Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék. Biomassza tüzelés

Hasonló dokumentumok
MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV. A mérési jegyzőkönyvet javító oktató tölti ki! Kondenzációs melegvízkazám Tanév/félév Tantárgy Képzés

Megújuló energiák alkalmazása Herz készülékekkel

Tüzeléstan előadás Dr. Palotás Árpád Bence

Helyszínen épített vegyes-tüzelésű kályhák méretezése Tartalomjegyzék

UNIFERRO Kazán és Gépgyártó Kft.

Gázégő üzemének ellenőrzése füstgázösszetétel alapján

Energianövények, biomassza energetikai felhasználásának lehetőségei

Stacioner kazán mérés

Szilárdtüzelésű kazánok puffertárolóinak méretezése

Biomassza fogalma: Biológai eredetű szervesanyag-tömeg a vízben és a szárazföldön élő és nemrég elhalt szervezetek

Kazánok energetikai kérdései

7. lakás 1. Fűtőanyag elnevezése: tűzifa Összetétel (kg/kg): Szén Hidrogén Oxigén Víz Hamu

Épületgépész technikus Épületgépész technikus

23/2001. (XI. 13.) KöM rendelet

HATÁSFOKOK. Elhanyagoljuk a sugárzási veszteséget és a tökéletlen égést és a további lehetséges veszteségeket.

23/2001. (XI. 13.) KöM rendelet

Szilárd biomassza energetikai hasznosíthatóságának vizsgálata a Tiszai Erőmű telephelyén

Gázkazánok illesztése meglévõ fûtési rendszerhez (Gondolatébresztõ elõadás)

Kazánok hatásfoka. Kazánok és Tüzelőberendezések

VII. Országos Kéménykonferencia Előadó: Gazda-Pusztai Gyula. Viessmann Werke Biomassza tüzelés- fa alapú tüzelőanyagok

Energiagazdálkodás és környezetvédelem 3. Előadás

UNIFERRO Kazán és Gépgyártó Kft.

Az égéstermék-elvezetés méretezése és fogásai

Biomassza tüzelésű kazánok

Tájékoztató. Használható segédeszköz: -

Érdekességként néhány fafajta fűtőértéke 15%-os nedvességtartalom esetén:

Gázellátás. Gázkészülékek 2009/2010. Előadó: NÉMETH SZABOLCS Mérnöktanár

Nettó ár [HUF] ,00

zeléstechnikában elfoglalt szerepe

TOTYA S szilárdtüzelésű kazánok

NARDI gyártású WA-G típusú VEGYES TÜZELÉSŰ KAZÁN MOZGÓ ROSTÉLLYAL

Környezetbarát fatüzelés. Környezetvédelmi és Természetvédelmi Igazgatóság

Elektronikus Füstgázanalízis

Mekkora az égés utáni elegy térfogatszázalékos összetétele

Elektronikus Füstgázanalízis

Major Ferenc részlegvezető ACIS Benzinkúttechnika kft.

AKRON BIO400 / BIO400+ BIOMASSZA TÜZELÉSŰ FORRÓLEVEGŐ GENERÁTOR

1. TECHNIKAI JELLEMZŐK ÉS MÉRETEK 1.1 MÉRETEK 1.2 HIDRAULIKAI VÁZLAT 1.3 VÍZSZÁLLÍTÁS HATÁSOS NYOMÁS DIAGRAM. L= 400 mm H= 720 mm P= 300 mm

A..TNM rendelet az épületenergetikai követelményekről, az épületek energiatanúsítványáról és a légkondicionáló rendszerek időszakos felülvizsgálatáról

A fa mint energiahordozó felhasználási lehetőségei a távhőszolgáltatásban és a fontosabb környezeti hatások

Miért biomassza fűtés?

MŰANYAG HULLADÉK HASZNOSÍTÓ BERENDEZÉS

MAGYAR KAPCSOLT ENERGIA TÁRSASÁG COGEN HUNGARY. A biogáz hasznosítás helyzete Közép- Európában és hazánkban Mármarosi István, MKET elnökségi tag

KF-II-6.8. Mit nevezünk pirolízisnek és milyen éghető gázok keletkeznek?

