„Analiza pracy kotłów małej mocy w warunkach zmiennych obciążeń

„Analiza pracy kotłów małej mocy w warunkach zmiennych
obciążeń cieplnych”
Rafał Urbaniak
Stypendysta projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych za
strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki.
Tematyka pracy doktorskiej dotyczy zagadnieniami efektywnego pozyskiwania energii
cieplnej, z paliw stałych pochodzenia węglowego a także biopaliw. Badania prowadzone są
na kotłach na paliwa stałe o mocy od 15 do 50 kW, z ręcznym i automatycznym podawaniem
paliwa. Kotły te znajdują zastosowanie przede wszystkim w ogrzewnictwie indywidualnym.
Najnowsze konstrukcje kotłów wyposażone w nowoczesne urządzenia sterujące, często
eksploatowane są w okresie całego roku kalendarzowego. Jednak zmiany temperatury
powietrza zewnętrznego w całym okresie grzewczym oraz brak zapotrzebowania na energię
do ogrzewania domów w okresie letnim, powodują zmienne zapotrzebowanie na energię
cieplną. Utrudnia to ich efektywne wykorzystanie. Brak możliwości dynamicznej zmiany
generowanej mocy cieplnej, powoduje zakłócenie procesu spalania i znaczne zwiększenie
emisji szkodliwych związków do atmosfery.
Długotrwałe badania dotyczące poprawy efektywności sterowania pracą kotłów na
paliwa stałe z wykorzystaniem najnowszych dostępnych na rynku układów sterowania
doprowadziły do powstania koncepcji algorytmu sterowania opartego na jednym z
algorytmów sztucznej inteligencji, Systemach Eksperckich. W pracy doktorskiej zamierzam
opracować kryteria niezbędne do opracowania algorytmu, który pozwoli skutecznie
zminimalizować emisję zanieczyszczeń, poprzez dostosowane sposobu sterowania pracą
kotła do aktualnego zapotrzebowania na energię cieplną. Jednocześnie analizie poddana
będzie
konstrukcja
badanych
kotłów
mająca
na
celu
wprowadzenie
modyfikacji
pozwalających na efektywne spalanie nie tylko paliw pochodzenia węglowego ale także
biopaliw.
Temat pracy doktorskiej jest wynikiem współpracy nawiązanej pomiędzy Politechniką
Poznańską a Klasterem Kotlarskim. Klaster znajduje się w powiecie pleszewskim i zrzesza
ponad sto firm zajmujących się produkcją kotłów grzewczych. W wyniku transferu zdobytej
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
wiedzy do zakładów przemysłowych zajmujących się powyższymi zagadnieniami przewiduje
się następujące korzyści dla województwa wielkopolskiego:
- modyfikacji ulegną konstrukcje kotłów na paliwa stałe firm zrzeszonych w Klasterze
Kotlarskim. Pozwoli to na zwiększenie konkurencyjności firm Klastera na polskim rynku
urządzeń grzewczych. Jednocześnie przyczyni się to do wzrostu produkcji i zwiększenia
zatrudnienia osób pracujących przy budowie kotłów centralnego ogrzewania.
- prowadzone badania zwiększają techniczną świadomość prywatnych przedsiębiorców,
co wpływa
na wzrost zatrudnienia kadry inżynierskiej, i znaczną poprawę jakości
produkowanych wyrobów,
- możliwość spalania zarówno biopaliw jak i paliw pochodzenia węglowego. A także
współspalania obu paliw, w znaczy sposób przyczynia się do zwiększenia ekologii
procesu ogrzewania gospodarstw domowych oraz do zwiększenia bezpieczeństwa
energetycznego. W przypadku niedostatecznej podaży biopaliw istnieje możliwość
opalania paliwami pochodzenia węglowego. W związku z powyższym, zmaleje
sumaryczna ilość ditlenku węgla emitowanego do atmosfery w wyniku procesu
ogrzewania domów jednorodzinnych,
-
opracowanie nowoczesnego układu sterowania, kotłami centralnego ogrzewania,
spowoduje zwiększenie zapotrzebowania na produkty zakładu produkującego te
urządzenia. Zakłada się, że nowe urządzenia produkowane będą w Zakładzie
Elektronicznym „FOSTER” znajdującym się w Pleszewie.
Rysunek 1. Kocioł na paliwo stałe z automatycznym podawaniem paliwa. (autor Rafał Urbaniak)
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
Rysunek 2. Palnik retortowy typu Duo. (autor Rafał Urbaniak)
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego