1. No category

LABORATORIJ ZA ZGOREVANJE IN OKOLJSKO INŽENIRSTVO
SMETANOVA UL. 17, P.P. 224, 2000 MARIBOR, SLOVENIJA
Maribor, 18. 11. 2013
Izjava o obratovalnih karakteristikah male kurilne naprave
TOPLOVODNI KOTEL NA PELETE
TIP: Eragon – VJTERM - 27
Za naročnika:
BIOMASA Trstenik d.o.o.
Trstenik 15
4204 Golnik
OPIS PREIZKUŠENE MALE KURILNE NAPRAVE
Preizkušena mala kurilna naprava tip Eragon-VJTERM-27 je proizvod podjetja Biomasa
Trstenik d.o.o. in podjetja Sistemi Eragon d.o.o. in ima nazivno moč 27 kW. Na kotel je
prigrajen peletni gorilnik podjetja Sistemi Eragon d.o.o.
Kotel na pelete Eragon-VJTERM-27 se uporablja za centralno ogrevanje stanovanjskih in
poslovnih prostorov s toplo vodo temperature 70 – 90°C. Je plod lastnega razvoja in izdelave.
Toplovodni kotel Eragon-VJTERM-27 je izdelan iz kvalitetne kotlovske pločevine debeline
od 3 do 5 milimetrov.
Kotel je sestavljen iz zunanjega in notranjega ohišja, zgornjih in spodnjih vrat, dimnega
kanala, izolacije in identifikacijske tablice.
Notranje ohišje kotla je izdelano iz kotlovske pločevine debeline 5 mm in služi kot nosilec
vseh ostalih delov kotla. Spodnji del kotla je namenjen odlaganju pepela, zgornji del pa je
kurišče. V zgornjem delu kurišča je izdelana horizontalna zaslonka v obliki črke V,
napolnjena z vodo, ki je sestavni del kotla, preko le te dimni plini potujejo v cevni
izmenjevalec v katerem so nameščeni turbolatorji v obliki spirale s katerimi se zagotavlja
učinkovit izkoristek kotla.
Zunanje ohišje kotla je izdelano iz kotlovske pločevine debeline 3 milimetre in od višine 150
mm od spodnjega roba obdaja notranje ohišje kotla z vseh strani. Med ohišjema je 30 mm
širok medprostor, ki je napolnjen z vodo. Zunanje ohišje kotla je opremljeno s priključki za
priklop na cevno instalacijo centralnega ogrevanja ter za montažo potrebne opreme
(varovalne, nadzorne in regulacijske).
Vrata so sestavljena iz obrobe, ki povezuje notranje in zunanje ohišje in služi kot nosilec
litoželeznih vrat, pločevinaste zaščite, vrtišča in zapiralnega mehanizma.
Zgornja vrata so namenjena za kontrolo in čiščenje kotla.
2/19
Spodnja vrata so poleg kontrole in čiščenja namenjena tudi kot nosilec peletnega gorilnika.
Zadnji del notranjega ohišja kotla je narejen v obliki dvodelnega dimnega kanala oziroma iz
okroglih dimnih cevi v katerih so nameščeni turbolatorji v obliki spirale, ki so obdane z vodo.
Na zgornji strani in spodaj ob straneh na zadnjem delu notranjega ohišja kotla so odprtine s
pokrovi za čiščenje dimnih cevi in dimne komore.
Toplotna izolacija je sestavljena iz ustreznih izolacijskih materialov in zaščitne pločevine,
debele 1 milimeter, ki je s samoreznimi vijaki pritrjena na nosilce in med seboj. Z izolacijo so
obložene vse površine zunanjega ohišja kotla razen zadnje, kjer se nahaja dimni kanal.
Pri vgradnji kotla v sistem centralnega ogrevanja je obvezna pripadajoča oprema:





oprema za varovanje tlaka,
oprema za nadzor tlaka,
oprema za varovanje temperature,
oprema za nadzor temperature,
oprema za odvajanje toplote.
Priključki na kotlu so:
 priključek za polnjenje in praznjenje kotla (ogrevalnega sistema) z vodo (R 1/2", 2
kosa),
 priključek za odvod tople vode (R 5/4", 1 kos),
 priključek za povratek vode (R 5/4", 2 kosa),
 priključek opreme za nastavitev in vzdrževanje nastavljene temperature vode v kotlu
(R 1/2", 1 kos),
 priključek merilnega tlaka vode v kotlu (R 1/2", 1 kos).
Vodno hlajeni gorilnik tipa Eragon je razvit in proizveden v podjetju Sistemi Eragon d.o.o.
Gorilnik je nameščen na spodnjem delu kotla in je opremljen z avtomatiko, ki nadzira proces
izgorevanja pelet, iz gorilnika plamen prehaja v kurišče kotla, ki v nadaljevanju služi kot
prenosnik toplote oziroma se v kurišču odlaga tudi pepel.
Gorilnik je robustne konstrukcije saj je njegov najvitalnejši del, to je kurišče, izdelano iz
brezšivne jeklene cevi debeline 8mm, kar mu zagotavlja zelo dolgo življenjsko dobo. Pri tem
je treba poudariti, da je kurišče dvoplaščno in vodno hlajeno, kar še dodatno povečuje
vzdržljivost naprave in predvsem izkoristek goriva – lesnih pelet.
Proces zgorevanja v gorilniku deluje po patentiranem principu vrtinčastega zgorevanja v več
fazah. Najprej se pri temperaturah nad 100 stopinj Celzija izloči voda, naslednja faza poteka
med 100 in 500 stopinj Celzija, ko v področju plamenišča razpade del lesne mase v toplotno
energijo, del pa se pretvori v neizgorele pline, ti pa nato zgorijo pri 1200 stopinj Celzija. Pri
takem načinu zgorevanja dosežemo popolno zgorevanje lesne mase in najnižjo vrednost
škodljivih emisij dimnih plinov. Zrak potreben za zgorevanje vpihuje v kurišče ventilator
preko zračnega kanala, v katerega pa je vgrajen tudi električni patronski grelec, ki v fazi vžiga
segreje vpihovani zrak za zgorevanje do temperature, pri kateri se vžgejo peleti. Ko
temperatura po vžigu goriva v kurišču gorilnika naraste na delovno temperaturo se električni
patronski grelec samodejno izključi.
3/19
Za dotok goriva v kurišče gorilnika skrbi fleksibilni polžasti transporter, ki iz zalogovnika
transportira pelete do izpusta, od tod pa po povezovalni cevi padajo v kurišče gorilnika.
Polžasti transporter je vezan na krmilno elektroniko, ki na podlagi programa v časovnih
presledkih, odvisno od faze delovanja in ostalih parametrov, dozira potrebno količino goriva.
4/19
PODATKI NA TABLICI
SISTEMI ERAGON D.O.O.
SLOVENSKA C. 39
5281 SP. IDRIJA
TOPLOVODNI KOTEL NA PELETE
TIP: Eragon – VJTERM – 27
Količina vode v kotlu (L): --- 80
Tov. št. izdelka: --------- …..
Razred kotla: ----- 3
Leto izdelave: ----------- 2013
Oznaka goriva: C1
Nazivna max. moč kotla (kW): --- 27 Napajanje: 220 - 240V~ AC, 50Hz
Min. moč kotla (kW): ---- 8,1
Priključna moč: 500 W
Dovoljen obr. tlak (bar): ----- 2,5
Nazivna moč: 232 W
Preizkusni tlak kotla (bar): ---- 4,6
Moč dovodne varovalke: 10 A
Maks. temp. vode (C˚): --- 90
Serijska številka izdelka: ……
MADE IN SLOVENIA
5/19
SHEMATSKI PREREZ IN TEHNIŠKI PODATKI
MALE KURILNE NAPRAVE
A
[mm]
1100
B
[mm]
460
C
[mm]
660
D
[mm]
900
Dimna cev
 [mm]
160
Vlek – vodni
stolpec [mm]
2,0
Prostornina
[l]
80
6/19
MERITVE OBRATOVALNIH KARAKTERISTIK KOTLA
Merili smo moč kurilne naprave, izkoristek kurilne naprave (direktna metoda), sestavo dimnih
plinov, temperatura dimnih plinov, podtlak (vlek) in temperature kurilne naprave.
Meritve so bile izvedene v kotlovnici podjetja Janez Vreček s.p., Zg. Brnik 143, Cerklje.
Merilni rezultati, predstavljeni v tem poročilu, so bili pridobljeni skladno s priporočili
standarda SIST EN 303-5:2012, SIST EN 304:1997, SIST EN 304:1997/A1:1999 in SIST EN
304:1997/A2:2004.
OPIS MERILNIH NAPRAV IN METOD
Preizkuševališče je opremljeno s toplotnim prenosnikom, s pomočjo katerega se odvaja
proizvedena toplota zgorevanja v kurilni napravi. Moč smo izmerili na podlagi merjenja
pretoka vode in temperaturne razlike. Pretok vode in odvedeno količino toplote smo merili s
kalorimetrom ENERKON CF Echo II QP 6.0, temperaturo na dvižnem in povratnem vodu pa
s temperaturnimi sondami.
Odvod dimnih plinov iz kurilne naprave je izveden preko dimnika premera 200 mm in višine
11 m. Vleka dimnika ni bilo mogoče omejevati z loputo.
Koncentracije posameznih snovi v dimnih plinih smo merili z analizatorjem dimnih plinov
proizvajalca rbr-ecom, model KD. Merili smo koncentracije ogljikovega monoksida,
dušikovih oksidov in kisika. Istočasno smo z napravo merili še temperaturo dimnih plinov in
presežek zraka.
Za kontinuirano beleženje merilnih rezultatov smo na analizator dimnih plinov priključili
prenosni računalnik in s pomočjo programskega paketa "daten_logger" sprejemali in beležili
rezultate meritev. Na ta način smo lahko nato izmerjene podatke ustrezno obdelali in
izmerjene vrednosti podali skladno s predpisi. Interval zajemanja podatkov je 2 sekundi.
Za merjenje sestave in koncentracije dimnih plinov so uporabljeni elektro kemijski senzorji.
Princip delovanja teh senzorjev je, da je poznan relativni vpliv, ki ga ima merjena
komponenta plina na senzor. Za vsako merjeno komponento plina je v merilnem inštrumentu
svoj senzor, ki s svojo elektrokemijsko reakcijo reagira na merjeno komponento plina.
Velikost izhodnega signala iz senzorja odgovarja koncentraciji plina.
Za merjenje koncentracije kisika v dimnih plinih se uporablja t.i. kovinska zračna baterija.
Kovinski substrat na senzorju se oksidira s kisikom, ki je v zraku. V fazi dovoda svežega
zraka (kalibriranje in spiranje) se senzor umeri na maksimalno koncentracijo 21% kisika. Pri
merjenju koncentracije kisika v dimnih plinih je ta koncentracija nižja in temu primerno je
tudi nižja oksidacija in signal senzorja.
Senzorji ki merijo koncentracije škodljivih plinov (CO; NO; NO2) so 3 ali 4 elektrodni
senzorji, ki omogočajo merilno reakcijo (oksidacijo) in nasprotno reakcijo (redukcijo).
Referenčna elektroda zagotavlja konstantne pogoje reakcije na senzorju. Dodatna elektroda pa
zagotavlja kompenzacijski signal, ki odpravlja merilno napako pri prečni občutljivosti
senzorja (npr. občutljivost CO senzorja na vodik).
7/19
Tabela 1: Tovarniško podana natančnost merjenja posameznih komponent dimnih plinov:
Komponenta
O2
CO
NO
NO2
Merilno
območje
0 – 21
0 – 4.000
0 – 2.000
0 – 200
Enota Natančnost
(celotna skala)
%
5
ppm 5
ppm 5
ppm 5
Enota Natančnost (20 %
celotne skale)
%
0,1
%
2
%
2
%
-
Enota Absolutna vrednost
natančnosti (20% skale)
%
%
16 ppm /
%
8 ppm /
10 ppm /
Z inštrumentom rbr-ecom-KD lahko merimo 6 temperatur v različnih temperaturnih
območjih. Moč je meriti temperaturo dimnih plinov, temperaturo okolice, temperaturo
dvižnega in povratnega voda vode, temperaturo zraka za zgorevanje in zunanjo temperaturo.
Senzor za merjenje temperature dimnih plinov se nahaja v konici cevne sonde, ki se vstavi v
dimni kanal. Ostale senzorje je moč na različne načine pritrditi (potopiti, položiti,...) na
merjenec.
Tabela 2: Tovarniško podana natančnost merjenja temperatur:
Merjena temperatura
dimni plini
temperatura okolice
vsi ostali
Senzor
NiCr/Ni
PTC
PTC
Merilno območje [°C]
0 – 999
-20 – +99
-20 – +99
Natančnost
2%
2%
2%
V merilnem inštrumentu se nahaja še en temperaturni senzor, ki kompenzira vpliv
temperature na elektrokemične senzorje.
Za določitev koncentracije skupnega prahu smo ročno zajeli vzorec odpadnih plinov. Le-te
smo filtrirali na SiO2 filtru, kjer se je odložil skupni prah. Nato smo izvedli gravimetrijsko
določitev skupne mase na filtru zadržanega prahu, ki je razlika mas filtra pred in po
vzorčenju.
Komponenta
Enota
skupni prah
mg/m3n
Merilno območje
[mg/m3n]
0,5 - 500
Natančnost
10 % merjene vrednosti
8/19
POTEK MERITEV
Nazivna in minimalna moč kurilne naprave sta bili merjeni po standardu SIST EN 3035:2012. Oba posamezna merilna intervala sta trajala dobrih šest ur. Prav tako je bila za
izračun izkoristka upoštevana akumulirana količina vode pred začetkom merjenja.
Koncentracije merjenih snovi v dimnih plinih iz kurilne naprave so bile merjene v skladu s
standardom SIST EN 303-5:2012.
Vse meritve so bile izvajane konstantno celotni čas poizkusa oziroma kurjenja. Meritve
skupnega prahu v dimnih plinih so bile opravljene v enakomerno razporejenih štirih meritvah
po trideset minut v vsakem merilnem intervalu.
Ustrezne nastavitve male kurilne naprave za optimalno obratovanje so bile dosežene s
predhodnim kurjenjem in nastavitvijo vseh komponent s strani proizvajalca. Pri tem so sledili
želji, da ob čim večji vsebnosti ogljikovega dioksida v dimnih plinih dosežejo zelo nizko
vrednost ogljikovega monoksida v dimnih plinih.
Kot gorivo so bili uporabljeni peleti.
