Puulämmityskattilan poreilu

[puuhastelija]

tuo on askel parempaan suuntaan kun paloilman saanti säätyisi kaasujen lämpötilan mukaan. Kovimman roihun aikaan ei kattilan konvektorit ehdi ottamaan energiaa riittävästi talteen jos savukaasujen lämmöt nousevat. Kattilaveden mukaan säätyvä ilmamäärä on kaksoispesäkattila ilman varaajaa jatkuvapoltto jne laitteissa se jatkuvan savutuksen malli... Kun kattilalla lämmitetään varaajaa ohjataan termostaatilla kattilan lämpöä.

Toki nykykattilat sitten säätävät ilmamäärää jonkun savukaasuista mitatun arvon perusteella, yleensä jäännöshapen. Yhtä arvoa säätämällä muutkin säätyvät samalla.

Vähän tämmöinen vainu minulla tästä asiasta olikin, eli jäljillä olin. Hölmöltä tuntuu kyllä karkuuttaa lämpöjä hormiinkaan.

[ev3449]

tuo on askel parempaan suuntaan kun paloilman saanti säätyisi kaasujen lämpötilan mukaan. Kovimman roihun aikaan ei kattilan konvektorit ehdi ottamaan energiaa riittävästi talteen jos savukaasujen lämmöt nousevat. Kattilaveden mukaan säätyvä ilmamäärä on kaksoispesäkattila ilman varaajaa jatkuvapoltto jne laitteissa se jatkuvan savutuksen malli... Kun kattilalla lämmitetään varaajaa ohjataan termostaatilla kattilan lämpöä.

Toki nykykattilat sitten säätävät ilmamäärää jonkun savukaasuista mitatun arvon perusteella, yleensä jäännöshapen. Yhtä arvoa säätämällä muutkin säätyvät samalla.

Tehonsäätö onnistuu ja toteutetaan yleensä juurikin lämpötilaan perustuen. Virtausvastus ensiö- ja toisioilman kulkureitillä ei ole sama, joten se vaihtelee tilanteesta riippuen. Jotta ensiö- ja toisioilman suhde pysyy oikeana tarvitaan jäännöshapen mittaus.

Miten pähkäilijä säätää tehon jäännöshapen perusteella?

[Pähkäilijä]

Miksi tehoa säätämään jos ladataan varaajaa? En kannata ajatusta kituutella polttoa ellei kyseessä ole sitten polttoaineelle erikseen syöttökuljetinta jolloin vain pieni määrä kerrallaan puuta palaa. Tehoa säätäviä varaajamattomia kaksoispesiä olen nähnyt mutten käyttänyt.

[ev3449]

Koska lämpöhäviö hormiin on suurin yksittäinen hukka ja hyötysuhdetta heikentävä tekijä. Mistä johtuu savukaasun lämpötilan vaihtelu?

[Setämies]

Vähän tämmöinen vainu minulla tästä asiasta olikin, eli jäljillä olin. Hölmöltä tuntuu kyllä karkuuttaa lämpöjä hormiinkaan.

Näin se on. Liian korkealla kokonaisilmamäärällä (käsiohjatun) kattilan kuin kattilan saa kyllä ylitehoille, muttei saannon paraneminen ole samassa suhteesssa savukaasuhäviöiden noustessa ja sitä kautta hyötysuhteen heiketessä.

[Setämies]

Silloin kun konvektio toimii hyvin, on kattilahyötysuhde / poltohyötysuhde parempi savukasujen ollessa korkeampi. Ainakin ammattilaisten analyysimittarit näyttävät niin. Eli silloin saadaan poltettavasta puusta paremmin energiaa talteen.

Jos toimivan konvektion kautta saadaan paremmalla hyötysuhteella energia talteen, savukaasujenkin lämpötilat jäävät alhaisemmiksi. Kerrohan mistä se lämpöenergia veteen tulee, jos savukaasujen lämpötila ei laske? Voiko tämä oikeasti olla noin vaikeaa ymmärtää?

Mietihän aluksi mitä tarkoittavat kattilahyötysuhde ja polton hyötysuhde. Ne eivät ole synonyymejä, toinen vain vaikuttaa osaltaan toiseen. Niin kauan kun et erota edes noita sen enempää teorian kuin käytännön tasolla, on parempi kun jätät edes viittaamatta ammattilaisten mittareihin.

[Setämies]

Koska lämpöhäviö hormiin on suurin yksittäinen hukka ja hyötysuhdetta heikentävä tekijä. Mistä johtuu savukaasun lämpötilan vaihtelu?

Kaksi päätekijää: Energiapotentiaali ennen ja jälkeen. Ensinmainittu johtuu palamisesta ja sen parametreistä, poltettavasta materiaalista ja palo-olosuhteista. Jälkimmäinen taas johtuu lämmön talteenoton toiminnasta, pinta-ala ja Δt. Mikäli konvektiopinnassa on lämmön siirtymistä heikentäviä epäpuhtauksia, esim. tuhkaa, Δt pienenee, kun tehollinen lämmönjohtavuus heikkenee.

