Mój Kocioł Retortowy - Sprawność

[lukbok]

Witam

 

Też w swoim kotle nie mam sterownika typu PID. Jednak z opowiadań wiem, że problem leży w tym, że sterowniki te jako wartość graniczą przyjmują temperaturę spalin. I tu jest błąd. Ponieważ temperatura ta się zmienia w zależności od zabrudzenia kotła.

Moim zdanie (i to kiedyś zrobię) trzeba piecem regulować w zależności od kąta nachylenia charakterystyki spalin. Ten parametr wskazuje jaki jest poziom kopczyka, siły nawiewu itd.

Drugim parametrem do analizy jest kąt nachylenia charakterystyki temperatury wody zasilającej.

Na tej podstawie można wykonać dobry regulator, który nawet może sygnalizować kiedy trzeba kocioł czyścić.

Oczywiście sygnałami wyjściowymi były by czas podawania/przerwy oraz siła nadmuchu.

 

Pozdrawiam

Łukasz

Edytowane 28 Marca 2011 przez lukbok

[Vlad24]

Po spaleniu 9 kg deklarowanego piasta 23 MJ/kg na ciepłomierzu ledwo dobiło do 100MJ, płómień krótki, głównie żar sadzy brak, nie spieka się.

Miał wygląda lepiej niż nie jeden groszek

na składzie ładnie opisany ale już występuje jako 26 MJ/kg

po spaleniu i przesianiu pozostaje taki popiół

według mnie to on nie do końca się spalił, pokrywał się jak by wapienną powłoką i gasł. Wagowo popiołu ok 1 kg

Jak by to było rzeczywiste 23MJ (490zł), to spawalność wynosi 48% a 1 GJ 44zł.

[Vlad24]

kolejne ciekawe wyniki z pewnego bloga

 

"Kocioł sterowany przez badacza, za pomocą sterownika bruli.pl:

 

16.05 ? moc: 22,3kW, temp.spalin: 160°C; sprawność: 84,0%; tlen: 7,9% (test 3-godzinny)

Kocioł sterowany sterownikiem eCoal.pl:

 

16.05 ? moc: 19,6kW, temp.spalin: 164°C; sprawność: 81,3%; tlen: 8,9%

 

17.05 ? moc: 3,61kW, temp.spalin: 112°C; sprawność: 43,8%; tlen: 14,7%

 

18.05 ? moc: 2,84kW, temp.spalin: 108°C; sprawność: 41,1%; tlen: 14,6%

 

19.05 ? moc: 2,49kW, temp.spalin: 109°C; sprawność: 37,8%; tlen: 14,8%

 

20-22.05 ? moc: 2,53kW, temp.spalin: 114°C; sprawność: 39,4%; tlen: 14,7%

 

23.05 ? moc: 3,12kW, temp.spalin: 122°C; sprawność: 45,4%; tlen: 15,1%"

 

 

Tak to mniej więcej wygląda podczas dogrzewania domu w cieplejsze dni czy grzania cwu latem

 

 

[vernal]

20-22.05 ? moc: 2,53kW, temp.spalin: 114°C; sprawność: 39,4%; tlen: 14,7%

 

23.05 ? moc: 3,12kW, temp.spalin: 122°C; sprawność: 45,4%; tlen: 15,1%"

 

 

Tak to mniej więcej wygląda podczas dogrzewania domu w cieplejsze dni czy grzania cwu latem

To oczywiście przy pracy ciągłej.

Ciekawe czy kol. Guitar mierzył sprawność w miesiącach letnich na swoim dolniaku z miarkownikiem.

To porównanie mogłoby wypaść ciekawie (np. tak samo).

[Vlad24]

z opisu wynikało że nie dało się utrzymać pracy ciągłej na tak malej mocy i ecoal przechodził w potrzymanie.

Do tego w kotle 16 kW był założony palnik 10 kW z mniejszą ilością otworów nadmuchowych. Co ciekawe lepiej raził sobie z mocą 22 kW niz normalny palnik dedykowany do tej mocy 16, ale mimo to dość słabo sobie radzi z mocą 3 kW co jest dla niego 30% mocy. Jak by coś magicznego było w tej mocy, że nawet mniejszy palnik ma podobny problem jak ten większy.

 

 

Też jestem ciekaw jak by to było w dolniaku, ale mogę przewidzieć, że tam była by znacznie mniejsza ilość tlenu a większa ilość CO w spalinach. Ale jak by się to przełożyło na sprawność to trudno przewidzieć.

