Vplyv spôsobu regulácie spaľovac ovacích ch kotlov na výkonové a emisné parametre Jozef Jandačka, Marian Mikulík Žilinská univerzita v Žilině Technologické trendy při vytápění pevnými palivy 21 Skalní mlýn 3. - 4. 1. 21
Regulácia kotlov s ručnou obsluhou V praxi kotly: s mechanickou reguláciou množstva spaľovacieho vzduchu = bez ventilátoru, toru, prívod vzduchu závisz visí od termoregulačného ventilu, s reguláciou tepelného výkonu = odťahový nebo pretlakový ventilátor, tor, určuj ujúca veličina ina = teplota vody,, mnom nožstvo vzduchu podľa a rozdielu medzi želanou a skutočnou teplotou vody, s reguláciou tepelného výkonu a reguláciou procesu spaľovania = odťahový nebo pretlakový ventilátor tor = otáčky regulujú množstvo vzduchu, určuj ujúca veličina ina = teplota spalín, drahšie regulácie = lambda sonda nebo meranie CO. 2/24
Kombinovaná regulácia tepelného výkonu a spaľovacieho procesu 3/24
Schéma zapojenia pre meranie parametrov pre stanovenie výkonu tepla priamou metódou 4/24
Zplyňovac ovací kotol menovitý výkon Priebeh teploty komínovej (tk), okolia (t), vlhkosti (fi), ťahu (pk) bez lambda sondy s lambda sondou 5/24
Zplyňovac ovací kotol menovitý výkon Priebeh tepelného výkonu a teploty vody bez lambda sondy s lambda sondou 6/24
Zplyňovac ovací kotol menovitý výkon Záznam produkcie emisií CO a NOx 7/24 bez lambda sondy Pozn.: CO [mg/m 3 ] = osa vpravo, NOx [mg/m 3 ] = osa vlevo s lambda sondou
Zplyňovac ovací kotol menovitý výkon Porovnanie nameraných priemerných hodnôt Parameter Komínová teplota [ C] Tepelný výkon [kw] Tepelná účinnosť [%] Oxid uhoľnatý [mg/m 3 ] Zplyňovací kotol bez lambda sondy 17 22,2 84, 495 Zplyňovací kotol s lambda sondou 162 26, 88,4 246 8/224
Zplyňovac ovací kotol minimálny výkon Priebeh teploty komínovej (tk), okolia (t), vlhkosti (fi), ťahu (pk) bez lambda sondy s lambda sondou 9/24
Zplyňovac ovací kotol minimálny výkon Priebeh tepelného výkonu a teploty vody bez lambda sondy s lambda sondou 1/24
Zplyňovac ovací kotol minimálny výkon Záznam produkcie emisií CO a NOx 11/24 bez lambda sondy Pozn.: CO [mg/m 3 ] = osa vpravo, NOx [mg/m 3 ] = osa vlevo s lambda sondou
Zplyňovac ovací kotol minimálny výkon Porovnanie nameraných priemerných hodnôt Parameter Komínová teplota [ C] Tepelný výkon [kw] Tepelná účinnosť [%] Oxid uhoľnatý [mg/m 3 ] Zplyňovací kotol bez lambda sondy 88, 11, 75, 177 Zplyňovací kotol s lambda sondou 79, 11,2 83,4 726 12/24
Kotol s automatickým riadením Regulácia: tepelný výkon, proces spaľovania, riadenie prívodu paliva 13/24
Automatické podávanie paliva Nameraný tepelný výkon 2 2 18 17,93 18 17,93 16 15,758 16 15,389 Výkon - Q [kw] 14 12 1 12,754 1,96 Výkon - Q [kw] 14 12 1 14,342 12,693 8 18 15 12 9 doba podávania [s] 8 25 28 31 34 doba státia [s] konštantný čas státia 25 s konštantný čas podávania 18s 14/24
Automatické podávanie paliva Nameraný tepelný výkon 2 18 16,257 17,93 16,54 16 14,877 Výkon - Q [kw] 14 12 1 8 15-22 18-25 2-27 3-37 čas podávania-státia[s] časová diferencia 7 sekúnd 15/24
