Umbau von Holzvergaserkesseln auf Lambdasteuerung

Alles zur Optimierung und Tuningmaßnahmen an HV kesseln

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Stefan
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Umbau von Holzvergaserkesseln auf Lambdasteuerung

Beitrag #6 von Stefan » Do 28. Jan 2016, 01:41

Hallo,
um nicht jedem immer wieder das gleiche schreiben zu müssen hier etwas Information zu häufigen "Stolpersteinen" auf dem Weg zum lambdageregelten Druckgebläsekessel.
Beim Saugzugkessel kommen einige hier geschilderte Probleme nicht zu tragen, aber beides sind "Differenzdruckkessel", also kann das lesen hier auch Saugzug- Kesselbetreibern bei Problemen durchaus weiterhelfen.

Hier kann nicht diskutiert werden, wer hier was anderes lesen will muss mir Bescheid geben oder nen Fred dazu aufmachen. So, jetzt aber:

Lüfterleistung, Luftmenge gesamt:

Meist nutzen wir den bisherigen Lüfter als Primärlüfter weiter, dazu verbauen wir einen weiteren, in der Regel stärkeren Lüfter für die Sekundärluft. Die Drosseln mit welchen bisher die Primärluftmenge eingestellt wurde entfernen wir in der Regel auch.

Dann starten wir mit 50 oder gar mehr Prozent der Primärlüfterleistung und wundern uns warum der Umbau so gar nicht erfolgreich war...

Bedenken wir nun dass der Lüfter vor dem Umbau maximal 30% seiner Leistung primärseitig abgegeben und der Kessel funktioniert hat ist es Zeit ihn zumindest beim anfeuern auf diese 30% zu begrenzen.
Es braucht Zeit ein Glutbett aufzubauen, wer zu früh mit "Gewalt" zu viel Primärluft in den Füllraum bringt erreicht eher eine komplett brennende Füllung als ein sauberes Glutbett.

Mit dem alten Lüfter und dem neuen, stärkeren Sekundärlüfter kann der Kessel nun mit mindestens doppelter Luftmenge versorgt werden.
Das war aber vom Hersteller nie vorgesehen, dafür wurde er auch nicht ausgelegt. Also sollten wir es vermeiden dauerhaft die nun mögliche Luftmenge in den Kessel zu "pressen".

Es ist kein Fehler sekundärseitig eine hohe Lüfterleistung bei Bedarf bereit stellen zu können, man kann damit nach "Zusammenbruch" eines Hohlbrands den Restsauerstoff besser halten, aber das sollten temporäre Angelegenheiten bleiben. Für den Abbrand sollten im Schnitt 30% der Lüfterleistungen ausreichend sein.

So viel Luft wie nötig funktioniert meist viel besser als so viel wie irgend möglich, viele Probleme lösen sich dann von selbst.
Zuletzt geändert von jostmario am Sa 6. Feb 2016, 02:19, insgesamt 1-mal geändert.
Grund: Auf Bekanntmachung umgestellt


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Die Anheizklappe...

Beitrag #1082 von Stefan » Fr 5. Feb 2016, 16:17

...der zweite häufige Stolperstein.

Leider sind diese bei "billigen" Druckgebläsekesseln ab Werk selten wirklich dicht.
So lange per schwachem Lüfter nur mäßiger Druck, welcher über fest eingestellt Schieber irgendwie verteilt wird, anliegt brennt der Kessel trotzdem recht ordentlich, manche bestehen sogar die Erstmessung.

Wenn wir aber den Kessel auf Lufttrennung und Lambdaregelung umgebaut haben kann eine nicht wirklich absolut dichte Anheizklappe nun verheerend wirken.
Die oben angesprochene "Hochdruckbeatmung" potenziert das Problem noch.

Wir messen nun hinter dieser Klappe den Restsauerstoff im Rauchgas und wollen diesen auf einem konstanten Wert um die 5% halten.
Ist diese Klappe nicht dicht messen wir in einer Mischung aus Holzgas und Rauchgas weniger Restsauerstoff als wir im Rauchgas real hätten.
Dadurch regelt der Sekundärlüfter hoch, im Kessel entsteht ein höherer Druck und mehr Holzgas entweicht durch die undichte Klappe, die Sonde misst weniger Restsauerstoff und regelt den Sekundärlüfter weiter hoch. Das kann nicht gut gehen, irgendwann gelangt dann auch Sekundärluft in den Füllraum, dann wird es richtig heiß an der Düse, das Glutbett wird zerstört, da verbrennt dann auch schon mal ein Gitter das über der Düse liegt und die selber leidet auch.

Dank sekundengenauem Log können wir das Drama live verfolgen, ungläubig fragen wir und was wir falsch gemacht haben und prüfen später alle Änderungen wieder und nochmal.
Zur völligen Verwirrung läuft dann mancher Abbrand auch noch recht ordentlich, dann hat sich gleich am Anfang des Abbrands der Spalt der Anheizklappe mit Teer zugesetzt und alles ist gut. Vor dem nächsten Abbrand wurde die Klappe betätigt, der ausgetrocknete Teer ist weg gebrochen und das Drama beginnt erneut.

Beim Umbau sollte deshalb auf jeden Fall auch die Anheizklappe so modifiziert werden dass sie ganz sicher dicht schließt.
Wie das gemacht werden kann werde ich weiter unten beschrieben.


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Holzvergasung oder Holzverbrennung?

Beitrag #1083 von Stefan » Fr 5. Feb 2016, 16:22

Eigentlich ein Thema das alle Betreiber eines Holzvergaserkessels betrifft, aber uns Umrüster ganz besonders, deshalb hier:

Vielleicht hilft es wenn wir uns klarmachen, was Holzvergaser im allgemeinen Sprachgebrauch bedeutet. Nämlich einen Generator der Holzgas erzeugt, um damit einen Ottomotor anzutreiben.

Jedem wäre nun sofort klar, dass man nicht sofort nach dem Anzünden losfahren kann, und vor allem das nur soviel Luft in die Vergasungskammer gelangen darf das zwar die Glut erhalten bleibt, deren Hitze ja das Holz vergast, aber auf keinen Fall soviel, dass das Holz schon in der Vergasungskammer verbrennen kann. Denn was dort verbrennt kann ich ja nicht als Gas im Motor angekommen.

Das gleiche Prinzip gilt für unsere Holzvergaser- Heizkessel, im Füllraum sollte das Holzgas erzeugt, in der Düse mit Luft vermischt, und dann im Brennraum verbrannt werden.

Da im Gegensatz zum Ottomotor unser Brennraum nicht saugt, müssen wir dort im Füllraum einen geringen Druck aufbauen, der das Gas in den Brennraum befördert. Das wird schwieriger wenn die Anheizklappe nicht wirklich dicht ist, aber das hatten wir ja schon.

Aber es sollte uns nun klar sein dass wir nur soviel Luft in unsere Vergasungskammer bringen dürfen, dass das Glutbett heiß bleibt und der Druck ausreicht um das Gas durch die Düse zu befördern. Jeder Liter mehr macht uns nur Probleme weil damit nur das Holzgas schon im Füllraum verbrannt wird.

Auch warum jeder Abbrand mit einem stabilen Glutbett steht oder fällt sollte uns nun ganz klar sein.

Ich will hier keinem unterstellen dass er nicht verstanden hätte wie so etwas banales wie Holzvergasung funktioniert, im wesentlichen berichte ich eher von Fehlern die ich selbst am Anfang gemacht habe, aber mir hat es ja auch so deutlich keiner vorher gesagt.


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Die Fehlersuche...

Beitrag #1084 von Stefan » Fr 5. Feb 2016, 16:39

Zuerst mal sollten wir uns klarmachen was wir brauchen damit das Ganze funktioniert:
Das wären ein dichter, im besseren Fall isolierter Füllraum,
ein stabiles Glutbett über der Düse das das darüber liegende Holz welches nachrutschen kann ausgast,
eine freie Düse durch die das Gas den Füllraum verlassen kann,
einen großen isolierten Brennraum in dem das Gas Zeit hat bei ausreichender Temperatur auszubrennen,
sowie einen freien Rauchgasweg, der nicht soviel Widerstand hat, dass wir mit dem Primärlüfter das Gas nach hinten raus pressen müssen,
und ausreichend, aber nicht zu viel Kaminzug der uns dabei hilft.
Dazu kommt dann lediglich noch das richtige Verhältnis von Primär- und Sekundärluft, welches aber für eine effektive und schadstoffarme Verbrennung konstant geregelt sein sollte.

Sind diese Voraussetzungen erfüllt wird der Kessel sauber brennen.

Der dichte Füllraum, insbesondere die Anheizklappe wurden ja schon besprochen,
also zum Glutbett:
Da kann man schon beim Anzünden viel falsch machen, insbesondere wenn wir anzünden und die Anheizklappe lange offen lassen brennt meist schon der ganze Füllraum bevor wir den Kessel wirklich starten. Dann verbrennt bei von oben zugeführter primär Luft der Sauerstoff schon oben im Füllraum und kann über der Düse nicht mehr zur Bildung eines Glutbetts beitragen.
Es kann also durchaus hilfreich sein, zweistufig anzufeuern:
Dazu machen wir mithilfe der Restkohle und nur wenig Holz ein Feuer im Kessel und lassen diesen ca. 10-20 min laufen. Dann machen wir wieder auf, schieben alles über der Düse zusammen und füllen den Kessel. Nun sollten wir auf jeden Fall ein schönes Glutbett haben, wenn wir damit nun sorgsam umgehen wird der Kessel sauber brennen. Pressen wir jetzt aber zu viel Primärluft in den Kessel wird dieses Glutbett durch die Düse geblasen bevor es ausreichend Hitze abstrahlen kann um das darüber liegende Holz zu vergasen.

