Twój koszyk

0,00 zł

produktów: 0

Kotły z podajnikiem tłokowym

Kotły z podajnikiem tłokowym

Artykuł dotyczy konstrukcji z podajnikiem tłokowym. Opiera się na doświadczeniach zdobytych przy projektowaniu kotła tłokowego typ OPAL (2000rok).


 

Kocioł OPAL powstał w roku 2000. Autorem konstrukcji jest właściciel firmy Leszek Łucki.


W konstrukcji tłokowej zwanej także szufladową lub płaską retortą fińską idea pracy polega na podawaniu paliwa ruchem posuwisto-zwrotnym. Konstrukcja OPAL była rozwijana i badana od roku 2001 do roku 2009. Ostatnie badania miały miejsce w roku 2009 po wprowadzeniu nowych zmian konstrukcyjnych polegających na dodaniu dysz powietrza wtórnego. Konstrukcja przebadana była w Instytucie Energetyki, Oddział Techniki Grzewczej i Sanitarnej w Łodzi. Kocioł posiada atest ekologiczny.

Konstrukcję tłokową można zaliczyć do techniki górnego spalania w części złoża, czyli do spalania współprądowego.


 

Proces spalania w konstrukcji tłokowej ma charakter sinusoidalny. Największe emisje pojawiają się przy podaniu świeżej dawki paliwa, która musi się odgazować oraz właściwie odpalić, im bliżej do  nowej dawki, tym lepsze spalanie. Ten cykl jest stale powtarzany. Trzeba wyraźnie powiedzieć, że konstrukcja tłokowa pod względem jakości spalania oraz emisji przegrywa z kotłami tzw retortowymi. Najważniejsza różnica polega na podaniu większej objętościowo dawki w dużo większych odstępach czasowych jak w przypadku modeli z podajnikiem retortowym. Jest to jednocześnie zaletą w dziedzinie bezpieczeństwa pracy, ruch posuwisto-zwrotny tłoka umożliwia bowiem dokonanie całkowitej separacji paliwa płonącego na palniku od paliwa znajdującego się w koszu zasypowym.

 

 

Atutem konstrukcji tłokowej jest przede wszystkim bardzo mocny mechanizm podający. Konstrukcja OPAL produkowana przez PPHU SEKOM-Łucki należy do ścisłej czołówki rynkowej pod względem zabezpieczeń przed cofką płomienia do kosza. W kotle OPAL zastosowano elastyczny, odporny na wysokie temperatury mechanizm wydzielający dawkę paliwa w koszu oraz stalowo-żeliwną rozetę w strefie spalania, która separuje palenisko od kosza zasypowego. Opał płonący na palniku nie ma fizycznego kontaktu z resztą paliwa znajdującego się w koszu zasypowym.

 

 

W modelach tłokowych nie zrywają się żadne zawleczki, mechanizm podający pilnowany jest przez elektronikę, tzw. kontraktony pozycjonujące tłok. Sterowanie ma zaprogramowany czas wyzwolenia tłoka oraz czas, w którym tłok ma powrócić na pozycję wyjściową. Jeżeli tłok nie zmieści się w jednym z tych czasów z powodu blokady, następuje wyrzucenie alarmu blokady tłoka oraz rozłączenie podawania prądu na silnik podajnika. Należy w tym momencie ustalić przyczynę blokady i wyjąc element, który do niej doprowadził, następnie załączyć sterowanie w tryb automatyczny po uprzednim wykasowaniu alarmu.

 

 

Kolejną zaletą konstrukcji tłokowej jest uniwersalność stosowania paliw. OPAL badany był na ekogroszku, ale bez problemu spali dobre jakościowo miały węglowe (pierwsze badania atestacyjne odbyły się na miale węglowym), ekogroszek węgla brunatnego czy miks paliw węglowych z ziarnem owsa czy pellet. Możliwe jest także samodzielne spalanie pellet (spadek mocy oraz sprawności kotła tłokowego).

