03450 OLKKALA 913-46211 VALTION MAATALOUSKONEIDEN TUTKIMUSLAITOS FINNISH RESEARCH INSTITUTE OF ENGINEERING IN AGRICULTURE AND FORESTRY KOETUSSELOSTUS TEST REPORT NUMERO 1043 RYHMÄ 162 VUOSI 1981 HAKAS-SAM PSA 25-KATTI LA HAKAS-SAM PSA 25-FU R NACE KOETUTTAJA JA Sam psa-Tehtaat VALMISTAJA: 21800 KYRÖ 5 ENTRANT AND MANUFACTURER: HINTA 1. 5. 1981: 12 750 mk 1281015790 ISSN 0428-4372 KOETUS Koetuksessa kattilalle tehtiin suoran lämmityksen ja varaavan lämmi- tyksen laboratoriokokeet. Kattilan kestävyyttä ei arvosteltu. RAKENNE JA TOIMINTA Kattilan halkileikkaus on esitetty kuvassa 1. Malli Hakas-Sampsa 25 Tyyppi Alapaloinen, palamisilmapuhaltimella toimiva. Kat- tila on tarkoitettu sekä suoraan lämmitykseen että varaajakäyttöön. Kattilaveteen sijoitettu termos- taatti käynnistää ja pysäyttää puhaltimen. Puhal- timen käydessä polttoaine palaa ja puhaltimen ollessa pysähdyksissä polttoaine kytee. Polttoaineet, Halko: pituus 50 cm, läpimitta 8 . .. 10 cm tai valmistajan halkaistuna 10 ... 15 cm. Hake: normaalihake, suositus palakoko 20 ... 40 mm ja palahake, palakoko 40 ... 100 mm. Palaturve ja turvebriketti. Poltto- ainetta vaihdettaessa kattilan säätöjä joudutaan muuttamaan. Muita muutoksia kattilaan ei tarvitse tehdä. Tukilämmityksessä voidaan käyttää sähköä. Kattila voidaan muuttaa myös öljylämmitteiseksi. Kattilan perusta Kattila suositellaan asennettavaksi 5 ... 10 cm lat- tiatasoa ylemmäksi joko betoni- tai tiilikorok- keelle. Korokkeen koko 800 mm x 520 mm. Kattilan pohjatiilet Pohjamuuraukseen tarvitaan 12 kpl 65 mm x 113 mm x 230 mm kokoisia ja 6 kpl 25 mm x 113 mm x 230 mm kokoisia tulenkestäviä tiiliä. Savupiippu Valmistaja suosittelee savupiipun pituudeksi 6 ... 8 m ja poikkipinta-alaksi n. 280 cm2. Pyöreän pii- pun läpimitaksi suositellaan 200 mm. Kotimaista polttoainetta käyttävien kattiloiden savupiippujen pitäisi olla lämpöeristettyjä. Anna Kattilassa ei ole erillistä arinaa. Polttoainesäiliö Aukon mitat 450 mm x 540 mm. Ilman jatko-osia kattilaan mahtuu polttoainetta n. 240 I. Lisäsäi- liöitä on kahta kokoa 1021 ja 420 mm korkea sekä 224 I ja 920 mm korkea. Näitä voidaan liittää yhteen haluttu määrä. Täyttöluukku voidaan valita joko säiliön päähän tai jompaan kumpaan sivuun. Jatko-osia suositellaan halolle korkeintaan 420 mm ja muille polttoaineille korkeintaan yksi 920 mm ja yksi 420 mm jatko. 2/1043 3/1043 Raaka-aineet valmistajan ilm. mukaan Polttoainesäiliö ja tulipesä: AISI 304, Cr-Ni, s = 4 mm Vesivaippa: Fe 37 BP, s = 6 mm Kåttilan luukut Nuohousluukkuja 2 kpl sekä tuhkaluukku ja täyttöluukku. Kattilan yhteet Sähkövastusliitännät, öljypoltinliitäntä, lämpimän käyttöveden Iiitäntä, termostaattiyhteet 2 kpl, pai- sunta- ja savukanavayhde. Kattilaan voidaan liittää normaali kaksoiskattilatermostaatti tai sen lisäksi ns. vaihtotermostaatti, joka pysäyttää palamisilma- puhaltimen polttoaineen loppuessa. Kattila on varustettu kattilaveden lämpö- ja paine- mittarilla. Kattilan Polttoainesäiliön pohjalle pannaan 15 ... 