Ocena wpływu ciągu wstecznego na działanie palnika inżektorowego

Podobne dokumenty
Wpływ temperatury powietrza ciągu wstecznego na działanie urządzeń gazowych typu B

Analiza porównawcza sposobu pomiaru jakości spalania gazu w palnikach odkrytych

LABORATORIUM SPALANIA I PALIW

Analiza możliwości wykorzystania wyników systemu monitoringu jakości gazu do weryfikacji obszarów rozliczeniowych ciepła spalania

NOWOCZESNE KOMORY SPALANIA BIOMASY - DREWNA DREWNO POLSKIE OZE 2016

4. ODAZOTOWANIE SPALIN

Kontrola procesu spalania

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

AKADEMIA GÓRNICZO HUTNICZA INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH: TECHNIKA PROCESÓW SPALANIA

Wpływ gęstości medium na ciśnienie wyjściowe reduktora średniego ciśnienia

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

do przetargu na Wykonanie pomiarów gwarancyjnych instalacji katalitycznego odazotowania spalin na bloku nr 5 5 (dalej Ogłoszenie Ogłoszenie )

Pomiary ciepła spalania i wartości opałowej paliw gazowych

PL B1. SUROWIEC BOGDAN, Bolszewo, PL BUP 18/13. BOGDAN SUROWIEC, Bolszewo, PL WUP 04/16 RZECZPOSPOLITA POLSKA

Wentylacja pomieszczeń w budownictwie mieszkalnym wyposażonych w Gazowe Grzejniki Wody Przepływowej. Kierunki poprawy bezpieczeństwa

Bezpieczeństwo użytkowania gazowych urządzeń grzewczych z otwartą komorą spalania

Kombinowana sonda KS 1 Czujnik ZrO2 do bezpośredniego wyznaczania zawartości frakcji palnych (CO/H2 ) w spalinach

PL B1. BULGA ZBIGNIEW PRZEDSIĘBIORSTWO BUDOWY PIECÓW, AUTOMATYKI I OCHRONY ŚRODOWISKA SZKŁO-PIEC, Kraków, PL

LABORATORIUM SPALANIA I PALIW

KOLOKWIUM: 1-szy termin z kursu: Palniki i paleniska, część dotycząca palników IV r. ME, MiBM Test 11 ( r.) Nazwisko..Imię.

STECHIOMETRIA SPALANIA

Wiktor Hibner Marian Rosiński. laboratorium techniki cieplnej

STRABAG Sp. z o.o. Ul. Parzniewska Pruszków

OBLICZENIA SILNIKA TURBINOWEGO ODRZUTOWEGO (rzeczywistego) PRACA W WARUNKACH STATYCZNYCH. Opracował. Dr inż. Robert Jakubowski

4. SPRZĘGŁA HYDRAULICZNE

Badanie procesów dyfuzji i rozpuszczania się gazu ziemnego w strefie kontaktu z ropą naftową

PL B1. Zakłady Budowy Urządzeń Spalających ZBUS COMBUSTION Sp. z o.o.,głowno,pl BUP 04/06

Przy prawidłowej pracy silnika zapłon mieszaniny paliwowo-powietrznej następuje od iskry pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej.

regard to ecodesign requirements for solid fuel boilers, Brussels, XXX [ ](2013) XXX draft, Tabela 1a, Załącznik 1.

Smay: Systemy odprowadzenia powietrza z budynków

Urządzenia spalające paliwa gazowe (GAD)

(2)Data zgłoszenia: (57) Układ do obniżania temperatury spalin wylotowych oraz podgrzewania powietrza kotłów energetycznych,

Kongres Innowacji Polskich KRAKÓW

Wiszące kotły gazowe i stojące centrale grzewcze do c.o. i c.w.u. zestawienie. Logamax plus GB Logamax plus GB162-15

PL B1. DYNAXO SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Popowo, PL BUP 01/11. STANISŁAW SZYLING, Dzierżoniów, PL

system monitoringu zanieczyszczeń gazowych i pyłów w powietrzu atmosferycznym, z zastosowaniem zminiaturyzowanych stacji pomiarowych

Temat: Stacjonarny analizator gazu saturacyjnego MSMR-4 do pomiaru ciągłego

Kotły z zamkniętą komorą spalania. Rozwiązania instalacji spalinowych. Piotr Cembala Stowarzyszenie Kominy Polskie

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1. JURKIEWICZ WOJCIECH ZAKŁAD URZĄDZEŃ GRZEWCZYCH ELEKTROMET, Gołuszowice, PL BUP 24/

Rtęć w przemyśle. Technologia usuwania rtęci z węgla przed procesem zgazowania/spalania jako efektywny sposób obniżenia emisji rtęci do atmosfery

Polskie Normy. Kotły i systemy kominowe

I MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA NAUKOWA DREWNO POLSKIE OZE

Funkcjonalność urządzeń pomiarowych w PyroSim. Jakich danych nam dostarczają?

