Røggaskøling og brænderstyring i naturgasfyrede blokvarmecentraler. Projektrapport Juni 1997

Transkript

1 Røggaskøling og brænderstyring i naturgasfyrede blokvarmecentraler Projektrapport Juni 1997

2 Røggaskøling og brænderstyring i naturgasfyrede blokvarmecentraler Per Pedersen

3 Titel Rapport kategori Forfatter Dato for udgivelse Copyright Sagsnummer Sagsnavn ISBN Røggaskøling og br(enderstyring i naturgasfyrede blokvarmecentraler Projektrapport Per Pedersen Jun i 1997 Dansk Gasteknisk Center ais Røggaskøling og brænderstyring i blokvarmecentraler For ydelser cif enhver art udført af Dansk Gasteknisk Center a/s ( DGC) gælder: at DGC er ansvarlig i henhold til "Almindelige bestemmeiser for tek11isk rådgivning & bistand (ABR 89)", som i øvrigt anses for vedtaget for opgaven. at erstatningsansvaret for fejl, forsømmelser eller skader over for rekvirenten eller tredjemand gæl.der pr. ansva.rspddragendefejl ellerforsømmelse og altid begrænses tillooo/o af det vederlag, som DGC har modtagetfor detl pllgældende ydelse. Rekvirenten holder DGC skejdesløs for alle tab, udgifter og erstatningskrav, der måtte overstige DG C's hæftelse. at DGC skej/- uden begrænsning - arnlevere egne ydelser iforbinde/11 e medfejl og forsømmelser i DGC's materiale. Juni1992

4 DG C-rapport 1 Indholdsfortegnelse Side Forord Resume DEL l Introduktion l. Teori og terminologi Forbrændingsteori Dimensioneringsgrundlag og varmetab fra fyringsanlæg Røggaskøling- baggrund Iltstyring - baggrund Røggaskøling i praksis Materialevalg og levetid Placering Afløb Priser på kondenserende røggaskølere Praktiske forhold ved påbygning af røggaskøling Nye bygninger Kedler i eksisterende bygninger Brænderstyring i praksis Generelt om gasblæseluftbrændere Totrinsbrændere Modulerende brændere Iltstyring Kedler med glidende temperatur Forhold vedrørende kedlen og aftrækket l Lav last på kedlen Mtræk Muligheder for tilskud til energibesparelser DEL 2 Forarbejde til renovering af en kedelcentral l. Bestemmelse af årligt graddagekorrigeret forbrug h:\716\41 \røggasbrænder.doc

5 DGC-rapport 2 2. Fastlæggelse af nødvendig kedelydelse Er der basis for røggaskøling Valg af brændertype uveran dørlister Bilag l Effektbehov til opvarmn1ng af forbrænrungsluft Bilag 2 Effektbehov til forvarmning af rumluft i kedelrum Bilag 3 Effektbehov til frisk]uftopvannning Bilag 4 Energiforbrug til gennemskylning af kedlen Litteraturliste h:\716\41 \røggasbrænd~r.doc 03~07-97

6 DGC-rapport 3 Forord Formål Målgruppen Formålet med dette projekt er at beskrive en forundersøgelse, som kan udføres af ejere eller brugere af større fyringsanlæg til rumopvarmning. Forundersøgelsen tager sigte på at afgøre, om fyringsanlægget i sin nuværende stand er korrekt dimensioneret, og om der er basis for energibesparende tiltag. Målgruppen for dette projekt er primært ejendomsadministratorer, fabrikschefer, maskin- og varmemestre. Stoffet går sine steder ud over det elementære stade. Det gælder fx rapportens del l afsnit 3. Stoffet er derfor af interesse ud over den nævnte målgruppe. Som titlen antyder, handler rapporten om naturgasfyrede varmecentraler. Projektet er desuden relevant ved omlægning fra oliefyring til naturgasfyring. Aktualiteten er størst for fyringsanlæg, der ikke er, eller har været, underlagt jævnlige tilsyn ved VKO (som var obligatorisk for fyringsanlæganlæg over 120 kw) eller den nye ELO-ordning (gælder for bygninger over 1500 m 2 ), eller fjernovervågning ved SRO-anlæg. Ved anlæg, der jævnligt overvåges, foreligger der gode data for anlæggets drift. Derfor er den del af forundersøgelsen, der omhandler indsamling af driftsdata, ikke særlig relevant for disse anlæg. Den øvrige del af forundersøgelsen er stadig relevant for disse anlæg. Baggrund Resultater Dels er det bekosteligt at få konsulenter til at foretage en vurdering af et varmeanlægs tilstand, og dels kan det anføres, at et enkelt besøg en dag, hvor anlægget kører godt, ikke er det bedste udgangspunkt for beslutning om investeringer i nyt udstyr. Brugeren eller ejeren har bedre lejlighed til at vurdere anlæggets drift året rundt, forudsat man ved, hvad der skal ses efter, og det har man gode muligheder for efter at have læst nærværende rapport. Projektets resultater forefindes både i denne rapport og som en DGCvejledning. DGC-vejledningen opsummerer punkterne i det forarbejde, man selv kan udføre og rapporten giver den detaljerede baggrund. Rapportens første del giver en letlæst introduktion til stoffet. Hovedvægten er lagt på røggaskøling og iltstyring. Anvendelsen af stoffet er belyst ved gennemregning af en række eksempler.

7 DG C-rapport 4 Anden del beskdver den forundersøgelse, man med fordel selv kan gennemføre, inden der tages kontakt til en r~dgivende ingeniør for få projekteret og gennemført arbejde med renovering og/eller energieffektivisering af varmecentralen. Ved fonmdersøgelsen kontrolleres, om kedelydelsen passer til bebyggelsens varmebehov, og i de videre trin undersøges, om der er grundlag for at etablere røggaskøling, samt om man med fordel kan etablere iltstyring. Herudover kan rapporten forhåbentlig give inspiration til andre energibesparende tiltag. Rapporten indebolder en liste over en række leverandører inden for det relevante område, man evt. i fællesskab med den rådgivende ingeniør kan kontakte for at få de sidste forhold afklaret. Arbejdet med nærværende rapport og DGC-vejledning er rekvireret af Gasselskabernes Fagudvalg 2 og udført af Dansk Gasteknisk Center a/s.