Mérnöki alapok 8. előadás

Miért éppen Apríték? Energetikai önellátás a gyakorlatban

Energiahatékony gépészeti rendszerek

VERA HE TERMÉSZETESEN RUGALMAS

Égéshő: Az a hőmennyiség, amely normál állapotú száraz gáz, levegő jelenlétében CO 2

Instacioner kazán füstgázemisszió mérése

XXIII. Dunagáz Szakmai Napok Konferencia és Kiállítás

MÉRÉSI JEGYZİKÖNYV. A mérési jegyzıkönyvet javító oktató tölti ki! Mechatronikai mérnök Msc tananyagfejlesztés TÁMOP

Elgázosító CHP rendszer. Combined Heat & Power

TÖRÖK IMRE :21 Épületgépészeti Tagozat

KÉNYSZER ÉS ADAPTÁCIÓ. Avagy: Az út amit választottunk!

Szekszárd, október 20.

PiAndTECH FluidKAT katalitikus izzóterek

Hatékony fűtés és fűtéstechnológiai ismeretek alacsony jövedelmű csoportok számára

EGY VÍZSZINTES TALAJKOLLEKTOROS HŐSZIVATTYÚS RENDSZER TERVEZÉSE IRODALMI ÉS MONITORING ADATOK FELHASZNÁLÁSÁVAL

This project is implemented through the CENTRAL EUROPE Programme co-financed by the ERDF.

Megújuló energiaforrások alkalmazása korszerű fűtési rendszerekben (II. rész)

Biomassza tüzelés kommunikációs dosszié BIOMASSZA TÜZELÉS ANYAGMÉRNÖK MESTERKÉPZÉS TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Passzívház szellőzési rendszerének energetikai jellemzése

Hőtechnikai berendezéskezelő É 1/5

Ariston Hybrid 30. Kondenzációs- Hőszivattyú

Stratégia és fejlesztési lehetőségek a biológiailag lebomló hulladékok energetikai hasznosításában

Éves energetikai szakreferensi jelentés

Háztartási kiserőművek. Háztartási kiserőművek

Tüzelési szempontból a faapríték legfontosabb jellemzői: * Nedvességtartalom, illetve fűtőérték

Létesítményi energetikus Energetikus

Danfoss Hőcserélők és Gömbcsapok

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

Agrár-környezetvédelmi Modul Agrár-környezetvédelem, agrotechnológia. KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc

Hulladékhasznosító mű létesítésének vizsgálata a Tiszai Erőmű telephelyén

Nagy teljesítményű tüzelőberendezések emisszió vizsgálata március 22. Előadó: Engel György

Felkészülés az új energiahatékonysági követelmények bevezetésére. Szerkesztő: Sőbér Livia - Módosítás: május 26. kedd, 14:54

Mérnöki alapok 8. előadás

Szakolyi Biomassza Erőmű kapcsolt energiatermelési lehetőségei VEOLIA MAGYARORSZÁGON. Vollár Attila vezérigazgató Balatonfüred, 2017.

Két szóból kihoztuk a legjobbat... Altherma hibrid

A kazánokról: Nagy víztér, stabil égés 2 KOCKA BÁLA 3 KOCKA BÁLA 1 KÖR BÁLA. ALTHERM KFT H-6800 Hódmezővásárhely Andrássy út 29

Takács Tibor épületgépész

Kombinált napkollektoros, napelemes, hőszivattyús rendszerek. Beleznai Nándor Wagner Solar Hungária Kft. ügyvezető igazgató

Biobrikett-gyártás technológiai fejlesztése

MŰSZAKI SAJÁTOSSÁGOK. 4.4 Műszaki adatok M SV/T TELEPÍTÉS Adatok fűtésnél

Hőszivattyúk - kompresszor technológiák Január 25. Lurdy Ház

DEFRO Robert Dziubeła Vegyesprofilú vállalat Strawczyn, Ruda Strawczyńska 103A

MŰSZAKI SAJÁTOSSÁGOK. 4.4 Műszaki adatok M SM/T TELEPÍTÉS

A használati melegvízellátó rendszerek korszerűsítésének egyes hazai tapasztalatai (nem csak a távhőszolgáltatás területéről)

Szabadentalpia nyomásfüggése

Kazánok működtetésének szabályozása és felügyelete. Kazánok és Tüzelőberendezések

Energetikai minőségtanúsítvány összesítő

Biomassza alapú hıszolgáltatási mintaprojektek MÉGSZ - Megújuló energia szakmai nap november 21.

A kondenzációs kazántechnika kiaknázási lehetőségei társasházaknál

DV285 lemezes hőcserélők, E típus

AZONOSSÁGI NYILATKOZAT WE nr 24/R 1/01/2014

Használati meleg víz termelés

ADATFELVÉTELI LAP Égéstermék elvezetés MSZ EN alapján történő méretezési eljáráshoz

1. A vizsgált berendezés ismertetése

AZ ÉPÜLET FŰTÉS/HŰTÉS HATÉKONYSÁGÁNAK NÖVELÉSE FÖLDHŐVEL

Előadó: Versits Tamás okl. épületgépész szakmérnök üzletágvezető - Weishaupt Hőtechnikai Kft

Átírás:

Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék Biomassza tüzelés BSc épületgépészeti mérések Felkészülési segédlet Mérés helye: BME Stokes Labor Mérésvezető: Érces Norbert (BME D ép. fszt. Macskásy Labor, elérhetőség: ercesnorbert@gmail.com tel.:463-2632)

1. Általános ismertető 1.1. Bevezető Az egyre inkább csökkenő primer energiakészlet következtében mára teljes mértékben kiszámíthatatlanná váltak az energiaárak. Bár egyre nagyobb szerepet tölt be egy-egy épület üzemeltetése során a gazdaságosság, illetve a környezettudatosság, azonban az épületek túlnyomó része épületfizikai és gépészeti szempontból sem tudja követni a korszerű igényeket. Mindeközben az Európai Unió fokozatosan szigorítja az épületekre vonatkozó követelményértékeket, amelyeket nyilvánvalóan a jelenlegi állapotok nehezen, vagy egyáltalán nem közelítenek meg. A meghatározott értékeket a megő épületek esetében csak hatékony utólagos beavatkozással lehet elérni az energiaveszteség csökkentésével, illetve a megújuló energiatermelés arányának növelésével. Hatékony megoldást egyre inkább csak jól szigetelt, kedvező primer energia felhasználású energiatermelésen alapuló épülettel lehet elérni. A szabályozás minden Európai Unió tagállamban más és más, azonban a folyamatos módosítások a különböző szabályozásokat egy adott határérték felé próbálják terelni. A fenti változások új, energia hatékony berendezések alkalmazását idézték elő, amelyre egy megoldásként szolgálnak a biomassza tüzelésű kazánok. A mérés során megismerjük a fatüzelést, azon belül is a pellet tüzelés elv, módszereit, a hőtermelő berendezés felépítés, működés és annak különböző kapcsolási lehetőségeit. 1.2. Biomassza tüzelőanyagok A biomassza a szén, a kőolaj és a földgáz után a negyedig legnagyobb energiaforrásunk, amely a fejlődő országokban megközelítőleg 35%-át teszi ki az energiafelhasználásnak. Az Európai Unió célkitűzései alapján 2020-ra a megújuló energiaforrások részarányának 20%-os növekedés kell elérni, amelyből Magyarország 13%-ot vállalt. A biomassza keletkezése alapján három csoportra bontható: Elsődleges biomassza: a természetes vegetáció (mezőgazdasági növények, erdő, mező, stb.) Másodlagos biomassza: az állatvilág és az állattenyésztés fő és melléktermékei Harmadlagos biomassza: feldolgozó iparok gyártási mellékterméke, az emberi működés melléktermékei. Tüzeléstechnikában elsősorban az elsődleges biomasszát használjuk föl, amelynek k legelterjedtebb fajtája a pellet és a faapríték, hiszen ezek remekül automatizálhatóak, komfortos tüzelési és üzemeltetési felteleket biztosítanak. 2

Biomassza fajtái: szalma, venyige, nyesedék, erdő- és fafeldolgozási hulladék egyéb hulladék tűzifa pellet biobrikett. A különböző biomassza fajták hátrányaként és problémájaként a tüzelőanyag megfelelő nedvesség tartalmának eltérése jelentkezhet. A kukorica szár tüzelésekor pl. úgynevezett támasztólángot használnak, hogy a folyamatosan változó nedvesség tartalom mellett is megfelelő hőenergiát lehessen kinyerni és hasznosítani. 1.3. Néhány tüzelőanyag jellemző fűtőértéke Fűtőanyag Fűtőérték [MJ/kg] Fűtőérték [kwh/kg] Frissen vágott fa 6,8 1,9 Szárított fa 14,4-15,8 4-4,4 Szalma 17 4,8 Pellet 18 5 Barnaszén 8 2,2 Barnaszén brikett 2 5,6 Tőzeg 15 4,2 1. táblázat: Néhány anyag fűtőértéke A mérés során használt fapellet fűtőérték gyakorlaton tesszük közzé. 2. A fa elégetése A fa szilárd tüzelőanyag, azonban meggyújtva túlnyomó részt ( tömeg szerint a 83%-a) fagázként ég el. A gázalakban elégett tömegszázalék adja a fűtőértékének mintegy 70%-át. fangáz magas lángjával égő fának nagy tűztérre van szüksége. A gázláng köré felhevített, oxigénben gazdag friss egőtöbbletet (előmelegített szekunder egő) kell biztosítani, amire azért van szükség, mert a képződött, energiában gazdag fagáz így ég el maradéktalanul. Mivel a fa a természetben nőtt anyag, így a fatűz fejlődési szakaszai nem, vagy csak nagyon nehezen írhatóak le egészen pontosan. A növekvő hőmérséklet és maguk az égési folyamatok fokozatosan nyomulnak a fa felszínől befelé. A légszáraz fában visszamaradt nedvesség még mindig a tömeg 15-20%-a. Ez a nedvesség csak 100 C körüli hőmérsékleten távozik a fából. A fa összetevői nagyságrendileg egy időben 3

