Precyzyjne nastawy kotłów

Aktualne problemy z obsługą kotłów z automatycznym podawaniem paliwa część 2

Każdy kolejny sezon grzewczy weryfikuje aktualny stan rzeczy na temat jakości opału, kotłów grzewczych oraz wiedzy o ich obsłudze. Istnieje wiele mitów dotyczących regulacji kotłów oraz pracy i zachowań urządzeń pomocniczych. Niestety, wielu użytkowników nie posiada jeszcze wystarczającej, minimalnej wiedzy na temat obsługi kotłów z automatycznym podawaniem paliwa. Dodatkowym utrudnieniem jest stan jakości oraz dostępność ekogroszku, przeznaczonego pierwotnie do kotłów retortowych.

Coraz bardziej rozbudowane programy regulatorów kotłów obsługują szereg urządzeń zewnętrznych, między innymi siłowniki jednego lub więcej zaworów mieszających czterodrogowych bądź trójdrożnych oraz termostaty pomieszczeniowe. Niestety podłączenie tych urządzeń pozostawia jeszcze wiele do życzenia. Stopień komplikacji niekoniecznie idzie w parze z podnoszeniem przez serwisantów swoich kwalifikacji na szkoleniach. Uruchamiając kocioł z zaworem mieszającym, trzeba posiadać wiedzę w zakresie pracy zaworu czterodrogowego sterowanego siłownikiem. Istnieje kilka warunków, przy których siłownik zaworu mieszającego będzie w sposób wymuszony przez kocioł otwierał się czy zamykał. Przykładowo, na zamykanie zaworu (siłownika) ma wpływ zbyt niska temperatura powrotu względem zadanej przez serwisanta (opcja ochrony kotła), osiągnięcie wymaganej temperatury w pomieszczeniu czy zadanej temperatury instalacji grzewczej. Otwieranie siłownika zwykle będzie się odbywać w momencie potrzeby grzania instalacji lub w przypadku awaryjnego wyrzutu ciepła na instalację (w sytuacji przekroczenia alarmowej temperatury kotła, co zwykle jest rzadkim przypadkiem). Raczej częściej zdarzyć się to może podczas opalania w trybie ręcznym w kotłach dwupaleniskowych typu Duo.

Kiepskie paliwo

Powracając jeszcze do paliw kiepskiej jakości (kwestie omówione w artykule zamieszczonym w lutowym wydaniu "Magazynu Instalatora" - przyp. red.), o dużej liczbie RI lub niskiej kaloryczności, trzeba wyjaśnić jak należy sobie radzić w sytuacji powstawania niepożądanego żużlu lub braku temperatury na kotle. Zadawszy na regulatorze nastawy czasów podawania paliwa, kolejnym krokiem jest dobór powietrza - minimalnej ilości dla poprawnego pełnego spalania. Ale co zrobić, gdy dla określonych nastaw podczas regulacji palnika węgiel zamienia nam się w żużel? Nie ma na to innej metody, jak obniżenie temperatury płomienia poprzez zmniejszenie mocy palnika. Obniżenie mocy uzyskujemy, zmniejszając dawkę paliwa, wydłużając przerwę między podawaniem oraz koniecznie ujmując powietrze do spalania. Na każdy 1 kg paliwa przypada określona dawka powietrza, np. dla węgli o kaloryczności 27 MJ/kg teoretyczne zapotrzebowanie na powietrze wynosi około 7 mJkg. W przeciwnym razie spora część węgla, w postaci żużlu bądź spieków na palniku, wyląduje w popielniku nie jako popiół, lecz jako odpad. Dla paliw małokalorycznych, o prawidłowej liczbie RI, w celu podniesienia mocy palnika zaleca się skracać przerwę między podawaniem paliwa do momentu otrzymania prawidłowej mocy na palniku. Mówi się o nastawach, że trzeba regulować czasy podawania 1/3 lub 1/5. Nic bardziej zgubnego. Ilość podawanego paliwa zależy od prędkości zastosowanego motoreduktora oraz gabarytów układu podającego (ślimak, rura podajnika), gdyż to decyduje o ilości podawanego paliwa w jednostce czasu, czyli mocy wyprodukowanej podczas spalania podanego na palnik paliwa. Podawanie paliwa powinno być jak najkrótsze. Moc palnika musi być odpowiednio dobrana do typu kotła oraz powierzchni grzewczej budynku. Prawidłowo wyregulowany palnik kotła objawia się dobrym spalaniem (brak przesypu na palniku), niską temperaturą spalin (ale powyżej 130°C na pełnej mocy kotła) oraz szybkim wzrostem temperatury kotła, nie przekraczającym 5 min dla 1°C więcej. Dla niskich temperatur kotła (po rozruchu) po rozpaleniu wzrost taki będzie szybszy, np. w granicach 1 °C/1 min.