8 DGC-rapport 5 Resume Prisen for etablering af røggaskøling og evt. iltstyring er ikke proportional med anlægsstørrelsen. Ved mindre anlæg er prisen uforholdsmæssigt større end ved store anlæg. Derfor skal man for at vurdere, om det kan betale sig at investere i røggaskøling og/eller iltstyring, starte med at bestemme anlæggets størrelse og belastning. Restlevetiden for anlægget, som det er i dag, kan også være afgørende for, om det kan betale sig at investere i en røggaskøler. Hvis der på mindre anlæg overvejes røggaskøling, og man står over for nyanskaffelser, bør man overveje en kondenserende kedelunit fremfor at opstille en separat kedel og røggaskøler. Det giver forenklede anlæg, der er nemmere at montere, og giver mindre varmetab, fordi rørforbindelser dels er kortere og dels samlet under enhedens varmeisolerende kappe. Synergistisk samvirke Hvis der er ringe udkondensering af vand på et anlæg med røggaskøler, så kan det være rentabelt at investere i en ny brænder, der arbejder med lavere lufttal, og som eventuelt kan variere sit effektområde. Hvis kondenserende drift er udelukket på grund af mangel på tilstrækkeligt kølemedium, så kan der opnås en besparelse ved alene at investere i en ny brænder, der kan arbejde med mindre luftoverskud og har større modulationsområde end den nuværende.

9 DGC-rapport 6 DEL 1 Introduktion Del l indeholder dels baggrundsstof og dels praktiske overvejelser. Ikke alt stoffet indgår i det omtalte forarbejde (del 2), og visse steder går stoffet ud over det elementære stade. Det gælder afsnit 3 om brænderstyring. 1. Teori og terminologi Dette afsnit gennemgår en række begreber og teori, som benyttes i resten af rapporten. Afsnittet indeholder derfor ikke stof, som direkte kan bruges til energibesparende tiltag. For de læsere, som springer dette afsnit over, er der anbragt henvisninger til de relevante afsnit og figurer i den øvrige del af rapporten. 1.1 Forbrændingsteori Brændværdi Et brændsels brændværdi angives både som nedre og øvre brændværdi. I nedre brændværdi medtages ikke fordampningsvarme i vanddampindholdet I den øvre brændværdi er dette bidrag medtaget. I traditionelle fyringsanlæg kan man ikke udnytte fordampningsvarmen, idet man af hensyn til korrosion søger at undgå kondensation af røggas sen. Fyringsteknisk virkningsgrad Luftoverskud Af denne grund har man fundet det relevant at angive denfyringstekniske virkningsgrad, der kan beskrives som den i fyringsanlægget nyttiggjorte del af brændslets nedre brændværdi. Det falder uden for rammen for dette projekt at angive, hvorledes denne størrelse beregnes. Det skal dog bemærkes, at den fra oliefyrede anlæg kendte VKO-formel ikke altid kan anvendes på gasfyrede anlæg, selv om man indsætter konstanter gældende for naturgas. Fyringsteknisk virkningsgrad afhænger af røggas temperatur, luftoverskud ved forbrændingen og restvanddampindhold i røggassen. På Figur 4 og Figur 5 vises forløbet ved henholdsvis variation i røggastemperatur og ved variation i luftoverskud. Til forbrændingen kræves tilførsel af luft. Den mindste mængde luft, der kræves for at forbrænde en mængde af et bestemt brændsel ifølge den kemiske reaktionsligning, kaldes den støkiometriske mængde. I praksis er det nødvendigt med et vist luftoverskud for at sikre, at forbrændingen foregår fuldstændigt. Luftoverskud angives her som overskydende luftmængde i

10 DG C-rapport 7 procent af den støkiometriske mængde. En anden måde at angive luftoverskud på, er lufttallet A (Lambda), som angiver aktuelluftmængde divideret med den støkiometriske luftmængde. I praksis kan man ikke forvente, at brændslet vil forbrænde fuldstændigt, hvis der kun tilføres den støkiometriske luftmængde. Ufuldstændig forbrænding af naturgas giver anledning til dannelse af bl.a. kulilte. Derfor arbejder brændere med et vist luftoverskud. Luftoverskud kan ikke måles direkte, men kan bestemmes ud fra en måling af enten C0 2 - eller 0 2 -indholdet i røggassen. Man kan enten måle direkte i røggassen, eller man kan måle på en prøve af konditioneret (tørret) røggas. Måling i tør røggas foretrækkes, hvor der kræves stor nøjagtighed. I denne rapport er 02 og co2 angivet ved tør røggas. Dugpunktstemperatur Ved dugpunktstemperaturen forstås den temperatur, hvor der begynder at udkondenseres vand fra røggassen. Et højt dugpunkt er godt, hvis anlægget er forsynet med røggaskøler, men kan være en alvorlig ulempe, hvis aftrækket er en muret skorsten. Måles fx 4% 0 2 i tør røggas på et naturgasfyret anlæg, fremgår det af Figur l, at lufttallet er 1,21, altså 21% luftoverskud. Det fremgår endvidere, at en C0 2 -måling vil vise ca. 9,8% og endelig aflæses, at dugpunktstemperaturen af røggassen er ca. 56 C. <fl. g 14 ~~=====r=======i========~======~======~60 12 a 6 4 1,1 1,2 1,3 Lufttal 50 ~ ~ ----? ~ & -o-c Dugpunkt 1,4 j. 20 Q. Ol :s c 10 1,5 30 E Figur l. Sammenhæng mellem luftoverskud, 02 og C02 i tør røggas ved naturgasfyring Luftforbrug og røggasmængder kan findes angivet på Figur 2. Disse størrelser er gengivet til brug for beregningseksemplerne i de følgende afsnit.

11 DG C-rapport 8 Luftmængder Til sidst lidt om angivelse af luftmængder. Almindelig atmosfærisk luft følger med god tilnærmelse ligningen for ideale gasser, som siger, at volumenet af en afgrænset luftmængde varierer proportionalt med tryk og temperatur. Derfor angives en luft eller gasmængde ved normaltilstanden, som er tryk på 1013,3 hpa og 0 C. Betegnelsen nonnalkubikmeter- m 3 n- er således en luftmængde, der ved normaltilstanden fylder l kubikmeter. 17 r ~------~ ~ r------~ 16 'VI., ~ 15 - "'e ). 14 ;.s. Ul ~ 13 : g'.... Ol o 12 =.= 11 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Lufttal Figur 2. Luftforbrug og røggasmængder somfunktion af luftoverskud ved naturgasfyring. Enheder er pr. indfyret m 3 n naturgas. Kurverne gælder kun vedforbrænding af dansk naturgas. 1.2 Dimensioneringsgrundlag og varmetab fra fyringsanlæg Dimensioneringsgrundlaget V ed at multiplicere brænderens indregulerede effekt med fyringsteknisk virkningsgrad fås kedelydelsen. Kedelydelsen skal kunne dække bebyggelsens varmetab ved -l2 C udetemperatur og 20 C indetemperatur plus den effekt, der går til produktion af varmt brugsvand. Hvis der vælges en kombination af kedler og brændere, der kan yde en varmeeffekt, der er dobbelt så stor som behovet ved dimensioneringstilstanden, tales om to gange overdimensionering. Overdimensionering bør undgås, fordi det giver anledning til unødvendige varmetab i kedelcentralen. For en nærmere gennemgang henvises til /1/. Varmetab

12 DG C-rapport 9 Her gives en kortfattet beskrivelse af de forekommende tab, hvordan de modvirkes og slutteligt deres relative størrelse i forhold til den indfyrede brændselsmængde. Røggastab er det varmetab, der finder sted ved bortledning af varme røggasser under drift. Dette tab formindskes ved mindre lufttal og med røggaskøling. Gennemtrækstab finder sted i stilstandsperioder. Varm luft trækker gennem brænder og utætheder i kedlen ind i denne, opvarmes og forsvinder ud gennem aftrækket. Modvirkes med røggasspjæld på aftrækket og/eller luftlukkespjæld på brænderen. Overfladetab fra kedlens overflade. Her er tale om varmetab fra stråling og konvektion. U d over isolering modvirkes dette tab ved at vælge en passende kedelstørrelse. Tab fra rørsystemer. Dette kan ofte være ganske betydeligt. Her gælder det om at forenkle rørsystemet; især den del, hvor der er høj temperaturforskel mellem medium og omgivelser. Tab ved brænderstart Gasblæseluftbrændere skyller kedlen med friskluft inden der tilsættes brændsel. På store brændere kører blæseren i sekunder (Euronorm EN676), inden der tilsættes gas, og gassen antændes. Der er tale om et gennemstrømningstab, som kan være af betydning, hvis brænderen har uforholdsmæssigt mange starter. I Bilag 4 er der gjort beregninger af, hvor meget der tabes. Normalt er røggastabet dominerende på traditionelle kedler uden iltstyring eller røggaskøling. Dernæst følger- i størrelse- tab fra rørsystemer. Hvis der er mange driftstimer (>3000 på stor og lille flamme), udgør overflade- og gennemtrækstabet på kedlen den mindste del. H vis kedlen er af ældre type eller overdimensioneret, så er overflade- og gennemtrækstabet ofte større end rørtabet, som det fremgår af Tabel l.

13 DG C-rapport 10 Nye kedler med nye Ældre kedler med ælbrændere dre brændere Overdimensioneret Nej 2 gange Nej 2 gange MWh/år Indfyret Skorstenstab Overflade og gennemtræk Rørsystem Varmeproduktion , Arsnyttevirkning 87,7% 86,5% 85,1% 83,3% Tabel l. Beregnede tab af indfyret brændsel på traditionelle kedelanlæg. Dimensionerende varmeydelse er i alle tilfælde l MW. Der er ingen ændringer ud over kedler og brændere. Med "2 gange" menes, at kedelydelsen er dobbelt så stor som den nødvendige ydelse til at dække varmebehovet i dimensionering stilstanden. Det ses af Tabel l, at røggastabet i det gennemregnede tilfælde udgør langt størsteparten af varmetabet, og dermed er røggaskøling og evt. iltstyring en oplagt mulighed. Dette er ikke nødvendigvis altid tilfældet. Hvis der er tale om en varmecentral, der forsyner en spredt bebyggelse via udstrakte, dårligt isolerede jordledninger, så kan rørsystemet give anledning til betydelige tab. Men sådanne tilfælde falder uden for denne note. Graddagekorrektion. Den del af forbruget, der går til opvarmning, afhænger af vejrliget og for at kunne sammenligne, skal der korrigeres til et normalår. Denne del betegnes GAF som forkortelse for graddage _!!tbængigt forbrug. Normalåret er et gennemsnit af graddagene gennem en lang årrække. En udførlig redegørelse kan fx læses i Il/ og /2/. Den del af forbruget, der ikke afhænger af vejrliget, fx forbrug til produktion af varmt brugsvand og tab ved cirkulation af varmt brugsvand, betegnes det graddage!!atbængige forbrug- GUF. Det graddagekorrigerede årlige forbrug beregnes således (Aflæst forbrug- GUF) normalgraddage/aktuelle graddage +GUF

14 DGC-rapport normalåret januar februar marts april maj juni 1 o o o 1 juli o o o o o august o o o o o september oktober november december SUM Tabel 2. Graddage (DTI) Forholdet mellem GUF og GAF er af betydning for bestemmelse af kedelydelse. Jo bedre bebyggelsen er isoleret, jo højere er forholdet GUF/GAF. Normalt ligger GUF/GAF-forholdet mellem 0,3 og 0,5. Bygningens varmebehov følger graddagenes variation. Når hertillægges forbruget til produktion af varmt brugsvand, kan man udlede varighedskurven. Varighedskurven viser altså varmebehovet i et normalår i en bestemt bygning. Den er derfor forskellig fra ejendom til ejendom. Der er vist et eksempel på Figur 3. Varighedskurven tolkes således: ganske kort tid- mindre end en dag - er der behov for maksimal ydelse til at dække dimensionerende varmetab. I 30 dage er behovet større end 650 kw, ved 120 dage er behovet større end 500 kw. Ved lidt over 21 O dage ophører fyringssæsonen, og sommerperioden strækker sig til, at kurven har dækket alle 365 dage i normalåret

15 DGC-rapport ~ ~--~~--~--~--~~--~--~--~--~~--~ o dage Figur 3. Eksempel på en varighedskurve. Beregningerne stammer fra en ældre efterisoleret etageejendom på m Røggaskøling - baggrund I dette afsnit fortsættes den teoretiske gennemgang med en meget kortfattet beskrivelse af røggaskøling og kondensation af vanddamp. I et senere afsnit går vi over til at gennemgå de praktiske detaljer ved etablering af røggaskøling. Med indførslen af naturgas er det blevet praktisk muligt at udnytte større dele af varmeindholdet i røggassen. Dels er der meget lidt svovl i naturgassen. Størstedelen er tilsat i form af lugtstoffet (THT Tetraffirdro!hiophen). Dels indeholder naturgas mere brint end faste brændsler og fyringsolie. Derfor er der større vandindhold i røggassen ved naturgasfyring. I forhold til fyringsolie er der 50 vægtprocent mere vand i røggassen, og det betyder højere dugpunktstemperatul Dugpunktstemperaturen af røggassen er ud over brændslet afhængig af, hvor meget luft der tilføres forbrændingen og af vandindholdet af den tilførte luft. Jo mere luft, jo lavere dugpunkt, som det fremgår af Figur l.