20 cm sytyttäminen kerros kuivia pilkottuja puita ja näiden päälle var- sinainen polttoaine. Puut sytytetään tuhkaluukun kautta. Kuva 1. Hakas-Sampsa 25, halkileikkaus Figura 1. Hakas-Sampsa 25, cross sectional view 1. Jatkosäiliö, 2. Polttoainesäiliö, 3. Ilmanjakokotelo, 4. Pohjatiilet, 5. Tulipesä, 6. Palamisilmapuhallin, 7. II- mansäätö, 8. Konvektio-osa, 9. Sekoitusventtiili Säädöt Kattilan antamaa tehoa säädetään puhaltimen säätöläpällä, kuva 1. Läppä muuttaa palamisilman määrää ja samalla myös kattilan tehoa. Samalla muuttuvat palamisilmapuhaltimen käynti- ja sei- sontajaksojen pituudet. Teho olisi säädettävä siten, ettei seisontajakso olisi kohtuuttoman pitkä. Tällöin hyötysuhde säilyy suurena pieniäkin tehoja tarvittaessa. Käytännössä tämä säätö olisi tehtävä ainakin kevät-, syys- sekä talvikaudelle erikseen. Palamisilmapuhaltimen seisontajakso voi olla jopa kahden, kolmen vuorokauden mittainen, ja poltto- aine syttyy vielä puhaltimen käynnistyessä. Ensiö- ja toisioilman suhdetta säädetään toisioilman säätimellä. Polttoaineen lisäys Polttoainetta lisättäessä palamisilmapuhallin on pysäytettävä ja täyttöluukku on avattava ensin hieman raolleen. Hetken kuluttua voidaan luukku avata täysin. Jos luukku avataan nopeasti, savu- piipun veto ei kykene imemään savua ja kuumia palokaasuja, vaan ne poistuvat täyttöluukusta. Tuhkan poisto Tuhka poistetaan tuhkaluukusta. Se voidaan tehdä kattilan käydessä. Koehaketta nimellisteholla pol- tettaessa tuhkatila riitti n. 1 viikoksi. Tehon pie- nentyessä tuhkatila vastaavasti riittää pitemmäksi ajaksi. Nuohous Kattila nuohotaan tuhka- ja nuohousluukuista. Se voidaan tehdä kattilan käydessä. MITTOJA Korkeus, ilman lisäpolttoainesäiliöitä 1 070 mm Leveys 960 mm Syvyys 860 mm Paino 440 kg Polttoaineen täyttöaukon koko 450 mm x 540 mm Savukanavan Iiitoskappaleen ulkomitta 115 mm x 250 mm Tulipinta 2,2 m2 Vesitilavuus 100 I SUORITETUT KOKEET SUORAN LÄMMITYKSEN KOE Polttoaineena käytettiin koivuhaketta ja palaturvetta. Suorassa lämmityksessä kattila tuottaa lämpöä jatkuvasti. Kattilan teho säätyy kulloisenkin lämmöntarpeen mukaan. Kattilan pitäisi säätyä vähintään 20 . . . 100 % teholle. Olisi hyvä jos se säätyisi myös tyhjä- käynnille, 0-teho. Kokeessa kattilan teho mitattiin nimellisteholla, 1/1-teho, puoliteholla, 1/2-teho, viidennesteholla, 1 /5-teho ja tyhjäkäyntiteholla, 0-teho. Tulokset ovat taulukossa 1 ja kuvassa 2. 4/1043 Taulukko 1. Suoran lämmityksen koe Table 1. Direct heating test Polttoaine Fuel Koivu- hake Birch chip Pala- turve Sod peat Koivu- hake Birch chip Koivu- hake Birch chip Koivu- hake Birch chip Kosteus % Moisture content 28 40 28 28 17 Palakoko mm Fuel size 20 ... 40 50... 100 20 ... 40 20 ... 40 20 ... 40 Kappale-/(tilavuus) paino .. kg/kpl, kg/m3 Specific weight 240 240 240 240 Lämpöarvo .... MJ/kg Caloric valua 13,2 11,5 13,2 13,2 15,3 Koetulokset Test results Teho kW Power 28.7 27,4 14,3 5,4 0 Polttoaineen kulutus kg/h Fuel consumption 10,6 11,1 5,5 2,5 1,4 Savupiipun veto . .. Pa Pressure in smoke flue -20 ... -30 -20 ... -30 -20 ... -30 -20 ... -30 -20 ... -30 Savukaasujen lämpö- tila savusolassa kes- kimäärin, seisonta/ käyntijakso 0C Temperature on smoke flue 100/260 100/260 70/140 60/120 60/120 Kattilahyötysuhde .. % Total efficiency 75 79 74 65 - Teoreettiset paloajat eri polttoainesäiliöllä 1 ) Ilman jatko-osia Polttoaine polte- taan loppuun h 5,4 8,6 10,5 23,0 41,1 Polttoainetta jää 