Kirjoittaja Aihe: Hake-pellettipoltin  (Luettu 10194 kertaa)

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #60 : 11.07.2024-08:55 »
Ensimmästä kertaa koekäyttö onnistui paremmin kuin oli odotettavissa. Erikoinen yllätys oli yli 15kW tehon saavuttaminen ilman hetkellistäkään savunpöllähdystä. Vaikea sanoa, mikä maksimiteho tuossa voisi tulla, kun syöttö on jo maksimissa, mutta 15kW joka tapauksessa riittää. Tehomarginaali käytetään alipaineen varmistamiseen kaikissa käyttötilanteissa. Tuohon maksimitehon parannukseen on todennäköisenä syynä uusi puhallin, joka on teholtaan vain puolet aiemmasta. Käytössä on keskipakopuhallin, joiden laskennallinen mitoitus on tälläisessä tapauksessa jokseenkin mahdotonta. Keskipakopuhaltimissa on suuri nimellinen litratuotto mutta pieni paine, joka lisäksi on voimakkaasti riippuvainen hormin vastapaineesta. Ylisuuren puhaltimen mitoituksessa oli tarkoituksena hakea sopivaa tehoaluetta sisäänmenon kuristuksella, mikä on yleinen tapa esim. hakekattiloissa. Ongelma on vain siinä, ettei imuaukon säätö toimi kovin hyvin keskipakopuhaltimen virtaussaäädössä, koska se aiheuttaa selvästi voimakasta turbulenssia kanavan virtaukseen. Pieni imuaukko myös säätää joutokäynnin aikaisen ilmavirtauksen, ja sen kannalta on pyrkimys mahdolisimman pieneen aukkoon.

Puhaltimen tehon puolittaminen mahdollistaa imuaukon suurentamisen, joka selvästi parantaa hormin vetoa. Syynä joksenkin varmasti virtauksen laminaarisuus. Lisäksi puhaltimen melu pienenee olennaisesti. Myös lukuisat modifikaatiot jurinan poistamiseksi onnistuivat vihdoin, ja jurina katosi kokonaan. Myös puhaltimen melu on nyt pienempi, ja kokonaismelu on jo pienempi kuin oli öljypolttimella, joten nyt voidaan meluntorjunta katsoa onnistuneen.

Jonkin verran ennätin kokeilla sopivan happijäämän ja toisiopalolämpötilan löytämiseksi. Pienentynyt hormin veto näkyy toisiolämpötilassa, yli 700 asteen toisiolämpötilaa 2-4% hapella ei löytynyt, pakkasilla maksimi oli n. 800 astetta. Tässäkin toisiolämpötilan saa nousemaan nolla- ja miinushapella n. 100 astetta, mutta savussa näkyy jo nokea, joten sillä alueella ei kannata ajaa. Ilmiö lienee sama  kuin polttomoottoreita viritettäessä, joissa syöttöä lisäämällä saadaan tehoa lisää mutta savu lisääntyy ja hyötysuhde heikkenee.
« Viimeksi muokattu: 11.07.2024-08:58 kirjoittanut Yleisajattelija »

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #61 : 12.07.2024-10:52 »
Eilen jatkoin järjestelmätestejä. Opettavainen tilanne, olevinaan huolellisen suunnittelun jälkeen testeissä paljastuu kaikennäköistä probleemaa. Laite sinällään toimii, mutta syötön ja puhaltimen säätöjä etsiessä onnistuin muuttamaan yhden rajakytkimen katkaisuarvoa sillä seurauksella että syöttö jäi päälle. Tuo on iso ongelma sen takia, että tässä vikatilanteessa ohittuu myös kattilatermostaatin ylilämpösuoja, jolloin kattila  keittää. Tuo rajakytkin on taas tarpeen takatulisuojauksessa, eikä sitä voi oikein muuten tehdä. Kattilan keittäminen on pellettikäytössä vielä isompi ongelma kuin puukattilassa, jossa puupanos ei yleensä riitä rikkomaan kattilaa vaikka vedet tulevat pihalle. Tässä vikatilanteessa ei tule tulipaloa tms. mutta jos tuo vika tulee vaikka viikonloppureissun aikana, niin kattilasta tulee todennäköisesti entinen.

Tämä ongelma osaltaan johtuu kattilatermostaatista, jossa ylilämpösuoja ja termostaatti on kytketty sarjaan, jolloin ei voi lisätä vikaredundanssia eriyttämällä toiminnot. Nuo voi tietysti kytkeä riippumattomasti viemällä johdotuksen ohjauskeskukseen, joka alkaa muutenkin kuulostaa järkevältä. Tuosta kriittisestä rajakytkimestä tulee onneksi säännöllinen pulssi n. 7 sekunnin välein, jolloin siihen voi lisäksi lisätä ajastimen joka katkaisee syötön jos pulssia ei tule minuuttiin.

Hyvin opettavainen esimerkki kaiken kaikkiaan. Erityisesti monenkertaisten varojärjestelmien mukanaan tuomista lisäongelmista. Tämäkin tapaus vahvistaa pääsääntöä, että varojärjestelmä lisää kokonaisturvallisuutta, toinen varojärjestelmä yleensä lisää kokoanaisturvallisuutta mutta kolmas varojärjestelmä jo yleensä vähentää kokonaisturvallisuutta.

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #62 : 31.07.2024-21:19 »
Ohjauskeskusta testatessa löytyi vikakytkentöjä.  Vielä puttuu UPS:aus joka maksaa 200 euroa, ja sen jälkeen n. 80% ohjauskeskuksesta on erilaisia turvajärjestelmiä!

Tuon kattava testaaminen alkaa olla jo hankalaa.

Turvajärjestelmien puutteellisen testauksen seurauksia voi sitten katsella tuolta:

https://www.youtube.com/watch?v=9NQ8LehUWSE

Tuosta puuttuu porareiän sementoinnin epäonnistuminen, aika pitkä video mutta siitä käy ilmi, miksi kaasua pääsi ylöstuloputkeen:

https://www.youtube.com/watch?v=aN2TIWomahQ

Muoks: Tuo onnettomuus oli aika kuvaava tapaus toimintakulttuurin ongelmista:

https://en.wikipedia.org/wiki/Deepwater_Horizon_explosion

Transoceanilla oli 7 vuoden jakso ilman onnettomuuksia, mutta lukuisia "läheltä piti" tapauksia oli ollut runsaasti. BP vuokrasi lauttaa Transoceanilta, mutta ilmeisesti lauttaa operoiva henkilöstö oli pääsosin Transoceanin töissä. BP:llä oli tullut projektissa kustannusylityksiä, ja BP:n johto vaati poratun reiän nopeaa sulkemista ja siirtämistä tuotantokäyttöön. Onnettomuuspäivänä BP ja Transoceanin johtoa vieraili lautalla "onnittelemassa henkilöstöä 7 vuoden toiminnasta ilman onnettomuuksia" ja samalla vaatimassa, ettei henkillöstön esittämiä varotoimia porareiän sulkemisessa kustannussyistä saa tehdä. Oma arvioni on, että porareiän sementoinnissa tulleet virheet ovat vaikeasti havattavia, mutta BOP:n ongelmat olivat sellaisia, jotka olisivat varmasti tulleet esille, jos tuo olisi testattu ennen porareikään laskemista -> törkeää turvallisuuden laiminlyöntiä.
« Viimeksi muokattu: 01.08.2024-11:48 kirjoittanut Yleisajattelija »

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #63 : 05.08.2024-14:45 »
On ollut aika opettavaista käydä läpi tuota ohjauskeskuksen toimintalogiikkaa eri vikatilanteissa. Normaalisti omiin työhommiin kuuluu erilaisia riskinhallinnan järjestelmäanalyysejä, mutta on välillä hyvä joutua itse survomaan monenkertaisia turvajärjestelmiä rajallisen tilaan ja joutua vielä itse maksamaan syntyvät lisäkustannukset sekä kärsimään seuraukset viivästyneestä käyttöönotosta.

Viimeisin odotettu hankaluus syntyi sähkökatkosten hallinnasta. Olen perehtynyt aiheeseen aika perusteellisesti kun joskus tein älykortinlukijioiden HW/SW-suunnittelua ja tein jopa yhden älykorttisysteemin käyttöjärjestelmän. Noissa on systeeminen ongelma siinä, että käyttäjä voi nykäistä kortin kesken kirjoitusoperaation lukuijasta ja kortin tietojärjestelmä tuppaa hajoamaan väistämättä kun sähköt katoaa. Kortillle ei saa mitään UPS:ia, joten tilanne on vielä pahempi kuin tässä tapauksessa.

Älykortille pitää saada "atominen bitti", joka kertoo että kortti on nykäisty kesken kirjoituksen ja jos sitä ei saa niin tilanne on toivoton. Tässä on sama tilanne, sähkökatkos täytyy jäädä muistiin jotta sähkön tullessa takaisin on tieto tapahtuneesta sähkökatkosta. Myös sammutusjärjestelmän magneettiventtiilin laukeaminen pitää jäädä muistiin.

Pitkään tutkin impullissireleen käyttöä "muistibittinä", mutta se ei oikein toimi kun ei ole mitään keinoa jättää tietoa sähkökatkoksen yli. Käytännössä tuohon myös pitää saada manuaalinen kuittaus, koska jos sähkökatko kestää yli 20 minuuttia se vaatii uudelleensytytytyksen. Toisaalta taas 10 minuutin sähkökatkosten yli pitäisi päästä ilman että poltin pysähtyy.

Sellaista relettä, missä olisi manuaalinen resetti ei tunnu löytyvävän. Vikavirtasuojan käyttäminen muistibittinä on ongelmallista, koska se katkaisee myös nollajohtimen. Päädyin sitten pitkällisten selvittelyjen jälkeen 2A  B-käyrän johdonsuojaan. Johdonsuojaa ei saa käyttää kytkimenä, mutta tässä se ei toimi johdonsuojana ja kun pistää 5A rajoitusvastuksen se on immuuni EMC-ongelmille.
 
