Mezőgazdasági Gépvizsgálati Értesítő
1. A berendezés ismertetése 1.1. Műszaki leírás Az FHB-04 típusú fatüzelésű melegvíz-kazán egy égetőberendezésből (tüzelőberendezésből) és a tetejére telepített hőcserélőből (kazánból) áll. A kazán egy besugárzott tűztérhez kapcsolt, hengeres háromhuzamú, hűtött első és hátsó fordítókamrás melegvíz-kazán. A kazántest hőszigetelt acéllemez burkolatú, a tűzálló falazattal határolt. A tüzelőberendezés egy lépcsős rostéllyal kombinált, a fatüzelésnek megfelelően kialakított berendezés. A rostélyszerkezet gyújtóboltozatot tartó tűzálló oldalfallal van határolva. A tüzelőanyagot a szállítócsiga a tüzelőberendezés rostélyszerkezetére továbbítja a hőálló oldalfalazaton keresztül. A tűztéren található ajtón keresztül lehet a darabos hulladékot a kazánba adagolni. Az ajtó nyitása-zárása kézzel történik. A kazánhoz tartozik egy füstgázelszívó ventilátor és a tüzelőberendezés hátfalába beépített levegőbefúvó ventilátorok. A füstgázelszívó ventilátort a melegvíz-kazán füstcsonkjára telepítették. A levegőventilátor a tűztér mögött található. A füstgázelszívást és a levegőbefúvást szervomotorral működtetett csappantyúkkal lehet szabályozni. A kazánt automatika vezérli, hogy a mindenkori optimális hőmennyiség jusson a rendszerbe, és a környezetvédelmi határértékeket ne lépje túl a berendezés. Az automatika hagyományos elemekkel (időrelé, segédrelé, hőkioldó stb.) működtetve "KÉZI" üzemmódban, valamint az előremenő vízhőmérséklet szerint a tüzelés folyamatos szabályozásával "AUTOMATIKUS" üzemmódban üzemeltethető . A villamos szabályozást a melegvíz-kazán mellé telepített központi elosztószekrényből biztosítják. A berendezés felépítését az 1. ábra szemlélteti. 1.2. Műszaki adatok Engedélyezett nyomás 4 bar Próbanyomás 6 bar Névleges hőteljesítmény 400 kW Legkisebb megengedett teljesítmény 20 % Legnagyobb megengedett teljesítmény (max. 10 min) 120 % Maximális előremenő vízhőmérséklet 90 (110) Co Minimális visszatérő vízhőmérséklet 50 (90) Co Tüzelőberendezés kialakítása alsó tüzelésű Rostélyfelület 0,75 m2 Fűtött felület 25 m2 Tüzelőanyag faapríték, fahulladék, faforgács Tüzelőanyag mennyisége 130-140 kg/h Névleges fűtőérték 10 500 kJ/kg A hőcserélő üres tömege 1750 kg 3
Mezőgazdasági Gépvizsgálati Értesítő
Víztérfogat Hatásfok Kilépő füstgáz hőmérséklete Huzatigény a füstcsonkon
2320 l >80 150-210 Co ventilátoros
1. ábra
2. A vizsgálatok körülményei A vizsgálatokra 2001. február 15. és március 8. között Bakonybélen került sor. A méréseknél a berendezést a betanított fűtő, az előírásoknak megfelelően üzemeltette, jelen volt a gyártó képviselője is. A vizsgálatok során 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 fűrészüzemi hulladék volt. A tüzelőanyag adagolása részben kézzel és részben az automatikus adagolóval történt. Súlyát előzetesen a helyszínen felállított tizedes mérleggel mértük, illetve az automatikus adagoló pufferébe megmért faforgácsot öntöttünk. 4
Mezőgazdasági Gépvizsgálati Értesítő
