wenn das Luft/Brennstoff-Gemisch nicht genügend Sauerstoff enthält (brennstoffreich), kann es zu einer unvollständigen Verbrennung kommen, die zur Bildung von Kohlenmonoxid, Ruß und sogar zur Explosion führt, wenn angesammelter Ruß und andere nicht verbrannte Bestandteile plötzlich genügend Sauerstoff erhalten, um schnell zu verbrennen. Enthält das Gemisch zu viel O2/Luft (kraftstoffarm), sinkt der Wirkungsgrad aufgrund der zusätzlichen Energie, die für die Erwärmung der unnötigen Luftmenge verschwendet wird. Bei der Kontrolle der Verbrennung gibt es 3 wesentliche Aspekte: 1. Sicherheit von Personal und Ausrüstung 2. Senkung der Brennstoffkosten (Effizienz) 3. Vorschriften zur Emissionskontrolle

Wie sorgt man dafür, dass ein Heizkessel so effizient wie möglich arbeitet?

Verwenden Sie ein Sauerstoff-Trimmsystem. Ein O2-Trimmsystem dient zur kontinuierlichen Messung des Sauerstoffs im Rauchgas und sendet die Sauerstoffwerte an einen Regler, der ein optimales Luft-Brennstoff-Verhältnis in der Verbrennungszone des Kessels aufrechterhält.

Ein Sauerstoffanalysator (als Teil eines O2-Trimmsystems):

  • Erhöht die Sicherheit - die Messung von O2 in Verbrennungsanwendungen verringert das Explosionsrisiko, das zum Verlust von Menschenleben oder zu schweren Schäden an der Anlage führen kann. Die genauen finanziellen Kosten sind zwar schwer zu messen, aber der Sachschaden durch Kesselexplosionen geht jedes Jahr in die Millionen. Und der Verlust von Menschenleben ist niemals akzeptabel.
  • Verbessert den Verbrennungswirkungsgrad (Brennstoffeinsparungen und ROI) - der Kesselwirkungsgrad wird durch die Luftüberschusskonzentration im Rauchgas beeinflusst. Bei einem Luftüberschuss von beispielsweise 5 % (1 % mehr O2) im Verbrennungsprozess als erforderlich sinkt der Wirkungsgrad um etwa 0,5 %. Wird der Wirkungsgrad nicht angepasst, kann das Rauchgas des Kessels pro Tag um mindestens 2 % Sauerstoff schwanken (je nach Temperatur, Luftdichte und Brennstoffqualität, die sich im Laufe des Tages ändert, steigt oder sinkt er). Diese 2 % O2-Schwankung entspricht einem Wirkungsgradverlust des Kessels von 1 %. Die Einsparung von nur 1 % Wirkungsgrad über ein Jahr kann zu enormen Einsparungen bei den Brennstoffkosten führen, insbesondere angesichts der weltweit steigenden Erdgaspreise. Bei einer normalen Brennstoffrechnung von 10.000.000 $ pro Jahr würde eine Einsparung von 1 % beim Brennstoff 100.000 $ ausmachen. Das Hinzufügen eines O2-Analysators und eines Trimmsystems würde nur einen Bruchteil dieses Betrags kosten und eine fast sofortige Rendite ermöglichen.
  • Geringere Wartungskosten - durch den Einsatz eines Echtzeit-O2-Trimmsystems wird ein angemessenes Luft/Brennstoff-Gemisch im Verbrennungsprozess aufrechterhalten, wodurch die Rußbildung in der Heizkammer verringert wird. Eine ordnungsgemäße O2-Trimmung verringert außerdem verstopfte Einlass-/Auslassöffnungen, verschmutzte Brenner und Explosionsrisiken aufgrund unverbrannter Brennstoffe oder CO-Ansammlungen.
  • Geringere Emissionen - Wenn Kesselanlagen eine bestimmte Größe erreichen, gelten für jede Anwendung Emissionsbeschränkungen und -vorgaben. Ein geeignetes O2-Trimmsystem für diese Verbrennungsanlagen reduziert die Menge der von ihnen erzeugten Abgasnebenprodukte (in der Regel CO2, CO, NOx, Sox) und hält sie innerhalb der zulässigen Werte. Die Nichteinhaltung der vorgeschriebenen Emissionswerte kann zu Geldstrafen, einstweiligen Verfügungen und sogar Produktionsstilllegungen führen.
  • Sauerstoffanalysatoren für die Verbrennungskontrolle

    Es gibt verschiedene Arten von Sauerstoffanalysatoren, die bei der Verbrennungskontrolle eingesetzt werden, von TDL (abstimmbarer Diodenlaser) bis hin zu Zirkoniumdioxid und Metalloxid. Viele Faktoren können den Typ des O2-Analysators/Trimmsystems beeinflussen, den ein Kunde kauft. Dazu gehören:

    1. Kesselgröße und Brennstoffeffizienz. Große industrielle und gewerbliche Kessel verbrauchen enorme Mengen an Brennstoff (z. B. Erdgas, Öl, Kohle, Biogas) und wollen immer, dass ihr Verbrennungssystem auf maximale Effizienz und Brennstoffeinsparung eingestellt wird.

    2. Temperatur. Paketkessel werden in der Regel bei Temperaturen von weniger als 400 °C (752 °F) betrieben. Heizungen/Ofenanlagen können bei bis zu 1400°C (2552°F) betrieben werden.

    3. Bereichsklassifizierung. Heizkessel, die in als gefährlich eingestuften Umgebungen betrieben werden, benötigen einen Verbrennungsanalysator mit Bereichszulassung.

    4. Kosten. Das ist immer ein Faktor, selbst ein großes Kesselbauunternehmen wird bei einem O2-Analysator/Trimmsystem nach dem Wert suchen.

    5. Einbauort. Die Installation einer langen Sonde im Abgasrohr oder eines kleinen OEM-Sensors in der Brennersteuerung ermöglicht eine flexible Installation in verschiedenen Anlagentypen.


    Kesseltypen und Kosten haben einen Einfluss darauf, welche Technologie die Kunden für ein O2-Mess-/Regelsystem kaufen werden. Neben Sicherheitsbedenken sind Brennstoffeinsparungen/ROI oft die Hauptbegründung für den Kauf.


    Zusammenfassung

    Ein Sauerstoffanalysator ist ein wichtiges Instrument zur Verbesserung der Verbrennungseffizienz in Kesseln, da er den Betreibern die Möglichkeit bietet, die Sauerstoffmenge im Verbrennungsprozess zu überwachen und die Verbrennungsbedingungen in Echtzeit anzupassen und zu optimieren.

    Ein Sauerstoffanalysator misst die Sauerstoffmenge im Rauchgas, die durch den Verbrennungsprozess erzeugt wird, und vergleicht sie mit der theoretischen Sauerstoffmenge, die für eine vollständige Verbrennung erforderlich ist.

    Anhand der genauen Daten können die Anlagenbetreiber das Luft-Brennstoff-Verhältnis anpassen, um eine optimale Verbrennungseffizienz zu erreichen. Ein Überschuss an Sauerstoff im Verbrennungsprozess kann zu einer unvollständigen Verbrennung und erhöhten Emissionen führen, während ein Sauerstoffmangel Kohlenmonoxid (CO)-Emissionen und andere Sicherheitsrisiken verursachen kann. Durch die kontinuierliche Überwachung des Sauerstoffgehalts und die Anpassung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses bei Bedarf können Anlagenbetreiber einen sicheren und effizienten Verbrennungsprozess aufrechterhalten.




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