Funksjonstesting og innstillinger av gassfyrte systemer

Vi vil gå gjennom de viktigste elementene i funksjonskontrollen og justeringer ved idriftsettelse av atmosfæriske gasskjeler og kondenskjeler. Vi kommer ikke til gå igjennom arbeid som skal utføres på gassbrennere med tvungen trekk.

1. Kontroll av trykket på tilkoblet gass

Det tilkoblete gasstrykket må testes under strømning før igangkjøring. Testen må vise at gasstrykket er innenfor det tillatte trykkområdet i henhold til produsentens dokumentasjon (for naturgass er den vanligvis 18 til 25 mbar). Hvis dette ikke er tilfelle, bør ikke gasskjelen ikke tas i bruk, og den ansvarlige for levering av gassen må varsles, slik at problemet kan løses.

En trykkmåler tilkobles den aktuelle stussen for å måle gasstrykket på kjelen med avstengningsventilen for gassen lukket. Når gasskranen åpnes, kjøres brenneren på full kapasitet via betjeningsmenyen og gasstrykket måles som strømningstrykk. Når tilkoblingstrykket er korrekt, kobles trykkmåleren fra og igangkjøringen fortsetter.

En røykgassanalysator er avgjørende for å utføre innstillinger.

Gass- og difftrykket leses av.

Mulige konsekvenser ved feil gasstrykk

Gasstrykket er for høyt

  • Flammen slukner
  • Ufulstendig forbrenning
  • Høy CO konsentrasjon (fare for forgiftning)
  • Høyt gassforbruk

Gasstrykket er for lavt

  • Flammen slukner
  • Høyt røykgasstap
  • Høyt O2-innhold 
  • Lavt CO2-innhold

2. Stille inn luft/brennstoff-forholdet

Med hensyn til miljøet vil målet med optimal drift av systemet være en fullstendig forbrenning av brennstoffet og best mulig utnyttelse av anlegget. Innstillingen av mengden forbrenningsluft er en avgjørende parameter for optimal drift.

I praksis har det vist seg at en liten mengde overskytende luft være ideell for driften av anlegget. Det bør tilføres litt mer luft til forbrenning enn det som teoretisk er nødvendig.

Forholdet mellom overflødig forbrenningsluft og det teoretiske luftbehovet omtales som brennstoff/luftforholdet λ (lambda).

Forbrenningsmodellene under illustrerer dette.

Ideell forbrenning:

Virkelig forbrenning:

Brennstoff/luftforholdet bestemmes på grunnlag av konsentrasjonen av røykgasskomponentene CO, CO2 og O2.

Det såkalte forbrenningsdiagrammet viser sammenhengen (se figur nedenfor). Under forbrenning har ethvert CO2-innhold et spesifikt CO-innhold (for utilstrekkelig luft λ <1) eller O2-innhold (forluftoverskudd λ> 1). CO2-verdien er ikke entydig i seg selv, siden den går utover et maksimum.

Derfor er en CO- eller O2 -måling nødvendig i tillegg. For drift med luftoverskudd (normalt drift) er det generelt foretrukket å bestemme O2. Hvert drivstoff har et spesifikt diagram og sin egen verdi for CO2max.

Diagrammet viser at røykgasstapet øker hvis det er mangel på luft og hvis det tilføres for mye luft.

Dette forklares slik:

1. Ved utilstrekkelig mengde luft blir ikke alt tilgjengelig drivstoff fullstendig forbrent og omdannet til varme.

2. Ved overskudd på luft blir for mye oksygen oppvarmet og ført direkte gjennom røykrøret ut i det fri, uten å bli brukt til å generere varme.

Når det gjelder ikke-kondenserende anlegg, settes gass-/ luftforholdet ved hjelp av den manometriske metoden, det vil si at dysetrykket stilles inn for minimum og maksimal effekt. For å gjøre dette fjernes tetningsskruen mellom måleforbindelsen for dysetrykket og manometer som er koblet til den. Gassbrenneren blir da vanligvis først kjørt til maksimum (full belastning) og deretter ned til minimum effekt (lav belastning) via betjeningspanelet.

