Effectiveness of biofuel usage of district heating boiler house

Magistrantūros studijų baigiamajame darbe pateikiami biokuro savybių rezultatai ir garo katilo išmatuoti ir apskaičiuoti parametrai. Tyrimai buvo atliekami Marijampolės rajoninėje katilinėje 2012m.-2013m. šildymo sezonu. Bendra instaliuota galia katilinėje siekia 285 MW. Darbo metodai: Tyrimai atlikti 2012 – 2013 metų šildymo sezono laikotarpiu. Naudojamų biokuro savybių nustatymui buvo naudojamas ėminys iš paros laiko ėminių, kuris paruošiamas tyrimui pagal 2011 Lietuvos Respublikos standartus LST EN 14778:2011 ir LST EN 14780. Biokuro drėgnis nustatomas džiovinimo spintoje džiovinant mėginį 105 ± 2°C iki pastovios masės. Biokuro peleningumas nustatomas ėminį kaitinant mufelinėje krosnyje krosnies temperatūra nuo 30 min. iki 50 min. laikotarpiu tolygiai keliama iki 250 °C . Šioje temperatūroje išlaikoma 60 min. Krosnies temperatūra toliau tolygiai keliama 30 min laikotarpiu iki 550 ± 10 °C. Šioje temperatūroje laikoma ne trumpiau kaip 120 min. Šilumingumas nustatomas kalorimetru, deginant kuro bandinį deguonies aplinkoje kalorimetrinėje bomboje. Biokuro katilo pagamintas šilumos kiekis apskaičiuojamas pagal žinomas priklausomybes, žinodami tiekiamo į katilą vandens ir į sistemą paduodamo garo debitus ir temperatūras. Temperatūrų matavimui naudojami varžiniai termometrai. Jų jutikliai fiksuoja tiekiamo į katilą vandens ir pagaminto garo temperatūras. Dūmų temperatūra matuojama termometru sumontuotu dūmtraukyje tarp katilo ir dūmsiurbės. Darbo rezultatai: Biokuro drėgnis svyruoja nuo 44,92 % iki 49,71 %. Peleningumas nuo 2,24 % iki 4,94 %. Biokuro šilumingumas svyruoja nuo 8283 kJ/kg iki 9402 kJ/kg. Pagal sunaudotą kuro kiekį per visą šildymo sezoną teoriškai įmanoma buvo gauti 278108,39 GJ šilumos energijos, o pagaminta buvo 233520,48 GJ. Katilo efektyvumas naudojant biokurą 84 %. Biokuro efektyvumas tyrimo laikotarpiu kinta nuo 73,43% iki 89,85%, priklausomai nuo tiekiamo biokuro drėgnio ir lauko oro temperatūros. Katilo efektyvumui didžiausią įtaką daro kuro šilumingums, kuro drėgnis ir dūmų temperatūra, o mažiausią – peleningumas.The final thesis of master studies provides the results of bio fuel characteristics, as well as measured and calculated parameters of steam boiler. Tests have been performed in Marijampolė district boiler room during 2012 – 2013 heating season. Total installed capacity of the boiler room is 285 MW. Methods of the thesis: tests have been carried out during 2012 – 2013 heating season. The sample from samples of the day has been taken and prepared for the test in accordance with LST EN 14778:2011 and LST EN 14780 standards of the Republic of Lithuania of 2011 to determine the characteristics of bio fuel. Humidity of bio fuel is determined in drying cabinet by drying the sample to 105 ± 2°C and constant mass. Ash content of bio fuel is determined by drying the sample in muffle furnace when the temperature is gradually raised to 250 °C at the period from 30 to 50 minutes. The sample is kept at such temperature for 60 minutes. Furnace temperature is gradually raised to 550 ± 10 °C for 30 minutes. The sample is kept at such temperature for no longer than 120 minutes. Calorific value is determined by calorimeter when burning the fuel sample in oxygen environment of calorimeter bomb. Heat produced by bio fuel boiler is calculated in accordance with known dependencies, yields and temperatures of water supplied to boiler and steam supplied to system. Resistance thermometers are used for temperature measurement. Their sensors trace the temperatures of water supplied to the boiler and produced steam. Fume temperature is measured by thermometer mounted in the flue between the boiler and exhauster. Results of the thesis: humidity of bio fuel is ranging from 44,92 % to 49,71 %. Ash content is from 2,24 % to 4,94 %. Calorific value is ranging from 8283 kJ/kg to 9402 kJ/kg. Used amount of fuel shows that it was theoretically possible to gain 278108,39 GJ of thermal energy, but it was produced 233520,48 GJ of thermal energy. Therefore the efficiency of the boiler with bio fuel is 84 %. During the test bio fuel efficiency varies from 73,43% to 89,85%, depending on humidity of supplied bio fuel and outdoor temperature. Boiler efficiency is mainly influenced by calorific value of the fuel, humidity of fuel and fume temperature. The efficiency is minimally influenced by ash content.Žemės ūkio akademijaVytauto Didžiojo universiteta