प्राकृतिक गैस भट्टी पर दहन नियंत्रण: वायु-ईंधन अनुपात, अतिरिक्त वायु और दहन विश्लेषण

प्राकृतिक गैस भट्टी पर दहन नियंत्रण: वायु-ईंधन अनुपात, अतिरिक्त वायु और दहन विश्लेषण

गैस भट्टियों के संचालन में दहन नियंत्रण सबसे उपेक्षित पहलू है। अधिकांश गैस भट्टियां अत्यधिक वायु के साथ चलती हैं, जिससे ईंधन की बर्बादी होती है और दक्षता कम हो जाती है। सही वायु-ईंधन अनुपात वाला एक सुव्यवस्थित बर्नर 5 से 15 प्रतिशत तक ईंधन की बचत और CO उत्सर्जन में 20 से 50 प्रतिशत तक कमी लाता है। ट्यूनिंग सरल है, लेकिन इसके लिए बारीकियों पर ध्यान देना और नियमित रूप से जांच करना आवश्यक है। गैस भट्टी के संचालन की समीक्षा करते समय मैं जिस ढांचे का उपयोग करता हूं, वह नीचे दिया गया है।

दहन रसायन विज्ञान की मूल बातें

प्राकृतिक गैस मुख्य रूप से मीथेन (CH4) से बनी होती है, जिसमें एथेन, प्रोपेन और अक्रिय गैसों की थोड़ी मात्रा होती है। शुद्ध ऑक्सीजन के साथ पूर्ण दहन अभिक्रिया इस प्रकार है:

CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O

व्यवहार में, दहन वायु ऑक्सीजन (21 प्रतिशत) और नाइट्रोजन (79 प्रतिशत) का मिश्रण होती है। प्राकृतिक गैस के लिए स्टोइकियोमेट्रिक वायु-ईंधन अनुपात गैस की संरचना के आधार पर 9.5 से 10.5 घन मीटर वायु प्रति घन मीटर गैस होता है। भट्टी में वास्तविक वायु-ईंधन अनुपात हमेशा स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात से अधिक होता है, क्योंकि पूर्ण दहन सुनिश्चित करने के लिए कुछ अतिरिक्त वायु की आवश्यकता होती है।

अतिरिक्त वायु वह वायु है जो स्टोइकियोमेट्रिक आवश्यकता से अधिक आपूर्ति की जाती है। इसे स्टोइकियोमेट्रिक वायु के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, 10 प्रतिशत अतिरिक्त वायु का अर्थ है कि वास्तविक वायु-ईंधन अनुपात स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात का 1.10 गुना है।

अतिरिक्त हवा क्यों मायने रखती है

पूर्ण दहन सुनिश्चित करने के लिए कुछ अतिरिक्त हवा आवश्यक है। हवा की कमी होने पर दहन अपूर्ण होता है और निकास गैस में CO और बिना जले हाइड्रोकार्बन होते हैं। CO और बिना जले हाइड्रोकार्बन ईंधन की बर्बादी का प्रतिनिधित्व करते हैं और एक नियामक मुद्दा भी हैं।

अधिक हवा होने पर, अतिरिक्त हवा लौ से ऊष्मा अवशोषित कर लेती है और उसे निकास मार्ग से बाहर निकाल देती है। इससे निकास गैस का तापमान बढ़ जाता है और ईंधन की दक्षता कम हो जाती है। इष्टतम अतिरिक्त हवा का मान वह न्यूनतम मान है जिससे कम कार्बन उत्सर्जन के साथ पूर्ण दहन सुनिश्चित होता है।

प्राकृतिक गैस बर्नरों के लिए, उच्च वेग वाले बर्नरों में इष्टतम अतिरिक्त वायु की मात्रा 5 से 10 प्रतिशत और निम्न वेग वाले वायुमंडलीय बर्नरों में 10 से 20 प्रतिशत होती है। इष्टतम स्तर पर CO उत्सर्जन 50 ppm (3 प्रतिशत O2 के अनुसार समायोजित) से कम होना चाहिए।

अतिरिक्त हवा की मौजूदगी से कार्यक्षमता पर क्या प्रभाव पड़ता है?