kezdenek folyékonnyá válni, molekuláik hasadni és párologni kezdenek és 100-200 C-on a képződő gázok a fát még nagyon lassan hagyják el. A leghamarabb képződő fagázokat a gyújtópapír lángja gyújtja be, azonban ha gyújtólángot elvesszük, az égési folyamat leállna. Ezért kb. 225 C ig kell a fával hőenergiát közölni, hogy az égési folyamat ne álljon le. Ezt az endoterm folyamatot váltja fel nagyságrendileg 260 C-nál egy exoterm folyamat, amikor már hőtöbblet keletkezik. A fagáz reakcióképes összetevőire, azaz szénre és hidrogénre nagyságrendileg 1000 C hőmérsékleten bomlik sz tökéletesen és oxidálódik. Ez azt jelenti tehát, hogy a tökéletes égéshez magas hőmérsékletre van szükség, hogy ne szabaduljon föl tökéletlenül hasadt szénhidrogén a füstgáz elvezető rendszeren át a környezetbe. Tökéletes égés során CO2 és H2O keletkezik. Környezetvédelmi szempontból ezért a fatüzelést szén-dioxid semlegesnek tekintik, hiszen eltüzelése során éppen annyi CO2 szabadul föl, amennyit élete során megkötött. A gyorsan távozó fagáz miatt nem jut elegendő oxigén a fadarab felületére, ezért ez egyre inkább faszénné alakul át, amely 50-800 C hőmérsékleten elizzik, hiszen a tiszta faszén gyakorlatilag láng nélkül ég, ezért nem való kandallóba, de kiválóan alkalmas kerti grillezésre. 2.1. Szilárd tüzelőanyag összetele Éghető összetevők: Szén (C) Hidrogén (H) Kéne (S) Nem éghető összetevők: Oxigén (O) Nitrogén (N) Nedvességtartalom (H2O) Hamu (karbonátok, szilikátok, foszfátok, szulfátok, oxidok, stb.) A biomasszát alkotó szerves vegyületek termikus bomlása igen széles hőfokskálán megy végbe, emellett a biomassza illó éghető része az összes éghetőnek több mint 75%-a. Egy folyamatos égésre alkalmas biomassza-halmaz égése leegyszerűsítve a következők szerint megy végbe: C+O2=CO2 2H2+O2=2H2O S+O2=SO2 A súly és térfogat szerinti egyesülési egyenleteket figyelembe véve, ha C+H2+S+O2+N2+n+h=1kg 4

Ahol: n nedvességtartalom, h hamu. 1. ábra: Tüzelési folyamat blokk vázlata 2.2. Elméleti és valóságos égési egő és füstgáz meghatározása Az égéshez szükséges tényleges egőmennyiség meghatározásához szükségünk van az elméleti oxigén mennyiségére és a légfeleslegtényező értékére. A tüzelőanyag tökéletes elégetéséhez az elméletinél nagyobb mennyiségű egőt kell felhasználni. A többletegőt légfelesleg tényezővel (λ) fejezzük ki, amely megadja, hogy a ténylegesen felhasznált egő hányszorosa az elméleti egőszükségletnek. Az elméletileg szükséges egő mennyiség az alábbi összefüggés alapján határozhatjuk meg: O2elm=1,867C+5,6H2+0,75S-0,7O2 [Nm 3 /kg] Az elméleti egőszükséglet 21% O2-t és 79% N2-t tartalmaz. Ez alapján: Lo=1/0,21*O2elm=4,76O2elm [Nm 3 /kg] Az elméleti égési egő és a légfelesleg tényező ismeretében meghatározhatjuk a valóságos égési egő mennyiség: Lv=λ*Lo [Nm 3 /kg] A normál köbmer (Nm 3 ) 0 C-os (273,15K) és 1,013bar nyomású gáz térfogategysége. 5

