1. A berendezés ismertetése 1.1. Mûszaki leírás Az FHB típusú fatüzelésû melegvíz-kazán egy tüzelõberendezésbõl és a tetejére telepített hõcserélõbõl, valamint a tüzelõanyag adagolóból áll. Nagyobb objektumok fûtésére, ill. meleg víz szolgáltatására alkalmas. A kazán egy besugárzott tûztérhez kapcsolt, hengeres háromhuzamú, hûtött elsõ, hátsó fordítókamrás melegvíz-kazán. A kazántest hõszigetelt acéllemez-burkolatú, és tûzálló falazattal határolt. A tûztér egy lépcsõs rostéllyal kombinált, a fatüzelésnek megfelelõen kialakított berendezés. A rostélyszerkezet gyújtóboltozatot tartó tûzálló oldalfallal határolt. A tüzelõanyagot az adagolócsiga a tüzelõberendezés rostélyszerkezetére továbbítja a hõálló oldalfalazaton keresztül. A tûztéren egy ajtó található, melyen keresztül lehet a darabos hulladékot a kazánba adagolni. Az ajtó nyitása-zárása kézzel történik. A kazánhoz tartozik egy füstgázelszívó ventilátor és több a tüzelõberendezés hátfalába beépített levegõbefúvó ventilátor. A füstgázelszívó ventilátor a melegvíz-kazán füstcsonkjára van telepítve. A levegõventilátorok a tûztér mögött vannak elhelyezve. A füstgázelszívást és a levegõbefúvást szervomotorral mûködtetett csappantyúkkal, lehet szabályozni. A kazán mûködését automatika vezérli, azaz hogy a mindenkori optimális hõmennyiség jusson a fûtési rendszerbe, és a környezetvédelmi határértékeket ne lépje túl a berendezés. A villamos mûködtetést a melegvíz-kazán mellé telepített központi vezérlõszekrénybõl biztosítják. Az automatika hagyományos elemekkel (idõrelé, segédrelé, hõkioldó stb.) mûködtetve KÉZI üzemmódban is mûködtethetõ, valamint az elõremenõ vízhõmérséklet szerint a tüzelés folyamatos szabályozásával AUTOMATIKUS üzemmódba is kapcsolható. 1.2. Mûszaki adatok Engedélyezett nyomás 4 bar Próbanyomás 6 bar Névleges hõteljesítmény 1000 kw Legkisebb megengedett teljesítmény 20 % Legnagyobb megengedett teljesítmény (max 10 min) 120 % Maximális elõremenõ vízhõmérséklet 90 (110) C o Minimális visszatérõ vízhõmérséklet 50 (90) C o Tüzelõberendezés kialakítása egyhuzamú Rostélyfelület 1,27 m 2 Fûtött felület 61 m 2 3
Tüzelõanyag faapríték, fahulladék Tüzelõanyag mennyisége 360-460 kg/h Névleges fûtõérték 10 500 kj/kg A hõcserélõ üres tömege 1750 kg Víztérfogat 2320 l Hatásfok >80 Kilépõ füstgázhõmérséklet 150-210 C o Huzatigény a füstcsonkon ventilátoros A kazán felépítését az 1. ábra szemlélteti. vízszintjelzõ melegvíz-kazán füstgázventilátor pernyeleválasztó ciklon tûztérajtó égõtér levegõ ventilátorok tüzelõanyag-betoló 2. A vizsgálat körülményei 1. ábra A vizsgálatok során a fûtõvíz elõremenõ és visszatérõ ágába párba válogatott Pt-100 hõmérõket szereltünk. Ugyancsak Pt-100 hõmérõvel mértük a környezeti hõmérsékletet. A füstgázok, a tûztér hõmérsékletét pedig NiCrNi-hõelempárokkal mértük. A kazánon átfolyó vízmennyiséget a csõrendszerbe beépített melegvíz-óra segítségével határoztuk meg. A füstgázok elemzése Testo350 típusú füstgázelemzõvel történt. A tüzelõanyag vegyes fûrészüzemi hulladék. A tüzelõanyag adagolása részben kézzel és részben az automatikus adagolóval történt. A felhasznált mennyiséget elõzetesen a helyszínen 4
