Biopolttoainekattilan palamisilman mittaus

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantaja oli Jyväskylän ammattikorkeakoulun Biotalousinstituutin kattilatestauslaboratorio. Työn aihe oli 40 kW:n biopolttoainekattilan palamisilmojen mittaus. Laboratorion kattiloilla ei ollut palamisilman mittausta. Ilmamäärää säädettiin puhaltimien kierroslukua muuttamalla. Mittausta varten oli hankittu anturit ja tehty mittauskanavat. Tavoitteena oli selvittää puhaltimien pyörimisnopeuden vastaavuus anturien mittauksiin, ilman virtaukseen vaikuttavat asiat ja anturien käytettävyys palamisen hallinnassa. Työssä muuttujina olivat polttoaineen kosteus, kattilan teho ja palamisilman määrät ensiö- ja toisioilmapuhaltimilla. Mittaukset todennettiin käsikäyttöisellä L-tyypin pitot-putkella. Laskettiin myös palamisen ilmakerroin sekä mittausten, että savukaasujen happipitoisuuden perusteella. Työssä onnistuttiin selvittämään puhaltimien pyörimisnopeuden ja niiden tuottaman tilavuusvirran suhde. Saatiin myös tietoa eri muuttujien vaikutuksista virtauksiin. Tuloksien perusteella arvioitiin anturien hyödyllisyyttä palamisen hallinnassa. Mittauksista todettiin olevan hyötyä palamisilmojen säätämisessä, koska niiden avulla nähdään säätöjen vaikutusten suuruus virtauksiin. Mittareilla voidaan myös huomata, jos virtauksessa on häiriöitä, esimerkiksi arinan ilma-aukot ovat tukkeutuneet. Ensiö- ja toisioilman suhteen säätäminen sopivaksi on helpompaa mittausten avulla kuin puhaltimen pyörimisnopeutta muuttamalla, sillä pyörimisnopeuden ja tilavuusvirran suhde on erilainen puhaltimien välillä.

The thesis was assigned by the heating boiler testing laboratory of JAMK University of Applied Sciences. The topic was gauge combustion air flow in 40 kW biofuel-fired boiler. Combustion air for the boilers of the laboratory had not been measured. The airflows were controlled by adjusting the rotation speed of the fans. Airflow sensors had been acquired and air ducts had been made for measuring. The goals of the thesis were to determine the correlation between the rotation speed of the fans and the airflow, the factors affecting the airflow, and the usability of the sensors in controlling the combustion. Moisture content of wood chips, boiler efficiency and flow velocity of primary and secondary air were the variables in the thesis. The results of the measurements were verified with measurements that were made with L-type Pitot tube. In addition, the air ratio of the combustion was calculated based on the measurements and the oxygen content of combustion gas. Based on the results there was a correlation between the rotation speed of the fans and volume flow solved. Also the effects of various variables were found. In addition, using sensors to control the combustion was evaluated. The measurements were found useful in regulating the combustion air because the effects of adjustments to airflow can be seen in the gauges. Gauges can also indicate a problem in the flow, for example, if the air holes in the grate have clogged. The ratio of primary and secondary air is easier to adjust using the gauges than by controlling the rotation speed of the fans because the correlation between the airflow and the rotation speed is different for different fans.