1/3 2) h 3,6 5,8 7,0 15,4 27,4 Jatko-osia suurin val- mistajan suosittama määrä 920 ja 420 mm Polttoaine poltetaan loppuun h 12,8 24,8 24,7 54,3 97,0 Polttoainetta jää 1/3 perussäiliön tila- vuudesta h 11,0 - 21,2 46,6 83.3 1 ) Laskettu tilavuusmitoista kokeen aikaisin polttoainekulutuksin 5/1043 2) Polttoainesäiliö pitäisi täyttää viimeistään silloin, kun polttoainetta on 1/3 jäljellä Hyö.Lymuhde/Eff. % 100 80 BO 40 -1AKA S-S AMP 2 5 20 10 20 30 Tmlne/Powmr kW Kuva 2. Suoran lämmityksen koe Figure 2. Direct heating test Taulukkoon on laskettu myös teoreettiset paloajat. On huomattava, että etenkin pienillä tehoilla polttoaineen holvaantumisvaara lisääntyy suuria polttoainesäiliöitä käytettäessä. Koekattilassa oli 420 mm jatko-osa. Tyhjäkäyntikoe kesti 24 h. Kokeen jälkeen kattilaa kuormitettaessa se toimi normaalisti. Kattila ei vaatinut suoran lämmityksen kokeissa polttoainelisäyksen lisäksi muuta hoitotyötä. VARAAVAN LÄMMITYKSEN KOKEET Polttoaineena käytettiin koivuhaketta. Varaavassa lämmityksessä varastoidaan kertalämmityksellä lämpö vesi- varaajaan. Varaajakoosta ja lämmöntarpeesta riippuen varaus riittää lämmitykseen puolesta vuorokaudesta muutamaan vuorokauteen. Kokeessa kattila kytketään siten, että kattilaan palaava vesi on aina + 70 C. Kokeen kestoaika valitaan siten, että varsinainen lämmitystyö on korkeintaan viisi tuntia. Varaajahyötysuhde on laskettu koko kokeessa kuluneesta polttoaine- määrästä ja varaajaan saadusta lämpömäärästä. Siten siinä on mukana myös kattilan lämpiämiseen kulunut polttoainemäärä. Varaajahäviötä siinä ei ole huomioitu. Koetulokset ovat taulukossa 2. Polttoaineen lisäämisen lisäksi joudut- tiin kokeen lopulla suorittamaan yksi kohinta, että polttoaine saatiin palamaan loppuun. 6/1043 Taulukko 2. Varaavan lämmityksen koe Table 2. Test with heat accumulator Polttoaine Fuel Koivuhake Birch chip Kosteus % 31 Moisture content Palakoko mm 20 ... 40 Fuel size Tilavuuspaino kg/m3 240 Specific weight Lämpöarvo MJ/kg 12,5 Caloric value Koetulokset Test results Käytetty polttoainemäärä kg 54,2 Total fuel consumption Kokeen kestoaika h 4,95 Test duration Savukaasujen lämpötila savusolassa 00 250 Temperature in smoke flue Savupiipun veto Pa —20 ... —22 Pressure in smoke flue Kattilasta varaajaveteen saatu energiamäärä kWh 121 Produced energy during test Varaavan lämmityksen hyötysuhde % 64 Total efficiency ARVOSTELU KÄYTTÖOMINAISUUDET Kattilan säätimien käyttö on hieman hankalaa. Esim. säätölaitteiden asteikot tai lovilukitus helpottaisivat säätää ja säätöjen uudelleen asettamista. Polttoainesäiliön täyttöluukku olisi syytä varustaa katkaisimella, joka pysäyttää palamisilmapuhaltimen. Kattilan tarvitsema lämmitys- ja hoitotyö on vähäistä. Poltettaessa polttoaine loppuun polttoainesäiliön alanurkkaan jää palamatonta polttoainetta. Tämä huonontaa varaavan kokeen hyöty- suhdetta. TIIVISTELMÄ Hakas-Sampsa 25 kattilalla tehtiin varaavan lämmityksen koe koivu- hakkeella. Hyötysuhde oli 64 %. Lisäksi suoritettiin suoran lämmityksen nimellistehon kokeet koivuhakkeella ja palaturpeella. Hyötysuhde koivuhakkeella oli 75 % ja palaturpeella 79 %. Suoran lämmityksen 7/1043 osatehojen kokeet tehtiin koivuhakkeella. 