LOKALIZACJA I WYPOSAŻENIE LABORATORIUM 

Laboratorium Cieplnych Procesów Wysokotemperaturowych zostało oddane do użytku w 1998 roku. Charakterystyczne parametry budynku laboratorium:

• kubatura: 1830 m3
• powierzchni użytkowa: 240 m2
• wymiary: szerokość 10,5 m, długość: 22,8 m, wysokość 7,64 m

W budynku zainstalowana jest ponadto suwnica o nośności 1000 kg. W latach 2000/2001 wykonano inwestycję doprowadzenia mediów energetycznych i zbudowano cztery stanowiska badawcze. Każde ze stanowisk zostało wyposażone w instalacje o następujących parametrach:

• Instalacja gazu ziemnego
  • gaz pobierany jest z sieci miejskiej średniego ciśnienia, pomiar strumienia gazu dokonywany jest legalizowanym gazomierzem rotorowym
  • ciśnienie pracy: 5 ÷ 10 kPa
  • zakres regulacji przepływu: 0.2 ÷ 25 Nm3/h (możliwość zwiększenia do 100 Nm3/h)
• Instalacja powietrza do spalania (rys. 1)
  • zasilanie zapewnione przez dmuchawy bocznokanałowe
  • ciśnienie pracy: 1 ÷ 10 kPa
  • zakres regulacji przepływu: 38 ÷ 154 m3/h

Rys. 1. Instalacja powietrza do spalania

• Instalacja powietrza sprężonego (rys. 2)
  • układ wyposażony jest w następujące elementy: sprężarka śrubowa, osuszacz, zbiornik buforowy 0,7 m3
  • ciśnienie pracy: 5 ÷ 10 bar
  • maksymalna wydajność sprężarki: 148 m3/h przy ciśnieniu 7,5 bar
  • 126 m3/h przy ciśnieniu 10 bar

Rys. 2. Instalacja powietrza sprężonego - sprężarka, osuszacz, zbiornik buforowy

• Instalacja wody chłodzącej
  • połączona jest z instalacją grzewczą budynku i zapewnia odbiór ciepła ze stanowisk badawczych
  • ciśnienie pracy: max 3 bar
  • parametry robocze wody (zasilanie/powrót): 90 / 70 stopni C
  • maksymalna moc cieplna: 50 kW
  • zakres regulacji przepływu: 0,1 ÷ 2,0 m3/h
• Instalacja próżniowa
  • próżnia zapewniana jest w instalacji przez eżektor zasilany sprężonym powietrzem o ciśnieniu 1 ÷ 6 bar
  • maksymalny poziom próżni: -12,5 kPa
• Instalacja odprowadzenia spalin
  • instalacja składa się z czterech kominów wykonanych ze stali nierdzewnej
  • pomiar temperatury spalin: 0 ÷ 400 stopni C

Parametry wyżej wymienionych instalacji są mierzone, rejestrowane i regulowane dzięki zastosowaniu systemu automatyki, który oparty jest na sterownikach GE Fanuc serii VersaMax (rys. 3). Mierzone i regulowane są takie parametry jak przepływy, temperatury i ciśnienia (rys. 4). System automatyki został zaprojektowany z dużą rezerwą wejść analogowych, co pozwala na podłączenie dodatkowych urządzeń pomiarowych.

Rys. 3. Wnętrze szafy koncentratora systemu automatyki (GE Fanuc VersaMax)

Rys. 4. Urządzenia pomiarowe i regulacyjne przy stanowiskach

W systemie automatyki zastosowano oprogramowanie SCADA Intouch, dzięki czemu możliwe jest sterowanie, wizualizacja i akwizycja danych pomiarowych (rys. 5).

Rys. 5. Wizualizacja stanowiska badawczego z zastosowaniem oprogramowania Wonderware Intouch

Ponadto, do obsługi pomiarowej każdego ze stanowisk służą:

• Mobilny układ do analizy składu spalin (rys. 6)

Układ ten składa się z analizatorów spalin firmy ABB, chłodnicy spalin oraz węża podgrzewanego do poboru próbki. Wszystkie te elementy są zainstalowane w mobilnej szafie automatyki. Analizatory pozwalają na pomiar zawartości CO2 (zakres: 0 ÷ 20%), O2 (zakres: 0 ÷ 25% ), SO2 (zakres: 0 ÷ 1% ), NO (zakres: 0 ÷ 2500 ppm), CO (zakres: 0 ÷ 30%). Sygnały pomiarowe są przesyłane do układu automatyki drogą radiową z wykorzystaniem radio-modemów firmy Satel.

Rys. 6. Mobilny układ do analizy składu spalin

W laboratorium zainstalowane są następujące stanowiska badawcze:

• Stanowisko do badań cieplnych i ekologicznych spalania węgla w palenisku retortowym (rys. 7)

Rys. 7. Stanowisko do badań cieplnych i ekologicznych spalania węgla w palenisku retortowym

•  Stanowisko do badań cieplnych i ekologicznych gazowego kotła kondensacyjnego (rys. 8)

Rys. 8. Stanowisko do badań cieplnych i ekologicznych gazowego kotła kondensacyjnego

• Stanowisko do badań gazomierzy (rys. 9)

Rys. 9. Stanowisko do badań gazomierzy

• Stanowisko do badań cieplnych i ekologicznych kotła opalanego biomasą (rys. 10)

Rys. 10. Stanowisko do badań cieplnych i ekologicznych kotła opalanego biomasą

• Stanowisko do badań cieplnych i ekologicznych palników zasilanych paliwami ciekłymi i gazowymi (rys. 11)

Rys. 11. Stanowisko do badań cieplnych i ekologicznych palników zasilanych paliwami ciepłymi i gazowymi

• Stanowisko do badań krzyżowo-prądowych wymienników ciepła (rys. 12)

Rys. 12. Stanowisko do badań krzyżowo-prądowych wymienników ciepła

• Stanowisko do analizy właściwości chemicznych paliw i stałych produktów spalania (rys. 13)

Stanowisko składa się z analizatora zawartości węgla i siarki SC-144DR firmy LECO, młyna do przygotowywania próbek pomiarowych, suszarki oraz wagi analitycznej do określania wilgotności. Przewiduje się rozbudowę stanowiska i wyposażenie go w kalorymetr do pomiaru ciepła spalania paliw oraz analizator do określania zawartości wodoru i azotu w paliwach.

Rys. 13. Stanowisko do analizy właściwości paliw i stałych produktów spalania

• Pyłomierz PZ-10A do pomiaru zapylenia spalin

Opisane wyżej stanowiska badawcze obejmują obszar połowy powierzchni użytkowej laboratorium (rys. 14). Pozostała część (rys. 15) jest aktualnie niezagospodarowana i jest przewidziana do zainstalowania stanowisk do badań urządzeń energetycznych o maksymalnej mocy cieplnej do 1 MW. Aktualnie do wolnej części laboratorium doprowadzony jest przewód gazowy umożliwiający pobór gazu ziemnego na poziomie 100 Nm3/h.

Rys. 14. Widok hali oraz stanowisk badawczych

Rys. 15. Wolna przestrzeń hali laboratorium

ZAJĘCIA DYDAKTYCZNE W LABORATORIUM

W Laboratorium Cieplnych Procesów Wysokotemperaturowych prowadzone są zajęcia dla studentów Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki jako część programu dydaktycznego wielu przedmiotów. Ponadto w Laboratorium wykonywane są również prace dyplomowe.

Przed przystąpieniem do cyklu ćwiczeń zapoznaj się z zapoznaj się z Regulaminem Laboratorium Cieplnych Procesów Wysokotemperaturowych.