Das nächste dann häufig auftretende Problem betrifft das nachrutschen des Brennstoffs. Richtiges einschichten ist nicht ganz einfach und will gelernt sein, hilfreich ist es immer alle Scheite mit der dickeren Seite nach unten ein zu stapeln, dann brennt diese zuerst weg und es klemmt deutlich seltener. Erfahrung und Geschick des Anwenders lassen sich hier nur schwer durch Beratung ersetzen.
Das von User Friedrich entwickelte HKS (Holzgas- Kontroll- System) kann dieses Problem praktisch vollständig beheben,
die wasserführenden Wände des Füllraums mit Einhängeblechen oder Keramikfasermatten zu isolieren mindert das Problem ebenfalls enorm, dabei sinkt dann meist die Kesselleistung zu Gunsten längerer Brenndauer.
Auch eine weitere Entwicklung von Friedrich, der "Holzgasverteiler", kann, wie schon berichtet wurde, die Hohlbrandneigung deutlich verringern. Die Entwicklung ist aber noch im Gange und hier hoffentlich weiter zu verfolgen.

Der letzte Punkt betrifft nun dem Rauchgasweg.
Der darf keinen zu großen Widerstand bieten. Der Abstand von der Brennkammer zur Tür muss bei geschlossener Tür groß genug sein, hinter der Brennkammer darf auf dem Weg zu den Wärmetauscherrohren und auch danach am Kessel stutzen oder in den Rauchrohrbögen nicht so viel Asche liegen, dass der Rauchgasstrom behindert wird.
Tubulatoren, bessere Turbulatoren, seitliche Rauchgasbremsen, und andere effizienzsteigernde Einbauten, auch von Düsenschutzrosten usw. sollten erst erfolgen wenn der Kessel zuverlässig sauber brennt.

Dann noch ein Wort zum Kaminzug, der sollte natürlich im vom Kesselhersteller angegebenen Bereich liegen, ein Zugregler kann da hilfreich sein.
Insbesondere wenn man Probleme mit dem Kessel hat ist es wichtig den Kaminzug in kaltem und warmem Zustand zu kennen. Heizungsbauer und Schornsteinfeger können den messen, wer mehr als solche Momentaufnahmen will findet hier im Forum eine Anleitung für einen "Zugmesser im Eigenbau" oder sucht z.B. bei ebay nach einem Messgerät.

Abschließend noch ein Wort zur Geduld:
ein einzelner guter oder schlechter Abbrand sagt gar nichts aus. Holz ist nun mal kein genormter Brennstoff mit immer gleicher Feuchte und Energiegehalt der in allen Situationen gleichmäßig nachrutscht. Jeder Erfolg oder Misserfolg sollte also durch mindestens fünf weitere Abbrände verifiziert werden, anders lassen sich keine auch nur einigermaßen fundierten Schlüsse daraus ziehen.


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Anheizklappe abdichten...

Beitrag #1096 von Stefan » Fr 5. Feb 2016, 19:10

...packe ich jetzt einfach auch noch hier dazu.

Bei mir war der Stutzen nicht plan, das lässt sich mir einer Schruppscheibe, der Flansche von einer Flex, einer M14 Schraube und einer Bohrmaschine mit großem Bohrfutter beheben:
Schruppbohr.jpg


Ist etwas fummelig die Schraube einzuspannen, da die natürlich von hinten und die Bohrmaschine durch für Fülltür von vorne rein muss. Eine Anlaufscheibe wäre praktisch gewesen, geht aber auch ohne, sieht dann so aus:
AHK_Anlagefl_geschliffen.jpg


Zudem war die Klappe zu tief:
AHK_Pos_org.jpg


also hab ich den Halter abgeflext,
AHK_Halter_ab.jpg

da kommt man mit ner kleinen Flex recht gut rein, und höher wieder angeschweißt. Zuvor den Bandstahl noch so zurecht gebogen dass ich etwas mehr Luft zum Stutzen bekommen habe.
Zwischen Bandstahl und Anheizklappe ist jetzt eine Mutter die auf beiden Seiten konisch abgedreht wurde so dass die Platte nur in der Mitte Druck bekommt:
Konusmutter.jpg


Füllraumseitig kam auf die Platte erst eine Lage Cosylat und dann eine Ronde aus Kupferblech. Vom Füllraum aus:
Kupferdichtung.jpg

kann man schön sehen wie sich das Blech an der Planfläche anlegt.