Wszystkie rozwiązanie techniczne jakie znalazły zastosowanie w Avio kw zostały wykorzystane również w tej grupie urządzeń.

PL B1. INSTYTUT MASZYN PRZEPŁYWOWYCH IM. ROBERTA SZEWALSKIEGO POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Gdańsk, PL BUP 20/14

Laboratorium z Konwersji Energii SILNIK SPALINOWY

Doświadczenia w eksploatacji gazomierzy ultradźwiękowych

Środowisko symulacji parametry początkowe powietrza

Czujki pożarowe- korzyści z ich stosowania.

Urządzenie do produkcji elektryczności na potrzeby autonomicznego zasilania stacji pomiarowych w oparciu o zjawisko Seebecka

Palnik Dymu TURBO. Pakiet informacyjny

Badania efektywności pracy wywietrzników systemowych Zefir w układach na pustaku wentylacyjnym w czterorzędowym wariancie montażowym

ciąg podciśnienie wywołane róŝnicą ciśnień hydrostatycznych zamkniętego słupa gazu oraz otaczającego powietrza atmosferycznego

AERODYNAMIKA SPALANIA

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Nowoczesne narzędzia obliczeniowe do projektowania i optymalizacji kotłów

Pomiar zadymienia spalin

1. W źródłach ciepła:

ITC REDUKCJA TLENKÓW AZOTU METODĄ SNCR ZE SPALIN MAŁYCH I ŚREDNICH KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH - WSTĘPNE DOŚWIADCZENIA REALIZACYJNE

STECHIOMETRIA SPALANIA

(Tekst mający znaczenie dla EOG) (2017/C 076/02) (1) (2) (3) (4) Miejscowe ogrzewacze pomieszczeń na paliwo stałe

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

SPALANIE PALIW GAZOWYCH

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1100

Trwałość gazomierzy miechowych różne metody badania

CENTRALNA STACJA RATOWNICTWA GÓRNICZEGO S.A. SPRZĘT DO OKREŚLANIA PARAMETRÓW FIZYKOCHEMICZNYCH POWIETRZA KOPALNIANEGO

Eksploatacja kominków i ogrzewaczy w świetle zapisów uchwały antysmogowej dla Małopolski. Robert Wojtowicz

Sprawozdanie z pomiarów emisji nr 135a/10 (zbiornik na olej opałowy lekki o pojemności 60 m 3 )

Problemy konstrukcyjne w badanych kotłach grzewczych małych mocy w świetle wymagań znowelizowanej normy PN-EN 303-5:2012 oraz wymagań Ekoprojektu.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1100

TERMOCHEMIA SPALANIA

Inżynieria procesów przetwórstwa węgla, zima 15/16

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ I MECHANIKI PŁYWNÓW ZAKŁAD SPALANIA I DETONACJI Raport wewnętrzny

VIESMANN. Dane techniczne Nr katalog.: patrz cennik, ceny na zapytanie VITOMAX 200 HW

BADANIA ODSIARCZANIA SPALIN NA STANOWISKU PILOTAŻOWYM Z CYRKULACYJNĄ WARSTWĄ FLUIDALNĄ CFB 0,1MWt ORAZ STANOWISKU DO BADANIA REAKTYWNOŚCI SORBENTÓW

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1593

PRZEWODY KOMINOWE I WENTYLACYJNE ZE STALI KWASOODPORNYCH

ELOKON Polska Sp. z o.o. Bezpieczeństwo pracy przemysłowych urządzeń do procesów cieplnych

Oszczędne instalacje spalinowe? Termiczne klapy spalinowe Regulatory ciągu

KV 90-1 INSTRUKCJA MONTAŻU I OBSŁUGI OKAPU KUCHENNEGO

Referat konferencyjny: Efektywność energetyczna 2009, Kraków IX 2009 Druk w: Prace Instytutu Nafty i Gazu; nr 162, 2009, s.

BADANIA PIEKARNIKA ELEKTRYCZNEGO. Wstęp. Zakres prac

ATMOS D14P 14 kw + palnik + podajnik 1,5m - kocioł na pelet

Grzegorz Czerski. Czesław Butrymowicz. Zbigniew A. Tałach Stowarzyszenia Kominy Polskie

Kocioł na pelet ATMOS D31P 30 kw + palnik + podajnik 1,7m

Badania charakterystyki sprawności cieplnej kolektorów słonecznych płaskich o zmniejszonej średnicy kanałów roboczych

(12) OPIS PATENTOWY. (54) Sposób i układ do spalania niskokalorycznych gazów o odpadowych

Gliwice, 1 grudnia 2017

Wpływ składu mieszanki gazu syntetycznego zasilającego silnik o zapłonie iskrowym na toksyczność spalin

Efektywność energetyczna wymiana źródeł ciepła w budynkach mieszkalnych

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

Rodzaj nadawanych uprawnień: obsługa, konserwacja, remont, montaż, kontrolnopomiarowe.

