Regulace kotlů na biomasu
-
Upload
isaiah-lester -
Category
Documents
-
view
50 -
download
0
description
Transcript of Regulace kotlů na biomasu
![Page 1: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/1.jpg)
REGULACE KOTLŮ NA BIOMASU
Habilitační přednáška
Martin Fajman
28.4.2014
![Page 2: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/2.jpg)
Osnova
Biomasa – obecná východiska hoření biomasy východiska regulace
Kotel jako regulovaný systém Aplikace spojitých regulátorů
PID regulace, limitace PID regulace, modifikace PID regulace
Praktická ukázka Rozvoj oboru
Pedagogická oblast Oblast VaV
![Page 3: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/3.jpg)
Biomasa
Suchá biomasa lignocelulózového charakteru
Výhřevnost obsah vody chemické složení a podíl základních komponent podíl těkavé hořlaviny a fixního uhlíku
Fyzikální transformace biomasy manipulovatelnost homogenita ovlivňuje
kinetiku hoření - regulovatelnost
Palivo Výhřevnost Obsah energie
Sypná hmotnost
Relativní vlhkost
Obsah těkavých
látek Fixní uhlík Obsah popela Reference
MJ.kg-1 GJ.m-3 kg.m-3 % % % %
Topol - - - 1 74 24,9 0,1 Özgür et al. (2012)
Štěpka z RRD 15,36 3,84 250 15 - - 1 Kára (2003) Dřevní štěpka 5-13 - - 20-55 - - 0,5-2 Sladký (2003)
Suchá štěpka smrk 15,96 2,68 168 10 - - 1 Kára (2003) Vlhká štěpka smrk 9,82 2,36 240 40 - - 1 Kára (2003)
Sláma obilovin 15,14 7,57 5003) 14 - - 5 Kára (2003) Řepková sláma 13-17 13-25 - - 3-10 Sladký (2003)
Pelety z řepkové slámy 15,23 - 665,2 7,8 70,11 16,4 5,64 Jevič et al.
(2006)
Pelety z pšeničné slámy 15,45 - 634,7 6,4 69,81 17,46 6,33 Jevič et al.
(2006) Dřevěné uhlí 29-31 - - - 20-25 - 0,5-1 Usťak (2005)
1) podíl v sušině, 2) celková hořlavina, 3) hmotnost balíku
Palivo Obsah prvků v % (m/m)
Reference C O H N S Cl
Topol1) 46,6 - 6,19 2,58 - - Özgür et al.(2012)
Topol4) 41,18 37,13 4,97 1,71 0,01 - Rafaschieri et al. (1999)
Vrby1) 47,7-50,2 42,2-46,2 5,7-5,9 0,1-0,43 0,03-0,04 0,01 Villeneuve et al.(2012)
Dřevo1) 49 41,9 5,7 0,4 0,1 0,1 Friedl et al. (2005) Dřevo1) 49-52 41,8-43,2 5,7-6,1 0,09-0,4 0,01-0,1 0,01-0,1 Villeneuve et al.(2012)
Sláma3) 44 35 5 0,5 0,1 0,2 Sladký (2003)
Dřevěné uhlí3) 71 11 3 0,1 0 0 Sladký (2003) 1) (d), 2) (daf), 3) (r), 4) (r) 15 % Wr
Palivo (sušina) Celulóza Hemicelulóza Lignin
Reference % % %
Topol 45-51 25-28 10-21 Memon a Rao (2012)
Borovice 42-49 13-25 23-29 Memon a Rao (2012) Měkké dřevo 40-45 25-29 30-60 Limayem a Ricle (2012) Tvrdé dřevo 45-47 25-40 20-25 Limayem a Ricle (2012)
Ječná sláma 36-43 24-33 6,3-9,8 Memon a Rao (2012) Pšeničná sláma 35-39 22-30 12-16 Memon a Rao (2012)
![Page 4: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/4.jpg)
Hoření biomasy
Rozlišují se fáze hoření:1. Sušení2. Pyrolýza3. Hoření těkavých látek4. Dohoření fixního uhlíku
Otevřená x uzavřená ohniště (rošt) Přebytek O2
Teplota plamene Míra emisí ÚČINNOST
![Page 5: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/5.jpg)
Uzavřené ohniště - topeniště Regulace
Palivo – přísun, kontinuálně x dávkově Regulace přívodu spalovacího vzduchu a/nebo
odvodu spalin Primární vzduch Sekundární (terciární) Odvod spalin
Kotel jako součást systému vytápění Regulace (s/bez akumulace)
Požadovaný výkon – tepelná ztráta objektu Výstupní teplota
Kotel jako regulovaný systém
![Page 6: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/6.jpg)
Diskrétní (dvoustavová regulace) Spojitá regulace (pseudospojitá regulace)
Palivo - rozmístění paliva na roštu x hořáky (retorta) Pohony s frekvenčními měniči Časová závislost
Vzdušniny - regulace ventilátorů Škrcení Regulace otáček
Frekvenční měnič PWM – pulzně šířková modulace – SSR
Kalibrace dle paliva – matice (3D) Vztah nastavení jednotlivých akčních členů Dle vztahu požadavku regulace (SP) a aktuálních
podmínek extrapolace v řádcích matice pro aktualizaci nastavení akčních členů
Kotel jako regulovaný systém
![Page 7: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/7.jpg)
Spojitá regulace - PID
PID – proporčně integrační a derivační regulátor
Doba odezvy systému Hystereze
![Page 8: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/8.jpg)
Modifikace PID „Predikce“ vývoje systému - derivace
průběhu teploty těla spalinového výměníku
![Page 9: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/9.jpg)
Praktická ukázka
Realizace modifikovaného PID
![Page 10: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/10.jpg)
Software řízení
![Page 11: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/11.jpg)
Praktické výstupy
![Page 12: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/12.jpg)
Shrnutí
Realizace spojité regulace s modifikací dynamické složky odstraňuje nevýhody Stavové regulace a spojité regulace
standardního PID Relativně malý požadovaný výpočetní výkon Komfort obsluhy srovnatelný s plynovými kotli Dosažení vysoké účinnosti i v přechodových
režimech – minimalizace emisí Software umožňuje
Experimentální činnosti Praktické úlohy pro studenty
![Page 13: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/13.jpg)
Rozvoj oboru
Pedagogická oblast: rozvoj komplexního myšlení
systematický důraz na podstatné odborné kompetence
vazba na představy klíčových zaměstnavatelů jazyková připravenost formou předmětu ve
studijním plánu v cizím jazyce zavedení discipliny „Inovace v oboru“ – dle
ARI – PEF
![Page 14: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/14.jpg)
Rozvoj oboru DSP
vyšší míra využití projektové podpory podpora zapojení studentů do odborné
činnosti ústavu „udržení“ zájmu studentů o studium
vyšší orientace studentů v oblasti metodologie potenciální zavedení povinného předmětu z
oblasti metodologie a informační gramotnosti
![Page 15: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/15.jpg)
Oblast VaV Publikační aktivita
+ 57 časopisů AGRICULTURE,MULTIDISCIPLINARY dle WoS
![Page 16: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/16.jpg)
Oblast VaV
komplexní projekty propojení odborností
další ústavy AF univerzity v ČR (Brno - VUT, UNOB) zahraniční univerzity
sdílení výsledků prostřednictvím vybavení spolupráce s komerční sférou
důraz na inovace a spolupráci s aplikační sférou - TT
![Page 17: Regulace kotlů na biomasu](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/568135d7550346895d9d46ad/html5/thumbnails/17.jpg)
DĚKUJI ZA POZORNOST