 
 

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #64 : 19.08.2024-12:35 »
No, nyt alkaa olla sen verran valmista, että tulostelen CE-merkkiä polttimen kupeeseen.

Noudatettavien EU-direktiivien osalta tilanne on tyypilliseen tapaan sekava, eikä edes TUV näytä tietävän EN-16510-1/2 2022 standardien käyttöönotosta EU:ssa. Periaatteessa tuo on hyväksytty riittäväksi osoitukseksi direktiivinmukaisuudesta, mutta siitä pitäisi löytyä joku C-sarjan standardin hyäksymisplanketti jostain EU-byrokratiatoimistosta että menisi yksistään sillä.

https://www.tuvsud.com/en/press-and-media/2023/march/time-to-tackle-the-transition-to-en-16510

European Ecodesign Regulations 2015/1185 and EU 2015/1186 määrittelevät päästörajat ja energiataloudellisuuden ja kummankaan todentaminen käytännössä ei ole ihan helppoa...

Jos tulkintoja joutuu hakemaan A- ja B-sarjan standardien kautta, homma kyllä karkaa viimeistään käsistä.

Käytännössä tuolla ei ole merkitystä. koska joka tapauksessa valmistaja sitoutuu CoC:ssa vaatimuksenmukaisuuteen ja standardit ovat vain yksi tapa osoittaa vaatimuksenmukaisuus.

Toivon mukaan tuo SFS-EN16510-1/2 2022 on sen verran vankka paperi, että pärjää vakuutusyhtiölle oikeudessa, jos sattuu talo palaan....

Muoks: tuolla taitaa olla tarvittava EU-hyväksyntäplanketti:

https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=OJ:L_202302461
« Viimeksi muokattu: 19.08.2024-13:10 kirjoittanut Yleisajattelija »

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #65 : 23.08.2024-13:11 »
Hyötysuhteen määrittely näyttää olevan varsin mielenkiintoinen probleemi.

Tuossa EN-16510:ssakin näyttää olevan jonkinmoisia laskukaavoja hyätysuhteen määritelyä varten, mutta ne on esitetty teoreettisina kaavoina poistokaasujen energiasisällöistä yms. joista ei ole mitään käytännön hyötyä.

Näissä käytetään yleisesti S EN 303-5 standardia, kuten esim. Krakovan yliopiston mittauksissa:

https://www.mdpi.com/1996-1073/16/4/1695

Tällä (normaalilla)! tavalla tämäkin EU-direktiivi menettää teknisen uskottavuuden. EN-303-5 on kyllä mainittu viitestandardina, mutta sen suhdetta EN-16510 standardiin ei ole määritelty.

 

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #66 : 26.08.2024-12:36 »
Tuossa EN-16510-1/2 2022 standardissa esitetyssä hyötysuhdelaskelmassa saattaa olla teoreettinen virhe kostean puun tapauksessa. Ns. vesikaasun tuottaminen on todennettu ja ainakin 1800-luvulla, ja samoja juttuja on havaittu myös synteettisten polttoaineiden valmistuksessa:

https://en.wikipedia.org/wiki/Syngas

Käsittääkseni tämän pellettipolttimenkin tapauksessa osa vesihöyrystä hajaantuu katalyyttisesti ja se varmasti vaikuttaa hyötysuhteeseen. Toisiopalolämpötila puuttuu kokonaan tuosta EN-16510 hyötysuhdekaavasta, mutta käytännön mittaukset eivät mielestäni täsmää tuohon oletukseen. Pelkästään palokaasun poistolämpötilan perusteella ei mielestäni voi määritellä hyötysuhdetta.

Jäännöshappi vaikuttaa selvästi epälineaarisesti toisiopalolämpötilaan. Toisoipalolämpötila on varmasti riipuvainen myös ensiö- ja toisioilman suhteesta. Ensiö- ja toisioilman määrää on vain tunnetusti vaikea määrittää. Tässä minun vekottimessani tuota ensiö- ja toisioilman suhdetta voi säätää ja lisäksi on toisioilman esilämmitys, jonka pitäisi myös parantaa hyötysuhdetta.

Muoks: Sitten tuohon hyötysuhteeseen (ainakin käytännössä) vaikuttaa tämä:

https://en.wikipedia.org/wiki/Boudouard_reaction

CO/CO2 tasapaino ja syntyvän noen määrä on riippuvainen toisiolämpötilasta.

Summittainen kokeilu on tavattoman työlästä, joten pitäisi arvata jotain kokeilujen vähentämiseksi, tai ainakin tietää milloin hyötysuhde on riittävän hyvä.

Muoks2:

Tuolla mielenkiintoinen artikkeli ensiö- ja toisioilman suhteen vaikutuksesta:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352728520300038

....hyvin tehty tutkimus, eikä ihme kun kysymyksessä on Lawrence Berkeley National Laboratory...

https://www.lbl.gov/about/

Muoks3: Tuo pömpeli muuten menee ihan oikeaan käyttöön Darfurin alueelle Sudaniin:

https://www.kqed.org/quest/17422/darfur-stoves-project
« Viimeksi muokattu: 26.08.2024-13:42 kirjoittanut Yleisajattelija »

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #67 : 27.08.2024-09:54 »
Suoritin eilen kokeita erilaisilla ensiö- ja toisioilman suhteilla. Pelkästään ensiöilman syötöllä ei pääse yli 400 asteen toisiopalolämpötiloihin, joten hallittu toisioilman syöttö on selvästi välttämätöntä, jos halutaan puhdasta palamista ja hyvää hyötysuhdetta.

Säädön kannalta olisi olennaista, että ensiösyöttö pysyisi vakaana, mutta se on vaikeaa järjestää koska hiilipanoksen kokoomus ja tuhkakertymä vaikuttavat voimakkasti ensiöilmavirtaukseen. Tässäkin vekottimessa joutuu taas hitsaushommiin, koska tuhkanpoisto ei nykyisellään toimi koko nuohousväliä.

Kokonaisuutena teoria ja käytäntö ei oikein kohtaa, koska käytännössä hyötysuhteen kannalta on olennaista konvektorin nokeentuminen ja nuohous. Tuo direktiivin mukainen pelkästään palokaasun poistolämpötilaan perustuva hyötysuhdemittaus johtaa huonosti puhdistuvaan konvektoriin. Vaikka pellettipanos on hyvin pieni verrattuna klapikattilaan, palotapahtuman käynnitys on hidasta ja maksimi toisiolämpötilan saavuttaminen kestää yllättävän pitkään, kymmeniä prosenttejä palosyklistä. Toisiopalolämpötila taas vaikuttaa hormin vetoon ja vähän kaikkeen palotapahtumassa.

Käytännössä tuo on optimoitava siten, että konvektorin nokeentuminen on pienintä, ja silloin myös hiukkaspäästöt ovat minimissä.

Muoks: Tuo nokeentuminen näyttää oleva vaan tieteelle vaikea juttu. Tuolla väitetään, että noki muodostuu vasta kaasutusvaiheen jälkeen:

https://www.machinedesign.com/materials/article/21837129/how-does-soot-form

Tuo Boudourd:in tasapainoyhtälä kyllä tukee tuota väitettä:

https://en.wikipedia.org/wiki/Boudouard_reaction

Jos lämpötila putoaa CO muodostuksen jälkeen tulee CO2+C, josta tulisi tuo noen nanohiilihiukkanen. Voisi olettaa, että hiilloksen lämpötila kannattaa pitää tuossa käyrän pohjassa 600 asteen kohdalla jossa CO muodostus on suurinta.

Tuokaan ei suoraan kerro, mikä ensiö- ja toisioilman optimaalinen suhde pitäisi olla. Käytännössä sillä ei olekaan suurta merkitystä, koska ensiöilman virtaus hilipatjan läpi on mitä sattuu käyttöjakson edetessä. Olennaista on hyötysuhteen kannata toisiolämpötila, joka selvästi kannattaa pitää korkealla. Vakiokonvektorilla tuo tarkoittaa myös poistokaasun lämpötilan nostamista.
« Viimeksi muokattu: 28.08.2024-15:07 kirjoittanut Yleisajattelija »

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #68 : 02.09.2024-15:45 »
Kyllä tuo korkea toisiopaloläpötila näyttää olevan nykyään tavoitteena:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261920310631

Biopolttoaineiden palofysiikka on aika vaikeaa:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236115010662

Tuo selittää standardien sekavuuden, aiheeseen ei ole saatu tieteellisiä vastauksia. Tiede ei pysty sanomaan, mikä olisi paras ensiö-/toisioilman suhde eikä myöskään anna vastausta, mikä olisi paras tavoiteltava toisiolämpötila. Käytännössä tuota sotkee hiilipedin ilmanläpäisevyys, johon taas vaikuttaa suuresti tuhkanpoisto arinalta. Noh, tässä vekottimessa tuo tuhkanpoisto on nyt remontoitu "mutu":lla, ja sitten asetetaan ilmasuhteet kokeilemalla....


Jra

  • Full Member
  • ***
  • Viestejä: 237
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #69 : 02.09.2024-17:40 »
Kyllä tuo korkea toisiopaloläpötila näyttää olevan nykyään tavoitteena:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261920310631

Biopolttoaineiden palofysiikka on aika vaikeaa:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236115010662

Tuo selittää standardien sekavuuden, aiheeseen ei ole saatu tieteellisiä vastauksia. Tiede ei pysty sanomaan, mikä olisi paras ensiö-/toisioilman suhde eikä myöskään anna vastausta, mikä olisi paras tavoiteltava toisiolämpötila. Käytännössä tuota sotkee hiilipedin ilmanläpäisevyys, johon taas vaikuttaa suuresti tuhkanpoisto arinalta. Noh, tässä vekottimessa tuo tuhkanpoisto on nyt remontoitu "mutu":lla, ja sitten asetetaan ilmasuhteet kokeilemalla....

Tokihan toisiopalotilassa täytyy lämpöä olla, muuten osa palavista kaasuista jäähtyy ennen aikojaan ja jää palamatta. Toisaalta liian korkea lämpötila aiheuttaa ongelmia rakenteiden kestävyydessä ja voi aiheuttaa NOX päästöjä.

Ensiö/toisioilman suhdetta voi varmasti teoreettisesti laskeakin, mutta käytännössä se on hankalaa kun osa ensiöilmasta menee polttoaineen ohi ja onkin oikeastaan toisioilmaa. Säädin annostelee tarpeen mukaan toisioilmaa, sitä on todella vaikea käsin saada kohdalleen ja tilannehan muuttuu jatkuvasti, kun polttoainemäärä ja polttoaineen laatu kuitenkin vaihtelee.

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #70 : 09.09.2024-10:23 »
Tokihan toisiopalotilassa täytyy lämpöä olla, muuten osa palavista kaasuista jäähtyy ennen aikojaan ja jää palamatta. Toisaalta liian korkea lämpötila aiheuttaa ongelmia rakenteiden kestävyydessä ja voi aiheuttaa NOX päästöjä.

Ensiö/toisioilman suhdetta voi varmasti teoreettisesti laskeakin, mutta käytännössä se on hankalaa kun osa ensiöilmasta menee polttoaineen ohi ja onkin oikeastaan toisioilmaa. Säädin annostelee tarpeen mukaan toisioilmaa, sitä on todella vaikea käsin saada kohdalleen ja tilannehan muuttuu jatkuvasti, kun polttoainemäärä ja polttoaineen laatu kuitenkin vaihtelee.

Ensi- ja toisioilman oikean suhteen teoriaa olen yrittänyt selvitellä tieteellisistä julkaisuista, mutta valitettavasti näyttää siltä, ettei tiede pysty tällä hetkellä antamaan vastausta ongelmaan. Puun palaminen ja siihen liittyvät kemialliset reaktiot korkeissa lämpötiloissa ovat yksinkertaisesti liian monimutkaisia analysoitavaksi. Myös hiilen pinnassa tapahtuvat kaasunvirtaukset ja siihen liittyvät ongelmat mm. turbulenssin mallintamisessa ovat tunnetusti liian vaikeita simulaattoreillekin. Tiedemaailma on vaan sen verran "ongelmallinen toimija", ettei se pysty tunnustamaan tälläisia ratkaisemattomia ongelmia, vaan esittää erilaisia sekavia pseudotieteellisiä malleja (esim. nuo standardien laskentakaavat) peittääkseen tietämättömyyden.

Nimenomaan on ongelmana esim. tuo ensiöiman virtaus hilipedin läpi (tai ohi) jota on mahdotunta laskea ja jopa mitata. Viimeisin modifikaatio tässä vekottimessa oli juuri hiilipedin ilmanläpäisyn vakioiminen tuhkanpoistoa parantamalla. Ongelmana on tällä hetkellä helleaalto, joten menee viikko ennenkuin arinan koko tuhkankierto toteutuu ja selviää toimiiko tuo paremmin. Modifikaatiossa vähensin ensiöilman ohivirtausta sekä toisioilman aukkoja, että ilmavirran virtausnopeutta voi kasvattaa ensiö-toisiosuhteen muuttumatta. Samalla myös kallistin arinaa, että tuhka poistuu paremmin.

Koekäytössä tuli myös ilmi, että myös polttimen teho vaikuttaa toisiopalolämpötilaan. Syy tähän lienee siinä, että toisioilman termopari on toisiopalotilan loppupäässä juuri ennen konvektorin alkamista, ja kun palotila on jonkun verran lämpöä johtava niin pienellä teholla toisiopalokaasun lämpötila ennättää laskea konvektion seurauksena. Suurella teholla virtausnopeus kasvaa ja konvektio on pienempi -> mitattu lämpötila nousee suurella teholla. Hyötysuhteen kannalta tuo on vaikeasti arvioitava tilanne, mutta tällä hetkellä olen päätynyt laskemaan tehoa ja (mitattua) toisiolämpötilaa n. 620 asteeseen, jolloin palokaasun poistolämpötila on n. 140-150 astetta, joka on sama kuin oli öljypoltinkäytössä. Kattilaveden loppulämpötila on n. 90 astetta, joten lämpötilaero konvektoriin on n. 50-60 astetta.

0-2% hapella piipun päässä savussa näkyy hieman väriä, joten olen säätänyt hapen 3-6% välille, joka myös laskee toisiolämpötilaa. Olen päätynyt siihen, että käytännössä on  tärkeintä  saada mahdollisimman nopeasti toisiopalon lämpö yli 500 asteen, johon menee nyt n. 6 minuuttia käynnistyksestä kun koko palojakso on n. 20 minuuttia. Tuo oikea happijäämän arvo on vielä testattavana, mutta se pitää olla sellainen, ettei konvektori nokeennu -> testailu tarvitsee useamman nuohousvälin eli vie pitkään.

Onko jollakulla tietoa, mikä on sellainen toisiopalolämpötila että kaikki kaasut varmasti palavat? Periaatteessa jos poistopalokaasuissa on happea tuo 3-6%, niin hiilimonoksidia ei enää pitäisi olla. Kaasujen vajaan sekoittumisen takia noin ei välttämättä kuitenkaan ole ja vaikka olisikin niin häkäkaasulla on joku elinikä alle 500 asteen lämpötiloissa.
« Viimeksi muokattu: 09.09.2024-10:31 kirjoittanut Yleisajattelija »

Jra

  • Full Member
  • ***
  • Viestejä: 237
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #71 : 09.09.2024-14:55 »
Onko jollakulla tietoa, mikä on sellainen toisiopalolämpötila että kaikki kaasut varmasti palavat? Periaatteessa jos poistopalokaasuissa on happea tuo 3-6%, niin hiilimonoksidia ei enää pitäisi olla. Kaasujen vajaan sekoittumisen takia noin ei välttämättä kuitenkaan ole ja vaikka olisikin niin häkäkaasulla on joku elinikä alle 500 asteen lämpötiloissa.
Hiilimonoksidin itsesyttymislämpötila taisi olla reilut 600°C. Mitattu lämpötila ei ole tässäkään niin oleellista, koska kaasujen sekoittuminen ei koskaan ole täydellistä. Sekoittumiseen liittyy, että happi ei löydä hiilimonoksidia tai toisaalta lämmön mittaaminen palotilasta on hyvin vaikeaa. Yleensä palotilassa ei ole riittävästi pyörteilyä, että lämpötila olisi kovin vakio. Jos anturin kohdalla on 500°C, niin jossain kohdassa voi olla satojen asteiden ero. Toki olen tottunut kymmenien kuutioiden palotiloihin, sun tässä polttimessa ei varmaan puhuta kuutioiden tilavuudesta ;D

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #72 : 12.09.2024-13:26 »
Hiilimonoksidin itsesyttymislämpötila taisi olla reilut 600°C. Mitattu lämpötila ei ole tässäkään niin oleellista, koska kaasujen sekoittuminen ei koskaan ole täydellistä. Sekoittumiseen liittyy, että happi ei löydä hiilimonoksidia tai toisaalta lämmön mittaaminen palotilasta on hyvin vaikeaa. Yleensä palotilassa ei ole riittävästi pyörteilyä, että lämpötila olisi kovin vakio. Jos anturin kohdalla on 500°C, niin jossain kohdassa voi olla satojen asteiden ero. Toki olen tottunut kymmenien kuutioiden palotiloihin, sun tässä polttimessa ei varmaan puhuta kuutioiden tilavuudesta ;D

Jep, toisiolämpötilan mittauksen ongelmat on tiedostettu (eli termoparin paikka, kaasujen vajaa sekoittuminen ja turbulenssi sotkevat). Jostain täytyy kuitenkin mitata jotain ja sitten elää syntyvän epävarmuuden kanssa.  :)

Varsinainen ongelma on hiilen pinnassa tapahtuva kaasujen vaihto, jossa kriittisen kemialliset reaktiot tapahtuvat ja sen mittaaminen on laboratorissakin lähes mahdotonta.

Tässä on palotilan koko tosiaan pieni (n. 150x200x300mm), mutta ensiö- ja toisioilman sekoittumiseen on yritetty tehdä yhtä sun toista jippoa. Pellettipolttimissa on yleisenä ongelmana arinan tukkeentuminen ja tuhkanpoisto. Tässä vekottimessa on erikoisrakenteinen arina, jonka pitäisi puhdistua ilman mekaanista liikettäkin. Kokeilun perusteella näyttää ensiöilman syöttö vaihtelevan kuitenkin liikaa, joten hitsailen tulevana viikonloppuna tuohon puhdistusmekanismin. Se puhdistaa myös ensiöilman syöttöaukot, joten pitäisi vakioida ensiöilman syöttö ja ensiöilman virtaus hiilipedin läpi.

