1. A vizsgált berendezés ismertetése

Átírás

1

2 1. A vizsgált berendezés ismertetése 1.1. Műszaki leírás Szerkezeti felépítés: A kazántest acéllemezből készült, hegesztett kivitelű, 20 mm kőzetgyapot hőszigeteléssel és horganyzott lemez külső borítással látták el. Az égéstér aljában szögacél tartón helyezkedik el a 4 db, öntöttvas tagból és a tűzrácsból álló rostély. A keletkező füstgázok az acéllemezzel két huzamra osztott táskás hőcserélőn áramlanak a füstcsonkon keresztül a kéménybe. A füstcsonkba elzáró szerelvényt építettek be. Működés: A szilárd tüzelőanyagok a rostélyra kerülnek. Begyújtásuk felső és alsó is lehet. A rostélyon égő anyagból keletkező gázok a tüzelőanyagon áthaladva felmelegítik és kiszárítják azt. Az égéshez szükséges primer levegő a huzatszabályzó által mozgatott csappantyún és a rostélyon keresztül jut a tüzelőanyaghoz. A szekunder levegő a felső ajtó szabályozható nyílásain át jut a tűztérbe. A gyártó a kazánhoz mintegy 1000 l pufferhőtároló beépítését javasolja Műszaki adatok 1. ábra A kazán metszete Névleges hőteljesítmény Maximális üzemi nyomás Maximális előremenő vízhőmérséklet Füstcsőcsatlakozás Szélesség Mélység Magasság 19 kw 3 bar 90 C o Ø160 mm 440 mm 1000 mm 1145 mm 3

3 Fűtött felület 1,8 m 2 Rostélyfelület 0,4 m 2 Tömeg 195 kg Víztérfogat 45 dm 3 Égéstértérfogat 645 dm 3 Minimális huzatigény 0,16 mbar Előremenő, visszatérő vízcsonk 5/4 Ajtónyílás 300x300 mm Hőfokszabályzó teljes zárása 90 C o Mezőgazdasági Gépvizsgálati Értesítő 2. A vizsgálatok körülményei A vizsgálat célja volt a tüzelőberendezés hőteljesítményének, tüzelőanyag fogyasztásának, hatásfokának megállapítása, a füstgázemissziós értékeinek mérése, az eredmények összehasonlítása az Energiafelügyelet korábbi vizsgálataival. A vizsgálatoknál a fűtővíz előremenő és visszatérő ágába párba válogatott Pt-100 hőmérőket szereltünk. Ugyancsak Pt-100 hőmérővel mértük a környezeti hőmérsékletet. A füstgázok, a tűztér hőmérsékletét pedig NiCrNi - hőelempárokkal mértük. A kazánon átfolyó vízmennyiséget ultrahangos áramlásmérő segítségével határoztuk meg. A füstgázok elemzése Testo-350 típusú füstgázelemzővel történt. A tüzelőanyag vegyes nyárfa hulladék volt. A tüzelőanyag adagolása kézzel történt. Súlyát előzetesen a helyszínen felállított tizedes mérleggel mértük. Felső begyújtást alkalmaztunk, gyújtósként fenyőtobozt használtunk. Az első adag leégése után a tüzelőanyagot a felső ajtón át jutattuk a tűztérbe. A mért adatokat percenkénti mintavételezéssel, folyamatosan rögzítettük. A tüzelőanyag tulajdonságait a ADDITÍV Bt. határozta meg. A mérések során alkalmazott műszerek: Hőmérsékletek: ADVANTECH mérőkártyák - automatikus adatgyűjtő Érzékelők: 200 C o -ig PT 100 ellenállás-hőmérő, pontosság +/- 0,5 C o 200 C o felett NiCrNi hőelempárok, pontosság +/- 1 C o Vízmennyiség: +/- 5 % Súlymérés: Tizedes mérleg 200 kg-ig pontosság 0,1 kg Füstgázelemzés: Testo 350 füstgázelemző 3. A vizsgálatok eredményei 3.1. Tüzelőanyag vizsgálata A tüzelőanyag nagyrészt nyárfából álló darabos fahulladék volt. A tüzelőanyag-mintát a statisztikai mintavételezésnek megfelelően több helyről vettük, a mintákat összekevertük, majd ebből a keverékből vettük ki az analitikai elemzéshez szükséges mennyiséget. 4

4 A tüzelőanyag összetétele az 1. táblázatban látható. 1. táblázat Tüzelőanyag-jellemzők Összetétel és jellemzők Mértékegység Érték Nedvességtartalom % 18,0 Összes széntartalom % 38,86 Összes hidrogéntartalom % 6,99 Éghető kéntartalom % 0,09 Hamutartalom % 1,75 Oxigéntartalom % 33,71 Nitrogéntartalom % 0,61 Összesen % 100,00 Égéshő kj/kg Fűtőérték kj/kg Tüzelési vizsgálatok 2. táblázat Kazánteljesítmény mérés adatai Mért jellemző Maximális Átlagos Füstgázhőmérséklet 545,7 C o 293,5 C o Lánghőmérséklet 824,0 C o 489,7 C o Előremenő víz hőmérséklete 88,1 C o 70,9 C o Visszatérő víz hőmérséklete 81,1 C o 62,8 C o Kazánteljesítmény 43,9 kw 24,8 kw A mérés során felvett hőteljesítmény-diagramot a 2. ábrán közöljük. előre C vissza C hőtelj. kw Átlag telj.=26,2 kw 90,0 Hőmérséklet (C), teljesítmény (kw) 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, Futó idő (min) 2. ábra Nyírfa-19 hőteljesítmény-mérés diagramja 5

5 3.3. Emissziómérés A füstgázok összetételének mérésekor a következő értékek adódtak: 3. táblázat Füstgázösszetétel mérési adatai Jellemző Maximális Minimális Átlagos Füstgázhőmérséklet 631 C 24 C 290 C O 2 tartalom 20,4 tf% 1,3 tf% 11,4 tf% CO 2 tartalom 18,7 tf% 2,0 tf% 9,8 tf% Légfelesleg 9,8 1,1 3,1 CO tartalom mg/m 3 40 mg/m mg/m 3 NO x tartalom 481 mg/m 3 12 mg/m mg/m 3 SO 2 tartalom 99,8 mg/m 3 0 mg/m 3 10 mg/m 3 Korom + szilárd 0,7 g/m 3 0,1 g/m 3 0,4 g/m 3 Az óránként eltüzelt 11 kg/h tüzelőanyaggal számolva a légszennyező-kibocsátások az alábbiak szerint alakultak. 4. ábra Emisszióadatok Légszennyező Mért Határértékek Koncentráció Kibocsátás 10 m kémény m kémény mg/m 3 kg/h kg/h kg/h Szén-monoxid ,017 5,0 15,0 Kén-dioxid 10,3 0,002 0,15 0,45 Nitrogén-oxidok 153 0,025 0,15 0,45 Halogének - - 0,014 0,042 Korom, pernye 400 0,0043 0,15 0,45 A füstgázösszetételből látható, hogy a kibocsátott szennyezők értéke meg sem közelíti a 10 m magas kéményre megengedett határértékeket Tüzeléstechnikai számítások eredményei A tüzeléstechnikai számítások fontosabb eredményeit a 5. táblázatban láthatjuk, tüzelőanyag: nyárfahulladék. 5. táblázat Tüzeléstechnikai eredmények Megnevezés Mértékegység Érték Fűtőérték: kj/kg Óránkénti levegőszükséglet (Lno): m 3 /kg 4,2 Elméleti szárazfüstgáz-mennyiség (Vszno): m 3 /kg 4,0 Elméleti nedvesfüstgáz-mennyiség (Vnon): m 3 /kg 5,0 Füstgáz max. CO 2 tartalma (CO 2 max) tf% 17,9 Füstgáz max. SO 2 tartalma (SO 2 max) tf% 0,015 Tényleges füstgázmennyiség (Vfg.tény) m 3 /kg 14,7 Óránkénti tüzelőanyag-mennyiség (Tüa) kg/h 11 6