32 Materiały techniczne 2015/1 powietrzne pompy ciepła do montażu wewnętrznego

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Polskie Normy opracowane przez Komitet Techniczny nr 277 ds. Gazownictwa

ZAGROŻENIA GAZOWE CENTRALNA STACJA RATOWNICTWA GÓRNICZEGO G

POLSKA IZBA EKOLOGII. Propozycja wymagań jakościowych dla węgla jako paliwa dla sektora komunalno-bytowego

Transkrypt:

NAFTA-GAZ, ROK LXXI, Nr 5 / 205 Mateusz Rataj Instytut Nafty i Gazu Państwowy Instytut Badawczy Ocena wpływu ciągu wstecznego na działanie palnika inżektorowego Artykuł prezentuje działanie palnika inżektorowego pod wpływem oddziaływania ciągu wstecznego przy różnych wielkościach komory stanowiska pomiarowego. W analizie uwzględniono cztery różne systemy zabudowy i prędkości działania ciągu wstecznego: od 0,2 m/s do wartości powodującej brak możliwości zapalenia palnika. Przeprowadzone badania na pojedynczym elemencie palnika wykorzystywanego w grzejnikach wody przepływowej, w różnych konfiguracjach zabudowy tego palnika oraz przy różnych prędkościach napływu powietrza na palnik, pozwalają stwierdzić, że zarówno prędkość napływu powietrza, jak i sposób zabudowy palnika mają znaczenie dla pracy urządzenia. Zmiana zabudowy palnika powoduje zmianę koncentracji tlenku węgla(ii) poniżej poziomu palnika. Zgodnie z przewidywaniami wzrost prędkości przepływu powietrza w komorze pomiarowej w kierunku prostopadłym do powierzchni palnika skutkował, niezależnie od sposobu zabudowy komory palnika, zwiększeniem koncentracji tlenku węgla(ii) w spalinach. Zawartość tego związku w spalinach wzrastała wraz z czasem działania powietrza na palnik, aż do osiągnięcia wartości maksymalnej. Można przyjąć, że po jej uzyskaniu zawartość tlenku węgla(ii) utrzymuje się do końca badania na w miarę stałym poziomie. Słowa kluczowe: ciąg wsteczny, palnik inżektorowy. Impact assessment of the reverse flue draught on the operation of burner Injector Air Nozzles The paper presents the effect of burner Injector Air Nozzles under the influence of the reverse thrust at different sizes of the measuring station chamber. In the analysis, four different building systems and operation speed of the reverse thrust of 0.2 m/s to the resulting inability to ignite the burner were considered. Studies carried out on a single burner element used in the flow of water heaters in various building configurations of that burner and with different air flow speeds to the burner, allow us to conclude that both the air flow velocity and the way the burner is constructed are important for the burner operation. Changing the construction of the burner causes a change in the concentration of carbon monoxide(ii) below the burner. As predicted the increase in air velocity in the measuring chamber in a direction parallel to the surface of the burner resulted, regardless of chamber construction, in an increase in the concentration of carbon monoxide(ii) in the exhaust. The content of this compound in the exhaust gases increased with time of exposure to air of the burner until it reaches the maximum value. It can be assumed that after obtaining this value carbon monoxide(ii) is maintained until the end of the test at a fairly constant level. Key words: reverse flue draught, injector air nozzles. Wstęp Jednym z powodów zatruć tlenkiem węgla(ii) w Polsce jest zjawisko ciągu wstecznego. Jest to zjawisko wynikające z różnicy gęstości mas powietrza na skutek powstałego gradientu temperatury i ciśnienia. Temperatura powietrza, szczególnie w okresie zimowym, różni się na wlocie kanału spalinowego, czyli w mieszkaniu, i na jego wylocie, na szczycie budynku. W związku z tym może dojść do napływu zimnego powietrza poprzez kanały spalinowe do mieszkania, szczególnie jeśli od dłuższego czasu nie było używane urządzenie przyłączone do tegoż kanału. Standardowe zabezpieczenie przed oddziaływaniem tego strumienia powietrza na palnik stanowi przerywacz ciągu, jednak jednym z następstw wystąpienia ciągu wstecznego jest też w pewnych warunkach zawracanie spalin do palnika inżektorowego, powodujące zwiększenie 320