Szkoda że producenci sami nie robią takich badań i nie sprzedają np gotowych rozwiązań typu wymienne palniki do mocy nominalnej i minimalnej ok 30%

[vernal]

z opisu wynikało że nie dało się utrzymać pracy ciągłej na tak malej mocy i ecoal przechodził w potrzymanie.

Do tego w kotle 16 kW był założony palnik 10 kW z mniejszą ilością otworów nadmuchowych. Co ciekawe lepiej raził sobie z mocą 22 kW niz normalny palnik dedykowany do tej mocy 16, ale mimo to dość słabo sobie radzi z mocą 3 kW co jest dla niego 30% mocy. Jak by coś magicznego było w tej mocy, że nawet mniejszy palnik ma podobny problem jak ten większy.

Jedyne co pozostaje to wymiennik, którego ktoś nie zmienił na mniejszy.

Z tego, co piszesz, to wyliczenia mocy odnoszą się również do konkretnego wymiennika [i nawet układu kominowego] (biorą go pod uwagę) - pomiar jest robiony już za nim.

Ta metoda wydaje się być dobra do oceny zapotrzebowania na paliwo (ile kupić).

Inną rzeczą byłoby określenie sprawności samego paleniska, mówiące o tym jak dany piec (a jeszcze nie kocioł) radzi sobie z paliwem lub jak radzi sobie z różnymi paliwami - porównanie.

I tu można zrozumieć kolegę m77 mówiącego o badaniu CO ;)

[Vlad24]

wymiennik pozostawał ten sam, a masa (ilość-prędkość) spalin była zdecydowanie mniejsza.

 

 

Zgadzam się że najlepszą metodą badania sprawności palnika jest analizator (im mniej tlenu i mniej co tym lepiej)

A na sprawność wymiennika ciepłomierz.

 

Tu przypomnę swoje wcześniejsze rysowane pączki, planuje do płomieniówek fi 65 włożyć zatkane z obu stron rurki w osi płomieniówki, by wyeliminować to zjawisko przelatywania najbardziej gorących spalin środkiem płomieniówki, a tym samym zmusić je do zapoznania się z płaszczem wodnym. W wymiennikach półkowych też można by coś w ten deseń wykombinować, tylko jeszcze nie wiem co będzie lepsze turbulatory spiralne czy takie turbo rurki jak ja je nazywam.

[Vlad24]

kolejne wyniki od konkurencji

 

"Kolejna doba pracy OGNIWO EKO PLUS na małej mocy

24.05 ? moc: 3,07kW, temp.spalin: 125°C; sprawność: 46,4%; tlen: 15,4%"

 

 

"Wyniki badanego kotła OGNIWO EKO PLUS za ostatnią dobę:

25.05 ? moc: 3,58kW, temp.spalin: 136°C; sprawność: 49,5%; tlen: 15,2%; CO: 0,02%"

 

 

"Kolejna doba bez czyszczenia

Sprawność nadal rośnie

26.05 ? moc: 3,58kW, temp.spalin: 129°C; sprawność: 51,55%; tlen: 15,3%; CO: 0,02%"

 

 

"20-22.05.2011 - moc: 2,53kW, zużycie węgla: 0,92kg/h

23.05.2011 - moc: 3,12kW, zużycie węgla: 0,99kg/h

24.05.2011 - moc: 3,07kW, zużycie węgla: 0,95kg/h

Wartość opałowa węgla: 25.000kJ/kg"

 

 

Kto jak i jak zinterpretuje te wyniki? Dlaczego mimo nie czyszczenia kotła sprawność w miarę palenia i rosnącego zabrudzenia kotła też rośnie?

 

 

 

 

 

 

[vernal]

Kto jak i jak zinterpretuje te wyniki? Dlaczego mimo nie czyszczenia kotła sprawność w miarę palenia i rosnącego zabrudzenia kotła też rośnie?

A jak tu liczona jest sprawność?

[Vlad24]

Pewnie tak samo ciepłomierzem lub czymś podobnym. Badanie z Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu

A liczona pewnie tak samo jak liczy się sprawność nowych kotłów na zlecenie ich producentów.

[AdamGuitar]

Latem nie prowadziłem pomiaru. Ustaliłem tylko dobowe zapotrzebowanie opału na c.w.u. (4 osoby) które zawiera się w przedziale od 3 do 4 kg, jednak ile ciepłej wody z tego uzyskuje (wraz ze stratami) nie liczyłem.

jednak przeliczając to na moc wychodzi 0,79kW/h co daje na dobę ok. 19kW , zastosowałem tu jednak podobną sprawność jak zimą więc to tylko przypuszczenia co do mocy, tu jestem ostrożny w ocenie.

Przy mocy 2,64kW (zima 7st. C ) zużycie opału ok. 13,4kg,oczywiście ilość może być obarczona błędem ważenia.

[Vlad24]

Przyznaje że spalanie do cwu masz całkiem przyzwoite i akceptowalne, co do sprawności można by to spróbować porównać np przez parę dni grzejąc wodę prądem i zmierzyć zużycie. To by mniej więcej pokazało ile ciepła faktycznie potrzeba na dobę w twoim przypadku i jak to wygląda w relacji do spalonego węgla.

 

 

A co sądzisz o rosnącej sprawności w miarę rosnącego zabrudzenia kotła?

[AdamGuitar]

Sam z ciekawości przeliczyłem to co wyszło w stosunku do zapotrzebowania na c.w.u. dla 4 osób.

Wyliczone w/g wskaźników zapotrzebowanie dla 4 osób/dobę 15,5kW

Przy wyliczonej mocy kotła 19kW/dobę - 15,5 kW zapotrzebowania (wyliczonego) pozostaje 3,8kW/24h = 0,16kW co można uznać za straty izolacji bojlera. Hmmm... To ma sens.

W wyliczeniach uwzględniono 4xkąpiące się osoby w wannie + zlewozmywak w kuchni.

Nie do końca jednak to rozumiem, może założenia przyjęte do obliczeń są nie do końca właściwe (przyjęte z założeń dla projektantów) ale na pewno dużo to nie odbiega, tym bardziej,że zapotrzebowanie zaniżyłem bo gdyby przyjąć wartości podane w poradniku okazałoby się, że zapotrzebowanie jest wyższe od wytwarzanej energii.

[Vlad24]

Sam z ciekawości przeliczyłem to co wyszło w stosunku do zapotrzebowania na c.w.u. dla 4 osób.

Wyliczone w/g wskaźników zapotrzebowanie dla 4 osób/dobę 15,5kW

Przy wyliczonej mocy kotła 19kW/dobę - 15,5 kW zapotrzebowania (wyliczonego) pozostaje 3,8kW/24h = 0,16kW co można uznać za straty izolacji bojlera. Hmmm... To ma sens.

W wyliczeniach uwzględniono 4xkąpiące się osoby w wannie + zlewozmywak w kuchni.

Według wskaźników to jest to zbyt umowne, zliczenie zużytego prądu dało by wiarygodniejszy wynik.

Ty pewnie spalasz po protu raz dziennie w krótkim czasie te 3-4 kg z jakaś większą mocą a zatem i sprawnością a pozostały czas kocioł jest wygaszony. Czy też się mylę i te 3-4 kilo męczysz 24h?

 

 

 

[AdamGuitar]

Kocioł wygasiłem tylko raz w sezonie zimowym listopad 2010. Gdy nie ma zapotrzebowania na ciepło kocioł wchodzi w stan hibernacji.Palenie co jakieś 3 może więcej godzin (nie sprawdzałem co do 90 min jestem pewny) na pokrycie strat w bojlerze. W czasie gdy temperatura w bojlerze jest osiągnięta (50 st. C) wszystkie pompy są wyłączone, włącza się tylko co jakiś czas pompa obiegu kotłowego i pompa c.w.u. przy dogrzaniu podczas poboru lub podgrzaniu strat izolacji. Kocioł się nie męczy w kotle jest normalny płomień podczas podgrzewania.

[vernal]

Pewnie tak samo ciepłomierzem lub czymś podobnym. Badanie z Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu

A liczona pewnie tak samo jak liczy się sprawność nowych kotłów na zlecenie ich producentów.

Moim zdaniem za mało danych do znalezienia przyczyny.

Jakby podali wykres mocy w ciągu doby (np. w 10 minutowych pikach), to zaraz by się wyjaśniło.

Może byc tak, że jakieś zaburzenie w odbiorze energii spowodowało inną pracę kotła (np. mniej równomierną).