A légfelesleg tényező értékének meghatározásához szükség van az elméleti füstgázmennyiség értékére is. Ennek meghatározása az alábbi módon történik: 1,86*C+0,683*S+11,1*H2+O2elm*3,72=CO2+SO2+H2O+N2 [Nm 3 /kg] Az elméleti oxigén és füstgázmennyiség meghatározásához néhány biomassza típusra ad rálátást az alábbi táblázat kémiai összetevők, fűtőérték, hamu és illő éghető összetevők szempontjából. 2. ábra: Néhány biomassza típus tüzeléstechnikai alapadata Természetesen minden egyes biomassza tüzelőanyag esetében szükségünk van a pontos jellemzőiknek az ismeretére. A fenti táblázat csaj tájékoztató jellegű, átlagos értékeket tartalmaz. A hallgatói mérés során tekintsük a pelletet sima fának, a jegyzőkönyv elkészítéséhez ehhez az anyaghoz tartozó értékeket vegyük figyelembe. 2.3. Légfelesleg tényező meghatározása A légfelesleg tényező meghatározása a fentiek alapján és méréses úton történő együttes alkalmazása során történik. A mérendő komponensek alapján k féle módszert különböztetünk meg. Mérhetjük a füstgáz O2 tartalmát, vagy a CO2 tartalmát. A k összefüggés tehát: ahol: λ légfelesleg tényező [-], Sz V 0 elméleti füstgázmennyiség [m 3 /kg], L0 elméleti egő mennyiség [m 3 /kg], O2mért füstgázban mért oxigén tartalom [%], CO2mért füstgázban mért szén-dioxid tartalom [%], 6

CO2max füstgáz elméleti szén-dioxid tartama, amikor az egész szén mennyiség, adott L0 elméleti egőszükséglet mellett szén-dioxiddá ég el. 3. Nedvességtartalom A frissen kitermelt fa tömegnek a fel víz teszi ki, amely egy év alatt egy jól átszellőztetett, száraz tárolóban 15-20%-ra csökkenthető. Nedves őszi napokon a nedvességtartalom valamivel meghaladhatja a 20%-ot is, mert a fa a környező egővel nedvességet cserél, ún. nedvességi egyensúlyra áll be. Ez alapján a fa abszolút száraz tömegre vonatkoztatott nedvességtartalma átlagosan 15-20%. Relatív nedvességtartalom: ahol: relatív nedvességtartalom % = (Mn-Msz)/Msz x 100, Mn - a faforgács szárítás előtti tömege, Msz a faforgács szárítás utáni tömege. A képletben szereplő mennyiségekben azért szerepel faforgács és, mert a legegyszerűbb nedvességtartalom vizsgálat során hideg, éles láncfűrésszel kettévágott hasábfa forgácsait felfogjuk tömeg lemérjük. Ez adja meg a szárítás előtti tömeget. Ezután a forgácsokat mintegy 10 órára 100-110 C-on sütőben szárítjuk, így kaphatjuk meg a szárítás utáni tömeget. 4. Pellet előállítása A pellet egy görgős préseken keresztül készített, körcellás tömörítmény. Mérete jellemzően Ø10-25 mm és a takarmányliszt üzemekben ismertté vált technológiához képest magasabb tömörséggel bír (1-1,3 g/cm 3 ). A nagyságrendileg 800 bar nyomáson előállított tüzelőanyag nedvességtartalma 10-12%. A pellettel hasonló technológiával és elvi megfontolásokon alapul a biobrikett gyártás is. Tüzeléstechnikai tulajdonságai hasonlóan kedvező ennek a tüzelőanyagnak is. 7