 

Jeden, pełen załadunek zasobnika wystarcza średnio na 1-3dni. Popiół i żużel w kotłach tłokowych jest automatycznie spychany do popielnika. Palenisko jest zatem samoczyszczące się a kocioł wymaga jedynie usuwania popiołu raz na jeden do ok.czterech dni w zależności od obciążenia i wielkości kotła. Zarówno załadunek kotła i odpopielanie odbywa się przy pracującym kotle. Zużycie węgla jest mniejsze niż w tradycyjnych kotłach.

 

Model OPAL oferowany jest w dwóch wersjach budowy kanałów dymnych. Wersja OPALmodel niski jest konstrukcją tylno kanałową, posiada dwa kanały płaskie nad paleniskiem i dwa kanały pionowe za paleniskiem. Wersja OPAL Wysoki jest konstrukcja górno kanałową, posiada nad paleniskiem układ czterech płaskich kanałów dymnych.

 

 

Sterowanie pracą tłoka:

Tłoka jest jednak bardzo ciężko właściwie wysterować, szczególnie problematyczna jest współpraca w trybie letnim z samym grzaniem bojlera. Jak powiedziano wcześniej w tłoku mamy całkowita separację dawki płonącej od reszty paliwa w zbiorniku. Efektem jest duży kłopot przy małym zapotrzebowaniu na ciepło, dawka paliwa na palenisku musi mieć podtrzymany żar i wypalać się całkowicie. Ciężko jest dobrać optymalna przerwę podawania umożliwiająca podtrzymanie żaru oraz zapewniająca jednocześnie właściwy stopień dopalenia paliwa.

Obecnie stoimy na stanowisku, że najlepszym rozwiązaniem dla konstrukcji tłokowej jest modyfikowany sterownik dwustanowy z tzw. algorytmem przejścia. Sterowanie tego typu przelicza, jaki procent mocy grzewczej został wykorzystany przy przejściu z trybu grzania w tryb podtrzymania i na podstawie obliczeń koryguje pierwsze dawki w trybie podtrzymania. Podobne obliczenia mają miejsce na przejściu z trybu podtrzymania w tryb grzania.

 

Dobrze skonstruowane sterowanie dla kotła tłokowego powinno mieć podział strefy podtrzymania na parametr przerwy nadmuchu wyrażany w minutach, parametr długości pracy nadmuchu wyrażany w sekundach oraz na tzw. krotność podawania, która decyduje, co które załączenie nadmuchu dodać porcje paliwa, aby palenisko nie zgasło. Parametr krotności pomnożony przez przerwę nadmuchu daje obraz, co ile minut podane zostanie paliwo. Np. Krotność 5 i przerwa nadmuchu 8minut oznacza, że paliwo podawane jest krotność5 * przerwa 8minut = dawka paliwa co 40minut. Ten wzór jest korygowany przez algorytm przejścia, co oznacza, że po przejściu ze stanu grzania pierwsza dawka może być podana wcześniej np. na krotności2, dopiero kolejna będzie podana dokładnie wg tego wzoru.

 

Równolegle rozwijamy prace nad dopasowaniem algorytmu PID oraz Autoadaptacji przy konstrukcji tłokowej. Dotychczasowe doświadczenia z OGNIKIEM PID w wersji tłokowej pokazują jednak, że przy zmianie paliw konieczna jest ingerencja w menu kodowe i zmiana granic pracy algorytmu.

 

Autor:

mgr. Jarosław Orłowski

Źródła:

  1. DTR kotła OPAL, doświadczenia własne, prace własne nad rozwojem PID przy tłokowym modelu Ognika PID oraz wprowadzeniem algorytmu przejścia do sterownika TITANIC. Badania emisyjne w OTGiS Łódź przy pracy z Ognikiem PID oraz modelem TITANIC z algorytmem przejścia.
  2. Biblioteka dobrych praktyk. „Konstrukcja Kotłów C.O.” zeszyt nr.1 praca pod redakcją Prof.nzw.dr hab. inż Jana Hellmanna z Politechniki Śląskiej Gliwice oraz mgr.inż. Michała Kuberki – Eurocentrum Innowacji i Przedsiębiorczości

powrót