Zgubne programowanie

Na rynku pojawiają się również regulatory, które nie wymagają ingerencji w nastawy użytkownika lub serwisanta. Takie programowanie regulatorów na "sztywno", z małą korektą pracy samego regulatora poprzez sprzężenie zwrotne, jest czasem bardzo zgubne. Jakiś czas temu zostałem poproszony o konsultację pewnego kotła w sprawie jakości spalania, które nie było zadawalające. Niemiły zapach oraz nadmiar pyłu unosiły się po kotłowni. Na pytanie zadane producentowi regulatora, jak można regulować choćby ilością powietrza do spalania, nie mówiąc o jakiejkolwiek innej modyfikacji czasów podawania, odpowiedziano mi, iż należy dosypać i zmieszać z miałem obecnie spalane paliwo. Rozumiem zamysł producentów kotłów (regulatorów), by dążyć do wygody dla użytkownika. Ale przy tak skromnie dostępnej regulacji zadowolonym użytkownikiem będzie tylko ten, który opalać będzie paliwem zbliżonym do paliwa używanego podczas badań kotła. Stąd też wnioskuję, znając dostępność naszych węgli na rynku, że nie jest w 100% możliwe dobranie na "sztywno" nastaw palnika dla prawidłowego spalania. W opcjach regulatora powinna pojawić się korekta parametrów (przynajmniej ilości powietrza do spalania).

Kominy i wentylacja nawiewno-wywiewna

Ostatnimi elementami, na które warto zwrócić uwagę, są systemy odprowadzania spalin. Do głównych zadań komina należy odprowadzenie spalin na zewnątrz budynku oraz doprowadzenie powietrza do paleniska potrzebnego do spalania paliwa. Powietrze do komory paleniskowej dostarczane jest poprzez podciśnienie wytwarzane właśnie przez komin. Oczywiście, aby komin mógł zassać powietrze do spalania, wymagana jest instalacja nawiewna w postaci niezamykanego otworu o powierzchni co najmniej 200 cm2, umiejscowionego na wysokości do 0,5 m od podłoża posadzki (dla mocy kotłów do 25 kW). Pomieszczenia kotłowni powinny mieć również kanał wywiewny o przekroju nie mniejszym niż 14 x 14 cm, z otworem wlotowym pod sufitem pomieszczenia, wprowadzony ponad dach i umieszczony koło komina. Podłączanie kotłów komorowych oraz kotłów z automatycznym podawaniem paliwa do instalacji kominowych bez nawiewu, czyli doprowadzenia świeżego powietrza, może być powodem nieprawidłowego spalania paliwa, któremu towarzyszyć będzie nieprzyjemny zapach oraz powstawanie tzw. wstecznego ciągu. Podczas eksploatacji kotła są to sytuacje bardzo groźne, których zdecydowanie należy unikać. Niedopuszczalne jest opalanie kotłem z przytkanym nawiewem, nawet podczas niskich temperatur panujących na zewnątrz. Pretekst, że nawiew wychładza kotłownię usytuowaną na piętrze mieszkalnym czy piwnicą, jest słabym argumentem w porównaniu do mających miejsce przypadków zaczadzenia się tlenkiem węgla. Przypominam, iż tlenek węgla (czad) jest gazem bezbarwnym, bezwonnym i niedrażniącym, a wykrywalnym jedynie poprzez czujniki, detektory czadu. Wyjaśnijmy jeszcze dobór kominów, który daje wiele do myślenia. Częstym źródłem problemów z kotłami jest wydymanie spalin z kotła wskutek niewystarczającego ciągu kominowego lub zbyt dużego zdławienia wylotu spalin z kotła poprzez fabrycznie montowany szyber lub zanieczyszczenia w kanale kominowym. Minimalne średnice kanałów kominowych oraz przybliżone wysokości zwykle podaje producent kotłów. Jeśli tego nie podaje, to na pewno opisuje wymagane do poprawnej pracy kotła podciśnienie w postaci ciągu kominowego. Na podstawie ciągu oraz średnicy można dobrać roboczą wysokość komina.

Innym problemem jest zbyt duży ciąg kominowy. Głównie w nowo powstałych budynkach instalowane są wkłady kominowe o średnicy 200-220 mm, które wytwarzają często zbyt duże podciśnienie w stosunku do potrzeb. Dla domków o powierzchni np. 150-200 m2, gdzie do ogrzania wstawiony jest kocioł o mocy 12-25 kW, wylot spalin kotła zwykle nie przekracza o 160 mm (maksymalnie 0 180 mm). Spaliny są wówczas z takiego kotła wręcz wyrywane, co często objawia się większym zużyciem paliwa. Klient jest niezadowolony i zdziwiony kosztami ogrzewania. Ale czy ktoś dobierał komin do potrzeb kotła? To pytanie zostawiam bez odpowiedzi. Taka sytuacja przewymiarowanego komina jest często opisywana na różnego rodzaju forach internetowych. Jednak na zapytanie użytkownika, jaka jest temperatura spalin, zwykle pada odpowiedź - nie wiem. Tylko taki pomiar jest w stanie pomóc podczas szacowania stanu pracy kotła.

Do ograniczania ciągów kominowych służą wszelkiego rodzaju regulatory ciągu typu klapkowego z odważnikiem. Działanie takiego regulatora jest bardzo proste, komin, zamiast tylko wyrywać spaliny z kotła, zasysa dodatkowo powietrze z kotłowni (tzw. fałszywe) w celu zmiany prędkości wylotu spalin z samego kotła. Tym oto sposobem spaliny mają większe szanse na oddanie ciepła w korpusie kotła poprzez wydłużenie czasu pobytu w samym wymienniku kotła.

Marcin Kupka
Źrodło:
"Magazyn Instalatora"
http://www.instalator.pl
Marzec 2011