artykuły zawartości tlenku węgla(ii) w spalinach. W takiej sytuacji spaliny wydostają się z urządzenia poniżej palnika i trafiają do pomieszczenia, w którym znajduje się urządzenie, co stwarza zagrożenie dla użytkowników. Niniejszy artykuł powinien przyczynić się do lepszego poznania tego zjawiska i wyciągnięcia wniosków pozwalających poprawić bezpieczeństwo użytkowania urządzeń gazowych wyposażonych w palniki inżektorowe. W celu realizacji tego zadania zbudowano modelowe stanowisko badawcze składające się z: pojedynczego elementu palnika inżektorowego, spotykanego powszechnie w urządzeniach gazowych typu B, komory spalania oraz przewodu powietrznego połączonego z wentylatorem. Modelowy palnik został poddany działaniu powietrza skierowanego prostopadle do jego powierzchni, co miało symulować oddziaływanie ciągu wstecznego na urządzenie. Dzięki skonstruowanemu w ten sposób stanowisku możliwe było przeprowadzenie, dostępnymi metodami, analizy zachowania płomienia, w celu sporządzenia jego charakterystyki. W ten sposób istniała możliwość określenia, przy jakiej prędkości powietrza symulującej działanie ciągu wstecznego zawartość tlenku węgla(ii) w spalinach wydostających się z urządzenia przekroczy bezpieczny poziom. Proces spalania na palniku inżektorowym w literaturze Proces spalania gazu jest procesem bardzo złożonym, o czym może świadczyć sama liczba reakcji chemicznych, jakie mogą zachodzić w czasie jego trwania. Proces utleniania metanu można opisać za pomocą 23 reakcji chemicznych [2]. W zależności od stanu skupienia składników biorących udział w procesie można wyróżnić dwa sposoby spalania [3]: w układzie homogenicznym, kiedy substraty znajdują się w jednej fazie, w układzie heterogenicznym, kiedy substraty są w różnych stanach skupienia. Natomiast w zależności od poziomu wymieszania paliwa z powietrzem wyróżnić można [3]: spalanie dyfuzyjne, które występuje przy braku wstępnego wymieszania paliwa z powietrzem, spalanie kinetyczne, podczas którego dochodzi do spalania mieszaniny paliwa z powietrzem. Trzecim ze sposobów podziału procesów spalania jest podział na: spalanie zupełne i całkowite, które zachodzi, gdy cała masa substancji spalanej ulega całkowitemu utlenieniu w przypadku spalania metanu w wyniku zupełnego i całkowitego spalenia powstają wyłącznie tlenek węgla(iv) i woda, spalanie niezupełne i niecałkowite, które występuje, gdy niecała masa spalanej substancji ulega utlenieniu lub ulegnie utlenieniu niezupełnemu z wytworzeniem tlenku węgla(ii). Taka sytuacja następuje, gdy proces spalania odbywa się przy niedoborze tlenu w obszarze spalania. W wyniku niecałkowitego spalania metanu obok produktów wymienionych powyżej powstaje również węgiel w postaci sadzy. Na potrzeby niniejszego eksperymentu proces spalania przebiegał w układzie homogenicznym o charakterze kinetyczno-dyfuzyjnym przy niedoborze tlenu prowadzącym do niezupełnego spalania. W palniku powietrze do spalania dostarczane było dwustopniowo. Jego pierwsza część (powietrze pierwotne) była wstępnie mieszana z gazem w mieszalniku palnika, natomiast druga część, stanowiąca powietrze wtórne, trafiała do spalania z otoczenia w sposób dyfuzyjny [, 4]. Palnik zastosowany do badań został zaprezentowany na rysunku. Rys.. Palnik inżektorowy W normalnych warunkach spalania, czyli gdy na płomień palnika nie wpływają żadne dodatkowe czynniki (przeciągi, ciąg wsteczny) i gdy palnik działa w typowych warunkach swojej pracy (z właściwym ustawieniem ciśnienia i przesłon powietrznych), płomień można przedstawić w sposób widoczny na rysunku 2. W takim palniku dochodzi do zupełnego utlenienia gazu, a w spalinach nie występuje tlenek węgla(ii). wtórny płomień dyfuzyjny paliwo płomień powietrze Rys. 2. Palnik Bunsena tarczka regulacyjna Nafta-Gaz, nr 5/205 32

