Kotły grzewcze na paliwa stałe. Wybrane aspekty budowy i eksploatacji

Spis treści

Wykaz symboli / 9

Wstęp / 15

Rozdział 1. Podstawy teoretyczne / 19
1.1. Wprowadzenie / 19
1.2. Podział kotłów grzewczych ze względu na rodzaj i konstrukcję / 23
1.2.1. Kotły bez wentylatora nadmuchowego / 26
1.2.2. Kotły z wentylatorem nadmuchowym / 30
1.2.3. Kotły z automatycznym podawaniem paliwa / 32
1.2.4. Kotły zgazowujące drewno / 35
1.3. Podstawy procesu spalania w kotłach grzewczych na paliwa stałe / 36

Rozdział 2. Paliwa stałe stosowane w kotłach / 40
2.1. Wprowadzenie / 40
2.2. Węgiel / 42
2.2.1. Węgiel kamienny / 43
2.2.2. Węgiel brunatny / 46
2.3. Biomasa / 47
2.3.1. Drewno opałowe / 48
2.3.2. Biomasa niedrzewna / 49

Rozdział 3. Obliczenia termodynamiczne kotłów grzewczych / 51
3.1. Parametry robocze i eksploatacyjne kotła grzewczego / 51
3.1.1. Znamionowa moc cieplna kotła / 52
3.1.2. Dodatkowe parametry robocze kotła / 52
3.1.3. Parametry eksploatacyjne kotła / 53
3.2. Chemizm procesu spalania / 54
3.2.1. Obliczenia procesu spalania / 54
3.2.2. Uproszczone obliczenia zapotrzebowania powietrza do spalania / 56
3.2.3. Obliczenia składu spalin / 58
3.2.4. Obliczenia spalania paliw gazowych / 61
3.2.5. Określenie współczynnika nadmiaru powietrza / 62
3.2.6. Bezwzględne stężenie masowe substancji szkodliwych / 63
3.2.7. Temperatura procesu spalania / 64
3.3. Obliczenia komory spalania / 65
3.4. Obliczenia cieplne kotłów grzewczych / 69
3.4.1. Przenikanie ciepła / 69
3.4.2. Konwekcja ciepła / 69
3.4.3. Promieniowanie ciepła / 70
3.5. Obliczenia ciągu wytwarzanego przez kocioł / 72

Rozdział 4. Emisja zanieczyszczeń z kotłów / 74
4.1. Wprowadzenie / 74
4.2. Jednostki stężenia roztworu / 76
4.3. Stężenie masowe a zawartość tlenu w roztworze / 77
4.4. Związki szkodliwe powstające w procesie spalania paliw stałych / 79
4.4.1. Tlenek węgla ሺCOሻ / 79
4.4.2. Tlenki azotu ሺNOxሻ / 80
4.4.3. Dwutlenek siarki ሺSO2ሻ / 81
4.4.4. Cząstki stałe ሺPMሻ / 82
4.4.5. Lotne związki organiczne ሺLZOሻ / 82
4.4.6. Różnice w emisji wynikające ze spalania różnych paliw / 83

Rozdział 5. Instalacje cieplne współpracujące z kotłami grzewczymi / 84
5.1. Układ otwarty centralnego ogrzewania / 84
5.2. Układ zamknięty centralnego ogrzewania / 87

Rozdział 6. Metody badań kotłów grzewczych / 89
6.1. Wybrane aspekty badań kotłów grzewczych na paliwa stałe / 89
6.2. Wybrane metody pomiaru emisji związków toksycznych / 94
6.2.1. Chromatografia gazowa / 95
6.2.2. Spektrometria masowa / 96
6.2.3. Metoda grawimetryczna / 97
6.2.4. Metoda NDIR / 98

Rozdział 7. Wybrane akty prawne / 100
7.1. Wybrane wymagania PN-EN 303-5:2021-09 / 100
7.1.1. Wykonanie kotłów / 100
7.1.2. Konstrukcja / 100
7.1.3. Przewodzenie ciepła / 101
7.1.4. Temperatura powierzchni zewnętrznych / 101
7.1.5. Temperatura spalin wylotowych / 101
7.1.6. Ciąg spalin / 101
7.1.7. Minimalna moc cieplna kotła grzewczego na paliwa stałe / 102
7.1.8. Wykonanie badań cieplnych kotła / 102
7.1.9. Opory przepływu wody / 102
7.1.10. Wsteczny przepływ palnych gazów spalinowych do podajnika paliwa / 102
7.1.11. Sprawność cieplna kotła grzewczego na paliwa stałe / 103
7.1.12. Wartość emisji zanieczyszczeń / 103
7.1.13. Wyznaczenie nominalnej mocy cieplnej / 105
7.1.14. Wyznaczenie minimalnej mocy cieplnej / 106
7.1.15. Badanie emisji zanieczyszczeń / 106
7.1.16. Moc cieplna kotła / 106
7.2. Wybrane wymagania dyrektywy UE 2015/1189 / 107
7.2.1. Aspekty środowiskowe / 107
7.2.2. Przedmiot dyrektywy / 107
7.2.3. Przegląd stanu faktycznego po czasie funkcjonowania dyrektywy / 107
7.2.4. Emisje dotyczące sezonowego ogrzewania pomieszczeń / 108
7.2.5. Szczegółowe wymogi dotyczące ekoprojektu dla kotłów grzewczych / 108
7.2.6. Sezonowa efektywność energetyczna ogrzewania pomieszczeń / 109
7.2.7. Obliczenia ciepła spalania / 111
7.2.8. Obliczenia emisji dla sezonowego ogrzewania pomieszczeń / 111
7.3. Ustawodawstwo krajowe – wybrane wymagania / 112
7.4. Uchwała Sejmiku Województwa Wielkopolskiego – wybrane aspekty / 113

Rozdział 8. Przykłady nowoczesnych konstrukcji kotłów grzewczych / 115
8.1. Kocioł SEKO model MAXX LE / 115
8.2. Kocioł „Ogniwo” model Eko Plus M / 116
8.3. Kocioł „Heiztechnik” model HT EKO GL / 118
8.4. Kocioł „Heiztechnik” model DasPell GL / 119
8.5. Kocioł LUMO model Vulcanus Plus / 120
8.6. Kocioł LUMO model Bio-max Mini / 121

Rozdział 9. Przykłady palników stosowanych w kotłach grzewczych na paliwa stałe / 123
9.1. Wybrane definicje / 123
9.2. Wybrane konstrukcje palników na paliwa stałe / 126
9.2.1. Palnik marki Ekoenergia / 126
9.2.2. Palnik marki Remo-komplex / 126
9.2.3. Palnik marki ARDEO / 127
9.2.4. Palnik marki Pancerpol / 128
9.2.5. Palnik marki KIPI / 129
9.2.6. Palnik marki Termotechnika / 129

Podsumowanie / 131

Literatura / 132

Załączniki / 135

Przykłady obliczeń / 137
1. Obliczenia stechiometryczne spalania paliw / 137
2. Obliczenia zapotrzebowania na paliwo / 145
3. Obliczenia temperatury spalania / 147
4. Obliczenia komór spalania kotłów / 153
5. Obliczenia wymiany ciepła / 156
6. Obliczenia ciągu spalinowego kotłów / 158

Zadania do samodzielnego rozwiązania / 160

Przykład projektu kotła płomienicowo-płomieniówkowego / 166
1. Temat projektu i autorski schemat obliczeń kotła / 166
2. Przykładowe przekroje kotłów trójciągowych / 184