Hiilimonoksidin syttymislämpötilakin vaihtelee lähteestä riippuen, ja Boudouardin tasapainoreaktiokin vaikuttaa tai sitten ei, joten tämän vekottimen termoparin näyttämää ihmetellään varmaan vielä pitkään...   :o

Muoks: Wikipedian mukaan hiilimonoksidin itsesyttymislämpötila on 609 astetta: https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_monoxide. Tuo on käytännössä vaikea asia hehkuvan hiilen pinnassa, koska katalyyttiset vaikutukset sekä sekoittuminen hiilidioksidin ja (mahdollisten) typen oksidien kanssa mutkistavat tilannetta. Toisiopalokammiossa vajaa sekottuminen lienee suurin ongelma, ja silloin korkeakaan lämpötila ei auta jos happiatomia ei ole käytettävissä joka kohdassa.
« Viimeksi muokattu: 12.09.2024-14:28 kirjoittanut Yleisajattelija »

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #73 : 06.10.2024-13:06 »
No, valitettavasti tämä projekti alkaa muistuttamaan yhä enemmän "isoserkkuaan" OL3:sta.

Energia-avustuksen päivämäärä aiheutti paineita testaukseen ja lopputulos on arvattavissa.  Puolustuksena on kuitenkin todettava, että riskianalyysi onnistui sen verran, ettei tullut varsinaista onnettomuutta, mutta vakava vaaratilanne kuitenkin. Seurauksena oli vain pieniä aineellisia vahinkoja (toinen termoparin näyttö 10€ ja yksi rajakytkin 30€).

Turvallisuuskulttuurissa "isoserkkuun" verrattuna on kuitenkin se merkittävä ero, ettei vikoja ja onnettomuuksia peitellä joten tässä stoori:

"Tuotantovaiheeseen" siirtyi joitain käyttötestauksia. Näissä pellettipolttimissa on tyypillisesti ongelmia pelletistä syntyvän sahanpurun kanssa. Tämä vekotin on tarkoitus olla immuuni sahanpurulle, joten kun näytti muuten toimivan, niin keräilin pussin pohjalta hieman kastunutta pellettiä jossa eri määrä sahajauhoa. Alle 20% pitoisuuksilla ei ollut havaittavaa vaikutusta, n. 50% pitoisuudella alkoi syöttömekanismi kuormittua, mutta muuten toimi normaalisti. Kun näytti toimivat myös pelkällä sahajauholla, laitoin välisäiliöön n. 10kg:n panoksen > 80% sahajauhoa yön ajaksi. 

Aamulla partaa ajellessa huomasin, että kuuma vesi haisee oudolta, ja menin pannuhuoneeseen tarkistamaan tilannetta. Kattilan paineet oli 3-4bar ja kattilalämpö 130-140 astetta. Tuossa tilanteessa kannattaa sulkea ovi ja miettiä hetki mitä tekee. Tuolla paineella ei vielä ole kattilan räjähdysvaaraa, mutta jostain tulee kohta tulikuumaa höyryä, joten pitää tietää mitä tekee. Käyttökytkin on viisaasti sijoitettu ovenpieleen, joten katkaisin sähköt. Takatulisuojauksen takia käyttökytkin ei kuitenkaan katkaise syöttösähköä, koska syöttömekanismin pitää toimia vielä hetken aikaa, että saa syöttömännän paikoitettua sulkuasentoon, ja nyt poltin jäi rajakytkimen vian takia päälle.

Pelletin määrää välisäiliössä ei näe, ja tulin siihen tulokseen että räjähdysvaaraa ei vielä ole ja voin mennä katkaisemaan sähköt polttimen pääkytkimestä ettei ylikuumene lisää. Muoviputken eivät pidä pitkäaikaisesta ylilämmöstä, joten hetken miettimisen jälkeen päätin kopistella varoventtiiliä, joka oli selvästi auennut mutta tukossa. Tuossa tilanteessa kannattaa tarkistaa, mihin suuntaan höyryt lähtee ennen kuin tekee mitään. Kopautin vasaralla varoventtiiliä ja sieltä tuli muutama kahvikupillinen ruostejauhoa ja höyryä puoli tuntia.

No, kun sain höyryt tuuleteltua, niin selvittelemään mitä tapahtui. Syöttömekanismista löytyi lastulevyn tyyppiseksi kovettunutta sahanpurua ja puupölyä. Syöttömekanismissa oli rakennevirhe, jolloin sahanpurun pitkäaikainen käyttö pääsi pakkaamaan puupölyä syöttömekanismiin, jossa pakkautunut puru painaa rosteri/rosteri liukupintaa, joka kitka tuli niin suureksi, että jousitettu moottori aiheutti liikkeen rajoittimeen saakka ja huonosti säädetty rajakytkin meni toimintoalueen ulkopuolelle ja lakkasi toimimasta. Tuon rajakytkimen vika aiheuttaa syötön jäämisen päälle, joka ei ole toivottu ominaisuus. Tuohon olen rakennellut ajastinta, joka seuraisi ko. kytkimen tilaa ja jos pulsseja ei tule, niin katkaisee käytön. Ko. piirin tekeminen nykyisellä releohjauksella on aika hankalaa, ja vasta työn alla. Tämän takia muutin ylitäytön rajakytkimen toimintaa, siten että se väliaikaisesti korvaa ko. toiminnon, että saa polttimen käyttöön ajoissa. Ko. muutos kuitenkin vaikuttaa epäsuorasti myös kattilan ylilämpösuojan toimintaan, jolloin se katkaisee väärän sähkönsyötön. Ko. sivuvaikutusta ja siitä aiheutuvaa kytkentävirhettä on vaikea nähdä automaatiopiirrustuksesta, koska se on usealla A4-paperilla ja sähkölinjat menevät sopivasti eri paperille ja vielä vaihtaa napaisuutta yhdessä releessä (releessä navat voi kääntää toisin kuin elektronisissa kytkennöissä).

