Analizatory spalin – bezpieczne i efektywne użytkowanie kotła

Pomiary, zakresy, sensory…

Nowoczesne kotły wymagają precyzyjnej regulacji przy użyciu specjalistycznych przyrządów pomiarowych. Stosując analizatory spalin instalator zyskuje nie tylko pewność, że kocioł spełnia wymagania norm i przepisów dotyczących spalin, ale co najważniejsze, ma gwarancję bezpieczeństwa użytkowników instalacji grzewczej i stabilności pracy źródła ciepła oraz zadowolenia klienta.

Jakie zatem parametry i gazy mogą być mierzone za pomocą dostępnych na rynku analizatorów spalin? Przede wszystkim na uwagę zasługuje pomiar zarówno ilości, jak i jakości produktów spalania, przez co oceniana jest sprawność systemu grzewczego. Kluczową rolę odgrywa przy tym ocena systemu grzewczego pod kątem spełniania norm dotyczących emisji zanieczyszczeń. Określany jest współczynnik nadmiaru powietrza, a także straty kominowe oraz stężenie punktu rosy i stężenie tlenków azotu. Z pewnością przyda się możliwość pomiaru ciśnienia lub ciśnienia różnicowego oraz ciągu kominowego.

W kontekście analizy gazów zawartych w spalinach przyrządy mierzą zawartość tlenu (O2), tlenku węgla (CO), dwutlenku węgla (CO2), tlenku azotu (NO), wielotlenków azotu (NOx) oraz dwutlenku siarki (SO2).

Oprócz tego analizatory spalin są w stanie zmierzyć ciąg kominowy, ciśnienie lub ciśnienie różnicowe, a także stężenie tlenku azotu. Funkcjonalność przyrządów pozwala na obliczanie wartości takich, jak: stężenie dwutlenku węgla, stężenie tlenku węgla czy też sprawność cieplna kotła.

W świetle norm technicznych

Funkcjonalność i zakresy pomiarowe analizatorów spalin nie są dowolne, bowiem ściśle wynikają z wymagań odpowiednich norm technicznych. Za wiodący dokument w tym zakresie można uznać normę PN-EN 50379, która składa się z trzech części. Pierwsza z nich (PN-EN 50379-1) precyzuje wymagania ogólne i metody badań kotłów. Z kolei dokumenty PN-EN 50379-2 dotyczy wymagań charakterystyki przyrządów używanych w procesie związanym z ustawowymi przeglądami i ocenami kotłów. Nie mniej ważna jest część normy PN-EN 50379-3 określająca wymagania dotyczące charakterystyki przyrządów używanych do nieokreślonego przepisami prawa serwisowania urządzeń grzewczych opalanych gazem.

O tym, które wymagania normy powinien spełniać przyrząd w dużej mierze zależy od jego funkcjonalności i przeznaczenia. W przypadku gdy analizator będzie używany podczas prac obejmujących przeglądy wymagane przepisami prawa lub wykonywanie czynności serwisowych kotłów opalanych paliwem innym niż gaz należy zastosować urządzenie spełniające wymagania normy PN-EN 50379-2. Na potrzeby wyłącznie serwisowania gazowych przepływowych podgrzewaczy wody wystarczy analizator, który spełnia wymagania normy PN-EN 50379-3.

Zatem patrząc przez pryzmat normy PN-EN 50379 dostępne na rynku analizatory spalin można podzielić na urządzenia niezgodne z normą, profesjonalne urządzenia pomiarowe (norma PN-EN 50379-2) oraz urządzenia wskaźnikowe (norma PN-EN 50379-3). W tych ostatnich przyrządach pomiar CO bazuje na braku kompensacji H2.

 Co się liczy w analizatorach, czyli o praktycznych walorach urządzeń?