Preizkus na maksimalni moči
Številka preizkusa:
Oznaka kotla:
Toplotna moč:
151-1/2013
Eragon – VJTERM – 27
27 kW
Začetek meritev:
Konec meritev
Trajanje meritev
Atmosferski pogoji:
Temperatura okolja [°C]:
Zunanja temperatura [°C]:
Zračni tlak [mbar]:
23.10.2013 ob 16:22 h
23.10.2013 ob 22:27 h
6 ur 5 minut
minimalna
23
srednja
24,0
12
970
maksimalna
24
Gorivo, dovedena toplota
Opis goriva:
Delež vode[kg/kg lesa]
Delež pepela [kg/kg lesa]
Kurilna vrednost goriva[MJ/kg]
Dovedena količina goriva[kg]
Na uro dovedena količina goriva [kg/h]
Toplotna moč goriva [kW]
peleti
0,06
< 0,01
16,8
39,9
6,6
30,6
9/19
Toplotna moč in izkoristek
Parameter:
Pretok vode na uro [kg/h]
Temperatura vode dvižnega voda [°C]
Temperatura vode povratnega voda [°C]
Temperaturna diferenca [°C]
Toplotna moč [kW]
Obremenjenost [%]
Izkoristek kotla [%]
minimalna
srednja
1986,6
60,4
72,4
12,1
27,9
103,3
91,1
maksimalna
maksimalna
129
13,8
87,0
srednja
122,4
16
14,4
125,7
214,6
234,6
252,6
54
68
62
74
Izmerjene koncentracije plinastih snovi v dimnih plinih
Parameter:
Temperatura dimnih plinov [°C]
Vlek dimnika [Pa]
Vsebnost ogljikovega dioksida [%]
Vsebnost
ogljikovega
monoksida
3
[mg/m ]
Dušikovi oksidi [mg/m3]
minimalna
109
15,1
179,5
Izmerjene koncentracije skupnega prahu v dimnih plinih
Datum in čas odvzema vzorca
Vzorec
23.10.2013
1
16:45
17:15
2
17:50
18:20
3
19:10
19:40
4
20:30
21:00
Povprečna vrednost
Skupni prah
Izmerjena koncentracija
(mg/m3n)
25,0
23,6
22,6
22,6
23,5
Povzetek meritev na maksimalni moči
Parameter
Moč kotla
Temperatura dimnih plinov
Izkoristek
Ogljikov dioksid
Ogljikov monoksid
Dušikovi oksidi
Prah
Izmerjena
vrednost
27
122,4
91,1
14,4
125,7
234,6
23,5
Enota
Opomba:
kW
ºC
%
%
mg/m3 pri 13 % O2, T=273 K, p=101,3 kPa
mg/m3 pri 13 % O2, T=273 K, p=101,3 kPa
mg/mn3 pri 13 % O2, T=273 K, p=101,3 kPa
10/19
Preizkus na minimalni moči
Številka preizkusa:
Oznaka kotla:
Toplotna moč:
151-2/2013
Eragon – VJTERM – 27
8,1 kW
Začetek meritev:
Konec meritev
Trajanje meritev
Atmosferski pogoji:
Temperatura okolja [°C]:
Zunanja temperatura [°C]:
Zračni tlak [mbar]:
23.10.2013 ob 08:50 h
23.10.2013 ob 14:53 h
6 ur 3 minute
minimalna
24
srednja
24,5
15
977
maksimalna
26
Gorivo, dovedena toplota
Opis goriva:
Delež vode[kg/kg lesa]
Delež pepela [kg/kg lesa]
Kurilna vrednost goriva[MJ/kg]
Dovedena količina goriva[kg]
Na uro dovedena količina goriva [kg/h]
Toplotna moč goriva [kW]
peleti
0,06
< 0,01
16,8
12,0
2,0
9,2
Toplotna moč in izkoristek
Parameter:
Pretok vode na uro [kg/h]
Temperatura vode dvižnega voda [°C]
Temperatura vode povratnega voda [°C]
Temperaturna diferenca [°C]
Toplotna moč [kW]
Obremenjenost [%]
Izkoristek kotla [%]
minimalna
srednja
583,6
57,5
70,1
12,7
8,6
106,2
93,2
