lambda-sonda-bosch-lsu-4

Význam lambda sondy v splyňovacích kotloch.

 

Tak, ako každý moderný automobil je vybavený lambda sondou, tak i každý moderný splyňovací kotol by mal byť vybavený lambda sondou. Uvedomujeme si dôležitosť lambda sondy v kotle, preto naše kotly PYROGAS majú Lambda sondu už v základnej výbave.

 

Európske technické normy pre všetky zariadenia, ktoré svojím prevádzkovaním produkujú škodlivé emisie /najmä CO,CO2, NOx, OGC, prach, apod./ stanovujú vzhľadom na neustále sa zhoršujúce životné prostredie práve vplyvom úniku uvedených emisií do ovzdušia, veľmi prísne limity.

 

K neprekročeniu limitných hodnôt počas prevádzky /viď. tabuľka nižšie/ sú takéto zariadenia dnes už vybavené dômyselnou elektronickou regulačnou technikou.
Práve jednou z nevyhnutných podmienok k tomu, aby splyňovací kotol v každom režime kúrenia vypúšťal výfukovým-komínovým potrubím do ovzdušia emisie v normou povolenej hranici a zároveň dosahoval vysokú účinnosť spaľovania, je nevyhnutné, aby bol vybavený lambda sondou.

 

Lambda sonda je keramický, elektrochemický analyzátor kyslíku, namontovaný vo vyústení dymovodu kotla spojený s elektronickým regulátorom. Úlohou lambda sondy je merať množstvo kyslíka v tomto potrubí a odovzdávať vo forme elektrického signálu túto hodnotu do elektronického regulátora konštrukčne schopného túto hodnotu počas prevádzky kotla vyhodnocovať a následne riadiť celý proces spaľovania tak, aby k horiacemu palivu – v našom prípade horiacemu palivovému drevu, resp. drevným briketám, bolo dodávané kontinuálne optimálne množstvo vzduchu. Prívod vzduchu do kotla sa rozdeľuje na primárny a sekundárny vzdušný kyslík. Množstvo a pomer týchto dvoch zložiek privádzaného vzduchu je dôležitý pre dosiahnutie nízkoemisnej prevádzky, vysokej účinnosti a rovnomerného spaľovania bez výkyvov výkonu. Primárny vzduch je v kotle privádzaný k primárnej žiarobetónovej dýze spaľovacej komory samostatným kanálom a sekundárny vzduch je privádzaný až priamo do spaľovacej komory ďalším samostatným kanálom a zabezpečuje tak dokonalé dohorenie horiacich plynov. Primárny vzduch sa podieľa spolu s ventilátorom najmä na výkone kotla a sekundárny vzduch je dôležitý pre nízko emisné spaľovanie. Obidva kanály majú v sebe zabudované spravidla rotačné klapky, ktoré sú automatický a nezávisle ovládane servomotormi práve na základe vyhodnotenia v regulátore množstva kyslíku v spalinách. Celý proces prívodu vzduchu, spaľovací proces a tok spalín kotlovým telesom až k dymovodu dokáže kvalitne a za každých prevádzkových pomerov tj. po plnom naložení kotla palivom, jeho postupnej spotrebe počas horenia, dohorievaniu paliva, rôznej kvalite a druhu dreva /vždy však max. 20% vlhkosti/, rôznom ťahu komína apod. zabezpečiť iba kotol vybavený lambda sondou. Z uvedených dôvodov počas kúrenia v kotle sa neustále mení aj potreba a pomer dodávky primárneho a sekundárneho vzduchu do spaľovacieho procesu.
U kotlov s pevným, resp. manuálnym nastavením množstva prívodu vzduchu a otáčok ventilátora dosiahnuť dlhodobo veľmi nízke emisie a vysokú účinnosť zodpovedajúcu najnižším limitom v európskej norme EN 303.5, nie je spoľahlivo možné. Nato, aby tieto neustále sa meniace vplyvy na proces spaľovania boli eliminované, je nevyhnutné, aby chod kotla bol elektronický riadený regulátorom, ktorý na základe nepretržitého vyhodnocovania množstva kyslíku v spalinách so sofistikovaným algoritmom automaticky ovláda servomotory a otáčky ventilátora tak, aby spaľovanie bolo čo najdokonalejšie. Takémuto spaľovaniu pri kúrení drevom, resp. drevnými briketami zodpovedá priemerný 5,26% zostatkový kyslík nameraný lambda sondou v spalinách, čo predstavuje hodnotu lambdy λ=1,35.

 

Proces spaľovania je exotermický chemický proces prebiehajúci v spaľovacej žiarobetónovej komore za vysokých teplôt až 1200ºC. Horúce spaliny zo spaľovacej komory prechádzajú potom priestorom okolo stien teplovodného okruhu kotlového telesa, ktorým sú vodné plochy kotla a vodné lamely resp. trubkovnice až do komína. Rýchlosť prúdenia spalin, veľkosť vodnej plochy kotlového telesa, róbustnosť, tvar a kvalita žiarobetónovej spaľovacej komory a čas kým sa spaliny dostanú až k ústiu dymovodu kotla sú taktiež dôležité pre účinnosť kotla. Čím je teplota spalín vo vyustení dymovodu z kotla nižšia, tým je účinnosť kotly vyššia.
U moderných kotlov sa strata citelným teplom spalín /komínová strata/ môže pohybovať na úrovni 6-7%. Pri tejto hodnote ako hlavnej zložke výpočtu účinnosti kotla je môžné dosiahnuť účinnosť kotla nad 90% čomu zodpovedá výstupná teplota spalín z kotla cca 140-170ºC.


U dobre skonštruovaných moderných kotloch s lambda sondou je možné dosahovať prevádzkové hodnoty emisií výrazne nižšie než uvádza trieda 5 v EN 303-5, resp. požiadavky na Ekodesign /pozri tabuľku nižšie/ s účinnosťou 88-93%.

Tabuľka limitných hodnôt emisií pre drevo a drevné brikety v mg/m³ pri 10% O2:

 

trieda kotla         CO       OGC    prach

         3              5000     150      150

         4              1200       50        75

         5                700       30        60