Typowy analizator spalin pomiar wykonuje w temperaturze -5°C a 45°C. Na uwagę zasługuje automatyczna kalibracja w powietrzu z jednoczesnym pomiarem ciągu/ciśnienia, dzięki czemu zyskuje się wykrywanie nieszczelności. Producenci stawiają na prostą obsługę urządzenia, a więc, ważna jest intuicyjna obsługa oraz ergonomiczny kształt obudowy. Warto zwrócić uwagę na możliwość wydrukowania mierzonych i przeliczanych parametrów, dzięki zintegrowanej drukarce termicznej. Poprawność pracy poszczególnych podzespołów i funkcji jest sprawdzana przez wewnętrzny program testowy. Stąd też wyświetlane są komunikaty błędów wraz z opisem i diagnozą usterki. Oprócz tego instalator jest informowany o dacie ostatniego przeglądu oraz o czasie jaki przepracował analizator.
Nie mniej ważne są możliwości komunikacyjne pozwalające na przesył danych do komputera. Stąd też przewiduje się złącze RS-232, port USB oraz interfejs Irda i Bluetooth. Sensor CO jest odłączany w sposób automatyczny w przypadku przekroczenia zakresu pomiarowego.
Z pewnością komfort użytkowania urządzenia zapewni kolory wyświetlacz. Po to aby zapewnić prostą obsługę dane są wizualizowane poprzez kolorowe znaczniki i symbole. Tym sposobem dane są niemal natychmiast analizowane. Jest możliwie powiększenie na cały ekran jednej z mierzonych wartości. Dodatkowo komunikaty „krok po kroku” prowadzą instalatora przez procesów pomiaru. Niejednokrotnie przewiduje się rozszerzoną funkcjonalność zatem można wykonać test szczelności instalacji gazowej czy też pomiarów na paliwach stałych. Bez wątpienia liczy się odporność obudowy urządzenia, co warunkuje jego używanie niemal w każdym miejscu. Obudowy analizatorów są odporne na działanie pyłów i wilgoci. Komfort obsługi poprawi manipulator typu scrollpad. Przydać się może gniazdo karty pamięci.

Mówiąc o pamięci analizatorów spalin warto zwrócić uwagę na bloki pomiarowe, gdzie zapisywane są grupy wyników pomiarów. Zapamiętane mogą być zdarzenia takie, jak stany alarmowe obejmujące przekroczenie progów alarmowych i wartości maksymalnych. Oprócz tego w pamięci przyrządu zapisywane są wszystkie mierzone wartości.

 

Wnętrze analizatora: elementy i ich znaczenie

Proces pomiaru O2, CO oraz NO zazwyczaj jest oparty na elektrochemicznym ogniwie pomiarowym. Zazwyczaj przewiduje się ogniowo z dynamiczną kompensacją H2. Jego ochronę zapewniono przez automatyczne wyłączenie pompy spalin wraz z osiągnięciem maksymalnego zakresu pomiarowego. Pomiar jest wznawiany dopiero po regeneracji ogniwa. Podczas pomiaru spalin istotną rolę odgrywa pompa odprowadzająca spaliny do ogniwa pomiarowego. Przy pomiarze ciągu kominowego ważny jest czujnik piezorezystancyjny z wewnętrzną kompensacją temperatury. Niejednokrotnie uwzględniana jest metoda pracy ogniw pomiarowych eliminująca wpływ zabrudzenia filtra na dokładność pomiarów.

Istotną rolę odgrywa filtr cząstek stałych i pułapka kondensatu. W zależności od modelu wybrać można filtr znajdujący się w samym analizatorze lub w sondzie. Sondę z filtrem cechuje większa masa ale tym samym zwiększane jest bezpieczeństwo analizatora. W niektórych rozwiązaniach zarówno filtr jak i pułapkę kondensatu umieszczono w obudowie urządzenia. Zagrożeniem takiego rozwiązania jest pozostawanie nieopróżnionej pułapki kondensatu w niewielkiej odległości od ogniw. W przypadku, gdy pułapka kondensatu i filtr umieszczony jest w sondzie zyskuje się lepszą kontrolę nad kondensatem.

Przebieg pomiaru

Rodzaj paliwa wybierany jest z listy.

Ilość tlenku węgla i dwutlenku węgla analizator spalin  podaje w procentach objętości, natomiast węglowodory i tlenki azotu mierzy się w częściach na milion (ppm). Istnieje możliwość przełączania jednostek pomiarowych pomiędzy ppm, mg, mg (O2) i mg/kWh.

W niektórych modelach przewidziano elektroniczną kontrolę procesu pomiaru sadzy. Sonda probiercza jest najczęściej ogrzewana zatem eliminuje się ryzyko kondensacji podczas pomiaru stopnia sadzy.

