Анализаторы горения дымовых газов

Новые анализаторы дымовых газов testo 330i

Специальные комплекты газоанализаторов testo 320, testo 330i/-1 LL/-2

Приборы для мониторинга и контроля утечек

Приборы для монтажа и сервиса систем отопления

Приборы для тестирования на герметичность

Комплект смарт-зондов testo для систем отопления

Информация


Свидетельства об утверждении типа средств измерений.

Азот (N2)
 

Азот (N2) – основной компонент (79 об. %) воздуха, которым мы дышим. Газ без цвета, запаха и вкуса, не участвующий в процессе сгорания. Этот газ нагнетается в котёл в качестве балласта, нагревается и перекачивается в дымоход.

Типичное содержание в дымовых газах:

Дизельные/газовые горелки: 78 % - 80 %

Атмосферные газовые горелки
 

Основное преимущество газовых горелок состоит в том, что в процессе сгорания в таких горелках не образуется шлаков, что дает возможность экономии пространства за счёт камер подачи топлива. В частности, при использовании атмосферных газовых горелок за счёт выталкивающей силы дымовых газов происходит всасывание и смешивание воздуха, подаваемого на горение, в камере сгорания. Топливо-воздушная смесь, сжигаемая в камере сгорания, отдаёт тепло через теплопроводящие поверхности, а дымовой газ отводится через регулятор расхода в дымоотвод.

Задача управления потоком состоит в том, чтобы предотвратить возможность влияния на процесс сгорания в горелке за счёт поступления дымовых газов или обратной тяги.

Блок пробоподготовки на элементах Пельтье
 

В testo 350 предусмотрен блок пробоподготовки газов на элементах Пельтье (названный в честь французского изобретателя-часовщика Жана Пельтье в 1834г). Через плоскость стыка двух металлов различной проводимости проходит постоянный электрический ток, в результате чего поверхность одного металла охлаждается, а второго – нагревается. Влажная проба горячего газа направляется на поверхность холодного элемента. В результате процесса охлаждения из содержащейся в пробе газа влаги образуется конденсат, и выполняется сушка пробы. Применять блок пробоподготовки на элементах Пельтье необходимо для защиты сенсоров от повреждения при избыточной влажности дымовых газов и получения достоверных результатов измерений.

Взрывоопасная концентрация
 

Это диапазон концентрации газа в воздухе, выраженной в процентах, в котором данная смесь является взрывоопасной.

Вискозиметр
 

Прибор для измерения вязкости жидкости, в том числе и дизельного топлива. Для того чтобы измерить вязкость жидкости, были изобретены различные инструменты, называемые вискозиметрами, которые принесли с собой множество единиц измерения, зависящих от типа вискозиметра и техники измерения.

Водород (Н2)
 

Водород — бесцветный газ, самый распространённый элемент во Вселенной

Содержащийся в топливе водород соединяется с кислородом, в результате чего образуется вода (H2O). Из топлива он выходит вместе с водой и подаваемым на горение воздухом в виде содержащейся в дымовых газах влаги (при высоких значениях температуры дымовых газов ) или в виде конденсата (при низких значениях температуры дымовых газов).

Высшая теплотворная способность
 

Высшая теплотворная способность учитывает количество тепла, полученного при полном сгорании единицы массы или объема топлива с учетом теплоты, полученной при конденсации водяных паров образовавшихся при горении.

Вязкость
 

Это межмолекулярное трение жидкости, а следовательно, макроскопическая величина, которая описывает степень сопротивления жидкости движению.

Газовые горелки с принудительной тягой
 

При эксплуатации данного вида отопительного оборудования топочный воздух подаётся в пламя горелки с помощью нагнетателя. Поскольку современные дизельные и газовые горелки имеют практически идентичную конструкцию, то в газовой отопительной системе можно, например, использовать сочетание дизельных и газовых горелок с принудительной тягой. Преимущество горелок с принудительной тягой состоит в независимости от тяги дымовых газов, меньшему сечению дымохода, более стабильному процессу сгорания и более высокому КПД. Тем не менее, у них имеется недостаток, состоящий в более высокой энергоёмкости системы.

Газообразное топливо
 

Газообразное топливо – это смесь горючих и не горючих газов. К горючим компонентам газа относятся углеводороды (например, метан и бутан), угарный газ (CO) и водород (H2). Газообразное топливо, используемое для отопления на сегодняшний день, это природный газ, основным компонентом которого является метан (CH4). Небольшое количество жилых домов (10%) до сих пор снабжаются бытовым газом, основными компонентами которого являются водород (H2), угарный газ (CO) и метан (CH4). Однако теплотворная способность бытового газа в два раза ниже, чем теплотворная способность природного газа.

Горелка
 

Устройство, обеспечивающее контролируемое сжигание  различных видов топлива. Горелка в сочетании с теплообменником используется для производства тепла. Это означает, что горячие дымовые газы, нагреваемые пламенем горелки, в свою очередь нагревают воду в отопительном змеевике, которая затем подаётся по трубам в качестве “теплоносителя” (теплопередающей жидкости) различным точкам потребления (например, в батареи).

Горение
 

Процесс горения – это ни что иное, как быстро протекающая, реакция окисления топлива. Реакция сопровождается видимым физическим явлением - «пламенем» и выделением большого количества тепловой энергии.

Давление потока в газовых магистралях
 

При проверке газовых горелок необходимо измерять давление потока газа в подающей трубе, а полученное значение сравнивать со значением, указанным производителем. Для этого проводится измерение дифференциального давления. Полученные значения дифференциального давления используются для регулировки давления форсунок газовых котлов/горелок, при этом мощность установки “подгоняется” под требуемое количество выделяемого тепла.

Динамическая вязкость (или абсолютная вязкость)
 

Динамическая вязкость (или абсолютная вязкость) – это тангенциальная составляющаясилы на единицу площади двух параллельных плоскостей, отстоящих друг от друга на единицу расстояния, при условии, что расстояние между ними заполнено жидкостью и одна плоскость движется с единицей скорости по отношению к другой.

Диоксид азота (NO2)
 

Диоксид азота (NO2) – это газ, который виден глазу даже при небольшой концентрации, он имеет коричневато-красноватый цвет и особый острый запах. Он является сильным коррозийным веществом и сильно раздражает носовую полость и глаза при концентрации более 10 ppm. При концентрации более 150 ppm. он вызывает бронхит, а при концентрации свыше 500 ppm. – отек легких, даже если воздействие этого газа длилось всего несколько минут.

Диоксид серы/Сернистый агидрид (SO2)
 

Диоксид серы (SO2) – это бесцветный и токсичный газ с резким запахом. Этот газ образуется при наличии в топливе серы. Предельное пороговое значение составляет 5 ppm. Сернистая кислота (H2SO3) образуется в результате соединения с водой (H2O) или с конденсатом.

Типичное содержание в дымовых газах для дизельных горелок: 180 – 220 ppm

Единица измерения «стокс»
 

В системе Си кинематическая вязкость измеряется в м2/с. В технических системах кинематическую вязкость измеряют в см2/с. Эта единица измерения называется «стокс» (Ст).

Единица измерения «сантистокс»
 

Часто вместо стокса используют его сотую часть, называемую сантистокс (сСт), которая равна мм2/с.

Единица измерения ppm
 

Единица измерения “ppm” – это независимый от температуры идавления параметр, который используется при измерениях низких концентраций (1 ppm = 0.0001%). Например, концентрация кислорода 21% от объёма будет эквивалентна концентрации, равной 210 000 ppm O2.  В случае с более высокими концентрациями измеряемые параметры исчисляются в процентах (%).

Единица измерения градус Энглера (°Е)
 

В Европе, помимо сантистоксов, наиболее распространенной единицей измерения является градус Энглера (°Е). Вискозиметр Энглера – это термостатический онтейнер с калиброванным отверстием, через которое вытекает 200 см3 тестируемой жидкости и измеряется время ее выливания. Соотношение между этим временем и временем выливания 200 см3 воды и дает (°Е) вязкости.

Единица измерения мг/кВт-ч
 

Для определения концентраций загрязняющих веществ в дымовых газах в “мг/кВт-ч”, расчёты производятся на основе коэффициентов для заданного вида топлива. Таким образом, для различных видов топлива применяются различные коэффициенты преобразования. Коэффициенты преобразования “ppm” и “мг/м3” в “мг/кВт-ч” приводятся ниже. Перед преобразованием в мг/кВт-ч измеренные значения концентраций выбросов необходимо преобразовать в значения для неразбавленных дымовых газов (содержание эталонного воздуха – 0%). Коэффициенты преобразования для твёрдых видов топлива также зависят от формы имеющегося топлива (в виде цельного блока, измельчённого топлива, порошка и т.п.). По этой причине используемые коэффициенты топлива подлежат тщательной проверке.

Единица измерения мг/Нм3
 

При использовании единицы измерения мг/Нм3, стандартный объём (стандартные кубические метры = м3 (н.у.) = Нм3используется в качестве контрольной переменной, а масса загрязняющего газа приводится в миллиграммах (мг). Поскольку данная единица измерения зависит от давления и температуры, то в качестве контрольной единицы используется объём при нормальных условиях. Нормальные условия соответствуют: 

Температура: 0°C 

Давление: 1013 мбар г(Па). 

Тем не менее, только этих сведений недостаточно, поскольку соответствующие объёмы дымовых газов изменяются в соответствии с пропорциональным содержанием в них кислорода (имеется в виду объём окружающего воздуха на единицу объёма дымовых газов). Таким образом, измеряемые значения подлежат преобразованию в определённый объём кислорода – эталонное содержание кислорода (эталонное содержание O2). Прямому сравнению подлежат только данные с одинаковыми эталонными объёмами кислорода. Измеренное содержание кислорода (O2) в дымовых газах также является необходимым при преобразовании параметра “ppm” в “мг/м3”.

Жидкое топливо
 

Жидкое топливо извлекается из нефти. Нефть проходит различные стадии переработки на нефтеперерабатывающих предприятиях, в результате чего получают лёгкое, среднее и тяжёлое жидкое топливо. Лёгкое и тяжёлое топливо используется в основном для систем отопления. Лёгкое топливо широко используется в малых топливосжигающих установках в промышленности; спектр его применения идентичен применению дизельного топлива (окрашенное дизельное топливо). При применении тяжёлого жидкого топлива последнее подвергается нагреванию с целью достижения жидкого состояния. Для лёгкого жидкого топлива нагревания не требуется.

Индекс Воббе
 

Этот параметр определяет теплоту, высвобождаемую газом. Он определяется из соотношения между высшей теплотворной способностью и квадратным корнем относительной плотности газа. Индекс Воббе очень полезен для оценки взаимозаменяемости газообразного топлива двух различных видов. Если некоторый газ имеет отличные теплотехнические характеристики по сравнению с основным газом, но имеет такой же Индекс Воббе, его можно использовать в системах, которые изначально были спроектированы для работы на основном газе.

Кинематическая вязкость
 

Кинематическая вязкость – отношение значения абсолютной вязкости жидкости к её плотности.

Кислород (O2)
 

Остаточный кислород, не использованный в процессе сгорания ввиду избыточного воздуха, “отходит” в виде газообразных дымовых газов и используется для полноты (эффективности) сгорания. Он также используется для определения потерь тепла дымовыми газами и содержания углекислого газа.

Типичное содержание в дымовых газах:

Дизельные горелки: 2% - 5%

Газовые горелки: 2% - 6%

Конденсационные системы
 

В конденсационных системах используется второй теплообменник для обеспечения сочетания теплоты конденсации с теплотой сгорания. Значения температуры дымового газа в конденсационных приборах – значительно ниже обычных температурных значений в традиционных системах. Конденсационные системы работают при температурах ниже стандартных температурных значений дымовых газов отопительных систем. Дополнительная (скрытая) теплота выделяется за счёт конденсации пара воды в дымовых газах. Температура, ниже которой содержание влаги в дымовых газах превращается в конденсат, называется температурой конденсации или точкой росы. У разных видов топлива точки росы различны и составляют примерно +58 °C для природного газа и примерно +48 °C – для дизельного топлива. Точка росы для природного газа достигается быстрее при охлаждении дымовых газов. Это означает более быстрое выделение теплоты конденсации. Таким образом, энергия, полученная при использовании газа – гораздо выше, нежели чем при использовании дизельного топлива. В конденсационной технологии преимущественно используется газ, поскольку при горении дизельного топлива выделяется двуокись серы (SO2), преобразуемый частично в конденсат сернистой кислоты. Принимая во внимание образующийся конденсат, система дымовых газов должна отличаться устойчивостью к воздействию влаги и кислоты.

Коэффициент избытка воздуха  λ (Лямбда)
 

Необходимый для процесса сгорания кислород подаётся в установку системы из воздуха окружающей среды. Для обеспечения полного сгорания требуется гораздо большее количество кислорода, нежели предусмотрено теоретически. Соотношение избыточного воздуха, идущего на горение, и теоретически необходимого его количества называется коэффициентом избытка воздуха λ (Лямбда).

КПД конденсационных котлов
 

КПД традиционных котлов обычно находится в диапазоне 90% - 94%. На остальные 6 -10% приходятся потери через облицовку котла (они обычно менее 1%) и потери тепла с уходящими дымовыми газами (температура дымовых газов 140 °C - 150 °C).

В конденсационных котлах происходит дополнительная утилизация тепла за счёт снижения температуры дымовых газов (до 70 °C - 80 °C), что добавляет КПД 3% - 4%. Еще 8% - 10% получаются за чет дополнительного тепла получаемого при конденсации паров воды из дымовых газов. Таким образом, КПД конденсационного котла может достигать 107% - 108%. При расчёте КПД традиционных котлов тепло получаемое при конденсации паров воды не учитывается (т.к. конденсация не происходит). Поэтому, рассчитывая КПД конденсационного котла по правилам традиционного, мы получаем его выше 100%.

Однако нужно отметить, что столь высокий КПД можно получить только при температурном графике в системе отопления 50 °C - 30 °C. Для передачи тепла в помещение при таком температурном графике потребуется значительно увеличивать площадь отопительных приборов или использовать напольное отопление.

При традиционном графике системы отопления 80 °C - 60 °C КПД конденсационного котла будет составлять только 97% - 98%.

Монооксид азота (NO)
 

Монооксид азота (NO) – это бесцветный газ без запаха, нерастворимый в воде. Он составляет более 90% от всех оксидов азота, образуемых при высокотемпературном горении. Он не является сильно токсичным, если его концентрация находится в пределах от 10 до 50 ppm. и не является раздражающим веществом. Монооксид азота NO, который присутствует в городском воздухе, может самостоятельно перейти в диоксид азота NO2 при фотохимическом окислении.

Несгораемые углеводороды (HxCy)
 

Несгораемые углеводороды (HC) формируются в результате неполного сгорания и способствуют образованию парникового эффекта. В данную группу входят метан (CH4), бутан (C4H10) и бензол (C6H6).

Типичное содержание в дымовых газах для дизельных горелок: < 50 ppm

Низшая теплотворная способность
 

Низшая теплотворная способность, учитывает количество тепла, полученного при полном сгорании единицы массы или объема топлива без учета теплоты, полученной при конденсации водяных паров образовавшихся при горении.

Общий КПД
 

Общий КПД – это КПД, рассчитанный на основе анализа только удельной теплоты дымовых газов при отсутствии в последнем паров воды. Таким образом, в расчёт принимается только низшая теплотворная способность топлива.

Оксиды азота (NOX)
 

Измерение содержания оксидов азота – это способ проверки мер по обеспечению эффективности сгорания, направленных на сокращение выбросов оксидов азота горелками. Термин “оксиды азота” (NOX) означает общее количество моноксида азота (NO) и диоксида азота (NO2). В малых горелках (в отличие от конденсационных котлов) соотношение NO и NO2 всегда остаётся постоянным (97 % NO и 3 % NO2). Таким образом, содержание оксидов азота (NOX ) обычно рассчитывается по показаниям измерений содержания моноксида азота (NO). При необходимости получения точных результатов измерений содержания NOX проводятся замеры содержания моноксида азота (NO) и диоксида азота (NO2), а полученные показания складываются.

Относительная плотность газа
 

Относительная плотность газа - это соотношение массы одного и того же объема сухого воздуха и газа, измеренного при одинаковой температуре и давлении.

Потери тепла с дымовыми газами (qA) Потери тепла с дымовыми газами – это разница между уровнем теплоты дымовых газов и уровнем теплоты воздуха окружающей среды относительно низшей теплотворной способности топлива. Таким образом, это измерение уровня теплоты дымовых газов, проходящих по дымоходу. Чем выше уровень потерь тепла с газами, тем ниже КПД и, соответственно, степень использования энергии, что в результате приводит к повышенному уровню выбросов нагревательной установки. По этой причине необходимо сокращать потери тепла с дымовыми газами в горелках. Определив содержание кислорода и разницу температур дымовых газов и воздуха окружающей среды, можно рассчитать коэффициенты потерь тепла с дымовыми газами для определённых видов топлива.

В целях проведения расчётов вместо содержания кислорода можно использовать концентрацию углекислого газа (CO2). Замеры температуры дымовых газов и содержания кислорода или углекислого газа (CO2) следует производить одновременно в одной и той же точке. Оптимальная настройка системы отопления на основе расчётов потерь тепла с дымовыми газами является гарантией положительных результатов.

Поверка
 

Поверка средств измерений — Совокупность операций, выполняемых органами Государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) в целях подтверждения соответствия средства измерения установленным метрологическим требованиям.

Предельно допустимая концентрация (ПДК)
 

Предельно допустимая концентрация (ПДК) — норматив — количество вредного вещества в компонентах окружающей среды (воде, воздухе, почве), при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияющее на здоровье человека и не вызывающее неблагоприятных последствий у его потомства. Устанавливается в законодательном порядке или рекомендуется компетентными учреждениями (комиссиями и т.п.).

Предельно допустимый выброс (ПДВ)
 

Предельно допустимый выброс (проект ПДВ) - это норматив выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха, при условии не превышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых (критических) нагрузок на экологические системы и других экологических нормативов.

Сажа
 

Сажа – это (практически) чистый углерод (C), образующийся в результате неполного сгорания.

Типичное содержание в дымовых газах для дизельных горелок: cажевое число 0 или 1

Сажевое число (число Бахараха)
 

Сажевое число определяется с помощью сажевого ручного насоса, схожего с велосипедным или электронным прибором testo 308. Определённое количество дымовых газов прокачивается через бумажный фильтр определённое количество раз. Степень черноты полученной точки на бумажном фильтре сравнивается с различными значениями шкалы серых тонов или выводится автоматически на дисплей testo 308 с точностью до 0.1. Полученное сажевое число (по Бахараху) может быть от 0 до 9. Для газовых горелок сажевое число не определяется.

Состав воздуха
 

Состав чистого и сухого воздуха:

Компонент

Азот - 78,07%

Кислород - 20,95%

Оксид углерода - 0,03%

Водород - 0,01%

Аргон - 0,93%

Неон - 0,0018%

Состав топлива
 

Основные компоненты топлива – это углерод (C) и водород (H2),  так же присутствуют водород, сера, кислород, азот, зола и вода. В результате сгорания этих веществ расходуется кислород (O2).

Суммарный КПД
 

Суммарный КПД – это КПД, рассчитанный при анализе дымовых газов вместе со скрытой теплотой конденсации в дымовых газах. Таким образом, для расчета используется значение высшей теплотворной способности топлива.

Tяга дымовых газов
 

В системах с естественной тягой выталкивающая сила или тяга дымовых газов является основным фактором, обуславливающим прохождение дымовых газов через дымоход. Поскольку плотность горячих отработавших газов ниже плотности холодного внешнего воздуха, в дымовой трубе создаётся частичный вакуум. Это называется тягой. В результате тяги происходит всасывание окружающего воздуха и преодоление сопротивлений системы и дымовой трубы. В системах под давлением соотношением давлений в дымовой трубе можно пренебречь, поскольку в данном случае горелка с принудительной тягой самостоятельно создаёт давление, необходимое для отвода дымовых газов. В установках данного типа можно использовать дымовую трубу меньшего диаметра.

Твёрдотопливные котлы
 

В случае с твёрдотопливными котлами следует различать системы, где в качестве топлива используется древесина, уголь, кокс или прессованный уголь. В твёрдотопливных котлах 80% воздуха, идущего на горение, требуется непосредственно для самого процесса сгорания. 20% идущего на горение воздуха (вторичного воздуха) подается в отработавшие газы, получаемые в процессе сгорания, что обеспечивает оптимальный процесс горения. Вторичный воздух требует предварительного подогрева во избежание охлаждения дымовых газов (неполное сгорание).

Температура воспламенения
 

Это наименьшая температура, при которой смесь воздуха и паров, образовавшихся из жидкого топлива, при наличии соответствующего инициирующего заряда (искра), воспламеняется. Она измеряется в градусах Цельсия °С.

Температура дымовых газов в горячей точке
 

Температура дымовых газов измеряется в горячей точке дымовых газов. В этой точке имеет место наиболее высокая температура и концентрация углекислого газа (CO2) и самый низкий уровень содержания кислорода (O2).

Температура окружающего воздуха
 

Температура окружающего воздуха измеряется на входе горелки. При использовании независимых от окружающего воздуха горелок температура измеряется в определённой  точке подающей трубы.

Температура самовоспламенения
 

Это наименьшая температура, при которой смесь топлива и вещества, поддерживающего горение, самопроизвольно воспламеняется при отсутствии инициирующего заряда (искры). Она измеряется в градусах Цельсия °С.

Температура точки росы
 

Температура точки росы газа – это температура, при которой пары воды, содержащиеся в газе, переходят в жидкое состояние. Такой переход называется конденсацией, а образующаяся жидкость – конденсатом. При температуре ниже температуры точки росы влага находится в жидком состоянии, а при температуре выше точки росы – в газообразном.

Теплотворная способность
 

Теплотворная способность топлива – это количество тепла, произведенного при полном сгорании единицы массы или объема топлива. Теплотворная способность измеряется в кДж/Нм3 (1) для газа и в кДж/кг для жидкого и твердого топлива.

Угарный газ / Оксид углерода (CO)
 

Оксид углерода – это содержащийся в воздухе ядовитый газ без цвета и запаха, являющийся продуктом неполного сгорания. При высоких концентрациях угарный газ препятствует поступлению в кровь кислорода. Так, например, при содержании в воздухе помещения 700 ppm CO вдыхание такого воздуха на протяжении 3 часов приводит к летальному исходу. Предельное пороговое значение составляет 50 ppm.

Типичное содержание в дымовых газах:

Дизельные горелки: 80 – 150 ppm

Газовые горелки: 80 – 100 ppm

Углекислый газ/Диоксид углерода (CO2)
 

Углекислый газ – это газ без цвета и запаха с кисловатым привкусом. Уровень концентрации углекислого газа в дымовых газах указывает на эффективность работы горелки. Наивысшее содержание CO2 с небольшим количеством избыточного воздуха (полное сгорание) говорит о минимальных потерях тепла с дымовыми газами. Для каждого вида топлива существует максимально возможный уровень содержания CO2 в дымовых газах (CO2 макс.), определяемый по химическому составу топлива, который нельзя получить на практике.

Значения CO2макс. для различных видов топлива:

- Лёгкое диз. топливо 15,4 об.% CO2

- Природный газ 11,8 об.% CO2

- Уголь 18,5 об.% CO2

Значения CO макс. и уровень содержания кислорода в дымовых газах могут быть использованы для расчёта концентрации CO2 в дымовых газах.

Вверх ↑