felállított tizedes mérleggel mértük, illetve az automatikus adagoló pufferébe zsákokban megmért faforgácsot öntöttünk. A mért adatokat percenkénti mintavételezéssel folyamatosan rögzítettük. A tüzelõanyag tulajdonságait a ADDITÍV Bt. határozta meg. A mérések során alkalmazott mûszerek: Hõmérsékletek:ADVANTECH mérõkártyák- automatikus adatgyûjtõ Érzékelõk: 200 C o -ig PT 100 ellenállás-hõmérõ, pontosság +/- 0,5 C o 200 C o felett NiCrNi hõelempárok, pontosság +/- 1 C o Vízmennyiség: KÜNZEL NA 150 melegvíz-óra, pontosság +/- 5 % Súlymérés: Tizedes mérleg 200 kg-ig pontosság 0,1 kg Füstgázelemzés: Testo350 füstgázelemzõ 3. A vizsgálat eredményei 3.1. A méréseknél felhasznált tüzelõanyag vizsgálata A tüzelõanyag részben darabos fahulladék, részben a fafeldolgozó üzembõl pneumatikus úton elszívott faforgács és fûrészpor volt. A tüzelõanyag-mintát a statisztikai mintavételezésnek megfelelõen több helyrõl vettük, a mintákat összekevertük, majd ebbõl a keverékbõl vettük ki az analitikai elemzéshez szükséges mennyiséget. A tüzelõanyag összetétele a következõ volt: 1. táblázat Tüzelõanyag-jellemzõk Összetétel és jellemzők Mértékegység Érték Nedvességtartalom % 9,2 Összes széntartalom % 44,6 Összes hidrogéntartalom % 6,1 Éghető kéntartalom % 0,1 Hamutartalom % 0,4 Oxigéntartalom % 38,9 Nitrogéntartalom % 0,7 Összesen % 100,0 Égéshő kj/kg 16514,0 Fűtőérték kj/kg 14880,0 3.2. Tüzelési vizsgálatok eredményei 2. táblázat Kazánteljesítmény-mérés adatai Mért jellemző Maximális Átlagos Füstgázhőmérséklet 230,9 C o 137,6 C o Tűztérhőmérséklet 1169,5 C o 694,1 C o Előremenő víz hőmérséklet 97,3 C o 76,3 C o Visszatérő víz hőmérséklet 82,9 C o 65,2 C o Átáramló vízmennyiség 64 m 3 /h 64 m 3 /h Kazánteljesítmény 924,1 kw 387,3 kw 5
A mérési eredmények a 2. és 3. ábrán láthatók. A mérési adatok és a 2. ábra diagramja is mutatja, hogy a kazánban folyamatos égés volt ugyan, de a víz forrása miatt a levegõellátás, illetve a füstgázelszívás nem volt egyenletes. Ennek az lett a következménye, hogy a kazán teljesítménye is tág határok között ingadozott. A névleges teljesítményt a kazán elérte. A magas külsõ hõmérséklet 2. ábra FHB-1.0 kazán hõteljesítmény-mérési adatai 3. ábra FHB-1.0 kazán füstgázhõmérsékletek 6
miatt azonban nem tudtuk a kazán folyamatos névleges teljesítményének megfelelõ hõelvételt biztosítani. 3.3. Emissziómérés eredményei A füstgázok összetételének mérésekor a következõ értékek adódtak: 3. táblázat Füstgázösszetétel mérési adatok Jellemző Maximális Minimális Átlagos Füstgázhőmérséklet 230,9 C o 63,9 137,6 O 2 tartalom 12,4 tf% 3,1 tf% 8,6 tf% CO 2 tartalom 17,8 tf% 8,3 tf% 12,8 tf% Légfelesleg 2,4 1,2 1,7 CO tartalom 817,5 mg/m 3 130,0 mg/m 3 381,4 mg/m 3 NO x tartalom 496,1 mg/m 3 41,0 mg/m 3 211,3 mg/m 3 SO 2 tartalom 16,8 mg/m 3 2,0 mg/m 3 6,6 mg/m 3 Korom + szilárd 4 (Bach) 0 (Bach) 2 (Bach) Az óránként eltüzelt 117,59 kg/h tüzelõanyaggal számolva a légszennyezõ kibocsátások az alábbiak szerint alakultak. 4. táblázat Emissziós adatok Légszennyező Mért Határértékek Koncentráció mg/m 3 Kibocsátás kg/h 10 m kémény kg/h 10-20 m kémény kg/h Szénmonoxid 381,4 0,348 5,0 15,0 Kéndioxid 6,6 0,006 0,15 0,45 NO x 211,3 0,193 0,15 0,45 Halogének - - 0,014 0,042 Korom, pernye 55 0,025 0,15 0,45 A füstgázösszetételbõl látható, hogy a kibocsátott szennyezõk értéke meg sem közelíti a határértékeket. 3.4. Tüzeléstechnikai számítások eredményei A tüzeléstechnikai számítások fontosabb eredményeit az 5. táblázatban láthatjuk. 5. táblázat Tüzeléstechnikai eredmények (tüzelõanyag: faforgács + vegyes fahulladék) Megnevezés Mértékegység Érték Fűtőérték: kj/kg 14 480 Óránkénti levegőszükséglet (Lno): m 3 /kg 4.2703 Elméleti száraz füstgáz mennyiség (Vszno): m 3 /kg 4.2046 Elméleti nedves füstgáz mennyiség (Vnon): m 3 /kg 4.9957 Füstgáz max. CO 2 tartalma (CO 2 max) tf% 19.6240 Füstgáz max. SO 2 tartalma (SO 2 max) tf% 0.0162 Tényleges füstgázmennyiség (Vfg.tény) m 3 /kg 7.767 Óránkénti tüzelőanyag-mennyiség (Tüa) kg/h 117,59 7