Érdemes azonban figyelemben tartani azt is, hogy ugyan a biomassza tüzelés egy energia hatékony tüzelési módszernek minősül, azonban a pellet és a biobrikett előállítása nem elhanyagolható energiafelhasználást igényel a présgépek működtetése miatt. Ez az összenergia felhasználás tekintetében nem elhanyagolható teljesítményfelvelt jelent, amelynek befolyásolni kellene energetikai számítások során a primerenergia átalakítási tényező érték pl. a hasábfához képest. A 7/2006 TNM rendelet hatályos változatában azonban mindkettő érték egyaránt 0,6 [-]. Megjegyzés: A primerenergia-átalakítási tényező egy olyan szorzó szám az energetikai számításoknál, amely magában foglalja, hogy a felhasznált energiaforrás előállításához fajlagosan mennyi primerenergiát kellett fölhasználni. A földgáz esetén ez az érték 1, míg a villamos energiánál ez 2,5. Ez abból adódik, hogy egységnyi villamos energia előállításához 2,5 egységnyi primerenergiát használunk föl pl. földgáz elégetésével a turbinák meghajtásához. 5. Tüzelőberendezések A fatüzelés legnagyobb hátránya a gáztüzeléssel szemben a szakaszos üzemvitel és nehezebben szabályozható tüzelés. Az elmúlt években azonban jelentős fejlődésen mentek keresztül a biomassza tüzelésű kazánok automatizálhatóság és ezáltal komfortos üzemeltetés szempontjából. A hasábfa eltüzelésére hagyományos kialakítású berendezések is alkalmasak. Elsősorban a hagyományos szó alatt ebben az esetben felhasználási területet értünk (kisebb teljesítményű központi fűtések). Ezen berendezések teljes felügyeletet igényelnek, nem automatizálhatóak, maximum az égési egő mennyiség képes szabályozni egy erre a célra kifejlesztett szabályozó szelep. A megrakások számát teljesítménynöveléssel párhuzamosan bekötött puffer tárolóval lehet csökkenteni, azonban ennek természetesen a, helyigény mellet, jelentős anyagi vonzatai is vannak. Ezekben a hagyományos kialakítású kazánokban biobrikett tüzelése szintén lehetséges. Korszerűbb megoldásnak bizonyulnak a faapríték, valamint a pellet tüzelésű berendezések, amelyek tökéletesen automatizálhatóak és a korszerű elektronikus szabályozókkal ellátott rendszerük a tüzelés szakaszos tulajdonságait is jobban kezelik. Az 1. ábrán a tanszéki laboratóriumban is megtalálható Herz Pelletstar kazán robbantott ábrája látható. 8

Lambda szonda Vezérlő panel Rozsdamentes acél égőkamra Automatikus rostély tisztító Hőcserélő Tüzelőanyag adagoló 3. ábra: Hertz Pelletstar A kazán vezérlése lambda szonda segítségével szabályozza az égést, és optimális égési körülményeket próbál teremteni. A lambda-szonda a füstgáz maradék oxigéntartalmát méri és számolja át CO2-re, ezzel befolyásolja az üzemanyag adagolást. Akár csak a hasábfa tüzelésű kazánoknál, az apríték és pellet kazánoknál is javasolt puffer tároló beépítése, hiszen a kedvező hatásfok érdekében szükséges az ideális égést fenntartani a kazánban, azonban a hőigények elég kevés esetben fedik le a teljes méretezési állapotot, így a megtermelt fölösleges hőenergia betárazható egy tárolóba. A puffer tárolók optimális méretezési elvei jelenleg egy kiaknázatlan területe az épületgépészetnek, sok esetben ökölszámokat használnak a tervezők (25 l/kw, 50 l/kw). Néhány gyártó ajánlást tesz méretezési eljárásra, de a legtöbb esetben a tapasztalati, ekkorát szoktunk elv a mérvadó. Az ETA HACK faapríték és pellet tüzelésű kazángyártó cég katalógus az alábbi összefüggést ajánlja puffer tároló választására, de teljesítménytől függően javasol a számítástól eltérő minimális méreteket is. V puff = Q K τ le ρ c (t max t min ) V puff = (Ht 24 τ le n) K t Q hőveszt 3600 ρ c (Pu max Pu min ) (F v Pu min ) K t 9

ahol: Vpuff puffer tároló térfogata [m 3 ], QK kazánteljesítmény [kw], τle tervezett leégési idő [h], ρ - fűtővíz sűrűsége [kg/m3], c fűtővíz fajhője [kj/kgk], tmax puffer maximális hőmérséklete- 90 [ C], tmin puffer minimális hőmérséklete - 20 [ C] Ht kihazsnáltsági tényező (pl. 16 óra/nap-> Ht=0,67) Kt kazán tényező (adott kazán típusra jellemző konstans). Könnyen belátható, hogy az összefüggés gyengepontjául a leégési idő szolgál, amelyre egzakt adatokkal nem szolgálnak a gyártók, hiszen ez erősen függ a tüzelés minőségől, a tüzelőanyag fajtájától stb. Tervezési szinten azonban egy rosszul megválasztott leégési idő sokszorosára növelheti a puffer tároló méret. 6. Számításokhoz szükséges összefüggések 6.1. Éves tüzelőanyag mennyiség Tervezés során egy biomassza tüzelőberendezés kiválasztásakor elengedhetetlen tudnunk az évi szükséges tüzelőanyag mennyiséget, hiszen ennél a hőtermelői eljárásnál nem áll rendelkezésre olyan csőhálózat, vezetékrendszer, amely a kazánhoz elszállítja a tüzelőanyagot, így azt be kell tárazni. Az évi tüzelőanyag mennyiségének meghatározása az alábbi módon történik: m évi = Q évi H a η átl [kg/év] ahol: Qévi az évi fűtési hőszükséglet, Ha a tüzelőanyag fűtőértéke [kj/kg], ηátl kazán átlagos hatásfoka. A fentiek közül a fűtőérték és a kazán átlagos hatásfoka többnyire katalógus adat, azonban az évi fűtési hőszükséglet minden esetben számítandó paramer, amely a tervezési feladattól függ. 10