16 DG C-rapport 13 På Figur 4 vises et eksempel på det teoretiske forløb af fyringsteknisk virkningsgrad som funktion af røggastemperaturen. Kurverne udviser knæk ved dugpunktet for røggassen. Under denne temperatur udkondenseres vand, og herved frigives fordampningsvarmen. Fordampningsvarmen er ikke medregnet i nedre brændværdi. Derfor stiger fyringsteknisk virkningsgrad til over 100% Ul Cl c 1000 "'e '# m " l!! 100 Cl ~99 oooe c c 000 ~... :; !li! VI 600 c ;x Ql ii g' o: ~ ~,~~~~~~ -~ ~r---~ ~ m Cl Q) " c Cl 11! E ~ c Q) " c o ~ oo~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~o BO Røggas terrperatur (tør) [ 0 C] Figur 4. Fyringsteknisk virkningsgrad og kondensatmængde somfunktion af røggastemperaturen og lufttallet. Figuren er baseret på.fyring med dansk naturgas ved luftoverskud på fra O til 50%. I praksis vil man ikke observere så skarpe knæk, som Figur 4 viser. Røggassen vil ikke blive afkølet jævnt. Den del af røggassen, der er nærmest kedlens eller røggaskølerens hedeflader, vil køles mere, og derfor vil der gradvist optræde delvis kondensation, selvom størsteparten af røggassen har en højere temperatur end dugpunktstemperaturen, når den forlader hedefladerne. I praksis kan man således forvente lidt højere kondensatmængde og derfor lidt højere virkningsgrad end angivet på Figur 4. Det er ikke alle materialer, der kan tåle kondensation uden at tæres. Til kondenserende drift kræves rustfrit stål eller aluminium. Årsagen er, at kondensatet er surt på grund af indhold af kulsyre fra C02, salpetersyrling fra NO og svovlsyrling fra S0 2 I praksis kan der endvidere være andre årsager til

17 DG C-rapport 14 syreindhold i kondensatet, nemlig klor og freon i forbrændingsluften, som fx kan stamme fra køleanlæg. For fuldstændighedens skyld skal anføres, at røggaskølingen kan ske som regenerativ eller en rekuperativ varmeveksling. Regenerativ Rekuperativ Varmevekslingen foregår gennem opvarmning og afkøling af et varmelager fx i form af et hjul, hvis ene halvdel er i berøring med røggas og den anden i berøring med friskluft. Ved at rotere hjulet føres varme fra røggas til luft. Princippet kan anvendes til forvarmning af forbrændingsluft Her sker varmevekslingen gennem tynde vægge, som adskiller de to medier. Rekuperativ varmeveksling er langt den mest udbredte form. Der sker ingen opblanding af de to medier, og der er ingen bevægelige dele. Regenerativ varmeveksling finder kun begrænset anvendelse til røggaskøling bortset fra fyringsanlæg i fjernvarmestørrelsen. Derfor betragtes udelukkende rekuperative varmevekslere i resten af denne rapport. 1.4 litstyring - baggrund I dette afsnit afrunder vi den teoretiske gennemgang med et afsnit om iltstyring. I et senere afsnit omtales de praktiske detaljer ved etablering af iltstyrmg. Den fyringstekniske virkningsgrad er bl.a. bestemt af, hvor meget ilt der er tilbage i røggassen. Dette ses af Figur 4 ved at betragte kurveskaren og udvælge en af kurverne for en bestemt røggastemperatur. Ved højt luftoverskud spildes energi, ved at luft, der ikke deltager i forbrændingen, opvarmes og bortkastes med røggassen. En iltstyring består af en iltmåler, som løbende overvåger røggassens restiltindhold. Hvis iltindholdet afviger fra en given minimal værdi, under hvilken der er risiko for kuliltedannelse, reguleres brænderen enten på luft- eller på gastilsætningen, indtil værdien atter overholdes. Almindelige brændere kører med et fast volumenforhold mellem luft og gas. Det vil sige, at en lang række parametre påvirker forbrændingen. Her kan nævnes:

18 DGC-rapport 15 skorstenstræk lufttemperatur luftfugtighed barometerstand gastemperatur gassens Webbetal netspænding Disse komplicerede forhold er beskrevet i /3/. For nærværende skal betragtes et eksempel, hvor blot lufttemperatur og barometerstand ændrer sig. V: volumen P: tryk T: temperatur i Kelvingrader Eksempel: En brænder er ved lufttilstanden 20 C og 1024 hpa indreguleret til 3% 0 2 i røggassen svarende tilis% luftoverskud. Hvis temperaturen stiger til25 C, og barometerstandenfalder til 996 hpa, vil en afgrænset luftmængdefylde 4,6% mere. Dettefølger af idealgasligning en, der for to tilstande, l og 2, giver følgende: Indsatfås V 2 /V 1 = (25+273)1(20+273) 1024/996 z 1,046. Blæseren tilfører en uændret volumenmængde til forbrændingen. Det betyder derfor 4, 6% færre luftmolekyler til forbrændingen. På Figur 2 aflæses, at ved 15% luftoverskud (lufttall, 15 ), forbruges 12 m 3 n luft per m 3 n gas. Når der mangler 4,6% luft, så er forbruget kun 11,5 m 3 n. Det ses af Figur 2, at dette luftforbrug modsvarer et lufttal på knapt l, l svarende til et luftoverskud på knapt l 0%. Dette lave tal er godt for virkningsgraden, men muligvis kan det føre til kuliltedannelse. For at sikre at der ikke kan dannes kulilte under forhold som i eksemplet, er det nødvendigt at indregulere almindelige brændere til et større luftoverskud end det, de er i stand til at arbejde med.

19 DG C-rapport 16 Iltstyringen regulerer løbende forholdet mellem gas og luft til det mindste luftoverskud, brænderen kan arbejde med. Herved opnås to fordele: mindre risiko for kulilte og bedre virkningsgrad. Ved at regulere lufttallet ned til et minimum bliver røggasmængden minimal. Det betyder lavere strømningshastighed over hedefladen og dermed mindre varmeovergangstal Til gengæld er opholdstiden længere, og dermed modvirkes det ringere varmeovergangstal Figur 5 viser fyringsteknisk virkningsgrad som funktion af rest-iltindholdet i røggassen. Der vises kurver for en række konstante røggastemperaturer. Etablering af iltstyring på et anlæg betyder en flytning mod venstre på den kurve, der bedst svarer til anlæggets røggastemperatur. Det fremgår, at gevinsten er størst ved høj røggastemperatur, fordi hældningen af kurverne er størst ved høj røggastemperatur. Røggastemperatur ( C] -o--so c -9o c -12o c -180 c -22o c -28o c ~~--~--~ ~~---+~~ 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45 1,50 Lufttal Figur 5. Fyringsteknisk virkningsgrad somfunktion af luftoverskud. Gælder kun ved naturgasfyring. Eksempel: På et anlæg er der målt C0 2 -indhold på 9,8% i tør røggas. Det svarer til et luftoverskud på 21% (aflæses af Figur l). Samtidig er røggastemperaturen målt till80 C. Hvis brænderen er forberedt til montering af iltstyring, kan den - afhængig af type - reguleres til fx l 0% luftoverskud. Denne æ n-

20 DG C-rapport 17 dring i lufttal antages ikke at medføre nogen ændring i røggastemperatur. Dette betyder ifølge Figur 5 en stigning fra 92, l til 92,7 (fyringsteknisk virkningsrad. Hvis der på anlægget årligtforbruges m 3 n gas, så spares der ca. 200 m 3 n årligt. Dette repræsenterer en værdi på knap kr. Hvis en iltstyring til dette anlæg koster kr. at etablere, er dette ikke rentabelt. Eksempel: På en dampkedel er der målt 9,8% C02 i tør røggas og en røggastemperatur på 220 C. Det årligeforbrug er 1,6 mio. m 3 n gas. En iltstyring, der kan få brænderen til at arbejde ved et luftoverskud på 5%, koster kr. 9,8% C02 svarer til et luftoverskud på 1,22 ifølge Figur l. Altså 22% luftoverskud. Fra 22% til5% luftoverskud betyder en forbedring af denfyringstekniske virkningsgrad på l% ifølge Figur 5. Det svarer till6.000 m 3 n gas till,20 kr/m 3 n = kr. i årlig besparelse. Denne investering er tilbagebetalt efter 4 års drift. I dette tilfælde er der yderligere tale om en tilskudsberettiget standardløsning. Se mere herom i afsnit 6.

