Napojení kotle na pelety a související aspekty

Článek zpracovává téma napojení kotle na pelety a s tím související aspekty. Popisuje základní kategorizaci teplovodních kotlů dle druhu paliva a způsobů jeho dodávky. V závěru je uveden příklad optimálního návrhu zdroje včetně matematických vztahů pro stanovení velikosti skladovacího prostoru pro palivo. Téma je určeno odborné veřejnosti.

Biomasa jako palivo

S nárůstem cen fosilních paliv a energií koncem minulého století začal výrazný nárůst zájmu o obnovitelné zdroje. U biomasy se vedle tradičního využívání kusového dřeva stále více využívá dřevní odpad ve formě pilin a štěpky a novým fenoménem v této oblasti jsou pak pelety.

Jako biologické palivo je normou definována dřevní hmota ve formě kulatiny, štěpků, pilin a výlisků, tj. briket a pelet. Výhřevnost jednotlivých forem je závislá především na vlhkosti w (procentuální hmotnostní podíl vody v surovině), která se pohybuje se v rozmezí 7 až 19 MJ/kg. Jehličnaté dřevo má vyšší výhřevnost, ovšem nižší hustotu. Podíl popelovin je v rozmezí 0,5 až 3 % a je závislý především na podílu kůry v palivu. Vyšší podíl kůry = více popelovin.

Uveďme si základní parametry biomasy, která se nejběžněji využívá v malých kotelnách. Brikety a pelety - musí být lisovány ze suché hmoty s w < 10 %, proto je jejich výhřevnost 17 až 18 MJ/kg, objemová hmotnost pelet je 650 kg/prms a u briket se dle jejich tvaru pohybuje na hranici 600 kg/prm. Zajímavostí je, že hustota pelet je vyšší jak 1000 kg/m3, proto by správně vyrobená peleta neměla ve vodě plavat, což je jednoduchý test kvality. Právě kvalitní vylisování zaručuje peletě vedle vysoké výhřevnosti a hustoty také velkou mechanickou odolnost.

Norma rozděluje kotle do 3 tříd podle účinnosti a míry vypouštěných emisí. Výrobce musí uvádět třídu, do které byl kotel autorizovanou osobou zařazen. Pro uživatele je to důležitá informace o případném vlivu zdroje tepla na okolní prostředí.

Čtěte také: Připojení odpadu snadno a rychle

Druhy kotlů na biomasu

Ostatní kategorie kotlů na pevnou biomasu se rozdělují shodně jako kotle na uhlí a koks. Podle požadavku na komín se dělí na kotle s nuceným tahem a kotle s přirozeným tahem. Podle způsobu regulace pak na kotle pro rychle odpojitelnou, částečně odpojitelnou a neodpojitelnou otopnou soustavu.

Litinové kotle

Litinové kotle jsou vhodným řešením pro spalování vlhčího tvrdého kusového dřeva, kdy je w < 30 %. Vzhledem k prohřívacímu způsobu spalování nejsou v žádném případě vhodné pro spalování drobného dřeva a dřevního odpadu. Tato paliva rychle nahořívají v celé vrstvě, rychle uvolňují prchavé látky, které nestačí v kotli vyhořet. Vedle účinnosti na hranici 50 % se to pak projevuje především velice tmavým kouřem, který vychází po značnou část topení z komína.

Výkon se dá regulovat prakticky pouze množstvím paliva v násypce a regulací tahu pomocí klapky na sání spalovacího vzduchu. Vzhledem k velkému množství žhavého paliva je možnost regulace značně omezena. Díky nízké tlakové ztrátě na straně spalin jsou vhodné pro komín s malým tahem do 15 mbar. Při volbě komína je nutné počítat s tím, že se teplota spalin může při spalování suchého dřeva dlouhodobě pohybovat v oblasti 300 až 400 °C. Nízká cena je vykoupena nízkou účinností, která se reálně pohybuje u dřeva na hranici 60 %. Relativně malý objem násypky znamená zvýšené nároky na obsluhu , zvláště přikládání paliva.Tyto kotle se emisně řadí převážně do 1.

Ocelové kotle s ruční dodávkou paliva

Ocelové kotle s ruční dodávkou paliva jsou vhodné pro drobnější dřevo a dřevní odpad. Převážně se jedná o kotle odhořívací s pohyblivým roštem. Vzhledem k tomu, že nenahořívá celá vrstva paliva v násypce, lze tyto kotle snáze řídit regulací přisávání primárního a sekundárního vzduchu, vyžadují však komín s větším tahem nad 25 mbar. Malý objem násypky paliva znamená opět zvýšené nároky na obsluhu, tj. na přikládání, roštování. Reálná účinnost kotlů se pohybuje na hranici 65 %. Emisně tyto kotle dosahují zařazení maximálně do 2.

Ocelové kotle speciální (zplynovací)

Ocelové kotle speciální, tzv. zplynovací, představují moderní technologii spalování kusového dřeva. Jsou to kotle odhořívací převážně s odtahovým ventilátorem a s poměrně vysokou účinností spalování, která se reálně pohybuje na hranici 75 %. Konstruovány jsou především na kusové dřevo o vlhkosti do 20 %, drobný dřevní odpad a dřevní brikety.