n z Q évi = C [( k i A + cv) (t b t k ) zq b ]: i=1 j=1 ahol: C- a fűtési rendszer folyamatosságát leíró dimenziótlan szám. Folyamatos fűtés esetén 86,4, ki határoló szerkezetek hőátbocsájtási tényezője [W/m 2 K], A a határoló szerkezetek felülete [m 2 ], c a egő fajhője [kj/kgk], V a szellőztetés mértéke [m 3 /s], tb a belső hőmérséklet [ C], tk a külső napi középhőmérséklet [ C], z a fűtési napok száma, qb belső hőtermelés [kw]. A fenti paramerek ismeretében, illetve meghatározásával megállapítható az évi tüzelőanyag mennyiség és ezáltal a szükséges tároló méret, valamint gazdasági számításoknál is kalkulálhatunk, összevethetjük pl. hőtermelői korszerűsítéseknél a várható megtérüléseket tüzelőanyag oldalon. 6.2. Kazánra jellemző összefüggések A kazánhatásfok a készülék üzeme közben értelmezett hatásfok, amely a fellépő összes veszteséget tartalmazza. A hasznosított energia oldaláról a meghatározása számítással az alábbi képlet segítségével történik: ahol: Q k Q hasznos m v cv tv Vv v cv ( te tv) bevezetett m tü. a. H tü. a. Q m hasznosított hőáram - hasznos v v v v v v e v), a pellettel bevitt hőáram - Q bevezetett m tü. a. Htü. a., c 11 t V c m v a készüléken átáramló fűtővíz térfogatáramból (V v) számított fűtővíz tömegáram [kg/s], cv a víz közepes hőmérséklethez tartozó fajhője [kj/kg], Δtv az előremenő és visszatérő fűtővíz hőmérsékletkülönbsége [ C], m tü.a- az elfogyasztott pellet tömegárama [kg/s], Htü.a - a pellet fűtőértéke [kj/kg]. ( t t

A pelletkazán hatásfoka a veszteségek oldaláról: Q k bevezetett Q Q bevezetett veszteség Q 1 Q veszteség bevezetett A pelletkazán veszteségei: a sugárzási veszteség, elégetlen veszteség, égéstermékkel távozó energia. A sugárzási veszteség a kazánról a környezetnek sugárzással és konvekcióval átadott hőáramot tartalmazza, mely a kiváló hőszigetelésnek köszönhetően ennél a Herz pelltkazánnál meglehetősen csekély. A tüzeléstechnikai hatásfok az égő üzeme közben értelmezett hatásfok. A készülék tüzeléstechnikai hatásfokában az imént említett veszteségek közül csak az égéstermékveszteség jelentkezik, amely az égéstermék paramereinek segítségével adódik ki. A tüzeléstechnikai hatásfok tehát: Q tü 1 Q égéstermék bevezetett 100 qa 100 VO ( 1) H Az égéstermék okozta hőveszteség az égéstermékkel elvitt és az égési egővel bevitt hőáram különbsége: Lo tü. a c ( t t ) Q égéstermék m c t m c t Q égéstermék V c t V c t ahol: V V a távozó égéstermék térfogatárama [m 3 /s], az égési egő térfogatárama [m 3 /s], c az égéstermék fajhője [kj/kgk], c a egő fajhője [kj/kgk], t az égéstermék hőmérséklete [ C], t a egő hőmérséklete [ C], μvo - fajlagos elméleti egőszükséglet [kg/kg], μlo - fajlagos elméleti füstgázmennyiség [kg/kg], Htü.a. Tüzelőanyag fűtőértéke [kj/kg]. Az égéstermék térfogatárama méréssel, esetleg számítással, az égési egő térfogatárama számítással határozható meg. 12