maksimalna
maksimalna
89
10,8
330,7
srednja
85,8
7
11,6
496,6
164,2
184,6
207,2
54
66
61
74
Izmerjene koncentracije plinastih snovi v dimnih plinih
Parameter:
Temperatura dimnih plinov [°C]
Vlek dimnika [Pa]
Vsebnost ogljikovega dioksida [%]
Vsebnost
ogljikovega
monoksida
3
[mg/m ]
Dušikovi oksidi [mg/m3]
minimalna
81
13,1
1136,2
11/19
Izmerjene koncentracije skupnega prahu v dimnih plinih
Datum in čas odvzema vzorca
Vzorec
23.10.2013
1
09:45
10:15
2
10:45
11:15
3
12:00
12:30
4
13:30
14:00
Povprečna vrednost
Skupni prah
Izmerjena koncentracija
(mg/m3n)
31,2
29,9
32,1
32,9
31,5
Povzetek meritev na minimalni moči
Parameter
Moč kotla
Temperatura dimnih plinov
Izkoristek
Ogljikov dioksid
Ogljikov monoksid
Dušikovi oksidi
Prah
Izmerjena
vrednost
8,1
85,8
93,2
11,6
496,6
184,6
31,5
Enota
Opomba:
kW
ºC
%
%
mg/m3 pri 13 % O2, T=273 K, p=101,3 kPa
mg/m3 pri 13 % O2, T=273 K, p=101,3 kPa
mg/mn3 pri 13 % O2, T=273 K, p=101,3 kPa
12/19
Temperatura [°C]
0
16:04:48
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
17:16:48
18:28:48
Čas
19:40:48
20:52:48
22:04:48
Temperatura povratnega voda [°C]
Temperatura dvižnega voda [°C]
Temperatura dimnih plinov [°C]
Priloga 1 – Maksimalna moč: Temperatura dimnih plinov, dvižne in povratne vode
14/19
240
200
160
120
80
40
2400
2000
1600
1200
800
400
Čas
0
16:04:48
Koncentracija CO [mg/m ]
3
3200
17:16:48
18:28:48
19:40:48
20:52:48
CO
22:04:48
0
280
2800
320
NOx
360
3600
3
400
Koncentracija NOx [mg/m ]
4000
Priloga 1 – Maksimalna moč: Koncentracija ogljikovega monoksida (CO) in dušikovih
oksidov (NOx), izraženih kot NO2 v dimnih plinih (pri 13 % O2, T=273 K, p=101,3 kPa)
15/19
Čas
0
16:04:48
2
4
6
8
10
14
16
18
12
Koncentracija [%]
20
17:16:48
18:28:48
19:40:48
20:52:48
CO2
22:04:48
O2
Priloga 1 – Maksimalna moč: Koncentracija ogljikovega dioksida (CO2) in kisika (O2) v
dimnih plinih
16/19
Temperatura [°C]
0
8:31:12
20
40
60
80
100
120
140
160
9:43:12
10:55:12
Čas
12:07:12
13:19:12
14:31:12
Temperatura povratnega voda [°C]
Temperatura dvižnega voda [°C]
Temperatura dimnih plinov [°C]
Priloga 2 – Minimalna moč: Temperatura dimnih plinov, dvižne in povratne vode
17/19
200
150
100
50
2000
1500
1000
500
Čas
0
8:31:12
Koncentracija CO [mg/m ]
3
3000
9:43:12
10:55:12
12:07:12
13:19:12
CO
14:31:12
0
250
2500
300
350
NOx
3500
3
400
Koncentracija NOx [mg/m ]
4000
Priloga 2 – Minimalna moč: Koncentracija ogljikovega monoksida (CO) in dušikovih
oksidov (NOx), izraženih kot NO2 v dimnih plinih (pri 13 % O2, T=273 K, p=101,3 kPa)
18/19
Čas
0
8:31:12
2
4
6
8
10
14
16
18
12
Koncentracija [%]
20
9:43:12
10:55:12
12:07:12
13:19:12
CO2
14:31:12
O2
Priloga 2 – Minimalna moč: Koncentracija ogljikovega dioksida (CO2) in kisika (O2) v
dimnih plinih
19/19