21 DG C-rapport Røggaskøling i praksis I det foregående afsnit er den teorestiske baggrund belyst. Vi går nu over til at betragte, hvordan røggaskøling etableres i praksis. Der findes to slags røggaskøling, kondenserende røggaskøling og ikkekondenserende røggaskøling. Sidstnævnte giver ringere besparelse, men kan alligevel være relevant på store anlæg med mange driftstimer. Til mindre anlæg bør man derimod sigte efter at opnå kondenserende drift, i hvert fald i fyringssæsonen. Ikke-kondenserende røggaskølere er billigere i anskaffelse, men lige så dyre at montere. Derfor vil udgiften næppe stå mål med besparelsen på mindre anlæg. Kølemedium Grundlæggende skal der være et kølemedium til stede, der kan sikre, at røggassen køles ned under dugpunktet. For fyringsanlæg til boligopvarmninger er de mest aktuelle muligheder følgende l. Forvarmning af returvand fra centralvarmeanlæg og varmtvandsbeholder. 2. Forvarmning af koldt brugsvand til produktion af varmt brugsvand 3. Opvarmning af ventilations- og forbrændingsluft ad l. Ved nye kondenserende kedler med gasblæseluftbrændere må returvandstemperaturen ikke overstige 55 C, hvis der skal være kondenserende drift. Disse krav kan ikke altid overholdes på grund af dårlig indregulering, for lav radiatorfaktor og/eller, at der er tale om l-strengs centralvarmeanlæg. Hvis temperaturen i det samlede returvand er for høj, kan dette til en vis grad afhjælpes ved at udskifte varmespiralen i varmtvandsbeholderen med enten en ekstern varmeveksler eller en høj spiral. Prisen er overkommelig, men det er vigtigt at sørge for jævnlige afkalkninger. En indregulering af centralvarmeanlæggets vandstrømme kan ligeledes give bedre afkøling. Hvis der er monteret reguleringsventiler, kan indreguleringen udføres for en overkommelig pris.

22 DG C-rapport 19 Yderligere gælder, at der skal være klimastat til styring af fremløbstemperaturen. ad 2. Der er kun ca. halvt så megen varmeenergi i røggassen med brænderen kørende på højeste trin på en lavtemperaturkedel som påkrævet til at dække varmtvandsproduktionen. Figur 3 viser varighedskurven. Det flade stykke viser, hvor stort effektbehovet til varmtvandsproduktionen er. Dels er der ikke nødvendigvis samhørighed mellem forbrug af varme og varmt vand, dels skal man regne med ekstra driftsomkostninger til afkalkning af vandsiden på røggaskøleren. På mindre anlæg vil det være bedre at installere en røggaskøler som under (l) og dertil en høj varmespiral i varmtvandsbeholderen, hvorved der bliver god afkøling på det kedelvand, der bruges til varmtvandsproduktion. En høj spiral vil på grund af temperaturændringerne bevæge sig, og det bevirker, at kalkaflejringer brækker af og kan ses som flager i udslamningsvandet. ad 3. Til naturgasfyrede dampkedler findes tre-trins røggaskølere, som i de to første trin forvarmer kondensat og spædevand, inden det pumpes ind i kedlen. Da der stadig er masser af varme i røggassen, kan man endvidere forvarme forbrændingsluften, som tages udefra på disse store anlæg. Herved kan man opnå delvis kondensation i røggassen. Ud over brændselsbesparelser er der mulighed for at udnytte kondensatet fra røggaskøleren som spædevand. Dette kan få fornyet aktualitet i forbindelse med de grønne afgifter på vand. Forbrændingsluftforvarmning er også gennemført på større kedelanlæg til rumopvarmning. Der er næppe problemer med den forøgede temperatur af forbrændingsluften, men man skal være opmærksom på forøget tryktab over varmefladen, og brænderen skal indreguleres efter indgrebet. Efter overslaget i bilag l er røggaskølerkapaciteten ca. 5 gange større end behovet til forbrændingsluften. Genvinding til rumventilation i kedelrummet kan ske parallelt, så har man etableret forvarmning af

23 DG C-rapport 20 forbrændingsluft, bør man også forvarme ventilationsluften. Kapaciteten af anvendeligt varmeindhold i røggassen er ca. 40 gange større end behovet til forvarmning af ventilationsluft Se bilag 2. Det er oplagt at kombinere de ovennævnte muligheder: centralvarmereturvandet kan udnyttes til at forvarme ventilations- og forbrændingsluften, inden dette vand sendes ind i røggaskøleren. Endelig kan man anvende røggaskøling, hvis der forefindes varmluftsanlæg og ventilationsanlæg med indblæsning i nærheden af varmecentralen. 2.1 Materialevalg og levetid Levetid Røggaskølere af rustfrit stål til nye anlæg og aluminium til ældre anlæg Rustfrit stål og aluminium er korrosionsbestandige. Begge materialer omgiver sig med en hinde af oxidationsmateriale, som er passiv over for korrosionsangreb. Hvis denne hinde beskadiges, så gendannes den straks, med mindre omgivelserne kemisk set er stærkt reducerende. Begge materialer er derfor egnede til aftræk. Der er delte meninger blandt rådgiverne om aluminiums egnethed til røggaskølere. Praktiske erfaringer viser, at aluminium kan holde, forudsat at røggaskøleren monteres hensigtsmæssigt, som det omtales i det følgende afsnit. Generelt kan det siges, at der til kondenserende røggaskølere bør vælges rustfrit stål, hvis levetiden skal være længere end 5 år. Prisen er til gengæld ca. 30% højere end for aluminium. 2.2 Placering Ved kondenserende drift skal man undgå at montere røggaskøleren sådan, at røgen stiger lodret opad gennem veksleren. Problemet er dråber, som svæver inde i røggaskøleren på grund af røggassens opadgående strømning. På disse dråber sker en opkoncentrering af syre. Når brænderen kører ned i ydelse, falder disse dråber ned i bunden af veksleren og giver anledning til korrosio n. Bedst er det, hvis røggaskøleren monteres, så røggassen strømmer ned gennem den. Herved undgås opkoncentrering af syre på svævende dråber. Er dette umuligt, så skal røggaskøleren placeres horisontalt med et fald mod afløbet i røggassens strømningsretning.

24 DG C-rapport Afløb Kondensatet fra røggaskøleren er svagt surt på grund af opløst C0 2. phværdien ligger omkring 4. Kondensatet kan uden problemer bortledes til kloakafløb. Kondensatet er iltfattigt og kan derfor, efter neutralisering med natriumhydroxid, anvendes fx som spædevand til dampkedler. 2.4 Priser på kondenserende røggaskølere Nedenfor listes vejledende priser eksklusiv moms. Indfyret effekt på kedlen Specifik pris pr. kw kedelydelse >5MW 40 kr./kw 1- SMW kr./kw under 1 MW kr./kw Hertil kommer montage og muligvis omkostninger til forbedring eller udskiftning af skorstenen. 2.5 Praktiske forhold ved påbygning af røggaskøling Der skal være klimastat til styring af fremløbstemperaturen på anlægget. Ellers er der risiko for høj returtemperatur eller lav strømningshastighed på centralvarmeanlægget Nye bygninger Ved nye bygninger bør man etablere røggaskøling (med kondensering). Det er i de fleste tilfælde fordelagtigt at vælge en kondenserende kedeltype fremfor både kedel og røggaskøler. Installationen bliver kompakt og billigere at installere. Radiatorsystemet skal være udlagt for 40 C eller lavere returtemperatur. Det betyder stor radiatorfaktor og to-strenget radiatorsystem.

25 DG C-rapport Kedler i eksisterende bygninger Med kedelanlæg på kw er der typisk tale om tilsluttede etagearealer på fra m 2 til m 2. For at kunne indbygge en røggaskøler skal der være plads omkring røgkanal meljern kedel og skorsten. Er der ikke plads, kan det ikke betale sig at etablere røggaskøling på den kedel, man har i dag. Det kan bedre betale sig at anskaffe en ny kondenserende kedel, når kedlen er udtjent. For de mindste kedler skønnes de nødvendige byggelængder mjndst til omkring l,0-1,5 m i røgkanalens længde.

26 DG C-rapport Brænderstyring i praksis I dette afsnit omtales, hvordan iltstyring kan udformes i praksis. Forinden gennemgås de fundarnentale forskelle på gasblæseluftbrændere med faste effekttrin og brændere med trinløs regulering. Almindelige gasblæseluftbrændere er i den simpleste udformning ettrins. Reguleringen er derfor on-off. Ved større effekter udføres brænderen med to dyser og arbejder i to trin med en eller begge dyser aktiveret. Det giver den fordel, at der er længere driftstider på brænderen og dermed mindre gennemtrækstab. Dertil kommer, at røggastabet bliver mindre i den del af tiden, hvor brænderen kører på lavt trin. Udviklingen går mod en tredje type brændere, der trinløst indstiller sig til at dække det aktuelle varmebehov. Denne type betegnes modulerende brændere. 3.1 Generelt om gasblæseluftbrændere Ved hver ny start gennemskylles kedlen med luft, og det giver anledning til varmetab. Størrelsen af dette tab i forhold til årligt brændselsforbrug er estimeret i Bilag 4. Nye brændere kan arbejde ved mindre end 15% ( < 3 vol % 02) luftoverskud ved de fleste belastninger. Ældre brændere ligger noget højere og har en tendens til højere luftoverskud ved lav last. Når lasten falder, så falder røggastemperaturen. Figur 6 viser forløbet for tre størrelser kedler.

27 DG C-rapport ID C'CI :c 90 :; -"C Cl) > 80 Q. E Cl) ID C'CI C) C) & C'CI # 5 4 Ul 3 m E! - g 2 ~ r m_w..._ -~)E~120kW --Q--300kW % 50 +-~~~~~~~~~~~~~---.~~~4 0 o Belastning i % af fuldlast Figur 6. Røggastemperatur og iltprocent i røggas, begge somfunktion af belastningsgrad. Vedrørende røg- gastab se Figur 4 og Figur 5 Iltindhold og røggastemperatur trækker hver sin vej, når røggastabet skal beregnes. Med udgangspunkt i l MW kedlen i Figur 6 beregnes røggastab som funktion af belastning: 10 #....c C'CI ID C'CI C) C) & a: , t-----l 0 -~~~~~~~~-.~~~~~+-~~~~ o Belastning i % af fuldlast Figur 7. Røggastab somfunktion af belastning på l MW kedlen vist på Figur 6. Modulationsområde Figur 7 viser, at røggastabet falder med belastningen. Et bredt modulationsområde-hvor langt ned brænderen kan regulere ned for sin ydelse- er altså ønskeligt. For at afklare hvor meget, betragtes Figur 8. Denne figur viser

28 DG C-rapport 25 hvor meget effekt, der kan dække en given del af det årlige varmebehov. Figuren baserer sig på varighedskurver for en række forhold mellem GUF og GAF. Se afsnit l - Teori og terminologi samt Figur 3 for forklaring af disse begreber. V armebehovet er omsat til brænderydelse, ved for hvert belastningspunkt at korrigere med fyringstekninsk virkningsgrad relativt til fyringsteknisk virkningsgrad ved 100% ydelse. Q) "C c 80% l!! Q) c o 70% '(ij c Q) E 3l 60% - :c a:; -"C C'll >.50% ~ Q) o... E 3l ~ 40% a:; "C ~ 30% Q) "C c ~ 20% m -r--- -t--1 GUF/GAF ~o --0,3 --0,5 --0,7 0% 20% 40% 60% 80% 100% Årligt varmebehov Figur 8. Hvor stor en del af varmebehovet dækkes af en given brænderydelse. Kurveskaren dækker en række forhold mellem GAF og GUF forbrug. Beregningerne er sket under forudsætning af korrekt dimensionering af kedel og brænder. 3.2 latrinsbrændere Denne type opererer med to faste trin på brænderydelsen, populært kaldes disse for "lille flamme" og "stor flamme". En totdnsbrænder styres af to driftstermostater, en for stor flamme og en for lille flamme. Den termostat, der tænder lille flamme skal være indstillet på en højere temperatur end den, der styrer stor flamme. Indstilling af driftstermostater skal udføres af brænderleverandøren.

