1. Wstęp teoretyczny Celem ćwiczenia przeprowadzonego na zajęciach było zapoznanie się z budową kotła małej mocy na przykładzie kotła KP-15, przeprowadzenie pomiarów ilości zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery oraz wyznaczenie sprawności kotła. Jest to kocioł o mocy 15 kW, z paleniskiem retortowym ( to jest takim w którym paliwo, ekogroszek lub pelety, podawane jest od dołu za pomocą podajnika ślimakowego, powietrze również podawane jest od strony retorty), zmodyfikowanym w celu umożliwienia obserwacji płomienia ( w drzwiczki kotła wstawiono szybę ogniotrwałą). Kocioł wyposażono w zasobnik do przechowywania paliwa. Podczas ćwiczenia paliwem spalanym w kotle były pelety.

W celu umożliwienia wykonania pomiarów potrzebnych do obliczenia sprawności kotła, instalację wyposażono w czujniki do pomiaru temperatury wody na wyjściu z kotła oraz na wejściu, jak i przepływomierz mierzący strumień objętości wody przepływającej w instalacji. Strumień paliwa, oraz jego wartość opałową zmierzono przed rozpoczęciem zajęć.

Sprawność kotła wylicza się ze wzoru Gdzie:

- strumień masy wody przepływającej przez instalację

-ciepło właściwe wody

-temperatura na wyjściu z kotła

-temperatura na wejściu do kotła

-strumień masy paliwa podawanego do kotła

-wartość opałowa paliwa

Podczas ćwiczenia wykonywano również pomiary ilości NOx , CO oraz O2.

2. Schemat stanowiska

3. Tabela pomiarowa

Tabela 1: Wyniki pomiarów

Dane: MJ

Q=16 kg

kg

m =6

pal

h

4. Przykładowe obliczenia

Strumień masy wody:

kg

kg

m = V ⋅ρ =0,558⋅983,21=548,63

=0,152

w

w

w

h

s

Sprawność kotła:

m ⋅ c ⋅( T − T ) 0,152⋅4,19⋅(71−54) η = w w

w1

w2 =

⋅100=40,6 %

b

mpal⋅ Q

6 ⋅16⋅103

3600

Współczynnik nadmiaru powietrza: 21

21

λ=

=

=2,99

21− O

21−13,97

2

Ilość zanieczyszczeń dla 10% tlenu: 21

11

CO 10%

−10

= CO⋅

=1950⋅

=3051 ppm

21− O

21−13,97

2

21

11

NO 10%

−10

= NO⋅

=126⋅

=198 ppm

21− O

21−13,97

2

5. Tabela wynikowa

Tabela 2: Wyniki obliczeń

6. Wykres

25000

300

250

20000

200

15000

CO10%

150

NO10%

O

, t

C

O

tw1

N

10000

tw2

100

5000

50

0

0

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

Wykres 3: Zależność temperatur i poziomu zanieczyszczeń od wsp. nadmiaru powietrza 7. Wnioski

Sprawność badanego kotła wynosi 41,7 %. Jako wynik przyjęto uśrednioną sprawność kotła dla wszystkich pomiarów. Ciepło właściwe i gęstość przyjęto z tablic. Optymalny pod względem spalin punkt dla kotła występuje przy współczynniku λ ok 1,7, gdzie emisja zarówno CO jak i NO jest względnie niska.