NAFTA-GAZ Jednak z doświadczenia wiadomo, że w domowych urządzeniach gazowych do przygotowania ciepłej wody użytkowej nie dochodzi do zupełnego utlenienia gazu. Z tego względu w spalinach oprócz tlenu, azotu i jego tlenków oraz tlenku węgla(iv) pojawia się również tlenek węgla(ii). W sytuacji gdy urządzenie działa poprawnie, poziom tlenku węgla(ii) nie jest wysoki (zgodnie z normą odniesienia poniżej 000 ppm w normalnych warunkach pracy w czystych nierozcieńczonych spalinach). Powstający w takich urządzeniach tlenek węgla(ii), jak i pozostałe składniki spalin są usuwane z urządzenia przewodem spalinowym do atmosfery. Możliwe jest jednak doprowadzenie do sytuacji, w której dojdzie do nieprawidłowego działania układu spalinowego i wystąpienia ciągu wstecznego. W tym przypadku strumień powietrza zaczyna działać na palnik w kierunku przeciwnym do kierunku wypływu spalin, powodując zaburzenia procesu spalania. Stanowisko badawcze W celu oceny wpływu ciągu wstecznego na palnik inżektorowy wybudowano stanowisko mające na celu symulację komory spalania grzejnika wody przepływowej. Budowę stanowiska rozpoczęto od podjęcia decyzji o parametrach niezbędnych do przeprowadzenia takiej analizy. Parametrami tymi były: prędkość powietrza nad palnikiem inżektorowym, zawartość tlenku węgla(ii) w spalinach poniżej poziomu palnika. Palnik stanowił typowy palnik inżektorowy, stosowany na szeroką skalę w urządzeniach dostępnych na rynku, takich jak grzejniki wody przepływowej typu B. Zapalanie palnika następowało za pomocą elementu piezoelektrycznego wzbudzanego ręcznie. Palnik pomiarowy zasilany był gazem ziemnym wysokometanowym o ciśnieniu 20 mbar. W trakcie badań dokonano kilku modyfikacji stanowiska, zmieniając przekrój komory, w której znajdował się palnik. Badania przeprowadzono dla czterech różnych sposobów zabudowy komory pomiarowej. Zmiany te wynikały z wniosków uzyskanych na podstawie wykonanych badań, których wyniki przedstawiono w dalszej części artykułu. Na rysunkach 3 i 4 zaprezentowano stanowisko badawcze oraz wnętrze zaprojektowanej komory spalania. Rys. 3. Stanowisko badawcze Rys. 4. Wnętrze komory spalania Sposób prowadzenia badań Badania prowadzone w ramach przedstawionego problemu zostały wykonane dla czterech wariantów zabudowy komory spalania. W pierwszej serii pomiarowej komora miała wymiary 05 205 mm, w drugiej przestrzeń okołopalnikowa została zmniejszona do wymiarów 05 60 mm, a w trzeciej serii dokonano kolejnego zmniejszenia przekroju komory do rozmiarów 20 30 mm. Wyniki uzyskane w trzech pierwszych próbach pozwoliły sprecyzować wnioski, które doprowadziły do ostatniej modyfikacji przestrzeni pomiarowej. W czwartej próbie komora została podzielona na dwie części: górną od krawędzi komory spalania do górnej płaszczyzny palnika (został tak przebudowany, aby mieć powierzchnię 90 20 mm) i dolną która pozostała niezmieniona w stosunku do trzeciej serii pomiarowej. W każdym z zaproponowanych wariantów badano zawartości tlenku węgla(ii) w spalinach pobieranych za pomocą sondy poniżej poziomu palnika. W każdym z wariantów palnik poddawany był również działaniu ciągu wstecznego o różnej prędkości. Prędkość minimalna powietrza oddziałującego na palnik wynosiła 0,2 m/s, następnie rosła z krokiem co 0,2 m/s do momentu, w którym nie dochodziło 322 Nafta-Gaz, nr 5/205

artykuły do zapalenia się gazu wypływającego z palnika. Maksymalna prędkość powietrza, jaka działała na palnik, była różna w zależności od wymiarów komory spalania. Dla każdego z założonych przekrojów i zadanej prędkości przepływu powietrza (działania ciągu wstecznego) zostały przeprowadzone trzy serie pomiarowe. W każdym badaniu próbki spalin pobierano co najmniej przez jedną minutę, rejestrując zmianę stężenia tlenu oraz tlenku węgla(ii) w czasie. Badania prowadzono w czterech seriach pomiarowych, dla czterech różnych wymiarów komory palnika. W pierwszym etapie badania wykonano dla komory o największych wymiarach: 05 205 mm. Pomiary prowadzone były przy ośmiu różnych prędkościach przepływu powietrza w zakresie od 0,2 m/s do,6 m/s. Dla każdej z badanych prędkości wykonano po trzy serie pomiarowe, w trakcie których mierzono zawartość tlenku węgla(ii) w spalinach. Ze względu na dużą ilość zgromadzonych danych dane pomiarowe dla etapu pierwszego zostały przedstawione w formie wykresów (rysunek 5). Aby zwiększyć ich przejrzystość, zawartość tlenku węgla(ii) w spalinach zaprezentowano w skali logarytmicznej. Pierwsza liczba w opisie serii pomiarowej oznacza prędkość, z jaką powietrze działało na palnik, druga jest numerem próby badawczej. W celu poprawy przejrzystości prezentacji wyników na wykresach jeden kolor odpowiada jednej prędkości. Badania rozpoczęto od zabudowy palnika kanałem o wymiarach 05 205 mm. W takich warunkach pracy możliwe było dokonanie pomiarów dla prędkości przepływu powietrza przez kanał w zakresie od 0,2 m/s do,6 m/s. Powyżej uzyskanych wartości następowało gaszenie płomienia na skutek działania pędu powietrza napierającego na palnik. Wyniki pomiarów rzeczywiste otrzymane wartości przedstawiono na rysunku 5. Nie podjęto się przeliczania uzyskanych wartości na czyste nierozcieńczone spaliny, gdyż w całym zakresie pobierania próbek spalin nie były zapewnione warunki ustalone, co wynika ze specyfiki badanego procesu. Jak widać na zaprezentowanym wykresie, wraz ze wzrostem prędkości przepływu powietrza następuje zwiększenie zawartości tlenku węgla(ii) w spalinach. Dla prędkości,6 m/s zawartość tlenku węgla(ii), w końcowej fazie pomiaru, osiągnęła wartość od 3 ppm do 36 ppm przy zawartości tlenu w spalinach na poziomie 20,5% obj., co w przeliczeniu na czyste nierozcieńczone spaliny 00 0 Wyniki badań daje zawartość tlenku węgla(ii) w zakresie od 302 ppm do 52 pmm. Zawartość tlenku węgla(ii) na uzyskanym poziomie dla prędkości,6 m/s przekracza o 50% wartość dopuszczaną przez normę PN-EN 26 [5]. Analizując przedstawione wyniki, postanowiono ograniczyć przestrzeń okołopalnikową dla uzyskania warunków działania palnika bardziej zbliżonych do rzeczywistych. W tym celu szerokość komory pomiarowej została zmniejszona o 45 mm; głębokość i wysokość pozostały niezmienione, a tym samym komora uzyskała wymiary 05 60 mm. Dla takiej komory dokonano pomiarów stężenia tlenku węgla(ii) w spalinach przy działaniu na palnik powietrza przepływającego z prędkością od 0,2 m/s do,6 m/s, gdyż powyżej prędkości,6 m/s, podobnie jak w przypadku komory badanej poprzednio, dochodziło do gaszenia płomienia. Wyniki pomiarów zaprezentowano na rysunku 6. Jak wynika z rysunku 6, podobnie jak w pierwszym przypadku, wraz ze wzrostem prędkości powietrza rośnie stężenie tlenku węgla(ii) w spalinach. Wartości powyżej 30 ppm uzyskano już przy prędkości,0 m/s, a nie jak w przypadku pomiaru pierwszego przy prędkości,4 m/s. Maksymalną zawartość tlenku węgla(ii), wynoszącą 53 ppm, przy zawartości tlenu w spalinach na poziomie 20,2% obj., otrzymano przy prędkości przepływu powietrza wynoszącej,6 m/s. Rys. 5. Wyniki pomiarów zawartości tlenku węgla(ii) w strefie podpalnikowej dla komory o wymiarach 05 205 mm 0,2 0,2 2 0,2 3 0,4 0,4 2 0,4 3 0,6 0,6 2 0,6 3 0,8 0,8 2 0,8 3,0,0 2,0 3,2,2 2,2 3,4,4 2,4 3,6,6 2,6 3 Nafta-Gaz, nr 5/205 323

NAFTA-GAZ 00 0 Rys. 6. Wyniki pomiarów zawartości tlenku węgla(ii) w strefie podpalnikowej dla komory o wymiarach 05 60 mm Stężenie tlenku węgla(ii) na poziomie 53 ppm przy zawartości tlenu 20,2% obj. sprawia, że w czystych nierozcieńczonych spalinach zawartość tlenku węgla(ii) wynosi 39 ppm, co przekracza wartość dopuszczalną w normalnej pracy urządzenia zgodnie z normą odniesienia [5]. Badania wykazały, że zmniejszenie przekroju komory spalania doprowadziło do wcześniejszego uzyskania podwyższonych wyników zawartości tlenku węgla(ii), jednak nie miało znaczącego wpływu na otrzymane wartości maksymalne. Wyniki uzyskane w pierwszej i drugiej serii badań doprowadziły do kolejnego zmniejszenia komory spalania. Ograniczenia dokonano tak, aby odwzorować naturalną przestrzeń, jaką ma do dyspozycji jeden element palnika w gazowym przepływowym grzejniku wody, czyli wymiary rzędu 30 20 mm. Wyniki tej serii pomiarowej zostały przedstawione w sposób analogiczny do dwóch poprzednich z wykorzystaniem skali logarytmicznej (rysunek 7). Maksymalną prędkością przepływu powietrza, przy której udało się przeprowadzić badanie, była wartość,0 m/s. Powyżej tej wartości nie było możliwe zapalenie palnika. Z rysunku 7 wynika, że w początkowej fazie działania palnika następuje wzrost zawartości tlenku węgla(ii) w spalinach, a następnie 324 Nafta-Gaz, nr 5/205 0 000 000 00 0 0,2-0,2-2 0,2-3 0,4-0,4-2 0,4-3 0,6-0,6-2 0,6-3 0,8-0,8-2 0,8-3,0-,0-2,0-3,2-,2-2,2-3,4-,4-2,4-3,6-,6-2,6-3 jej spadek do wartości 0 ppm, z wyłączeniem dwóch prób przy prędkości,0 m/s. Podobnie jak w przypadku reszty pomiarów widoczne jest charakterystyczne przegięcie krzywej. Dla tej serii pomiarów można założyć, że w początkowej fazie powietrze działające na palnik sprawiało, iż spaliny były kierowane pod palnik, jednak po nagrzaniu się układu ciepłe spaliny pokonywały siłę naporu działającą z góry i następowała zmiana kierunku ich przepływu. Po przeanalizowaniu trzech wykonanych serii pomiarowych dokonano ostatniej modyfikacji komory spalania, poszerzając wymiar górnej części, czyli przestrzeni od czoła palnika w górę, do 90 mm, pozostawiając niezmienioną szerokość dolnej części komory oraz jej długość. Dla tak zaprojektowanej komory spalania przeprowadzono pięć serii pomiarowych: od wartości prędkości napływu powietrza wynoszącej jak w poprzednich przypadkach 0,2 m/s, do podobnie jak w serii trzeciej prędkości,0 m/s (niemożliwe zapalenie palnika pomiarowego). Uzyskane wyniki zaprezentowano na rysunku 8. Jak pokazano na rysunku 8, przedstawione rezultaty dla takiej komory można podzielić na dwie grupy. Pierwsza grupa to wyniki uzyskiwane dla prędkości powietrza działającego na palnik do 0,6 m/s, drugą grupę natomiast stanowią wyniki Rys. 7. Wyniki pomiarów zawartości tlenku węgla(ii) w strefie podpalnikowej dla komory o wymiarach 30 20 mm 0,2 0,2 2 0,2 3 0,4 0,4 2 0,4 3 0,6 0,6 2 0,6 3 0,8 0,8 2 0,8 3,0,0 2,0 3