Éves kazánhatásfok: éves Q be üzem Q h Q üzem készenli üzemszünet 7. A tanszéki mérőállás ismertetése A pellet tárolóban található tüzelőanyag egy behordó csiga segítségével jut el a kazánba. A tároló alatt egy mérleg található, amely segítségével mérni tudjuk a tüzelőanyag tömegének fogyását. A fűtési rendszer felé keringő fűtővíz előremenő és visszatérő ágában elhelyezett hőmérsékletérzékelők, és a hozzájuk kapcsolódó adatfeldolgozó egység segítségével lehetőség van e k paramer hőmérsékletek mérésére, amelyet a Herz kazán saját kezelőpaneljén is leolvashatunk. A tapasztalat alapján azonban elég nagy eltérés érzékelhető a mért adatokhoz képest. Ez a mintavelezési pontok eltérő elhelyezkedésének tudható be. A rendszerbe előremenő vezetékébe épített rotamer segítségével megmérhetjük a fűtővíz térfogatáramát. A füstgáz elvezető cső furatán keresztül behelyezhető Testo füstgázelemző műszer lehetőséget biztosít számunkra az égéstermék néhány paramerének mérésére. E műszer segítéségével mérhetjük meg az égéstermék legfontosabb alkotóelemeinek mennyiség (CO2, CO, O2), az égéstermék hőmérséklet (t), a kazánhatásfokot (η), a λ légellátási tényező érték. Továbbá ha szükségünk van az égéstermék-veszteségre, akkor azt is kijelzi számunkra százalékban. Az égéstermék hőmérséklet a kazán kezelőfelületén szintén láthatjuk, azonban a kijelzett érték nem egyezik a füstgáz elvezető cső csonkján mért értékkel. Ennek oka, hogy a kazán kijelző panelje a füstgáz elvezetés elején mért értéket mutatja, mivel a kazán égéstermék hőmérsékletérzékelője ott van elhelyezve. 4. ábra- A mérőállás elvi elrendezése 13

14

5. ábra: Néhány kép a rendszerről 8. Mérés célja és menete A mérés célja, hogy adott, előre beállított kazánterhelés mellet megmérjük a berendezés kazán- és tüzeléstechnikai hatásfokát. Mérés menete: A kazán szabályozása lehetővé teszi, hogy 50 és 100% között moduláltassuk a teljesítmény. Ezt a lambda szonda teszi lehetővé. A mérés során megfigyelhető hogyan változtatja a csökkenő terhelés függvényében a beszívott egő mennyiség a kazán automatikája. A mérés során 10+x mérési pontot veszünk föl. x mérési pont előre nem meghatározható, az üzemi mérések után a kazánleállás idej mérjük (jellemzően 2-3 pont). Ezekből megfigyelhető a kazán kiégési szakasza és az ehhez tartozó jellemzők változása. A hatásfokok meghatározásához mérjük az előre és visszatérő vízhőmérsékleteket, a fűtővíz térfogatáramát, valamint a füstgáz hőmérséklet és összetevőit. 5 perces mintavelezéssel olvassuk ki a mérési adatokat. A mért paramerek ismeretében számítható a kazán- és a tüzeléstechnikai hatásfok. A mérés során a vizsgált kazán a puffer tárolóra, valamint a labor padlófűtési rendszerére dolgozik rá a megfelelő hőelvel maiatt. A kapott eredményeket otthoni feladatként a laborgyakorlaton elhangzottak alapján pdf, vagy doc, docx formátumban kell beadni a méréstől számított egy hen belül. 15

9. Felkészítést segítő kérdések 1) Ismertesse a mérés célját és menet, mely paramereket mérjük és miért? 2) Mi a légfelesleg tényező és hogyan határozható meg? 3) Milyen összetevőkből áll a biomassza tüzeléstechnikai szempontból? 4) Hogyan határozható meg a tüzelőanyag (fa) nedvességtartalma? 5) Ismertesse a kazánhatásfok fogalmát. 6) Ismertesse a tüzeléstechnikai hatásfok fogalmát. 7) Hogyan határozzuk meg a kazán éves hatásfokát? 8) Mitől függ az éves fűtési hőszükséglet? 9) Sorolja föl a pelletkazán veszteségeit. 10) Hogyan határozható meg a kazánhatásfok? 11) Hogyan számolhatjuk ki a tüzeléstechnikai hatásfokot? 16