14,3 kW:n teholla hyötysuhde oli 74 % ja 5,4 kW:n teholla 65 %. Tyhjäkäyntikoe tehtiin koivuhak- keella. 24 tunnin kokeen jälkeen kattila käynnistyi normaalisti. Hakas-Sampsa 25-kattila on käyttöominaisuuksiltaan suorassa lämmi- tyksessä hyvä ja varaavassa lämmityksessä kohtalaisen hyvä. SAMMANFATTNING Med Hakas-Sampsa 25-pannan utfördes accumulerande värmeprov- ning med björkflis. Verkningsgraden var 64 %. Dessutom utfördes provning vid direktvärmning vid nominell effekt med björkflis och stycketorv. Verkningsgraden med björkflis var 75% och stycketorv 79%. Deleffektsproven vid direktvärmning utfördes med björkflis. Verkningsgraden vid 14,3 kW-effekt var 74% och 5,4 kW-effekt 65%. Tomgångsprovet utfördes med björkflis. Efter 24-timmans-provet tän- des pannan normalt. Hakas-Sampsa 25-pannan är till sina bruksegenskaper god vid direkt- värmning och tämligen god vid accumulerande värmning. CONCLUSIONS Hakas-Sampsa 25-furnace was tested with heat accumulator and in direct heating test. Total efficiency with heat accumulator and birch chip was 64 %. Total efficiencies in direct heating tests with birch chip were:At nominal power 75 %, at 14,3 kW power 74 % and at 5,4 kW power 65 %. Efficiency with sod peat at nominal power was 79 %. The idle power test was done with birch chips. After 24 hours the furnace functioned normally. The functional performance of Hakas-Sampsa 25-furnace in direct heating is good and in heating with accumulator fairly good. Vihti 15. 6. 1981 VALTION MAATALOUSKONEIDEN TUTKIMUSLAITOS Koetuttajan ilmoituksen mukaan: Sekä puhaltimen säätöläppä, että toisioilman säädin varustetaan asteikolla 1. 7. —81 valmistuvista kattiloista alkaen. Käyttöohjeessa on 15. 5. —81 alkaen kytkentäkaava myös täyttö- luukun katkaisijaa varten. HS-25 kattilassa ei varaajakäytössäkään tarvitse polttaa poltto- ainetta loppuun, vaan kattilatermostaatti pysäyttää lämmönkehi- tyksen varaajan tullessa täyteen. 8 /1 043 mega = M = 1 000 000 kilo =k = 1 000 milli = m = 0,001 mikro =,et = 0,000001 SI-yksiköiden ja vanhojen yksiköiden muuntotaulukko SI-yksikkö SI-yksikkö 1 N = 0.10 kp 1 kp =9,81 N 1 kW = 1.36 hv 1 hv = 0,74 kW 1 W = 0,86 kcal/h 1 kcal/h = 1,16 W 1 Nm = 0.10 kpm 1 kpm = 9.81 Nm 1 MJ = 0,28 kWh 1 kWh = 3,60 MJ 1 kJ = 0.24 kcal 1 kcal = 4,19 kJ 1 MPa = 9,81 kp/cm2 1 kp/cm2 = 0,10 MPa 1 Pa = 0,10 mmH20 1 mmH20 = 9,81 Pa 1 kPa = 7,51 mmHg 1 mmHg = 0.13 kPa 1 g/kWh = 0,74 g/hvh 1 g/hvh = 1,36 g/kWh Etu liitteitä 1 ) Käyttöominaisuudet ja kestävyys arvostellaan seuraavia arvosanoja käyttäen: erittäin hyvä hyvä kohtalaisen hyvä tyydyttävä runsaasti huomauttamista huono 1 ) Hällbarheten och bruksegenskaperna bedöms enligt följande skala: mycket god god tämligen god nöjaktig mycket att anmärka dälig The functional performance and durability ratings are: very good good fairly good satisfactory many remarks poor 9/1043 Koetus- ja tutkimustulosten vanhenemisen vuoksi sekä väärin- käsitysten ja harhauttavien tietojen välttämiseksi koetus- ja tutkimusselostuksia tai erillisiä koetus- ja tutkimustuloksia ei ole lupa julkaista eikä kirjallisesti esittää ilman tutkimuslai- toksen kussakin tapauksessa erikseen antamaa kirjallista lupaa. Helsinki 1981. Valtion painatuskeskus