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 Co-ig PT 100 ellenállás-hőmérő, pontosság +/- 0,5 Co 200 Co felett NiCrNi hőelempárok, pontosság +/- 1 Co Vízmennyiség: UMF-610 ultrahangos áramlásmérő, pontosság +/-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 részben darabos fahulladék, részben az üzemből pneumatikus úton elszívott faforgács és fűrészpor 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. A tüzelőanyag összetétele a következő volt: 1. táblázat Tüzelőanyag-jellemzők Összetétel és jellemzők Nedvességtartalom Összes széntartalom Összes hidrogéntartalom Éghető kéntartalom Hamutartalom Oxigéntartalom Nitrogéntartalom Összesen Égéshő Fűtőérték
Mértékegység % % % % % % % % kJ/kg kJ/kg
Érték 9,2 44,6 6,1 0,1 0,4 38,9 0,7 100,0 16514,0 14880,0
3.2. Tüzelési vizsgálatok A tüzelési vizsgálatok eredményét a 2. táblázat tartalmazza és a 2. ábra szemlélteti. 2. táblázat Kazánteljesítmény-mérés adatai Mért jellemző Füstgázhőmérséklet Lánghőmérséklet Előremenő víz Visszatérő víz Kazánteljesítmény
Maximális o 280,9C 891,9 Co 85,4 Co 75,1 Co 382,7 kW
Átlagos o 218,6 C 623,71 Co 62,8 Co 56,1 Co 232,0 kW
5
Mezőgazdasági Gépvizsgálati Értesítő
teljesítmény kW előre C
füst C vissza C
900 800
250
Hőtelj. (kW)
700 600
200
500
150
400 300
100
200
50
100 0 14:52 15:07
Füst, előre, vissza, külső hőm. (°C)
300
0
15:21 15:36
15:50 16:04
16:19 16:33
16:48 17:02
Valós idő (hh:m m )
2. ábra FHB-400 típusú aprítéktüzelő teljesítménymérési adatai
Az ábrából látható, hogy mérések során a névleges teljesítmény 95,5 %-át sikerült elérni, a külső hőmérséklet viszonylag magas volt, a kazán tovább nem volt terhelhető. A hőfogyasztók bővítésével, újabb rákötésekkel a névleges teljesítmény elérhető, illetve a kazán a hőfogyasztók igényeit kielégíti. 3.3. Emissziómérés A füstgázok összetételének mérésekor a következő értékek adódtak: 3. táblázat Füstgázösszetétel-mérési adatok Jellemző Füstgázhőm. O2 tartalom CO2 tartalom Légfelesleg CO tartalom NOx tartalom SO2 tartalom Korom+ szilárd
6
Maximális 261 °C 21 tf% 20 tf% 4 3 4161 mg/m 3 193 mg/m 86 mg/m3 2 g/m3
Minimális 86 °C 1 tf% 2 tf% 1 3 159 mg/m 3 4 mg/m 17 mg/m3 0 g/m3
Átlagos 197 °C 8 tf% 14 tf% 2 3 1348 mg/m 3 101 mg/m 44 mg/m3 1 g/m3
Mezőgazdasági Gépvizsgálati Értesítő
Az óránként eltüzelt 68,9 kg/h tüzelőanyaggal számolva a légszennyező kibocsátások az alábbiak szerint alakultak. 4. táblázat Emisszióadatok Légszennyező
Szén-monoxid Kén-dioxid Nitrogén-oxidok Halogének Korom, pernye
Mért Koncentráció Kibocsátás kg/h mg/m3 1348 0,721 44 0,042 101 0,055 1000 0,03
Határértékek 10 m kémény 10-20 m kémény kg/h kg/h 5,0 15,0 0,15 0,45 0,15 0,45 0,014 0,042 0,15 0,45