6 3.5. Hatásfok számítás A kazán hatásfokát direkt és indirekt hatásfokméréssel határoztuk meg: Direkt hatásfok: Az egy óra alatt eltüzelt tüzelőanyag mennyisége: B = 11 kg/h A tüzelőanyaggal bevitt hőmennyiség: Q = B x H a = 11 x = kJ A leadott hőmennyiség az átlagteljesítménnyel számolva: Q H = P átl x 3600 = 26,2*3600 = kj Hatásfok = η = 100 x Q H /Q = 100*94320/ =69,5% Indirekt hatásfok: Füstgázhőveszteség vfg = 29,496 Tökéletlen égésből származó hőveszteség vco = 0,104 Salakéghető okozta hőveszteség vsé = 0,098 Felületi hőveszteség vf = 0,400 Összes veszteség vö = 30,498 Hasznos hőteljesítmény Qh = 26,194 kw Hatásfok = η = 69,50 % A mérésekből és számításokból megállapítható, hogy a kazán hatásfoka a 70 % körül van Üzemviteli jellemzők A mérések alatt műszaki meghibásodás sem a tűztéren, sem a kazánnál, sem a huzatszabályzónál nem fordult elő. A kazán üzemvitele a gépkönyvben leírtaknak megfelelő volt Munkavédelmi jellemzés A berendezés villamos alkatrészeket nem tartalmaz, munkavédelmi vizsgálatra nem kötelezett. A berendezés csak nyitott fűtési rendszerben üzemeltethető, kazánbiztosi felügyelet alá nem tartozik. Gyártási engedély száma: TMB 1/56-01/36.000/

7 3.8. Előző mérésekkel való összehasonlítás A NYÍRFA-19 típusjelű kazán szeptemberében kapott gyártási engedélyt az Állami Energetikai és Energiabiztonság-technikai Felügyelettől. Az engedélyt a Felügyelet az Energetikai Vizsgálatok Műszaki Főosztálya Tüzeléstechnikai Osztályának 27872/EF számú jelentésére alapozták. Ezen jelentésben szereplő mérési adatok kisé eltérnek az általunk mért adatoktól. A mérési adatokat a 6. táblázatban hasonlítjuk össze. 6. táblázat Mérési adatok összehasonlítása Mérési adat ÁEEF FVMMI Megjegyzés Kazán telj. kw 19,6 26,2 Eltérés +33 %, ami az eltérő tüzelőanyagból és a forszírozott üzemből adódott Tüzelőanyag akác nyárfa Fűtőérték kj/kg Nedvesség % 8,03 18,00 Füstgázhőmérséklet C o ,6 Huzat mbar 0,16 0,25 Hatásfok % 86,2 69,5 A 70 % körüli hatásfok az ilyen egyszerű tűzterű kéthuzamú kazánoknál elfogadható érték. 4. Szakvélemény A kazán alkalmas 500 mm-nél nem nagyobb hosszméretű, éghető háztartási, gazdasági hulladékok, faalapú tüzelőanyagok eltüzelésére. A berendezés a névleges 19 kw hőteljesítménynél nagyobb teljesítmény leadására is képes, igaz, hogy ilyenkor a megnövekedett huzat és füstgázhőmérséklet miatt a hatásfok némiképp romlik. A berendezéseknél mért füstgázemissziós értékek megfelelőek, a 10 m magasságú kéménynél is a megengedett határértékek alatt maradnak. 5. Üzemviteli ajánlások, javaslatok A Nyírfa-19 típusú vegyes tüzelésű háztartási kazán vizsgálati eredményei alapján javasoljuk az üzemeltetőnek: nedvesebb anyag eltüzelésénél felső begyújtást alkalmazzon, a kémény huzata minimálisan 0,16 mbar legyen, a huzatszabályzónak C o elérésekor teljesen el kell zárnia a primer levegőt, ajánlatos ilyenkor a felső ajtón lévő levegőnyílásokat is elzárni, egyszerre 6-8 kg-nál nagyobb tüzelőanyag-adagot ne tegyen a tűzre, mert ilyenkor túlzott gázosodás léphet fel. 8

8 az előremenő vízcsőbe, a hideg rendszernél előforduló kátrányosodás elkerülésére, ajánlatos visszakeringető szelepet beépíteni, a fűtési rendszerbe ajánlatos hőtároló puffertartályt betervezni. Záradék A vizsgálati eredményeket az FVM Műszaki Intézet és az FVMMI GM Gépminősítő Közhasznú Társaság közös tudományos-műszaki tanácsa jóváhagyta. Lektor és sorozatszerkesztő: Dr. Hajdú József Műszaki szerkesztő: Pálinkás Gábor Igazgatók: Dr. Fenyvesi László, FVM Műszaki Intézet Dr. Szente Márk, FVMMI GM Gépminősítő Közhasznú Társaság Gödöllő, november hó 9