अतिरिक्त हवा और दक्षता के बीच महत्वपूर्ण संबंध है। अतिरिक्त हवा की मात्रा 20 प्रतिशत से घटाकर 10 प्रतिशत करने पर ईंधन दक्षता में 3 से 5 प्रतिशत तक सुधार होता है। 10 प्रतिशत से घटाकर 5 प्रतिशत करने पर दक्षता में 1 से 2 प्रतिशत की और वृद्धि होती है। 5 प्रतिशत से कम अतिरिक्त हवा की मात्रा पर CO उत्सर्जन तेजी से बढ़ता है, और अपूर्ण दहन का खतरा सुरक्षा और गुणवत्ता संबंधी समस्या बन जाता है।

5 मेगावाट की गैस भट्टी जो प्रति वर्ष 6000 घंटे चलती है, उसकी दक्षता में 5 प्रतिशत की वृद्धि से 250 किलोवाट ईंधन की बचत होती है, जो प्रति वर्ष 15 लाख किलोवाट-घंटे प्राकृतिक गैस के बराबर है। 0.40 अमेरिकी डॉलर प्रति घन मीटर की दर से, ईंधन लागत में प्रति वर्ष 150,000 से 200,000 अमेरिकी डॉलर की बचत होती है।

दहन विश्लेषण प्रक्रिया

दहन विश्लेषण एक पोर्टेबल फ्लू गैस विश्लेषक की सहायता से किया जाता है। यह विश्लेषक निकास गैस में O2, CO, CO2, NO, NO2 और तापमान को मापता है। प्रत्येक बर्नर के लिए विश्लेषण में 30 से 60 मिनट का समय लगता है, और प्रक्रिया इस प्रकार है:

1. भट्टी को चालू करें और उसे कार्यशील तापमान तक ले आएं।

2. 2. प्रोब को बर्नर के पास निकास गैस की धारा में डालें।

3. 3. वर्तमान फायरिंग दर पर फ्लू गैस की संरचना को रिकॉर्ड करें।

4. 4. ऑक्सीजन के स्तर को लक्ष्य मान तक लाने के लिए वायु-ईंधन अनुपात को समायोजित करें।

5. 5. सुनिश्चित करें कि CO की मात्रा सीमा से कम है (आमतौर पर 50 पीपीएम को 3 प्रतिशत O2 के अनुसार समायोजित किया जाता है)।

6. 6. परिचालन सीमा में प्रत्येक फायरिंग दर के लिए इसे दोहराएं।

उच्च वेग वाले रिक्यूपरेटिव बर्नर के लिए लक्षित ऑक्सीजन स्तर 3 से 5 प्रतिशत होता है (जो 15 से 25 प्रतिशत अतिरिक्त वायु के बराबर है)। एफजीआर वाले कम-एनओएक्स बर्नर के लिए लक्षित ऑक्सीजन स्तर 5 से 8 प्रतिशत होता है। लक्षित ऑक्सीजन स्तर पर कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर 50 पीपीएम से कम होना चाहिए।

यदि लक्षित ऑक्सीजन स्तर पर CO का स्तर 50 ppm से अधिक है, तो बर्नर की सर्विसिंग आवश्यक है। उच्च CO स्तर के सबसे सामान्य कारण हैं: घिसे हुए बर्नर पोर्ट (बर्नर बदलें), गंदे बर्नर पोर्ट (बर्नर को साफ करें), और गलत वायु-ईंधन अनुपात (अनुपात नियंत्रक को पुनः कैलिब्रेट करें)।

सामान्य दहन समस्याएं

समस्या 1: हवा का स्तर बहुत अधिक है। इसके लक्षण हैं निकास में ऑक्सीजन की उच्च मात्रा (उच्च वेग वाले बर्नर के लिए 5 प्रतिशत से अधिक), निकास का उच्च तापमान और कम ईंधन दक्षता। इसका कारण आमतौर पर वायु-ईंधन अनुपात का गलत समायोजन, वायु अवमंदन में रिसाव या बर्नर का गलत संरेखण होता है। इसका समाधान अनुपात को पुनः समायोजित करना, अवमंदन की मरम्मत करना या बर्नर को पुनः संरेखित करना है।

समस्या 2: कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर बहुत अधिक है। इसके लक्षण हैं निकास में कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर 50 पीपीएम से अधिक होना, निकास में धुआं आना और संभवतः वर्कलोड पर कालिख जमना। इसका कारण आमतौर पर कम वायु-ईंधन अनुपात (बहुत कम हवा), घिसा हुआ बर्नर या अवरुद्ध वायु इनलेट होता है। इसका समाधान है हवा की मात्रा बढ़ाना, बर्नर बदलना या वायु इनलेट को साफ करना।

समस्या 3: NOx का स्तर बहुत अधिक है। इसका लक्षण निकास में NO का 100 ppm से अधिक होना है। इसका कारण आमतौर पर अपर्याप्त FGR के साथ उच्च फायरिंग दर, बर्नर का गलत संरेखण, या अत्यधिक वायु सेटिंग का होना है। इसका समाधान FGR को स्थापित करना या समायोजित करना, बर्नर को पुनः संरेखित करना, या अतिरिक्त वायु को कम करना है।