Automatické podávanie paliva Množstvo oxidu uhličitého (CO 2 ) v spalinách 13 13 12 12 11 1 11 CO2[%] 9 8 CO2[%] 1 9 7 6 8 5 7 4 16/24 1 2 3 4 čas [min] podávanie 18 s. podávanie 15 s. podávanie 12 s. podávanie 9 s. konštantný čas státia 25 s 6 1 2 3 4 čas[min] státie 25 s. státie 28 s. státie 31 s. státie 34 s. konštantný čas podávania 18s
Automatické podávanie paliva Množstvo oxidu uhličitého (CO 2 ) v spalinách 13 12 11 1 CO2[%] 9 8 7 6 5 4 1 2 3 4 čas[min] 18-25 15-22 2-27 3-37 17/24 časová diferencia 7 sekúnd
Automatické podávanie paliva Priebeh produkcie oxidu uhoľnatého (CO) 1 1 CO [mg/m3] CO [mg/m3] 1 2 3 4 čas [min] podávanie 18 s. podávanie 15 s. podávanie 12 s. podávanie 9 s. 1 2 3 4 čas[min] státie 25s. státie 28 s. státie 31 s. státie 34 s. 12/24 konštantný čas státia 25 s konštantný čas podávania 18s
Automatické podávanie paliva Priebeh produkcie oxidu uhoľnatého (CO) 2 CO [mg/m3] 1 1 2 3 4 čas[min] 18-25 15-22 2-27 3-37 19/24 časová diferencia 7 sekúnd
Automatické podávanie paliva Priemerná hodnota oxidov dusíka (NOx) 1 9 8 7 82 98 82 74 12 1 8 82 116 11 12 6 NOx [mg/m3] 5 4 3 NOx [mg/m3] 6 4 2 2 1 18 15 12 9 doba podávania [s] 25 28 31 34 doba státia [s] konštantný čas státia 25 s konštantný čas podávania 18s 2/24
Automatické podávanie paliva Priemerná hodnota oxidov dusíka (NOx) 1 14 93 99 82 8 NOx [mg/m3] 6 4 2 15-22 18-25 2-27 3-37 čas podávania-státia[s] 21/24 časová diferencia 7 sekúnd
Automatické podávanie paliva Produkcia emisií pri spaľovaní čierneho uhlia a drevných peliet 12 12 12 12 Teplota - vrat (t1) Teplota - výstup (t2) Tepelný výkon Teplota - vrat Teplota - výstup Tepelný výkon T e p lo ta - v ý s tu p (t 2), te p lo ta - v ra t (t 1) [ C ] 1 8 6 4 2 1 8 6 4 2 T e p e ln ý v ý k o n [k W ] T e p lo ta - v ý s tu p (t2), te p lo ta - v ra t (t1) [ C ] 1 8 6 4 2 1 8 6 4 2 T e p e ln ý v ý k o n [k W ] 22/24 3 6 9 12 15 18 21 24 27 3 33 36 čas [min] čierne uhlie (H u = 27 MJ/kg) výkon = 24,8 kw účinnosť = 83,1 % 3 6 9 12 15 18 21 24 27 3 33 36 čas [min] drevné pelety (H u = 16,5 MJ/kg) výkon = 23,3 kw účinnosť = 82,6 %
Automatické podávanie paliva Produkcia emisií CO, NOx pri spaľovaní čierneho uhlia a drevných peliet 25 2 Oxid uhoľnatý (CO) Oxidy dusíka (NOx) 25 2 4 3 5 4 35 Oxid u h oľn atý [m g.m -3 ] 15 1 5 15 1 5 Oxid Oxid uhoľnatý y d u síka [mg.m g -3.m ] -3 ] 3 2 5 2 1 5 1 3 25 2 15 1 Oxidy dusíka [mg.m -3 ] 5 1 15 2 25 3 35 4 čas [min] 5 5 Oxid uhoľnatý (CO) Oxidy dusíka (NOx) 5 1 15 2 25 3 35 4 čas [min] 23/24 čierne uhlie priemer CO = 845 mg/m 3 priemer NOx = 81 mg/m 3 drevné pelety priemer CO = 217 mg/m 3 priemer NOx = 195 mg/m 3
Ďakujem za pozornosť... prof. Ing. Jozef Jandačka, PhD. doc. Ing. Marian Mikulík, PhD. Katedra energetickej techniky Strojnícka fakulta Žilinská univerzita v Žiline Univerzitná 1 1 26 Žilina tel.: 41 513 2859 tel.: 41 513 288 e-mail: jozef.jandacka@fstroj.uniza.sk, marian.mikulik@fstroj.uniza.sk