For begge utgangsnivåene endres dysetrykket med de relevante justeringsskruene på gassventilen, og styres via trykkmåler. Informasjon om nødvendig dysetrykk finnes i produsentens dokumentasjon (avhengig av Wobbeindeksen for gassen som brukes, som du kan spørre gassleverandøren om): Ved kondenserendekjeler er gass-/luftforholdet vanligvis satt av måling av karbondioksidinnholdet (CO2) i røykgassen.

Klargjør røykgassanalysatoren som beskrevet fra trinn 3 og fremover, plasser røykgassonden i røykgassrøret. Kjør kjelen opp til maksimal effekt via betjeningspanelet og mål CO2-innholdet i røykgassen.

For å stille inn gass-/ luftforholdet, endre gassmengden via justeringsskruen (gasspjeld), inntil CO2-verdiene i røykgassen samsvarer med produsentens spesifikasjoner. I noen tilfeller gir produsentene også innstillingsverdier for minimum effekt. Utfør innstillingen i henhold til prosedyren for maksimal effekt.

Når disse grunninnstillingene er utført, må den justerte gasskjelen kontrolleres. Dette innebærer å måle røykgasstapet (qA) og innholdet av karbonmonoksid (CO) i røykgassen.

3. Forberede røykgassanalysatoren

  • Sett sensorbeskyttelse: terskelverdier kan legges inn for å beskytte sensorene mot overbelastning ved høye CO konsentrasjoner. Hvis disse terskelverdiene overskrides slås røykgasspumpen av og røykgassen trekkes ikke lenger inn i analysatoren. For noen måleinstrumenter fortynnes røykgassen med friskluft når terskelverdien overskrides og målingen trenger ikke å avbrytes. 
  • Tetthetstest: For å forhindre at falsk luft trekkes inn i analysatoren ubemerket og at dette påvirker måleresultatene, bør en tetthetstest utføres før målingen. Dette gjøres ved at røykgassproben forsegles med et kappe, slik at strømningshastigheten på målegassen går til null etter en viss tid. Hvis dette ikke er tilfelle, indikerer det en lekkasje, og du bør sjekke om kappen på kondensbeholderen er ordentlig tett eller det er en annen lekkasje annet sted i analysatoren. 
  • Nullstilling av gassensor og trekkføler: For å nullstille sensorene må røykgassonden være plassert utenfor røykgassrøret, helst i frisk luft. Måleinstrumentet trekker inn den omgivende luften via røykgassonden og sender den over gassensorene. Disse blir derfor “spylt” og på den målte gasskonsentrasjonen satt som “nullpunkt”. Samtidig nullstilles trykksensoren til røykgassanalysatoren til lufttrykket rundt avfyringsanlegget. For noen analysatorer kan sonden også være plassert i røykgassrøret under nullstilling. Her kobles både målesensorene og trykksensoren fra røykgassonden under nullstilling, og gasskonsentrasjonen og trykket rundt røykgassanalysatoren brukes til nullstilling.

4. Bestemme røykgasstapet

Røykgasstapet er forskjellen mellom varmeinnholdet i røykgassen og varmeinnholdet i forbrenningsluften, i forhold til brennstoffets netto brennverdi. Det er derfor et mål på varmeinnholdet i røykgassene som avledes via røykrøret. Jo større røykgasstapet er, desto dårligere er effektiviteten og dermed energibruk og jo høyere utslipp fra et varmesystem. Av denne grunn er det tillatte røykgasstapet fra forbrenningsanlegg begrenset i noen land.

Etter å ha bestemt oksygeninnholdet og forskjellen mellom temperaturen på røykgassen og forbrenningsluften, kan røykgass-tapet beregnes ved hjelp av de drivstoffspesifikke konstantene.

De drivstoffspesifikke konstantene (A2, B) er lagret i røykgassanalysatorene. Riktig brennstoffvalg på måleinstrumentet er nødvendig for å sikre at de riktige verdiene for A2 og B brukes. I stedet for oksygeninnholdet kan også karbondioksid (CO2) konsentrasjonen brukes til beregningen. Røykgastemperaturen (FT) og oksygeninnholdet eller karbondioksid (CO2) må måles samtidig under måleprosessen på et enkelt punkt. AT (temperaturen på forbrenningsluften) bør også måles samtidig.