Entä miten ensiö- ja toisioilma vaikuttavat osaltaan lämmön talteenoton tehokkuuteen?

[ev3449]

Kaksi päätekijää: Energiapotentiaali ennen ja jälkeen. Ensinmainittu johtuu palamisesta ja sen parametreistä, poltettavasta materiaalista ja palo-olosuhteista. Jälkimmäinen taas johtuu lämmön talteenoton toiminnasta, pinta-ala ja Δt. Mikäli konvektiopinnassa on lämmön siirtymistä heikentäviä epäpuhtauksia, esim. tuhkaa, Δt pienenee, kun tehollinen lämmönjohtavuus heikkenee.

Kysymys oli pähkäilijälle, itseäni se ei mietitytä. Kyseessä aivan samat asiat kuin minkä tahansa muunkin lämmönvaihtimen kohdalla.

Yritetään pitää keskustelu tasolla mikä selventää (eikä sotke) asiaa nykyaikaisien kattiloiden säätämisessä. Savukaasun lämpötilalla tässä tarkoitetaan lämpötilaa jossa se poistuu kattilan hormiyhteestä (eli lämmönvaihtimen/konvektion jne. jälkeen) eli kiinnostus on energiapotentiaalissa joka jää hyödyntämättä. Lämmönvaihtimen pinta-ala ei kattilan kohdalla muutu.

Esimerkkinä Attackin ohjaus joka taitaa edustaa vallalla olevaa käytäntöä. Ensiö- ja toisioilmaa säädetään erikseen ja mitattavia arvoja ovat jäännöshappi, savukaasun lämpötila (lämmönvaihtimen jälkeen) ja kattilaveden lämpötila.

(On olemassa järjestelmiä joissa mitattavia suurreita on useampia jolloin säätöä voidaan tehdä eri perustein.)

[vesimies]

Mieleeni tuli sellainen että tuo kattilan poreilu voi johtua ihan pelkästään pienestä määrästä ilmaa joka on kattilan vesitilassa.
Tätä voisi yrittää ratkaista sellaisella helpolla konstilla että tarkista vatupassilla onko kattilasi tällä hetkellä aivan suorassa. Jos on suorassa niin kiilaa kattilan takareunaa vähän ylöspäin jolloin kaiken ilman pitäisi päästä aina pois kattilasta.
Ainakin jossain kattiloissa tuo vesitila on sen mallinen että ollessaan aivan suorassa kattilaan jää ilmaa joka ei tule itsestään pois.

[seppol]

Vesi on sellainen aine, niinkuin muutkin, että se tietää aina missä lämpötilassa ja paineessa se on. Se kiehuu aina samoissa olosuhteissa. Nyt puheena olevissa tilanteissa se kuumenee paikallisesti yli kiehumispisteensä vallitsevassa paineessa. Kuumeneminen tapahtuu jos veden ja metallin pinta-ala on liian pieni siirrettävään tehoon nähden. Esimerkiksi kattilassa veden päällä oleva ilma ei vaikuta kiehumiseen. Mitä enemmän metalli eristetään kuumasta kaasuvirtauksesta sitä epätodennälöisempää kiehuminen on.
Tässä on esitetty että ns. savukaasujen lämpötilalla olis jotain yhteyttä poreiluun. Jos savukaasuilla tarkoitetaan kattilasta lähtevää kaasua, sen lämpötila kertoo vain tehon ja lämmönluovutuksen välisestä suhteesta. Palaminen voi ollla täydellistä vaikka savukaasut on kylmiä tai palaminen voi ollla huonoa vaikka savukaasut on kuumia. Tilanne on sama kuin ilmastoinnissa jossa on vaihtimella lämpöä siirretään korvausilmaan. Näiden uuniteorioiden mukaan lähtevien kaasujen lämpötilan perusteella voidaan määrittää huoneen lämmityksen tarve.

Vettä on keitetty höyrykattiloissa James Watin ajoista saakka. Nyt lämpötilat on 600 astetta ja paineet 300 bar.

[ev3449]

Tässä on esitetty että ns. savukaasujen lämpötilalla olis jotain yhteyttä poreiluun. Jos savukaasuilla tarkoitetaan kattilasta lähtevää kaasua, sen lämpötila kertoo vain tehon ja lämmönluovutuksen välisestä suhteesta. Palaminen voi ollla täydellistä vaikka savukaasut on kylmiä tai palaminen voi ollla huonoa vaikka savukaasut on kuumia. Tilanne on sama kuin ilmastoinnissa jossa on vaihtimella lämpöä siirretään korvausilmaan. Näiden uuniteorioiden mukaan lähtevien kaasujen lämpötilan perusteella voidaan määrittää huoneen lämmityksen tarve.

