Wady obecnych rozwiązań

Najwięcej problemów zaobserwowano przy instalacji suszarni na słomę. Spowodowane jest to tym, iż instalacja ta jest instalacją prototypową i nie dało się uniknąć niektórych problemów, które na etapie jej projektowania nie były możliwe do przewidzenia.

Obecnie tylko część spalin wykorzystywana jest do procesu suszenia słomy. Pozostała część kierowana jest do przewodu kominowego. Spowodowane jest to tym, iż wentylator wykorzystywany do wtłaczania spalin do wnętrza balotu słomy jest tak dobrany, aby przy maksymalnej jego mocy nie powodować zaburzeń związanych z zbyt wysokim podciśnieniem na czopuchu kotła.

171 Rys. 116. Braki w izolacji rurociągu wykorzystywanego do tłoczenia spalin.

W analizowanym przypadku spaliny są wykorzystywane do procesu suszenia muszą przebyć drogę niemal 15 metrów – odcinek pomiędzy kotłem biomasowym a wlotem do suszarni. W tym 10 metrów przebiega poza budynkiem kotłowni (5 metrów od ściany kotłowni do mieszacza oraz kolejne 5 metrów do wlotu do suszarni). Kanały spalinowe są tylko częściowo zaizolowane (rys. 116). Oba te czynniki wpływają na znaczny spadek temperatury spalin wykorzystywanych do suszenia.

Wszystkie elementy instalacji suszarni (kanały spalinowe, elementy konstrukcyjne itd.) wykonane są ze stali kotłowej. Eksploatacja w środowisku narażonym na znaczne spadki temperatury wiąże się kondensacja spalin, co ma negatywny wpływ na kondycję tych elementów. W newralgicznych miejscach (niezaizolowane części rurociągu) następuje wzmożony proces korozji uwidoczniony na rysunkach 117-119.

172 Rys. 117. Korozja przy przepustnicy odpowiedzialnej za doprowadzanie powietrza atmosferycznego do mieszacza.

Obecny system sterowania jest rozdzielny. Kocioł biomasowy ma swój dedykowany system sterowania, który dostarczany jest przez producenta kotłów. Układ suszarni na słomę posiada swój prototypowy system sterowania, który w obecnej formie nie spełnia wszystkich zakładanych celów. Mieszanie spalin z powietrzem atmosferycznym odbywa się nieefektywnie, ponieważ histereza dla temperatury czynnika suszącego jest za duża (rys. 33 w rozdz. 5.1) i sięga niemal 20K. Dodatkowo, ze względu na zastosowane rozwiązania możliwe jest ustawienie maksymalnej temperatury czynnika suszącego na 120⁰C. Temperatura ta ustawiana jest dla czynnika suszącego znajdującego się na wyjściu z mieszacza. Ze względu na to, iż spaliny muszą pokonać od mieszacza do suszarni niemal 6 metrów oraz ze względu na niedostateczne zaizolowanie kanałów, w rzeczywistości czynnik suszący wtłaczany do balotu słomy jest o znacznie niższej temperaturze, co pogarsza proces suszenia. Można to zaobserwować na rys. 72-79.

Dostarczanie powietrza atmosferycznego do mieszacza odbywa się od dołu (rys. 31 i 32). Zamontowane są tam dwa kanały, w których znajdują się przepustnice. Otwierają się one o zadany kąt, aby zapewnić odpowiednią temperaturę czynnika suszącego. Niestety, przepustnice nie spełniają swojego założonego celu, ponieważ otwierają się za wolno co powoduje problem z uzyskaniem stałej temperatury czynnika suszącego. Dodatkowo, umiejscowienie wlotów powietrza od dołu jest niewłaściwe, ponieważ powoduje to zalewanie tych kanałów kondensatem wykraplającym się podczas kontaktu gorących spalin z chłodnym powietrzem atmosferycznym.

173 Dodatkowo, ze względu na budowę mieszacza oraz wytrącanie się kondensatu i zwilżanie nim pyłu (w spalinach znajduje się drobny pył nieodpylony przez cyklon) osadza się on na dnie mieszacza oraz trafia do kanałów dostarczających powietrze do mieszacza, powodując ich zatykanie. Na rysunku 119 widoczny jest zatkany kanał powietrzny przez pył oraz kawałki rdzy przewodu narażonego na kontakt z kondensatem.

Rys. 118. Korozja rurociągu doprowadzającego czynnik suszący przed wentylatorem wtłaczającym ją do suszarni, widoczna część niezaizolowana rurociągu.

Obecny system suszenia słomy jest mało efektywny ze względu na trudność penetracji balotu słomy przez mieszaninę suszarniczą. W obecnej konfiguracji balot suszony jest zbyt długo oraz suszenie odbywa się w główne w osi balotu. Stwarza to problem podczas późniejszego spalania takiego balotu, ponieważ wewnętrzna część balotu jest sucha, a zewnętrzna mokra co powoduje zahamowywanie procesu spalania paliwa w komorze pierwotnej kotła.

Wyżej wymienione czynniki nakładają istotne ograniczenia na konstrukcję instalacji. Szczegółowy projekt powinien uwzględniać dobór odpowiednich materiałów, nieprzekraczanie pewnych długości kanałów spalinowych czy odpowiednie zaizolowanie krytycznych elementów.

174 Rys. 119. Zatkany przez pył oraz kawałki rdzy przewód dostarczający powietrze do mieszacza.

Analiza pracy kotła biomasowego w instalacji z cyklonem/multicyklonem i odłączoną instalacją suszarniczą stwarza spore problemy eksploatacyjne związane z brakiem odpowiedniego podciśnienia na czopuchu kotła. Spowodowane jest to obecnością cyklonu/multicyklonu, który powoduje bardzo duży spadek ciśnienia w instalacji spalinowej. Przy pracy wraz z suszarnią wentylator wykorzystywany do wtłaczania czynnika suszącego jednocześnie służy jako wentylator wyciągowy spalin z kotła wytwarzając odpowiednie podciśnienie na czopuchu kotła. W tym przypadku proces spalania w kotle odbywa się prawidłowo i nie ma problemu z pracą instalacji. W przeciwnym przypadku następuje gromadzenie się spalin w kotle - głównie wzrost stężenia tlenku węgla w obrębie kotła. Nagromadzony tlenek węgla miesza się z podawanym do komory wtórnej kotła powietrzem i przy odpowiednim jego stężeniu następuje wybuchowe spalanie. Proces ten zauważany jest poprzez nagłe (wybuchowe) wydostawanie się produktów spalania oraz popiołu z wnętrza kotła poprzez „zawór bezpieczeństwa” jakim jest miejsce, z którego następuje zapłon paliwa w kotle.

Obserwację tę potwierdzają przeprowadzone badania na instalacji WEiP AGH (rozdz. 7.1), gdzie ustawienie wentylatora wyciągowego spalin miało istotny wpływ na proces spalania, w tym na ilość pyłu i sprawność odpylania przez multicyklon.

Dlatego bardzo ważne jest szczegółowe opracowanie instalacji w senesie dobrania odpowiednich oporów przepływu i związanego z tym punktu pracy wentylatorów.

175