Utregning av røykgasstap:

Å finne den ideelle innstillingen for varmesystemet ved å beregne røykgasstap  lønner seg:

  • 1% røykgasstap = 1% økning av brennstoff-forbruket
  • Energitap/år = røykgasstap x brennstoff-forbruk/år

For et beregnet røykgasstap på 10% og et årlig forbruk av fyringsolje på 3000 l, tilsvarer energitapet cirka 300 l fyringsolje/år.

Et uvanlig høyt røykgasstap kan skyldes følgende:

  • Feilaktig nullstilling av analysatoren
  • Feil valg av type brennstoff

Et plutselig fall i røykgastemperaturen kan skyldes følgende:

  • Det er kondensat på termoelementet (temperaturføleren)
  • Løsning: Monter røykgassonden horisontalt eller pekende nedover, slik at kondensatet kan dryppe av

Formel for beregning av røykgasstap

FT: røykgass-temperatur
AT: temperaturen på forbrenningsluften
A2/B: brennstoff-spesifikke konstanter
21: oksygeninnholdet i luften
O2: målt O2-verdi (avrundet til nærmeste hele tall)
XK: Koeffisient som angir røykgass-tapet qA som en negativ verdi når temperaturen faller under duggpunktet. Nødvendig for målinger på kondenskjeler.

Hvis temperaturen ikke faller under duggpunktet, er verdien XK = 0.

Siegert-formel for å beregning av røykgass-tap. Dette brukes når de drivstoffspesifikke konstantene A2 og B er null.

Forbrenningsluftens temperatur (AT)

De fleste røykgassanalysatorer er utstyrt med en temperaturføler på instrumentet som standard. Dermed kan temperaturen på forbrenningsluften i umiddelbar nærhet av inntakspunktet til brenneren måles ved å feste analysatoren til brennerhuset.

Når det gjelder balanserte røykrørsystemer, erstattes denne sonden med en separat temperaturføler, som settes inn i matingen til frisk-/ forbrenningsluften.

Til venstre: Måling på balanserte brennersystemer.

Røykgassens temperatur (FT)

Termoelementet i røykgass-sonden måler temperaturen på røykgassen. Røykgass-sonden settes inn gjennom måleåpningen i røykgassrøret (avstanden mellom måleåpningen og kjelen bør være minst to ganger diameteren til røykgassrøret). Punktet med den høyeste røykgasstemperaturen (det vil si strømningssenteret) søkes ved å bevege sonden frem og tilbake før måling.

Når punktet er funnet plasseres sonden der under måling. Sentrum av strømning er der temperaturen og karbondioksid (CO2) konsentrasjonen er på sitt høyeste og oksygen (O2) innholdet på sitt laveste.

O2-konsentrasjonen

Oksygen som ikke har blitt brukt ved forbrenning (luftoverskudd), slippes ut som en gassformig røykgasskomponent og er et mål på forbrenningens effektivitet.

Røykgassen trekkes inn via røykgass-sonden ved hjelp av en pumpe og føres inn i til gass-sensorene i røykgassanalysatoren. Der føres den gjennom gasssensorene (målecellene) for O2 og gasskonsentrasjonen bestemmes.

O2-innholdet brukes også som grunnlag for beregning av CO2-konsentrasjonen i røykgassen, som brukes til å justere inn gassdrevne kondenserende kjeler.

Karbondioksid (CO2) konsentrasjonen

I stedet for oksygeninnholdet, kan også konsentrasjonen av karbondioksid brukes til å beregne røykgass-tapet. Hvis konsentrasjonen CO2 er så høy som mulig med lite luftoverskudd (fullstendig forbrenning), er røykgass-tapene på sitt laveste.

For hver type brennstoff er det et maksimalt mulig CO2-innhold (CO2max) i røykgassen som bestemmes av drivstoffets kjemiske sammensetning. Denne verdien kan imidlertid ikke oppnås i praksis, fordi en viss mengde overflødig luft alltid er nødvendig for sikker drift av brenneren, og dette reduserer prosentandelen av

CO2 i røykgassen

Det er derfor, når du stiller inn brenneren, at målet ikke er å nå det det maksimale CO2 -innholdet, men et CO2 -innhold som er så høyt som mulig.