Ob das Kupfer den Betrieb mit "vergessener", also offener Anheizklappe aushalten würde ist sicher fraglich, ein weiteres Argument für einen Taster an der Anheizklappe der die Lüfter weg und ggf. das Absauggebläse ein schaltet. Bei mir hält es jedenfalls seit Juli 2015.
Das Cosylat bekommt auch keinen Teer mehr ab der es beim abbrennen zerstören könnte, bei mir macht das Ganze bisher einen dauerhaften Eindruck.

Allerdings darf insbesondere beim Orlan die Kupferscheibe max. 1-2 mm größer als die Platte sein, sonst hängt das Blech sich an der Mechanik ein und verbiegt, dann ist es natürlich nicht mehr dicht.

Wenn jemand eine andere Lösung dokumentieren möchte gebt einem moderator oder Admin Bescheid, dann sperren wir hier kurz auf damit das gepostet werden kann.
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Füllraumtüre abdichten, mit Silikon.

Beitrag #1164 von Stefan » Sa 6. Feb 2016, 18:43

1 Kartusche Elastosil E10 besorgen,
das ist dünnflüssig. Pastöse Silikone gehen natürlich auch, sind aber nicht so einfach zu verarbeiten.

Los gehts:

Tür abbauen, Scharniere 1 Umdrehung raus, Anlagefläche der Dichtung am Kessel einfetten.

Dichtung der Tür sauber machen, ausblasen, falls schon Silikon drauf ist mit Scheuermittel (keine Verdünnung verwenden) sauber machen. Dann natürlich trocknen lassen...

Dann das E10 drauf, dazu Türe auf die Außenseite legen, das Zeug läuft schön.

Warten bis die Oberfläche gut vernetzt ist, einhängen und den Verschluss nur so weit zu machen dass er grad hält.

Warten bis das E10 ganz vernetzt hat 24 h sollten reichen. Dann Türe wieder abbauen, Scharniere wieder eindrehen, Zapfen und Schloss mit Kupferfett schmieren, fertig.
Ist bei mir seit Jahren absolut dicht.

Die Einstellung sollte natürlich passen bevor die Scharniere eine Umdrehung raus gedreht werden.

Sieht bei mir nach 3 Jahren so aus:
Tuer_2.jpg


Wenn irgendwo noch was durchdrückt ist das einfach zu finden, dort wird das rote Silikon schwarz...

Das geht natürlich nur an der Füllraumtür, die Temperaturen dort hält das E10 gut aus.
An der Brennraumtür wird es dafür viel zu heiß, aber dort kann es ja (hoffentlich ) auch nicht raus rauchen...
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Dichte Rückschlagklappen, auch mit Silikon...

Beitrag #1837 von Stefan » Fr 12. Feb 2016, 00:23

Rückschlagklappen sollten meiner Überzeugung nach am HV verbaut sein,
auch wenn die meisten Saugzügler keine haben.

Meine habe ich gleich richtig dicht gemacht und mit einem Gewicht versehen das verhindert dass die Klappen durch den Kaminzug aufgezogen werden können.

Dadurch erlischt die Flamme in der Brennkammer nicht nur bei Stromausfall innerhalb von wenigen Sekunden,
auch der Restsauerstoff wird im Ausbrand viel besser regelbar,
zudem kokelt die Restkohle nach Ausbrand nicht mehr langsam weg. Aus ist aus und fertig.

Hier mal Bilder von meinen dichten Rückschlagklappen:

Rueckschlagklappe_1.jpg


Rueckschlagklappe_2.jpg


Bedarf:
Stück Blech,
Stück Draht,
Stücke Alurohr oder was anderes mit runden Loch,
Rundmaterial 12 mm 25 mm lang pro Klappe,
PU- Baukleber und Silikon Elastosil E10, mein persönlicher Liebling unter den Silikonen...

Hab das alles mit PU- Baukleber zusammen geklebt, die binden meist schnell ab (mit Luftfeuchte, föhnen hilft also nix).

Nur die Silikondichtung war etwas aufwändiger, dazu hab ich ne Raupe Elastosil E10 rum gelegt, stabile Plastikfolie drauf und dann die Klappe drüber gelegt. Nach 2-3 Stunden das noch nicht vernetzte Material in der Mitte raus geputzt, so ist die "doppellippige" Dichtung entstanden.
Ist vielleicht auch "overkill", aber jedenfalls dicht 8-)
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