29 DG C-rapport 26 Hvor stort modulationsområde Den effekt på lille flamme, som minimerer røggastabet på årsbasis, kan bestemmes ved at kombinere oplysningerne i Figur 7 og Figur 8. Der beregnes årlige timer på lille flamme og på stor flamme, som skal til for at dække det årlige varmeforbrug. Med kendte timetal kan det årlige røggastab beregnes. Beregningerne gentages for en række minimumsydelser. Figur 9 viser resultatet. Det fremgår, at når lille flamme er på 50-55% af stor flamme, så fås det mindst mulige røggastab. GUF/GAF --o """*""' o' 3 -o-o,s O% 1 O% 20% 30% 40% 50% 60% 70% BO% 90% 100% Minimum effekt på brænderen Figur 9. Totrinsbrænder: Arligt røggastab somfunktion af effekt på lille flamme. 100% betyder ingenforskel på stor og lille flamme. Ved 0% vil røggastabet atter antage samme værdi som ved 100%. I /4/ er regnestykket foretaget på en anden måde, og her nås frem til et andet resultat, nemlig at røggastabet har minimum, når den mindste effekt på brænderen er 35% af maksimal ydelse. I praksis skal en brænder af reguleringsmæssige årsager udføres med mere end to trin, hvis laveste belastning skal være lavere end 50% af fuldlast Hvis der er for stor forskel mellem trinene, så er det vanskeligt at opnå en ordentlig styring af brænderen ved dellast Når højt trin sætter ind, stiger kedeltemperaturen hurtigt. Det giver risiko for, at styringen ikke når at regulere ned, inden temperaturen er så høj, at kedeltermostaten slukker brænderen. Det giver anledning til uhensigtsmæssigt mange starter.

30 DG C-rapport 27 Ved flerkedelanlæg er der yderligere en komplikation, nemlig vandstrømmene. For at kaste lys over dette betragtes to ens kedler begge med totrinsbrænder med 50% ydelse på det laveste trin. Kedlerne er koblet parallelt. Vandstrømmen er 43m 3 /time ved l MW og en temperaturforskel på 20 C på kedelvand ud og ind. Når behovet er så stort, at kedel2 sætter ind, så halveres vandstrømmen gennem kedel l. Det giver en brat stigning til en temperaturforskel på 40 C, da brænderen yder l MW. Kedel l vil regulere ned, eller helt stoppe brænderen. På kedel 2 er vandstrømmen også 21,5 m 3 /time. Brænderen kører på lavt trin, det giver en temperaturforskel på 20 C, men hvis kedel l er stoppet i mellemtiden, så vil kedel 2 gå på højt trin, men så stiger temperaturforskellen til 40 C, og så regulerer kedel 2 nedad igen, eller stopper brænderen. Brænderne på de to kedler vil ikke kunne køre jævnt i overgangsområdet, medmindre kedeltermostaterne er indstillet fuldstændigt ens, så begge kedler mødes på 50% last. Herkedelanlæg Løsningen på problemer med pendling ved parallelt koblede kedler er at anvende modulerende brændere. 3.3 Modulerende brændere Ved en modulerende brænder reguleres effekten trinløst fra maksimum til minimum i stedet for at springe mellem høj og lav flamme. Sagt på en anden måde: brænderen indstiller sig til det øjeblikkelige behov. Derfor vil der ikke være noget lokalt minimum på røggastabet som ved totfinsbrænderen - se Figur 9- kurven vil i stedet løbe jævnt nedad. Der er ingen problemer med pendling ved stort modulationsområde, og der er ingen pendling ved ind- og udkobling af kedler i flerkedelanlæg. På en modulerende brænder sker styringen af brænderydelsen med en PID (Proportional Integral Differential) regulator, der styrer efter en indstillet værdi på kedelvandet. Hvis der blot reguleredes proportionalt, så ville der blive skudt over målet, og der ville være en vis indsvingning til ønsket temperatur. Integral- og differentialreguleringen bremser op, når kedelvandstemperaturen nærmer sig den ønskede værdi, og der bliver ingen indsvingning. Modulationsområde H vor stort et modulationsområde er relevant at benytte på en modulerende brænder? For at belyse dette spørgsmål vender vi tilbage til Figur 8. Be-

31 DG C-rapport 28 tragtes fx GAF/GUF = 0,5 ses, at kurven stopper ved ca 11% brænderydelse. Årsagen er, at det graddageuatbængige forbrug skal kunne dækkes. Kommer man under 11% brænderydelse, vil brænderen regulere op, så det øjeblikkelige varmebehov netop kan dækkes. Vi kan derfor konkludere, at afgrænsningen nedadtil på kurveskaren på Figur 8 definerer den nedre grænse for det interessante modulationsområde på modulerende brændere. På de modulerende brændere i handlen går modulationsmrådet ned til l 0-20% af maksimumydelsen, hvis der er undertryk i fyrboksen ved alle driftsforhold. Det store modulationsområde betyder at korrekt dimensionerede modulerende brændere kører uafbrudt i fyringssæsonen. Det er dog ikke alle kedler, hvor dette brede modulationsområde kan udnyttes. Kontakt kedelleverandøren og få oplyst, hvor stort modulationsområde kedlen kan arbejde med. Ved modulerende brændere opnår man en brændselsbesparelse ved mindre røggstab og mindre gennemtrækstab, fordi brænderen har flere driftstimer. Dertil kommer yderligere en brændselsbesparelse, som stammer fra, at der er langt færre starter end på en almindelig brænder. Hver gang en brænder starter, gennemskylles kedlen med luft, og det giver anledning til varmetab. Sammenlignes en totdnsbrænder med 50% effekt på lavt trin med en modulerende brænder, der kan modulere ned ti125% af maksimaleffekten, og i øvrigt er identisk, så kan det beregnes, at årsnyttevirkningen stiger med mellem l% og 1,5%. Hertil skal så lægges en besparelse, der kommer af, at der er langt færre starter og dermed gennemskylninger. På korrekt fungerende totdnsblæsere er dette tab dog forsvindende, nemlig 0,08% af den årligt indfyrede brændselsmængde (Bilag 4). Hvis totdnsbrænderen "pendler", dvs. der er få minutter mellem starter, så vokser dette bidrag til 0,5%. I teorien vindes følgelig op mod 1,5% i årlig nyttevirkningsgrad. Denne beskedne forbedring har man næppe nogen chance for at eftervise i praksis. Det gode rygte, de modulerende brændere har blandt fagfolk, stammer fra, at man med godt resultat har udskiftet ældre og/eller dårligt fungerende totrinsbrændere med nye modulerende brændere. Hvorfor vælge en modulerende brænder? Ud over bedre regulering kan der være forhold ved aftrækket, der taler for modulerende brændere, se afsnit 5.2.

32 DG C-rapport 29 En del af udvalget af gasblæseluftbrændere fra 120 kw og opad er forberedt for modulerende drift. Merprisen for en ny modulerende brænder i forhold til en ny totfinsbrænder har tidligere været betydelig, men er nu på vej ned. Merprisen ligger i dag ikke på brænderen, men i hovedsagen på Pill-regulatoren og ligger på kr. 3.4 litstyring Teorien og fordelene ved iltstyring er gennemgået tidligere (afsnit 1.4).Ved iltstyring måles røggassens restiltindhold og der reguleres på brændstof/luft forhold. Dette kan foregå enten ved l. Spindelmotor på spjældregulering 2. Gastrykregulering 3. Omdrejningsstyring afblæsermotor Nummer l er det billigste princip og nummer 3 det dyreste. Vejledende priser (nogle år gamle) på komponenter til iltstyring for anlæg op til lo MW: Iltsonde med lederør Trim-controller tavle Regulering: - enten servo luftspjæld - eller trykregulering gas - eller VL T blæsermotor kr kr kr kr kr. Det billigste anlæg koster altså kr. og det dyreste kr., begge uden montage. Iltstyring kan i visse tilfælde være væsentligt billigere, hvis brænderen er forberedt til påbygning heraf. En pris i disse tilfælde er kr. En af de dyre komponenter er iltsonden. Prisen må forventes at falde, fordi det er samme teknik, som anvendes til regulering af benzinmotorer med trevejs katalysatorer. Derfor er det en god ide at forhøre sig om merprisen for iltstyring, når man står over for at skulle anskaffe en ny brænder. Skal der anskaffes ny brænder forberedt for iltstyring, så er stort set hele udvalget af brændere af den modulerende type.

33 DGC-rapport Kedler med glidende temperatur Hidtil er der behandlet røggaskøling, brændertyper og iltstyring. Der er midlertid endnu en mulighed for at energieffektivisere. Det er glidende kedelvandstemperatur. Normalt er der fast temperatur på kedelvandet og centralvarmevandets fremløbstemperatur reguleres i en blandesløjfe, hvor returvand opblandes med kedelvand. Fremløbstemperaturen kan på ældre anlæg være manuelt indstillet, og her kan der spares ved installation af en klimastat, der styrer fremløbstemperaturen efter udetempraturen. På visse nye kedler er det muligt at regulere kedelvandstemperaturen i takt med behovet til opvarmning (udetemperatur) og varmtvandsproduktion. Da kedelvandstemperaturen kan komme ned under, hvad der kræves til varmtvandsproduktion, er der udviklet automatik, som kortvarigt hæver kedelvandstemperaturen, åbner for vand til varmtvandsproduktion og lukker for centralvarmevand. Derpå vendes tilbage til normal drift. Eftersom kedelvandstemperaturen det meste af tiden er lavere end på kedler med fast temperatur, vil røggastabet og overfladetabet blive en del lavere. Rørføringen i varmecentralen kan forenkles, især hvis blandesløjfen kan undgås, og heraf følger yderligere lavere varmetab.

34 DGC-rapport Forhold vedrørende kedlen og aftrækket I dette afsnit ser vi nærmere på den situation, hvor der vælges en ny brænder til en lidt ældre kedel. Vi ser også på situationen, hvor der etableres kondenserende røggaskøling. Kan aftrækket stadig bruges i dette tilfælde? 5.1 Lav last på kedlen Inden der vælges en ny brænder til en lidt ældre kedel, skal man være opmærksom på, om kedlen kan arbejde med brændere med stort modulationsområde. Ved faldende last bliver strømningen gennem røgrørene på et eller andet tidspunkt laminar, og så falder varmetransmissionen fra røggas til kedelvand drastisk. Det betyder brat stigende røggastab. Retardere Dette omslag tillaminar strømning kan udskydes ved at indsætte retardere i røgrørene, som tvinger røggassen til at strømme i spiralformede baner. Ulempen er et lidt større tryktab over kedlens konvektionsdel. 5.2 Aftræk Ved etablering af røggaskøling skal skorstenen være forsynet med vandtæt kerne udført af materiale, der er bestandigt over for korrosion (syrefast stål). Med røggaskøling bliver røggasvolumenet mindre, dels som følge af termisk sammentrækning, dels som følge af at vandindholdet er udkondenseret. Endvidere kan man regulere den indfyrede effekt ned, fordi anlæggets fyringstekniske virkningsgrad bliver bedre. Der skal altså bortskaffes en mindre røggasmængde efter etablering af røggaskøling. Til gengæld er det termiske løft ringere, og der er tryktab over røggaskøleren, hvad der fremgår af følgende beregning på et l MW anlæg før og efter montage af røggaskøler. Anlægget er dimensioneret til fuld ydelse ved -l2 C udetemperatur i begge situationer. Det betyder, at brænderen reguleres til mindre ydelse efter montering af en røggaskøler.

35 DG C-rapport 32 Ikke kondenserende Kondenserende Røggastemperatur 190 C 55 C Lufttal 1,15 1,15 Indfyret effekt 1000 kw 850 kw Ydelse 920 kw 920kW Fyringsteknisk virkningsgrad 92% 100,8% Diameter aftræk og skorsten Ø300 Ø300 Aftræk fra kedel til skorsten 5m 5m Skorstenshøjde 10m 10m Antal bøjninger 2 2 Strømningshastighed top 8 m/s 4,7 m/s Udetemperatur 5 C 5 C Tryktab 39 Pa 30 Pa Træk 52Pa 22 Pa Vangetemperatur top 185 C 54 C Tabel 3. Anlæg før og efter montering af røggaskøle r. Den lavere strømningshastighed efter montering af røggaskøleren medfører lavere friktionstab, selv om bidraget fra røggaskøleren er inkluderet. Til gengæld er der væsentligt mindre træk til at overvinde den samlede friktionsmodstand. Det er dog langtfra alvorligt. Vindens bevægelse over skorstenstoppen giver et yderligere bidrag til trækket. Hvis det blæser med 4 m/s over skorstenstoppen, vil der være et resulterende træk. Modulerende brændere Titstyring Der er en mulighed for at afhjælpe det manglende træk, nemlig anskaffelse af en modulerende brænder. Den modulerende brænder tilpasser sig behovet. Ved soc er der kun behov for ca. 600 kw, se forbrugskurven på Figur 3. Den mindre røggasmængde betyder i det aktuelle tilfælde en halvering af tryktabet Dermed er der et resulterende træk. Iltstyring medfører mindre røggasmængde, men virkningen er ikke så udtalt som virkningen af en modulerende brænder frem for en totrinsbrænder. Hvis udetemperaturen er -l2 C, yder brænderen sit maksimum, uanset om den er totrins eller modulerende. Til gengæld er trækket større på grund af den større temperaturforskel mellem røggas og udeluft, og det giver netop tilstrækkeligt træk til at overvinde friktionstabet i det aktuelle tilfælde. Generelt kan det opsummeres, at der ved montage af røggaskølere bliver mindre træk til at overvinde friktionstabet i aftrækket. Sugetræksblæsere bør

36 DG C-rapport 33 undgås, og en højere skorsten er næppe heller sagen. Rørføringen af aftrækket skal udføres med så få bøjninger og så kort vandret udstrækning som muligt. Der skal så vidt muligt anvendes samme rørdiameter overalt, da spring i diameter giver tryktab. Det gælder især ved spring ti l større diameter. Alle kantede bøjninger bør erstattes med runde bøjninger med stor bøjningsradius. Indløbet bør være udført i segmenter eller som rund bøjning i stedet for et 90 skarpt knæk. Derudover vil kombinationen af en modulerende brænder og iltstyring bidrage til problemets løsning og vil til gengæld yderligere forbedre anlæggets fyringsøkonomi