CO2max verdier for forskjellige brennstoff:

  • Brennselolje 15.4 vol. % CO2
  • Naturgass 11.8 vol. % CO2
  • Koks 1.5 vol. % CO2

I produsentens dokumentasjon finner du informasjon om CO2-konsentrasjonene som kan oppnås og endringene som må gjøres i luftmengdeinnstillingene for å oppnå disse verdiene.

De fleste røykgassanalysatorer inneholder ikke en CO2-sensor, men CO2-konsentrasjonen i røykgassen beregnes ved hjelp av det målte O2 innholdet. Dette er mulig fordi begge verdiene er direkte proporsjonale med hverandre.

Siden det maksimale CO2-innholdet i det relevante brennstoffet er inkorporert i denne beregningen, må riktig brennstoff legges inn i røykgassanalysatoren før hver måling.

5. Beregning av effektiviteten (η)

Konvensjonelle varmesystemer

Effektiviteten (η) for et konvensjonelt varmesystem beregnes ved å trekke røykgass-tapet (qA) fra den totale energitilførselen (netto brennverdi HU = 100% av tilført energi).

Kondenserende systemer

Siden kondensvarme gjenvinnes i moderne kondenssystemer, introduserte Testo tilleggsverdien XK for korrekt beregning. Dette inkluderer utnyttelse av kondensvarmen i forhold til netto brennverdi. Når røykgassene avkjøles til under duggpunkttemperaturen, hvis teoretiske verdi er lagret spesifikt for drivstoffet i Testo analysatoren, angir koeffisienten XK gjenvunnen fordampningsvarme av det kondenserte vannet som en negativ verdi. På den måten kan røykgasstapet reduseres eller bli negativ. Dette betyr at effektiviteten i forhold til netto brennverdi kan anta verdier høyere enn 100%.

For eksempel:
A2 = 0.68
B = 0.007
FT = 45°C
AT = 30°C
O2 = 3% XK = 5.47%
qA uten koeffisieneten XK) = 1%
qA med koeffisiseneten XK) = -5%
η = 100%- (-5%)

Følgende grafikk bruker et annet eksempel for å illustrere nok en gang hvorfor effektivitet i kondenseringssystemer er større enn 100%:

Figur: Energitap ved lavtemperatur- og kondenserendekjeler

Når drivstoffet er fullstendig omdannet, utvikles varme og vanndamp.

  • Hvis varmen forbrukes fullt ut, oppnås 100% av netto brennverdi HU
  • Hvis energien i vanndampen (kondensvarme) legges til, oppnås brutto brennverdi HS
  • Den totale brutto brennverdi HS er alltid høyere enn netto brennverdi HU 
  • Netto brennverdi HU legges alltid til grunn ved beregning av effektiviteten
  • I kondenseringskjeler kommer imidlertid kondensasjonsenergien i tillegg til brennverdi. Derfor kan den matematiske effektiviteten være større enn 100%

6. Måling av trekken i røykgassen

I kjeler med normal trekk er oppdriften eller trekken i røykgassen den grunnleggende forutsetningen for å føre røykgassene ut gjennom røykrøret. Fordi tettheten til de varme røykgassene er lavere enn for den kaldere ytre luften, dannes et vakuum, også kjent som trekk, i røykrøret. Som et resultat av dette vakuumet blir forbrenningsluften trukket inn, og overvinner alle motstandene til kjelen og røykgassrøret.

Når det gjelder kjeler med trykk, trenger man ikke ta hensyn til trykkforholdene i røykrøret, siden en brenner med tvunget trekk genererer det nødvendige overtrykket for å avlede røykgassene. Et mindre røykrør kan brukes i slike systemer.

Ved måling av røykrøret bestemmes forskjellen mellom trykket inne i røykgassrøret og trykket i rommet hvor brenneren er plassert. Som ved bestemmelse av røykgasstapet, utføres dette i midten av strømningen av røykgassrøret.

Som beskrevet må trykksensoren til analysatoren nullstilles før måling.

Typisiske trykkforhold

Kjele under trykk med brenner med tvunget trekk + brutto brennverdi: 0,12 til 0,20 hPa (mbar) overtrykk, oljefordampningsbrenner og atmosfærisk gassbrenner: 0,03 til 0,10 hPa (mbar) overtrykk

Trekkverdier som er for lave kan skyldes følgende:

  • Trekktilkoblingen i analysatoren lekker
  • Trykkføleren er feil nulljustert

Verdier som er for høye kan skyldes følgende:

  • Trekken er for stor
  • Trykkføleren er feil nulljustert

7. Måle CO-konsentrasjonen

Ved å kontrollere CO-verdien kan man trekke slutninger om kvaliteten på forbrenningen og bidra til sikkerheten til systemoperatøren.