artykuły otrzymywane dla prędkości powyżej 0,6 m/s. W przypadku pierwszej grupy mamy sytuację analogiczną do zaistniałej w trzeciej serii pomiarowej, czyli chwilowy wzrost stężenia tlenku węgla(ii) w spalinach, a następnie jego spadek. Oznacza to pokonanie siły naporu działającej na spaliny przeciwnie do kierunku ich naturalnego wypływu. Druga część wyników pokazuje, że przy wartościach prędkości 0,8 m/s i,0 m/s zawartość tlenku węgla(ii) w spalinach stabilizuje się na pewnym poziomie i palnik działa tak, że spaliny są kierowane poniżej poziomu palnika. Pomiędzy pierwszą a drugą częścią wyników można zauważyć duży przeskok uzyskanych wartości stężenia tlenku węgla(ii) w spalinach. Maksimum otrzymane dla prędkości 0,6 m/s wyniosło 8 ppm, co przy bardzo krótkim okresie trwania sytuacji, w której spaliny są kierowane poniżej poziomu palnika nie stanowi zagrożenia. Wartość przeliczona na czyste nierozcieńczone spaliny przy uzyskanym dla tego punktu pomiarowego stężeniu tlenu w spalinach na poziomie 20,8% wyniosła 890 ppm. Druga grupa wyników, otrzymana dla prędkości 0,8 m/s oraz 0 000 000 00 0,0 m/s, obrazuje bardzo niebezpieczną sytuację, w której podobnie jak w dwóch pierwszych seriach pomiarowych uzyskana wartość stężenia tlenku węgla(ii) w strefie podpalnikowej utrzymuje się przez cały okres pomiaru. Porównując jednak te serie, należy zauważyć, iż wyniki dla serii czwartej są dużo wyższe niż w przypadku dwóch pierwszych: maksymalna uzyskana wartość tlenku węgla(ii) w spalinach wyniosła około 400 ppm, przy zawartości tlenu 5,7%, co w przeliczeniu na czyste nierozcieńczone spaliny oznacza wartość 5550 ppm. Rys. 8. Wyniki pomiarów zawartości tlenku węgla(ii) w strefie podpalnikowej dla komory dzielonej o wymiarach 90 20 mm i 30 20 mm 0,2 0,2 2 0,2 3 0,4 0,4 2 0,4 3 0,6 0,6 2 0,6 3 0,8 0,8 2 0,8 3,0,0 2,0 3 Podsumowanie Przeprowadzone badania na pojedynczym elemencie palnika inżektorowego wykorzystywanego w grzejnikach wody przepływowej, przy różnych konfiguracjach komory spalania oraz różnych prędkościach napływu powietrza na palnik, pozwalają stwierdzić, że zarówno prędkość napływu powietrza, jak i sposób zabudowy palnika mają znaczenie dla pracy urządzenia. Zmiana wymiarów komory spalania powoduje zmianę koncentracji tlenku węgla(ii) poniżej poziomu palnika. Jeżeli przestrzeń okołopalnikowa jest duża (w badanym przypadku mowa o wymiarach 05 205 mm oraz powierzchni 05 60 mm), można stwierdzić, że koncentracja tlenku węgla(ii) przekracza 0 ppm dla powietrza działającego na palnik z prędkością odpowiednio od,0 m/s lub 0,8 m/s. Jednak nawet w przypadku największych wymiarów komory spalania zawartość tlenku węgla(ii), przeliczona na czyste nierozcieńczone spaliny, dla prędkości,6 m/s przekracza o 50% wartość dopuszczalną. W nieco mniejszej komorze zawartość tlenku węgla(ii) przeliczona na czyste nierozcieńczone spaliny wynosi 39 ppm i również przekracza wartość dopuszczalną w normalnej pracy urządzenia zgodnie z normą odniesienia [5]. Ograniczenie wymiarów do 30 90 mm powodowało dalszy wzrost koncentracji tlenku węgla(ii) w strefie podpalnikowej, a dodatkowo, przy wyższych prędkościach napływu powietrza, wydostawanie się płomienia ponad komorę. Maksymalna zawartość tlenku węgla(ii) w serii pomiarowej wykonanej dla komory o wymiarach 30 90 mm wynosiła przeszło 2600 ppm. Za najbardziej zbliżony do rzeczywistego układ pomiarowy uznano komorę spalania posiadającą dwa różne przekroje na swojej długości, czyli 30 90 mm w strefie do czoła palnika oraz 90 20 mm powyżej jego wysokości. W przypadku tak zabudowanej komory również stwierdzono wysokie zawartości tlenku węgla(ii) w spalinach, sięgające 500 ppm. Zgodnie z przewidywaniami zwiększenie prędkości przepływu powietrza w komorze pomiarowej w kierunku prostopadłym do powierzchni palnika powodowało, niezależnie od sposobu zabudowy komory palnika, wzrost koncentracji tlenku węgla(ii) w spalinach. Zawartość tlenku węgla(ii) Nafta-Gaz, nr 5/205 325