Jeżeli wartości progowe są przekroczone użytkownik jest informowany o tym zarówno wizualnie, jak i dźwiękowo. Przydatną funkcję stanowi także możliwość przeprowadzenia testu szczelności instalacji gazowej oraz wskazania kondycji cel elektrochemicznych. Ważny jest również wybór kolejności wyświetlanych wartości pomiarowych. Przyrząd informuje instalatora o niewłaściwym spalaniu zachodzącym w kotle. Na przykład, gdy analizator wyświetla komunikat „wartości pomiarowe są nie do akceptacji” oznacza to, że stężenie CO i O2 jest zbyt wysokie i mieści się poza zdefiniowanymi wartościami. Użytkownik może tworzyć indywidualne konfiguracje programu pomiarowego (tzw. makra programowe). W programie do pomiaru spalin istnieje możliwość wprowadzenia indywidualnych ustawień.

Sondy pomiarowe wymieniane są za pomocą szybkozłączek. Przyrząd w sposób automatyczny rozpoznaje sondę. Dostępne są także modele pracujące w dwóch aktywnych poziomach. Stąd też można np. za pomocą trybu graficznego poszukiwać rdzenia spalin lub wybierać obszar optymalnego spalania i jednocześnie dokonywać pozostałych pomiarów, których wyniki wyświetlane są na wyświetlaczu w tle grafiki.

O czym warto pamiętać?

…przeglądy

Zwraca się uwagę, aby analizatory spalin poddawać okresowym przeglądom nie rzadziej niż raz na pół roku. Nie mniej ważne są przy tym samodzielne sprawdzenia bazujące np. na użyciu gazu testowego o stężeniu progu alarmowego. Z kolei profesjonalną kalibrację wykonuje autoryzowany serwis. Należy pamiętać o sprawdzeniu stanu zanieczyszczenia filtra membranowego oraz o opróżnianiu pojemnika kondensatu.

 …akcesoria ułatwiające pomiar

Na etapie wyboru odpowiedniego analizatora warto zwrócić uwagę na szereg akcesoriów, które z jednej strony zwiększają możliwości urządzenia, zaś z drugiej, poprawiają komfort jego obsługi. Stąd też przydać się może specjalistyczne oprogramowanie komputerowe pozwalające na tworzenie profesjonalnych protokołów z pomiarów. Warto zadbać o pompkę do sadzy ze skalą zadymienia. Bezpieczeństwo sprzętu zapewni wytrzymała walizka a specjalny płyn pozwoli na dokładne wyczyszczenie analizatora. W niektórych modelach pomiar ciśnienia gazu umożliwi dodatkowy zestaw przyłączeniowy.

…do pracy w przemyśle, konieczny odbiór UDT

Instalatorzy, którzy pracują również w przemyśle mogą nabyć przyrządy przeznaczone do analizowania procesów spalania zachodzących w kotłach używanych w przemysłowych instalacjach grzewczych i produkcyjnych. Analizatory tego typu z pewnością przydadzą się podczas prac obejmujących przygotowanie kotłów do odbioru przez Urząd Dozoru Technicznego.

Dwa zdania podsumowania

 Pomimo konieczności stosowania nowoczesnych analizatorów spalin, które krok po kroku prowadzą instalatora przez proces pomiaru nie należy zapomnieć, że tlenki azotu znajdujące się w spalin to substancje szkodliwe dla zdrowia. Tym sposobem powinny być one ograniczone do minimum. Z kolei tlenek siarki wskazuje na czystość zastosowanego paliwa a jego stężenie jest niezależne od nastawy palnika.

Dla zapewnienia poprawnej pracy kotła w zasadzie powinien wystarczyć pomiar stężenia tlenu, tlenku węgla, temperatury spalin i otoczenia.

Instalator powinien poinformować użytkownika instalacji, że jego kocioł musi spełniać wymagania przepisów rozporządzenia ministra ochrony środowiska, zasobów naturalnych i leśnictwa z 28 kwietnia 1998 r. w sprawie dopuszczalnych wartości stężeń substancji zanieczyszczających w powietrzu (Dz.U. nr 55 z 1998 r. poz. 355). Załącznik nr 2 do tego aktu normatywnego zawiera tabelę dopuszczalnych ilości suchych gazów odlotowych w warunkach normalnych przy zawartości tlenu w spalinach wynoszącej 3%.

 

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 6/2016 2/2016 11/2015