Hvis røykgasskanalene ble blokkert, ville røykgassene for eksempel komme inn i fyrrommet via regulatoren for atmosfæriske gassbrennersystemer, og dermed utgjøre en risiko for operatøren. For å forhindre dette må karbonmonoksid (CO) konsentrasjonen måles og røykgasskanalene sjekkes når justeringsarbeidet på kjelen er fullført.

8. Inspeksjon av røykgasskanalen

Kontroll av strømningskontrollen

For atmosfæriske gasskjeler med strømningskontroll er feilfri ekstraksjon av røykgassene en forutsetning for at forbrenningsanlegget skal fungere trygt.

En mottrykkindikator kan brukes til dette. Den holdes ved siden av strømningskontrollen der den kan detektere utfelling av fuktighet som finnes i røykgassen.

Årsakene til mottrykk kan være:

  • Innsnevring av røykgassrøret på grunn av smuss eller deformasjon 
  • Utilstrekkelig tilførsel av forbrenningsluft
  • Materialtretthet av tetninger, rørforbindelser som har glidd fra hverandre, korrosjon

Tetthetstest av røykgasskanaler:

I balanserte røykoppvarmingssystemer sjekkes røykgasskanalene for lekkasjer ved å måle O2-nivået av tilluften i den doble veggklaringen. O2-konsentrasjonen i tilluften i den doble veggklaringen er vanligvis 21%. Hvis verdier under 20,5% måles, kan dette indikere en lekkasje i den indre røykgassrøret og systemet må kontrolleres. En sigdformede flerhullssonde muliggjør pålitelig og rask måling av O2-innholdet i den doble veggklaringen.

Den konvensjonelle metoden for å teste for tetthet i et røykgassrør ved å kontrollere trykket brukes bare i røykrør i dag. 

Til høyre:

O2-måling i dobbel veggklarering med sigdformet flerhullssonde

Ytterligere inspeksjon av forbrenningsanlegg

Sjekke nitrogenoksider (NOx)

Du kan sjekke de tekniske forbrenningsforholdene som er nødvendige for å redusere nitrogenoksidutslipp fra forbrenningsanlegg ved å måle nitrogenoksider.

Nitrogenoksider (NOx ) er summen av nitrogenmonoksid (NO) og nitrogendioksid (NO2). Forholdet mellom NO og NO2 i små forbrenningsanlegg (unntatt kondenssystemer) er alltid det samme (97% NO, 3% NO2). Derfor blir nitrogenoksidene NOx normalt beregnet etter måling av nitrogenmonoksid NO.

Hvis det kreves nøyaktige NOx målinger, må nitrogenmonoksid (NO) og nitrogendioksidinnhold (NO2) måles og legges sammen. Dette er aktuelt ved kondenserendekjeler eller ved bruk av drivstoffblandinger, siden forholdet i disse tilfellene ikke er 97% til 3%.

Fordi nitrogendioksid (NO2) er sterkt vannløslig, må røykgassen være tørr for å bestemme NO2 konsentrasjonen nøyaktig. NO2 oppløst i kondensatet vil ikke bli med i målingen. Derfor må alltid gassen prepareres før nitrogendioksidmålinger ved å tørke den før selve målingen.

  • Ved måling i nærheten av et elektrostatisk filter må røykgassonden jordes på grunn av statisk ladning
  • Hvis det forventes høy konsentrasjon av partikler og sot, må rene, tørre filtre brukes. Et forfilter anbefales også.

Måling av CO i omgivelser

Av sikkerhetshensyn bør en CO-måling av omgivelsene utføres i tillegg til røykgassmåling ved service på gassvarmere i oppholdsrom. Siden tilbakestrømmende røykgass kan føre til høye CO-konsentrasjoner og derfor føre til forgiftningsfare for operatøren.

En CO-konsentrasjon på 0,16 vol. % (1.600 ppm) og høyere i inhalert luft vil resultere i død for mennesker. Denne målingen bør alltid utføres før alle andre målinger.