A füstgázösszetételből látható, hogy a kibocsátott szennyezők értéke meg sem közelíti a 10 m magas kéményre megengedett határértékeket. 3.4. Tüzeléstechnikai számítások eredményei A tüzeléstechnikai számítások fontosabb eredményeit a 5. táblázatban láthatjuk. Az alkalmazott tüzelőanyag: faforgács. 5. táblázat Tüzeléstechnikai eredmények Megnevezés Fűtőérték: Óránkénti levegőszükséglet (Lno) Elméleti szárazfüstgáz-menny. (Vszno) Elméleti nedvesfüstgáz-mennyiség (Vnon) Füstgáz max. CO2 tartalma (CO2 max) Füstgáz max. SO2 tartalma (SO2 max) Tényleges füstgázmennyiség (Vfg.tény) Óránkénti tüzelőanyag-mennyiség (Tüa)
Mérték e. kJ/kg m3/kg m3/kg m3/kg tf% tf% m3/kg kg/h
Érték 14480 4,2703 4,2046 4,9957 19,6240 0,0162 7,767 68,9
3.5. Hatásfok számítás A kazán hatásfokát direkt és indirekt hatásfokméréssel határoztuk meg: Direkt hatásfok: Az egy óra alatt eltüzelt tüzelőanyag mennyisége: B = 68,9 kg/h A tüzelőanyaggal bevitt hőmennyiség: Q = B x Ha = 68,9 x 14 880 = 1 025 232 kJ A leadott hőmennyiség az átlagteljesítménnyel számolva: QH = Pátl x 3600 = 232*3600 = 835 200 kJ Hatásfok: η = 100 x QH/Q = 100* 835 200/1 025 232 = 81,4 % 7
Mezőgazdasági Gépvizsgálati Értesítő
Indirekt hatásfok: Füstgáz-hőveszteség: vfg = 17,198 Tőkéletlen égésből származó hőveszteség: vco = 0,357 Salakéghető okozta hőveszteség: vsé = 0,082 Felületi hőveszteség: vf = 0,400 Összes veszteség: vő = 18,437 Hasznos hőteljesítmény: Qh = 232,000 kW Hatásfok = η = 81,56 % A mérésekből és számításokból megállapítható, hogy a kazán hatásfoka a gépkönyvben és a műszaki adatokban megadott 80% felett van. 3.5. Üzemviteli jellemzők A mérések alatt műszaki meghibásodás sem a tűztéren, sem a kazánnál, sem az adagolórendszerben nem fordult elő. A kazán üzemvitele a gépkönyvben leírtaknak megfelelő volt. 3.6. Munkavédelmi jellemzés A berendezés a villamos, a tűz, vagyon és munkabiztonsági követelményeknek megfelel.
4. Szakvélemény A vizsgálataink alapján megállapítható, hogy az FHB típusú fahulladék tüzelő berendezés a gépkönyvben és a műszaki adatok között megadott paramétereket teljesíteni tudják. Magas műszaki színvonalat képviselnek, az energetikai hatásfokuk megfelelő, megközelíti az olajtüzelő berendezésekét. A berendezést az adott körülmények miatt teljesen kiterhelni nem állt módunkban, a mért átlagteljesítmény 232 kW volt, de rövid időre elértük a 382,7 kW-ot, ami nagyon megközelíti a névleges teljesítményt. A berendezéseknél mért füstgázemissziós értékek megfelelőek, a 8 m magasságú kéménynél is a megengedett határértékek alatt maradnak. 8
Mezőgazdasági Gépvizsgálati Értesítő
5. Üzemeltetési ajánlások, javaslatok Az FHB tüzelőberendezések vizsgálati eredményei és tapasztalatai alapján javasoljuk a felhasználók részére: − a berendezés alkalmazását, ahol 400 kW hőigény szükséges és az óránkénti 80-100 kg tüzelőanyag biztosított, − a berendezés üzemeltetéséhez min. 10 m magas kémény szükséges, − a berendezés csak a szerves részét képező füstgázelszívó és pernyeleválasztó részegységekkel üzemeltethető, − a berendezés a tüzelőanyagok nedvességtartalmára nem érzékeny, de a különböző tüzelőanyagokhoz a levegőellátáson és a füstgázelszíváson a gépkönyvben megadottak szerint változtatni kell.
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, 2001. november hó
9