No, syöttö siis jää päälle rajakytkimen vian takia ja kattilan ylilämpösuoja ei toiminut kytkentävian takia jolloin kattilavesi ylikuumeni. Koekäyttöjä tehdään pienellä pellettimäärällä, joten tämäkään ei olisi ongelma jos varoventtiili olisi toiminut. Öljykattilan 25 vuotta sitten asentanut putkimies oli kuitenkin laittanut varoventtiilin kattilan pohjalla olevaan tyhjennysyhteeseen, joka on väärä paikka ja vastoin kattilavalmistajan ohjeistusta. Kattilan pohjalle muodostuva sakka lähtee varoventtiilin lauetessa liikkeelle ja tukkiin venttiilin.

Tässä on merkittävää aiemmassa viestissä esitetty riskianalyysi ja siinä oleva virhe, kattilan räjähdysvaara on oltava samassa riskiluokassa kuin häkä- ja tulipalovaara. Tuo ei olisi kuitenkaan auttanut vaikka olisikin ollut korkealla prioriteetilla riskilistassa, koska en olisi ymmärtänyt joka tapauksessa epäillä putkimiehen asennusvirhettä ja tuo sakan liikkeelle lähtö on aika vaikeasti ennakoitavissa suunnitteluvaiheessa.

Poltin on taas toiminnassa ja seuraavat korjaustoimet on nyt tehty:

a) Kattila ja kaikki toimilaitteet tarkastettu ja uusi (teollisuuslaatuinen) painemittari vaihdettu kattilaan, kun vanha ei näköjään enää nollaudu vaikka ei ole painetta.
b) Vanha varoventtiili on poistettu ja kaksi uutta asennettu kattilan yläosaan. Kaksi lähinnä sen takia, että saa tarvittavan poikkiläpimitan varoventtiilille. Lisäksi on asennettu varoventtiilien poistoihin kupariputket lattialle näkyvään paikkaan että näkee jääkö tiputtamaan (määräajoin tehtävän) koelaukaisun jälkeen.
c) Syöttömekanismin rakennetta on muutettu siten, ettei sahanpuru ja puupöly pääse pakkaantumaan mekanismiin
d) Rosteri/rosteri liukupinta on muutettu rosteri/kupari liukupinnaksi
e) Rajakytkimen virhekytkentä on korjattu

Seuraavat toimet tehdään seuraavassa huoltokatkossa:

a) Rajakytkimen sijaintipaikka muutetaan siten, ettei moottoripedin liike vaikuta asetusarvoon
b) Syötön rajakytkimen ajastuspiirin asennus

Yleisajattelija

  • Jr. Member
  • **
  • Viestejä: 84
Vs: Hake-pellettipoltin
« Vastaus #74 : 07.10.2024-10:26 »
Yritin selvitellä kattilan putkiasennuksista, mitä tapahtuu jos kattilan varoventtiili ei toimi.

Tässä pari esimerkkiä mahdollista seurauksista:

https://yle.fi/a/74-20067289
https://yle.fi/a/3-8573628

...eli varoventtiilit on syytä asentaa oikein ja myös tarkistaa niiden toiminta aika-ajoin.

Omassa tapauksessani tuli virheajattelua siinä, että olen olettanut että em. tapaukset ovat mahdollisia vain rautaputkilla tehdyissä asennuksissa, ja tässä tapauksessa muoviputket pettävät viimeistään 20 baarin paikkeilla. Tuossa tulee kuitenkin sellainen ilmiö, että kattilan lämpöjen noustessa nelitiventtiili alkaa pienentämään vesikiertoa, ja mikäli nelitieventiili sulkeutuu kokonaan, niin muoviputket eivät enää toimi varoventtiilinä. Tällöin kattilan heikoin kohta pettää ensin, ja on vaikea sanoa mitä käytännössä tapahtuu. Jos vesi olisi kylmää, niin tuossa ei tapahtuisi muuta kuin kattilan hitsausten pettäminen jossain ja vesivuoto, mutta koska lämmöt kattilassa ovat varmasti > 150 astetta, niin höyry aiheuttaa jousivaikutuksen, joka tekee tuosta jonkunmoisen räjähdyksen.

Muoks: Ei tämä ole vain puulämmityksen ongelma, ja tässäkin kattilassa olisi voinut tapahtua varoventtiilin virheellisen aaennuksen takia näin:

https://yle.fi/a/74-20081424
« Viimeksi muokattu: 07.10.2024-11:05 kirjoittanut Yleisajattelija »