Estratto: Guida pratica “Analisi industriale della combustione”. Guida sulla misura delle emissioni e dei processi.

Calcolo dell'aria teorica

L’aria teorica può essere determinata dalla concentrazione delle componenti dei gas combusti CO, CO₂ e O₂, le cui relazioni sono illustrate nel cosiddetto diagramma di combustione (vedere figura a destra). In presenza di una miscela combustibile-aria ideale, ad ogni contenuto di CO₂ corrisponde un determinato contenuto di CO (nella fascia λ<1) o un determinato contenuto di O₂ (nella fascia λ>1). Il valore CO₂ da solo non è indicativo perché supera una soglia massima, quindi è necessario controllare anche se nei gas sono presenti, oltre che CO₂, anche CO o O₂. Per l’esercizio con eccesso d'aria (cioè il caso normale), oggi viene di norma preferito il calcolo indicativo dell’O₂. Gli andamenti delle curve sono specifici per tipo di combustibile, cioè per ciascun combustibile risultano un diagramma specifico e soprattutto un valore specifico per il parametro CO₂ max. I nessi tra questi numerosi diagrammi vengono generalmente riassunti nella pratica in un nomogramma facile da usare (“triangolo colorato”, qui non illustrato) applicabile a qualsiasi tipo di combustibile.

Per il calcolo aritmetico dell’aria teorica dai valori di CO₂ o O₂ valgono approssimativamente le seguenti due formule:

  • CO₂ max: valore massimo di CO₂ specifico per tipo di carburante. La determinazione di questo valore è un servizio offerto su richiesta da Testo.
  • CO₂ e O₂: valori misurati (o calcolati) nei gas combusti

Bilancio energetico di un impianto di combustione

Nella modalità operativa stazionaria, la somma di tutte le energie alimentate all’impianto deve essere uguale alla somma di tutte le energie cedute dall’impianto, vedere questa tabella:

 

Energie alimentateEnergie scaricate
Potere calorifico inferiore ed energia sensibile del combustibileCalore sensibile ed energia sotto forma di legami chimici dei gas combusti (perdita di rendimento)
Calore sensibile dell’aria comburenteCalore sensibile e potere calorifico inferiore dei residui di combustibile in cenere e loppa
Equivalente termico dell’energia meccanica convertita nell’impiantoPerdite di superficie causate da conduzione termica
Calore recuperato con il prodotto lavorato

Calore perso con il prodotto lavorato

Perdite ordinarie causate da mancanze di tenuta

 

La perdita principale è la perdita di rendimento. Essa dipende dalla differenza tra temperatura dei gas combusti e temperatura dell’aria comburente, dalla concentrazione di O₂ o CO₂ nei gas combusti così come da altri fattori specifici del combustibile. Nelle caldaie a condensazione questa perdita di rendimento viene limitata in due modi: tramite lo sfruttamento del calore di condensazione e la risultante riduzione della temperatura dei gas combusti. La perdita di rendimento può essere calcolata con l’aiuto delle seguenti formule:

FT: temperatura dei gas combusti
AT: temperatura dell’aria comburente
A2, B: fattori specifici del combustibile (vedere tabella)
21: contenuto di ossigeno dell’aria
O₂: concentrazione di O₂ misurata
KK: coefficiente per indicare la perdita di rendimento 
qA come valore negativo quando viene superata la soglia minima del punto di rugiada. Necessario per la misura sugli impianti a condensazione.

Con i combustibili solidi, i fattori A2 e B sono uguali a zero. In questo caso, utilizzando il fattore f la formula viene semplificata nella cosiddetta formula approssimata di Siegert:

FT: temperatura dei gas combusti
AT: temperatura dell’aria comburente
CO₂: concentrazione di CO₂ misurata


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Contenuto della guida pratica

1. Il processo di combustione

1.1 Energia e combustione
1.2 Impianti di combustione
1.3 Combustibili
1.4 Aria comburente, aria teorica
1.5 Gas combusti (fumi) e loro composizione
1.6 Potere calorifico superiore, potere calorifico inferiore, rendimento
1.7 Punto di rugiada, condensa 

2. Analisi dei gas industriali

2.1 Ottimizzazione della combustione
2.2 Controllo del processo
2.3 Controllo delle emissioni

3. Tecnica di analisi della combustione

3.1 Terminologia utilizzata nella tecnica di analisi della combustione
3.2 Analizzatori di combustione

4. Applicazioni dell’analisi della combustione industriale

4.1 Produzione di energia
4.2 Smaltimento dei rifiuti
4.3 Industria mineraria
4.4 Industria dei metalli/minerali
4.5 Industria chimica
4.6 Altri

5. La tecnica di analisi della combustione Testo

5.1 Profilo aziendale
5.2 Caratteristiche tipiche degli strumenti
5.3 Panoramica degli analizzatori di combustione
5.4 Panoramica degli accessori

Guida pratica sulla misura delle emissioni

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