समस्या 4: अनियमित फायरिंग। इसके लक्षण हैं भट्टी के तापमान में उतार-चढ़ाव, निकास में ऑक्सीजन की मात्रा में उतार-चढ़ाव और असमान हीटिंग। इसका कारण आमतौर पर घिसा हुआ रेशियो कंट्रोलर, लीक होता एयर डैम्पर या गैस के दबाव में उतार-चढ़ाव होता है। इसका समाधान है कंट्रोलर को बदलना, डैम्पर की मरम्मत करना या गैस प्रेशर रेगुलेटर लगाना।

वायु-ईंधन अनुपात नियंत्रण प्रणाली

आधुनिक गैस भट्टी नियंत्रण प्रणालियाँ पूरे फायरिंग रेंज में वायु-ईंधन अनुपात को इष्टतम मान पर बनाए रखने के लिए क्रॉस-लिमिटेड अनुपात नियंत्रक का उपयोग करती हैं। क्रॉस-लिमिटेड डिज़ाइन वायु और गैस वाल्वों को आपस में इस प्रकार जोड़ता है कि वायु हमेशा गैस से थोड़ी आगे (या बर्नर के प्रकार के आधार पर थोड़ी पीछे) रहती है। इससे फायरिंग बढ़ाने के दौरान बर्नर के लीन होने या फायरिंग घटाने के दौरान रिच होने से बचाव होता है।

रेशियो कंट्रोलर, वास्तविक वायु-ईंधन अनुपात की गणना करने के लिए ईंधन प्रवाह मीटर (या गैस दबाव संकेत) और वायु प्रवाह मीटर का उपयोग करता है। गणना किए गए अनुपात की तुलना लक्ष्य अनुपात से की जाती है, और लक्ष्य को बनाए रखने के लिए वायु अवमंदन को समायोजित किया जाता है। कंट्रोलर को ऑक्सीजन विश्लेषक से एक ट्रिम इनपुट भी प्राप्त होता है, जो वायु-ईंधन अनुपात में दीर्घकालिक विचलन को ठीक करता है।

एक सुव्यवस्थित अनुपात नियंत्रक संपूर्ण फायरिंग रेंज में वायु-ईंधन अनुपात को लक्ष्य के 2 प्रतिशत के भीतर बनाए रखता है। एक खराब ढंग से समायोजित नियंत्रक 10 से 20 प्रतिशत तक विचलन कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप दक्षता और उत्सर्जन में कमी आती है।

वार्षिक दहन ट्यून-अप

मोंटे इंटेलिजेंस सभी गैस फर्नेस इंस्टॉलेशन के लिए वार्षिक दहन ट्यून-अप की सलाह देता है। यह ट्यून-अप एक सर्विस इंजीनियर द्वारा किया जाता है और इसमें शामिल हैं: तीन फायरिंग दरों (कम, मध्यम, उच्च) पर प्रत्येक बर्नर का दहन विश्लेषण, रेशियो कंट्रोलर कैलिब्रेशन, इग्नाइटर और फ्लेम रॉड का निरीक्षण, और एयर डैम्पर और गैस वाल्व का निरीक्षण। ट्यून-अप में प्रति फर्नेस 1 से 2 दिन लगते हैं, और अगले 12 महीनों के संचालन में आमतौर पर 3 से 8 प्रतिशत ऊर्जा बचत होती है।

ट्यून-अप की लागत ईंधन की लागत में कमी के कारण 1 से 3 महीनों में वसूल हो जाती है। ट्यून-अप से बर्नर और नियंत्रण संबंधी उन समस्याओं का भी पता चलता है जिन्हें ठीक न करने पर अनियोजित कामकाज में रुकावट आ सकती है।

कम्बशन ट्यूनिंग के बारे में मोंटे इंटेलिजेंस से बात करें

जिन ग्राहकों को मौजूदा गैस फर्नेस में दहन ट्यून-अप कराने में रुचि है, उनके लिए मोंटे इंटेलिजेंस इंजीनियरिंग सेवा विज़िट शेड्यूल कर सकती है और परीक्षण परिणामों और अनुशंसित समायोजनों के साथ एक लिखित रिपोर्ट प्रदान कर सकती है। विज़िट करेंwww.cnlymonte.com/products-gas-furnace.html उत्पाद की विशिष्टताओं के लिए। सर्विस विजिट के अनुरोध के लिए, helenxu@cnlymonte.com पर ईमेल करें, विषय पंक्ति में "कंबशन ट्यून-अप" लिखें और अपने फर्नेस के प्रकार, बर्नर मॉडल और वर्तमान ईंधन लागत का विवरण दें।