3.5. Hatásfok számítások A kazán hatásfokát direkt és indirekt hatásfokméréssel határoztuk meg: Direkt hatásfok: Az egy óra alatt eltüzelt tüzelõanyag mennyisége: B = 117,59 kg/h A tüzelõanyaggal bevitt hõmennyiség: Q = B x H a = 117,59 14480 = 1702703,2 kj A leadott hõmennyiség az átlagteljesítménnyel számolva: Q H = P átl x 3600 = 387,3 3600 = 1394280 kj Hatásfok: η = 100 x Q H /Q = 100 1394280 / 1702703,2 = 81,9 % Indirekt hatásfok: Füstgáz hõveszteség: vfg =10,017 % Tõkéletlen égésbõl származó hõveszteség: vco =1,399 % Salakéghetõ okozta hõveszteség: vsé =0,044 % Felületi hõveszteség: vf =3,300 % Összes veszteség: vö =18,060 % Hasznos hõteljesítmény: Qh =386,4 kw Hatásfok: direkt = η = 82,00 % indirekt = (1- vfg- vco- vsé- vf) 100 = η = 81,90 % A mérésekbõl és számításokból megállapítható, hogy a kazán hatásfoka a gépkönyvben és a mûszaki adatokban megadott 80 % felett van. 3.6. Üzemeltetési jellemzõk A mérések alatt mûszaki meghibásodás sem a tûztérben, sem a kazánnál, sem az adagolórendszerben nem fordult elõ. Az üzemi termosztát, mivel a vízhõmérséklet az alacsony hõfogyasztás miatt többször elérte a beállított hõmérsékletet, az adagolást 8
leállította, a füstgázelszívást csökkentette. Az ismételt indulásokkor egy-egy füstpamacs a kéményen megjelent. A kézi tüzelõanyag-adagolás nem jelent problémát, mivel a tûztérajtó elegendõen nagy, és a tûztér elég hosszú a darabos fahulladék beadagolásához. Kézi adagoláskor a sugárzó hõre fokozottan ügyelni kell. A mozgó rostély az égõ anyagot megfelelõen bolygatta, a tüzelõanyag kiégése jó volt. A salakkihordó csiga a tûztér végében összegyûlõ salakot és hamut el tudta hordani. Mûködtetésére naponta néhányszor a tüzelõanyag mennyiségének és minõségének függvényében kerül sor. A tüzelõanyag automatikus adagolása megfelelõ volt, a szükséges reteszek mûködtek. Az adagolócsiga teljes kiürítésével a tüzelõanyag visszaégése megakadályozható. Esetleges visszaégés esetén a hõre nyitó szeleppel ellátott automatikus vízhálózattól független vízoltó berendezés mûködésbe lép. 3.7. Munkavédelmi jellemzés A berendezés a villamos, a tûz, vagyon és munkabiztonsági követelményeknek megfelel. 4. Szakvélemény A vizsgálataink alapján megállapítható, hogy az FHB típusú fahulladék-tüzelõ berendezések a gépkönyvben és a mûszaki adatok között megadott paramétereket teljesíteni tudják. Magas mûszaki színvonalat képviselnek, az energetikai hatásfokuk megfelelõ, megközelíti az olajtüzelõ berendezésekét. A berendezéseknél mért füstgázemissziós értékek megfelelõek, a helyesen méretezett kéménynél a megengedett határértéknél jóval alacsonyabbak. A berendezések mind automatikus, mind kézi üzemben üzemeltethetõek, üzemviteli-, tûz-, villamos- és munkavédelmi szempontból megfelelõek. Mindezek alapján javasoljuk a kazáncsaládra vonatkozó gyártási engedély kiadását. 5. Üzemeltetési ajánlások, javaslatok Az FHB tüzelõberendezések vizsgálati eredményei és tapasztalatai alapján javasoljuk a felhasználók részére: a berendezést ott alkalmazzák, ahol min. 1 MW hõigény szükséges, és az óránkénti 150-400 kg tüzelõanyag biztosított, a berendezés üzemeltetéséhez min. 15 m magas kémény szükséges, a berendezés csak a szerves részét képezõ füstgázelszívó és pernyeleválasztó részegységekkel üzemeltethetõ, 9
a berendezés a tüzelõanyagok nedvességtartalmára nem érzékeny, de a különbözõ tüzelõanyagokhoz a levegõellátáson és a füstgázelszíváson a gépkönyvben megadottak szerint változtatni kell. Záradék A vizsgálati eredményeket az FVMMI és az FVMMI GM Gépminõsítõ Közhasznú Társaság közös tudományos-mûszaki tanácsa jóváhagyta. Lektor és sorozatszerkesztõ: Dr. Hajdú József Mûszaki szerkesztõ: Pálinkás Gábor Igazgató: Dr. Fenyvesi László, FVM Mûszaki Intézet Dr. Szente Márk, FVMMI GM Kht. Gödöllõ, 2001. május hó 10