Luitko edes missä yhteydessä savukaasun lämpötila mainittiin?

Omissa kirjoituksissani viittaus tähän oli yhteydessä modernien kattilanohjausten tehonsäätöön. Tämä koko OT perustuen pähkäilijän, jo useammassakin ketjussa esittämään väitteeseen, jonka mukaan "nykykattiloiden ensiö- ja toisioilman säätö perustuu pelkästään jäännöshappimittaukseen". Yksi yhtälö ja kaksi muuttujaa. Tällä tavoin toteutettuna kokonaisilmamäärästä ja näinollen, kuten itsekin sanot, tehon ja lämmönluovutuksen suhteesta ei ole tietoakaan. Ja päädytään tilanteeseen:

Liian korkealla kokonaisilmamäärällä (käsiohjatun) kattilan kuin kattilan saa kyllä ylitehoille, muttei saannon paraneminen ole samassa suhteesssa savukaasuhäviöiden noustessa ja sitä kautta hyötysuhteen heiketessä.

[Pähkäilijä]

L Tämä koko OT perustuen pähkäilijän, jo useammassakin ketjussa esittämään väitteeseen, jonka mukaan "nykykattiloiden ensiö- ja toisioilman säätö perustuu pelkästään jäännöshappimittaukseen". Yksi yhtälö ja kaksi muuttujaa.

OT jatkuu, täältä jostain löytyy lambdakäyttäjän hyvin havainnollinen selostus polton eri vaiheista ja miten ensiö sekä toisiopuoli ohjautuivat prosessin aikana. Katson jos onnistun sen löytämään tai joku toinen joka löytää niin nostakooon sen viestiketjun viimeseksi ja ei jatketa aihetta enää tässä. Mut nyt lenkille kun tie on loskaton.

[Hani]

Silloin kun konvektio toimii hyvin, on kattilahyötysuhde / poltohyötysuhde parempi savukasujen ollessa korkeampi. Ainakin ammattilaisten analyysimittarit näyttävät niin. Eli silloin saadaan poltettavasta puusta paremmin energiaa talteen.

Tuossa asiassa olen kanssasi samaa mieltä!
Monesti kotioloissa tuijotetaan vain savun lämpöön hyötysuhdetekijänä. Tätä yritetään sitten "parantaa" kotikutoisilla savukaasujarruilla ja/tai ilma-aukkoja kuristamalla ja ollaan sitten onnesta soikeana kun savun lämpöä saatiin laskettua ja uskotaan saavutetun hyötysuhdeparaaus.

Todellisuudessa savun lämpö on laskenut savujarrujen aikaansaamana tehon pudotuksena ja jopa palamisarvotkin ovat menneet perseelleen varsinkin jos palamista kuristetaan ilma-aukkoja pienentäen. Lopputulemana polttoaineen kulutus ei vähene ja merkittävissä määrin jopa lisääntyy vaikka säätäjä uskottelee itselleen ja sitä kautta muille yhden polttokerran perusteella jotain muuta.

[seppol]

Vastaan nyt vielä kerran. Savukaasujen lämpötilan mittauksella saadaan selville että kattilan teho on liian suuri ja paikallista kiehumista voi tapahtua. Alun perin kysyttiin juuri tätä asiaa. Savukaasujen lämpötilan nuosu ei kuitenkaan ole syy kiehumiseen koska se energia ei edes siirry veteen.
Tästä on tullut ikäänkuin lambda ohjauksen ryhmä vaikka edelleen on vastaamatta ev3449 kysymykseen: Miten jäännöshapen mittauksella säädetään liekin tehoa.
Mutta mites Hani, jos ei käytetä mitään lisäjarruja vaan pienennetään tehoa mutta pidetään palaminen hyvänä. Ei savukaasujen lämpötilan nosto ole itsetarkoitus. Parhaiten se onnistuu peltikamiinalla. Ei tässsä ole kysymys mielipiteestä.

[Hani]

Mutta mites Hani, jos ei käytetä mitään lisäjarruja vaan pienennetään tehoa mutta pidetään palaminen hyvänä. Ei savukaasujen lämpötilan nosto ole itsetarkoitus. Parhaiten se onnistuu peltikamiinalla. Ei tässsä ole kysymys mielipiteestä.

Enhän minä savukaasun lämmön nostoa ole kuuluttanutkaan, vaan ihmetellyt intoa kuristaa kattilaa ja todeta ilman mitään päästö- tai energiamittauksia että hyötysuhde nousi kun savun lämpö laski.
No paljonko luulet tai tiedät saavasi hyötysuhdetta nostettua pienentämällä tehoa? Puhutaan nyt vaikka tilanteesta, jossa teho pienennetään nimellistehosta vaikkapa 50% alaspäin.
Entä kuinka itse todennat kotona "kenttäoloissa" polttohyötysuhteen säilymisen?