9. Vedlikehold av analysatoren

Etter målingen bør røykgassonden fjernes fra røykgassrøret mens målepumpen er igang. Som et resultat blåses den rene omgivelsesluften over gassensorene og renser dem.

Funksjonstesting og innstillinger for oljefyrtesystemer

Vi vil illustrerer de viktigste elementene i innstillingene og målingene som er involvert ved idriftsettelse av ikke-kondenserendeanlegg. Dette er kjeler med lav temperatur med oljebrennere med tvunget trekk. Kondenseringsapparater er ikke omtalt.

1. Måling av sottallet

Dette innebærer at sotpumpen settes inn i røykgassrøret med et filterpapir på plass og at røykgassen trekkes inn med ti jevne slag.

Filterhylsen fjernes deretter og undersøkes for tilstedeværelse av oljederivater (dråper olje). Hvis filteret er misfarget på grunn av oljederivater eller filteret har blitt fuktig på grunn av kondensatoppbygging, må målingen gjentas.

For å offisielt bestemme sotnummeret må tre separate målinger utføres. Svertingen på filterpapiret sammenlignes med Bacharach skalaen. Den endelige verdien bestemmes ved å beregne middelverdien fra de enkelte målingene.

Målet bør være å oppnå et sottall på 0. På ukjente systemer bør en sotmåling utføres først, slik at det ikke oppstår unødvendig forurensning av analysatorene av eventuelle forbrenningsrester (sot og oljederivater).

Ved høye sottall bør grunninnstillingen til oljebrenneren sjekkes og endres først, før innstillingene ytterligere optimaliseres ved hjelp av en røykgassanalysator.

2. Innstilling av oljebrenner

Ved igangkjøring og service av oljebrennere må nøkkelparametrene settes og kontrolleres. De enkelte trinnene for dette er beskrevet i detalj i produsentens dokumentasjon og er beskrevet i generelle termer nedenfor for såkalte gule flammebrennere.

Velge rett dyse

I tabellen for valg av dyse bruker du ønsket brennereffekt for å velge riktig dyse og oljetrykk som må stilles inn.

Grunnleggende luftmengdeinnstillinger

Produsentens dokumentasjon inneholder informasjon om grunninnstillingene for den nødvendige luftmengden til brenneren. Avhengig av kjelens nødvendige termiske kapasitet, er de tilsvarende verdiene for innstilling av luftklaffen og åpningen spesifisert på en skala.

Grunnleggende innstillinger på oljepumpen (pumpetrykk)

Pumpetrykket er allerede definert via ønsket brennereffekt og valg av dyse i tabellen. En trykkmåler monteres på oljepumpen for å lese av pumpetrykket, og pumpetrykket justeres deretter via pumpens justeringsskrue.

Kontroller at vakuumet i sugerøret ikke overstiger 0,4 bar ved hjelp av en vakuummåler, som også er festet til oljepumpen.

Optimalisering av forbrenningen og kontroll

De grunnleggende innstillingene for luftmengde og oljetrykk burde allerede ha sikret passende forbrenningsverdier, som kan optimaliseres ytterligere med en røykgassmåling.

Optimalisering av forbrenningen utføres vanligvis ved å endre luftmengden ved luftklaffen (grovjustering) eller åpningsplaten (finjustering). For lite luft hindrer fullstendig forbrenning og derfor full utnyttelse av brennstoffet og fører til dannelse av sot.

For mye luft resulterer i at overflødig luft blir varmet opp i forbrenningskammeret og forsvinner gjennom røykrøret ubrukt. Avhengig av brennerprodusenten er det gitt spesifikasjoner for CO2 eller CO verdiene, overskuddsluft luft eller røykgass-tap for å oppnå optimal forbrenning. Disse verdiene bestemmes ved bruk av en røykgassanalysator.

Brennere med gul flamme

Fyringsoljen forstøves via en dyse og forgassing finner sted i flammen. Under forbrenningen kan en gulaktig flamme sees.

Brennere med blå flamme

Den varme røykgassen brukes til å varme opp den forstøvede oljen før selve forbrenningen, og dermed skjer forgassingen oppstrøms før flammen. Dette gir en blåaktig flamme

Våre produkter