Automaattisesti nuohotun pellettikattilan hyötysuhteen pysyvyys

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Alakangas, Eija
dc.contributor.author Hämäläinen, Ilkka
dc.date.accessioned 2017-07-04T06:29:49Z
dc.date.available 2017-07-04T06:29:49Z
dc.date.issued 2017-06-12
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/27063
dc.description.abstract Täysautomaattisuudella tarkoitetaan lämmityskattiloiden yhteydessä järjestelmää, jonka käsin suoritettavat puhdistus- ja nuohoustoimenpiteet sekä ohjausjärjestelmä kokonaisuudessaan on korvattu vastaavilla automaattisilla toiminnoilla. Tämä tutkimus keskittyy tarkastelemaan lämmönsiirtoon vaikuttavia tekijöitä pellettilämmityksen yhteydessä sekä tutkimaan hyötysuhteen pysyvyyttä pienen kokoluokan pellettikattilassa teoreettisesta näkökulmasta ja mittausjakson avulla. Biomassan hyödyntämisessä polttoaineena rakennusten lämmityksessä haja-asutusalueella on merkittävä potentiaali sekä ilmastopolitiikan että kustannustehokkuuden näkökulmasta. Puupelletit ovat helposti hyödynnettävä polttoaine pienkohteissa ja pellettilämmityslaitteiden kehittyessä jatkuvasti yhä energiatehokkaammiksi voidaan siirtymistä fossiilisten polttoaineiden käytöstä pellettilämmitykseen pitää erittäin hyvin perusteltuna. Biomassakattiloiden lämmönvaihtimien nuohousmekanismeina käytetään lähinnä paineilmanuohousta tai mekaanista nuohousta. Mekaaninen nuohous tapahtuu pääasiassa turbulaattoreilla, jotka nuohoavat lämmönvaihtimen putket joko hankaamalla tai pyörimällä. Nuohouksen lisäksi turbulaattorit toimivat pyörrevirtauslaitteina, jotka tehostavat lämmönsiirtoa lämmönvaihtimessa. Mittauskohteena olleessa pellettikattilassa on automaattinen turbulaattorinuohous ja lämmönvaihtimen lisäksi tulipesä on vesijäähdytteinen, eli osa lämmönsiirrosta tapahtuu tulipesän puolella. Savukaasuvirran, lentotuhkan ja lämmönvaihtimen ominaisuudet määräävät tuhkan tarttumisen lämmönsiirtopinnoille. Tuhkan sulamisosuuden kasvaessa tuhkasta tulee erittäin helposti tarttuvaa ja erityisesti kalium, kalsium ja pii muodostavat herkästi oksjdeja, joiden pehmenemislämpötila on 650 – 700 °C. Tutkimuksessa havaittiin jo 1 mm:n kertymän lämmönvaihtimen pinnoilla heikentävän hyötysuhdetta 7,26 – 9,19 %-yksikköä. Pellettiä polttoaineenaan käyttävässä tuliputkikattilassa tuhkan kertymisnopeus lämmönvaihtimen pinnoille on 3 – 5 g/m2h. Hyötysuhdemittauksissa saatiin tästä huolimatta tuloksia, jotka osoittavat hyötysuhteen säilyvän lämmönvaihtimen osalta hyvänä automaattisen nuohouksen ansiosta. Mittausjakson loppupuolella hyötysuhde alkaa laskemaan. Tätä selittää palamisjaksojen lyheneminen ja tulipesän seinämille kertyvä tuhka-aines, mikä heikentää lämmönsiirtoa. fi
dc.description.abstract A fully automatic heating boiler is described as one that has its manual cleaning and sweeping operations replaced with fully automated operations and boiler control. This study focuses on factors that affect heat transfer in a pellet heating system and research is conducted on the stability of the boiler efficiency from a theoretical point of view within a measurement period. There is significant potential in utilizing biomass based fuels for heating residential buildings in the rural area from both the climate policy and cost efficiency point of view. Wood pellets are easily utilized as fuel in small scale developments and as the wood pellet heating devices become increasingly energy efficient, the change from fossile fuels to wood pellet heating can be described very well justified. The heat exchanger of a biomass boiler is mostly cleaned by soot blowing with compressed air or using mechanical sweeping. Mechanical sweeping is mainly conducted with turbulators that sweep the heat exchanger tubes either by abrasive or rotative movement. In addition to heat exchanger cleaning the turbulators work as swirl flow generators that enhance heat transfer in the heat exchanger. In this study measurements were carried out for a pellet boiler that has automatic heat exchanger sweeping system and the furnace is water cooled to partially conduct heat transfer in the furnace area. The characteristics of the flue gas, fly ash and the heat exchanger determine the sticking probability of the ash. As the melting proportion of ash particles increase the sticking probability increases and especially potassium, calcium and silicon forms oxides that have a softening temperature of 650 – 700 °C. The results of this study indicate that already a 1 mm deposition layer on the heat exchanger surface can decrease the boiler efficiency by 7,26 – 9,19 %. The fouling rate of a boiler running on wood pellets as fuel is 3 – 5 g/m2h. However the efficiency measurements showed the efficiency to remain high within the heat exchanger because of the automatic sweeping system. At the end of the measurement period the efficiency begins to decrease. This can be explained by burning periods becoming shorter and by ash deposition in the furnace area which decreases the overall heat transfer. en
dc.format.extent 49 + 9
dc.language.iso fi en
dc.title Automaattisesti nuohotun pellettikattilan hyötysuhteen pysyvyys fi
dc.title Efficiency stability of a pellet boiler with automatic heat exchanger cleaning en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword bioenergia fi
dc.subject.keyword pellettilämmitys fi
dc.subject.keyword pellettikattila fi
dc.subject.keyword biomassalämmitys fi
dc.subject.keyword hyötysuhde fi
dc.subject.keyword automaattinuohous fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201707045960
dc.programme.major LVI-tekniikka fi
dc.programme.mcode K3008 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Sirén, Kai
dc.programme Energia- ja LVI-tekniikan koulutusohjelma fi
dc.ethesisid Aalto 9338
dc.location P1


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account