Kotłownia na biopaliwa stałe. Cofka płomienia

Prędkość dozowania paliwa jest wówczas znacznie większa niż prędkość cofania się płomienia. Sytuacja się zmienia, gdy kocioł jest w stanie czuwania, tj. gdy w komorze spalania są rozżarzone cząstki paliwa, zaś system podawania nie zasila palnika w paliwo. Żarzenie się cząstek paliwa w komorze spalania możliwe jest dzięki tlenowi zawartemu w powietrzu w komorze spalania. Cofanie się płomienia systemem zasilania naturalnie utrudnia brak powietrza w podajniku ślimakowym palnika. Im dalej od komory spalania, tym mniejsza jest zawartość tlenu. Sytuacja się zmienia, gdy w magazynie paliwa jest niższe ciśnienie powietrza niż w komorze spalania. Możemy wówczas mówić, iż w magazynie paliwa występuje podciśnienie. Podciśnienie w magazynie paliwa powoduje naturalną migrację powietrza z komory spalania kotła systemem zasilania do magazynu paliwa. Zjawisko to powoduje powolne cofanie się płomienia. Naturalnym ułatwieniem dla cofającego się płomienia jest rozdrobnienie peletu do mączki drzewnej lub zawartość kory w zrębce. Sposób zabezpieczania instalacji kotłowej jest związany z przepisami obowiązującymi w danym kraju, zaś rozwiązania mogą zależeć od typu i wielkości urządzenia.

Z wentylatorem wyciągowym Aby magazyny paliwa zabezpieczyć przed takim niebezpieczeństwem, w nowoczesnych kotłach na biopaliwa stałe stosuje się wentylatory wyciągowe [1], utrzymujące stałe podciśnienie w komorze spalania i kanałach, przez które przepływają gorące spaliny (rys. 1). Jest to rozwiązanie systemowe, uniemożliwiające cofanie się płomienia w trakcie pracy kotła. Podciśnienie w komorze spalania jest utrzymywane także w czasie czuwania.

Pomiar i profilaktyka Do identyfikacji stanu zagrożenia służy pomiar temperatury paliwa w rurze podajnika paliwa, tzw. stokerze, w przypadku kotłów z palnikami retortowymi. Jeżeli temperatura w stokerze nie jest zbyt wysoka, np. poniżej 65oC, wówczas jest to normalny stan pracy. Gdy na ścieżce paliwowej temperatura przekroczy 65oC, wówczas automatyka kotła sygnalizuje niebezpieczeństwo i rozpoczyna procedury bezpieczeństwa wraz z wyłączeniem kotła. Najczęściej do pomiaru temperatury stosuje się przylgowy czujnik temperatury klasy Pt1000. Podstawowym rozwiązaniem w zakresie profilaktyki jest stosowanie klapy RSE [3] na ścieżce paliwowej (rys. 2). Rozwiązanie to pozwala na ograniczenie do minimum czasu ciągłości paliwa w ścieżce paliwowej. Stoker bezpośrednio dozuje paliwo z zasobnika pośredniego paliwa [4] do komory spalania. Zasobnik pośredni [4] napełniany jest zaś cyklicznie. Gdy system zasilania zasobnika pośredniego [4] stwierdzi brak paliwa, automatyka kotła otwiera klapę RSE i wówczas następuje jego uzupełnienie. Gdy zasobnik jest pełny, następuje zamknięcie klapy RSE, a więc przerwanie ciągłości paliwa w systemie zasilania.

Zraszanie Klapa bezpieczeństwa RSE posiada mechanizm zwrotny sprężynowy, powodujący jej zamknięcie także przy braku zasilania elektrycznego. Jest to tzw. klapa normalnie zamknięta. Istnieje teoretyczne niebezpieczeństwo niedomknięcia klapy RSE na skutek zablokowania jej przez cząstki paliwa. Zaś przy braku zasilania elektrycznego, np. w trakcie awarii, wentylator wyciągowy nie wytworzy koniecznego podciśnienia w komorze spalania. Dlatego kotły na biopaliwa stałe dodatkowo wyposaża się w instalację zraszania. Zraszaniu podlega ścieżka paliwowa. Jest to jeden ze składników systemu bezpieczeństwa przed cofnięciem się płomienia do magazynu paliwa, niezwiązany z pozostałymi zabezpieczeniami. W przypadku przekroczenia temperatury 80oC na ścieżce paliwowej automatycznie włącza się zraszanie paliwa. System zraszania jest systemem działającym autonomicznie i jest niepowiązany z układem automatyki. Działa w oparciu o zbiorniki chłodziwa (wody), znajdujące się powyżej kotła, dla umożliwienia grawitacyjnego spływu wody (fot. 1). System zraszania działa analogicznie jak system schładzania kotła, w oparciu o zawory termostatyczne bezpośredniego działania z kapilarą i czujnikiem temperatury na końcu (fot. 2). Czujnik temperatury zaworu termostatycznego [5] przytwierdzony jest do obudowy podajnika (stokera). Gdy temperatura przekroczy wartość ustawioną fabrycznie, następuje otwarcie zaworów i zraszanie podajnika z biopaliwem. Jednak po zadziałaniu zabezpieczenia system kotłowy nie jest w stanie samodzielnie rozpocząć pracy. Po stanie awarii musi nastąpić zwolnienie zabezpieczeń (tzw. reset) oraz czyszczenie ścieżki paliwowej. Dodatkowo automatyka (opcjonalnie) może monitorować temperaturę ścieżki paliwowej na wejściu ciągu paliwowego do zbiornika lub magazynu paliwa. W krajach skandynawskich przy kotłach małej mocy stosuje się plastikową obudowę podajnika paliwa, która ma ulec roztopieniu i zniszczeniu w przypadku cofania się ognia. Powyższe zabezpieczenia w pełni gwarantują bezpieczeństwo eksploatowania kotłów na biopaliwa stałe.

Grzegorz Ojczyk
Rys. 1. Elementy systemu bezpieczeństwa kotłów stałopalnych. Rys. 2. Klapa RSE na ścieżce paliwowej. Fot. 1. Instalacja zraszania paliwa. Fot. 2. Zawór termostatyczny instalacji zraszania.
Zobacz artykuł w wersji pdf
pdf pdf


Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij