Arderea cazanelor este studiul modului în care combustibilii sunt arse în cazanele care încălzesc apa pentru abur. Există multe aplicații pentru cazanele cu abur, inclusiv încălzirea prin proces chimic, căldura cu abur pentru clădiri și apă caldă și abur pentru a antrena turbina generatoare electrice. Arderea este reacția combustibililor cu oxigenul din aer pentru a crea căldură care este utilizată pentru producerea de abur.
Pentru arderea cazanelor pot fi utilizați o varietate de combustibili, inclusiv gaze naturale, păcură și biocombustibili produși din deșeuri de plante sau animale. Când combustibilul este pulverizat sau atomizat într-un cazan cu aer, o bobină de aprindere sau o flacără pilot mică poate aprinde amestecul. Arderea eliberează o cantitate mare de căldură, dintre care o parte încălzește apa în abur, iar o parte se pierde din cauza radiațiilor și a pierderilor de fum. Radiația este pierderea de căldură în infraroșu care are loc de la un cazan fierbinte într-o cameră mai rece. Pierderile de gaze de ardere sunt gaze încălzite care sunt evacuate din cazan prin evacuarea sau evacuarea acestuia.
Proprietarii și operatorii sunt interesați de maximizarea eficienței arderii cazanului. Principalele aspecte de luat în considerare sunt eficiența arderii sau cât de bine ard amestecurile de combustibil și aer și cum să minimizeze pierderile de căldură. Pierderea de căldură prin radiație poate fi redusă la minimum prin izolarea corespunzătoare a cazanului și a conductelor de abur. Designul și comenzile cazanului pot fi utilizate pentru a maximiza eficiența arderii.
Zona de ardere a unui cazan are în mod normal tuburi care conțin apă și abur care trec printr-o cutie deschisă care poate conține arzătoare și comenzi. Proiectarea tubului poate îmbunătăți eficiența, prin utilizarea sistemelor multi-pass. Tuburile de apă care intră în cazan pot trece mai întâi prin zona de gaze arse, care preia o parte din căldura reziduală și preîncălzește apa. Tuburile pot trece prin zona de ardere de mai multe ori pentru a utiliza pe deplin căldura de ardere, ceea ce îmbunătățește și eficiența.
Eficiența arderii cazanului pentru amestecurile de aer și combustibil este esențială pentru funcționarea corectă a cazanului. O moleculă de combustibil necesită o cantitate teoretică de oxigen pentru a arde complet, dar în realitate este nevoie de oxigen în exces din cauza diferitelor pierderi în zona de ardere. Aerul are aproximativ 21 la sută oxigen, așa că azotul nears din aer trebuie de asemenea încălzit în cazan și evacuat prin coș. Acest lucru afectează și mai mult eficiența cazanului și produce compuși de azot care au fost conectați cu ploaia acide și formarea smogului.
Prea mult oxigen reduce temperatura de ardere a cazanului, poate crea niște poluanți nedoriți și necesită combustibil pentru a încălzi oxigenul și azotul care nu sunt utilizați. Lipsa de oxigen poate reduce eficiența cazanului și poate crea funingine și alte produse secundare care pot deteriora cazanul în timp. Cercetările au descoperit că monitorizarea concentrațiilor de oxigen și gaz de ardere în gazele de ardere și menținerea unei temperaturi corespunzătoare a gazelor de ardere pot optimiza performanța cazanului.
Cazanele mai mici pot fi reglate manual folosind senzori de gaze arse și termometre pentru gaze arse, dar multe cazane pot beneficia de comenzi automate. Este posibil ca cazanele să nu funcționeze într-un singur punct de funcționare, dar vor avea cerințe diferite de abur sau condiții de funcționare, ceea ce face ca setările manuale ale eficienței să nu fie practic. Cazanele mai vechi pot fi echipate ulterior cu comenzi electronice care oferă feedback pompelor de aer și combustibil pentru a oferi cel mai bun raport de ardere.