NAFTA-GAZ w spalinach wzrastała z czasem działania powietrza na palnik, aż do osiągnięcia wartości maksymalnej. Można przyjąć, że po jej uzyskaniu zawartość tlenku węgla(ii) utrzymuje się do końca badania na w miarę stałym poziomie. Prosimy cytować jako: Nafta-Gaz 205, nr 5, s. 320 326 Artykuł nadesłano do Redakcji 20..205 r. Zatwierdzono do druku 6.02.205 r. Artykuł powstał na podstawie pracy statutowej pt. Ocena wpływu ciągu wstecznego na działanie palnika inżektorowego praca INiG PIB na zlecenie MNiSW; nr archiwalny: DK-400-5/4, nr zlecenia: 5/GU/204. Literatura [] Dziedzic T.: Koszty stosowania gazowych kotlow grzewczych kondensacyjnych, w stosunku do kotlow gazowych niskotemperaturowych i kotlow opalanych paliwami stalymi. Nafta-Gaz 200, nr 8, s. 695 703. [2] Kordylewski W.: Spalanie i paliwa. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 2005, s. 79 9. [3] Smolarz A.: Diagnostyka procesow spalania paliw gazowych, pylu weglowego oraz mieszaniny pylu weglowego i biomasy z wykorzystaniem metod optycznych. Monografie, Politechnika Lubelska, 203, s. 7 9. [4] Wojtowicz R.: Ocena gazu granicznego G2 pod katem jego przydatnosci do okreslenia jakosci spalania gazow ziemnych wysokometanowych pochodzacych z regazyfikacji LNG w urzadzeniach uzytku domowego. Nafta-Gaz 203, nr 8, s. 599 62. Akty prawne i normatywne [5] PN-EN 26:2007 Gazowe przepływowe ogrzewacze wody do celów sanitarnych, wyposażone w palniki atmosferyczne. Mgr inż. Mateusz Rataj Specjalista badawczo-techniczny w Zakładzie Użytkowania Paliw. Instytut Nafty i Gazu Państwowy Instytut Badawczy ul. Lubicz 25A 3-503 Kraków E-mail: mateusz.rataj@inig.pl OFERTA ZAKŁAD UŻYTKOWANIA PALIW Zakres działania: badania certyfikacyjne (w ramach akredytacji PCA nr AB 04) urządzeń gazowych i elektrycznych:» sprawności kotłów wodnych zasilanych paliwami gazowymi i olejowymi,» zgodności typu urządzeń spalających paliwa gazowe,» kominów metalowych i ceramicznych oraz urządzeń grzewczych na paliwa stałe typu kominki, kuchnie, kotły,» bezpieczeństwa zapalniczek gazowych z utrudnionym uruchamianiem dla dzieci,» bezpieczeństwa użytkowania urządzeń elektrycznych i gazowo-elektrycznych,» odporności urządzeń elektrycznych na zaburzenia elektromagnetyczne; badania termowizyjne:» wykonywanie ekspertyz z zakresu szczelności instalacji technicznych i urządzeń gazowych zasilanych gazami węglowodorowymi na ruchu metodą termowizyjną z zastosowaniem kamery termowizyjnej z funkcją obrazowania gazów węglowodorowych,» wykonywanie ekspertyz termograficznych instalacji technicznych, maszyn i urządzeń mechanicznych, elektrycznych, gazowych i grzewczych; prace badawczo-rozwojowe z zakresu użytkowania paliw, ekspertyzy sądowe, opinie techniczne z zakresu urządzeń gazowych, projektowanie i montaż mieszalni gazów. Kierownik: dr inż. Zdzisław Gebhardt Adres: ul Bagrowa, 30-733 Kraków Telefon: 2 67-74-29 Faks: 2 653-6-65 E-mail: zdzislaw.gebhardt@inig.pl 326 Nafta-Gaz, nr 5/205