Paradoksalnie można też wymyślić, że zabrudzenie sztucznie podwyższyło temp. spalin (bo mniejsza sprawność wymiennika), to z kolei wymusiło dłuższe okresy pracy ale z mniejszą mocą (żeby zadanej temp. spalin nie przekroczyć), to spowodowało mniejszą ilość nadzorów (jeśli takowe w tym kotle istnieją), mniej rozpaleń (gdzie straty energii ogromne) i sumarycznie mniej paliwa sie spaliło, czyli sprawnośc wzrosła :blink: :lol:

Troche pokrętne ale do tetracytu daleko.

 

P.S. A może po prostu jest tak, że pomiar składa się z tylu składowych iż odchyłka taka mieści się w granicach błędu.

Edytowane 27 Maja 2011 przez vernal

[Vlad24]

Z tych wykresów widać że to prawie praca ciągła, przestoje dmuchawy są minimalne

do tetracytu faktycznie jeszcze było daleko ;D

 

moja hipoteza jest taka, że osadzający się pył sadze, bardziej oblepiły turbulatory a przez to zmniejszył się efektywny przelot przez kanały dymowe, a to podniosło prędkość spalin i paradoksalnie polepszyło wymianę w niewielkim stopniu.

Czuje, że też o jakimś Gigacytrycie nawijam :D

W każdym razie dopóki nie znajdę czasu i chęci na zrobienie swoich turborurek to nie będę wiedział jak przyspieszenie spalin wpłynie na sprawność.

 

 

 

 

 

ps: mam nadzieje że mnie ani admin, ani autor tych tabelek nie zabije :blink:

[m77]

25.05 ? moc: 3,58kW, temp.spalin: 136°C; sprawność: 49,5%; tlen: 15,2%; CO: 0,02%"

26.05 ? moc: 3,58kW, temp.spalin: 129°C; sprawność: 51,55%; tlen: 15,3%; CO: 0,02%"

(...)

Kto jak i jak zinterpretuje te wyniki? Dlaczego mimo nie czyszczenia kotła sprawność w miarę palenia i rosnącego zabrudzenia kotła też rośnie?

Akurat sam fakt zmiany sprawności tak nie bulwersuje, co jej poziom. Chętnie dowiedziałbym się coś więcej na temat metody jej mierzenia plus surowe dane - czyli temperatura zasilania, temperatura powrotu i prędkość przepływu wody. Jakie urządzenie odbiera to ciepło? W końcu mamy 38C za oknem. Dlaczego dane są dziwne? Ponieważ z zawartości tlenu można policzyć stratę kominową, która wiąże się z ogrzaniem dodatkowej masy powietrza do temperatury spalin. Wychodzi około 15%. Tymczasem zawartość CO jest znikoma (pytanie, jak i w którym miejscu jest to mierzone).

 

Generalnie, jeśli ktoś napali w kotle, ale nie podłączy go do żadnego urządzenia, to sprawność będzie w okolicach zera, ale o czym to będzie świadczyć? Moim zdaniem o niczym.

[Vlad24]

Temperatura zasilana 80C powrotu nie znam, ani przepływu. Do odbioru to używają albo basenów albo takie przyczepki z czymś podobnym do jednostek zew. klimatyzacji z wentylatorami. Mi tam to nie wydaje się być istotne, wierzę że faktycznie moc jest wyliczona dokładnie. Tlen i CO oznaczają, że opał jest dość dobrze spalony, ale spaliny za bardzo rozrzedzone namiarem powietrza, odebranie tego ciepła przez wymiennik już tak dobrze nie wygląda. Natomiast strata kominowa już pomijając tlen jest zwielokrotniona przez czas spalania tej samej dawki paliwa. Przy mocy nominalnej 1 kg poszedł by w komin w mniej niż 20 min, a tu kisi się ponad godzinę.

[m77]

Cudów nie ma, gdzieś tę stratę trzeba upchnąć. Suma strat to:

 

(1) Strata kominowa - strata ciepła uchodzącego z kotła wraz z gorącymi spalinami.

(2) Strata niecałkowitego spalania - strata wynikająca z niedopalenia elementów stałych paliwa

(3) Strata niezupełnego spalania - strata wynikająca z niedopalenia gazów w spalinach.

(4) Strata własna kotła - strata ciepła uchodzącego do kotłowni przez promieniowanie, konwekcję i przewodzenie.

 

Akurat na stratę kominową są w miarę dokładne wzory, na stratę niezupełnego spalania też. Strata własna kotła jest na ogół minimalna.

[Vlad24]

zielony jestem w liczeniu straty kominowej ze wzorów i pomiarów spalin, ale widzę, że przyjmuje się tam współczynniki dla różnych paliw. Może te współczynniki nie uwzględniają tego że wymiennik jest dla mocy nominalnej (16kW), a palnik chodzi na mocy 3 kW. Bo tak na chłopski rozum jak by założyć jeszcze ciepłomierz na komin to wydaje się że więcej ciepła ucieknie jak będziemy tę samą dawkę paliwa spalać trzy - cztery raz dłużej. By wyszło na zero wymiennik powinien też skurczyć się o tę samą wartość i temperatura spalin spaść trzy - czterokrotnie.

[m77]

wydaje się że więcej ciepła ucieknie jak będziemy tę samą dawkę paliwa spalać trzy - cztery raz dłużej (...).

Nie bardzo rozumiem, dlaczego miałoby tak być, jeśli spalanie jest zupełne.

 

Do wyliczenia straty kominowej potrzebne są wartości:

 

(1) temperatura spalin

(2) temperatura powietrza

(3) współczynnik dla danego paliwa (bo wzory uproszczone są empiryczne)

(4) oraz do wyboru: zawartość tlenu, zawartość CO2, albo współczynnik nadmiaru powietrza (lambda).

 

W zależności, co mamy resztę wyliczamy. Obliczamy bowiem stratę termiczną powstała stąd, że spaliny ogrzewają jakąś tam masę niepotrzebnego powietrza, a ilość potrzebnego powietrza można dokładnie wyznaczyć ze składu chemicznego paliwa. Wymiennik nas nie interesuje, bo obliczamy w ten sposób sprawność w sposób pośredni.

 

Oczywiście Polska Norma PN-EN303-5, będąca jednocześnie normą europejską każe obliczać sprawność kotłów w sposób bezpośredni. W załączonym pliku jest przykład takiego obliczenia z jakiegoś kotła duńskiego na pelety pracującego na minimalnej mocy. Analizę spalin robi się wtedy po to, by wyliczyć zanieczyszczenia (w niektórych krajach, jak Austria, czy Niemcy, normy są w tym względzie niezwykle ostre). Przy okazji jednak mając podany pomiar CO2 można obliczyć stratę kominową ze wzoru Siegerta. Wynik oczywiście będzie przybliżony, ale wszystko raczej się zgadza i nie budzi wątpliwości.

Edytowane 27 Maja 2011 przez m77

[Vlad24]

moim zdaniem nie da się porównywać takiego kotła na pelet do kotła na miał czy ekogroszek. To zupełnie inne paliwa, sprawność ładna ale temperatura spalin 67C i tlen poniżej 10%, to nie w tym przypadku i nie z tym wymiennikiem i nie z tym kondensatem siarkowym który powstanie z węgla.

[m77]

moim zdaniem nie da się porównywać takiego kotła na pelet do kotła na miał czy ekogroszek (...)

Metoda obliczania jest taka sama i kocioł tu nie ma nic do rzeczy. Chodzi o to, że dane są spójne i rachunki się zgadzają, czyli strata kominowa wyliczona pośrednio jest spójna ze sprawnością kotła wyliczoną metodą bezpośrednią. A w podanych wcześniej przykładach tak nie jest i dlatego są mało wiarygodne i nie nadają się do snucia jakichś teorii.

[vernal]

Nie bardzo rozumiem, dlaczego miałoby tak być, jeśli spalanie jest zupełne.

 

Do wyliczenia straty kominowej potrzebne są wartości:

 

(1) temperatura spalin

(2) temperatura powietrza

(3) współczynnik dla danego paliwa (bo wzory uproszczone są empiryczne)

(4) oraz do wyboru: zawartość tlenu, zawartość CO2, albo współczynnik nadmiaru powietrza (lambda).

 

W zależności, co mamy resztę wyliczamy. Obliczamy bowiem stratę termiczną powstała stąd, że spaliny ogrzewają jakąś tam masę niepotrzebnego powietrza, a ilość potrzebnego powietrza można dokładnie wyznaczyć ze składu chemicznego paliwa. Wymiennik nas nie interesuje, bo obliczamy w ten sposób sprawność w sposób pośredni.

Nie jestem przekonany czy mówimy tu o tym samym.

Strata kominowa liczona w ten sposób odnosi się do sprawności spalania a nie do sprawności kotła.

Jak więc ją porównać do sprawności (chyba) kotła, bo tak rozumiem dane, które zapodał Vlad. Wydaje mi się, że to nie te same procenty.

O której sprawności rozmawiamy?