Čtěte také: Od nabídky k předání díla

Výkon kotlů se dá relativně dobře regulovat v rozsahu 50-100 % jmenovitého výkonu díky regulaci dodávky spalovacího vzduchu ventilátorem. Mají ve většině případů až dvojnásobný objem násypné šachty oproti běžným kotlům. To spolu s vyšší účinností znamená podstatné snížení četnosti obsluhy 4-5 x denně. I když vyžadují suché palivo, pro zvýšení jejich životnosti nad 5 let je prakticky nezbytné vedle udržování teploty vratné vody nad 60 °C také zapojení s akumulační nádrží. Jejich cena je o 1/3 vyšší než u obyčejných. Emisně dosahují tyto kotle běžně 2. třídy, v některých případech 3.

Automatické kotle

Automatické kotle představují nejnovější technologie spalování. Díky zásobníkům paliva o velkých objemech a automatickému doplňování paliva umožňují několikadenní bezobslužný provoz. Jsou převážně ocelové s nuceným i přirozeným odtahem spalin. Určeny jsou pro drobný dřevní odpad ve formě pilin a štěpky a pro pelety.

Existuje mnoho konstrukčních řešení dopravy paliva, hořáků i kotlových těles. Vedle různého komfortu, jako je el. zapalování, a automatické odpopelňování, se vyznačují také různými cenami a různými požadavky na kvalitu paliva. Je nutné proto zvolit vhodné řešení pro dané podmínky i možnosti investora. Ceny automatických kotlů jsou dvoj až trojnásobné oproti obyčejným litinovým a ocelovým kotlům, jejich reálná účinnost však v celém režimu spalování u většiny výrobků přesahuje 80 %.

Navíc možnost několikadenního nepřetržitého provozu podstatně zvyšuje tepelnou pohodu ve vytápěném objektu, který není vystaven periodickému ohřívání a opětovnému vychládání. Také u všech kotlů na dřevo by měl být splněn alespoň základní požadavek na teplotu vratné vody, která by neměla při běžném provozu klesnout pod 60 °C, individuálně dle výrobce. Kondenzát vznikající při spalování dřeva je značně agresivní, proto je s ohledem na životnost kotle vhodné jej provozovat dlouhodobě na vysoký výkon. To umožňuje zapojení s akumulační nádrží, které se doporučuje zvláště u dražších zplynovacích kotlů. U automatických kotlů se doporučuje pro případ spalování nedřevní rostlinné hmoty. Podle požadavků a finančních možností investora lze za použití různých úrovní regulace patřičně řídit "natápění" nádrží i distribuci vody to otopného okruhu.

Velikost kotelny a skladování paliva

Velikost kotelny je do značné míry odvislá od zvolené technologie spalování i způsobu řešení skladového hospodářství. Kotle s ručním přikládáním paliva vyžadují větší manipulační prostor pro přikládání a čištění. Běžné dřevo má až 5x více popelovin než pelety. Pokud je dřevo skladováno mimo budovu, ve které je kotelna, mělo by v samotné kotelně být počítáno s uskladněním paliva v bezpečné vzdálenosti od kotle alespoň na denní provoz. Naopak v případě instalace peletového kotle, s průběžným doplňováním paliva několikametrovým šnekovým či pneumatickým dopravníkem, jsou prostorové nároky na samotnou kotelnu minimalizovány. Případ základního zapojení malého kotle s ručním přikládáním paliva je uveden v kapitole o kotlích na uhlí.

Čtěte také: Připojení pračky k odpadu - návod

Obecně platí pro plánování skladového hospodářství pravidlo, že by měla být minimalizována potřeba doplňování paliva v průběhu topné sezóny, kdy jsou ceny paliv nejvyšší. Prostor pro skladování by tak měl být v maximální možné míře schopen pokrýt roční spotřebu paliva. Výjimkou jsou piliny a štěpka s vlhkostí nad 25 %. Pokud není zajištěno intenzivní větrání, začíná toto palivo po určité době degradovat a plesnivět. Vedle snižování výhřevnosti to přináší i zdravotní nebezpečí od spor a plísní a také možnost samovznícení. Proto se nemají skladovat v obytných prostorech, kde je kotelna přímo v domku. Nedoporučuje se předzásobení delší než na dva měsíce.

U skladování kusového dřeva je nutné si uvědomit, že čerstvé dřevo vysychá na požadovanou vlhkost 20 % 18 až 24 měsíců. Rychleji vysychá štípané kratší dřevo pod větraným přístřeškem. Z pohledu skladování a manipulace jsou nejvhodnější pelety. Od výrobců jsou distribuovány v pytlích po 15 kg, ve velkoobjemových vacích (big bag po 1m3) nebo v cisternách.

Způsoby skladování pelet

• Varianta A: Ruční doplňování pelet. Skladový prostor není zapotřebí nijak stavebně upravovat. Náročnější je na obsluhu, která spočívá v průběžném doplňování pelet. Jednou za 3-5 dní je třeba doplnit cca 200 kg pelet v pytlích po 15 kg ze skladu do zásobníku kotle.
• Varianta B: Šnekový dopravník doplňuje pelety ze skladu průběžně podle požadavku. Vzdálenost mezi skladem a kotlem je zpravidla do 6 m a pod úhlem do 45°.
• Varianta C: Skladování ve velkoobjemových vacích o objemu 2 až 10 m3, které jsou vyrobené ze speciální antistatické textilie vyspádované do sběrného místa, ve kterém je umístěná sběrná sonda pro pneumatický, či šnekový podavač, sklad není zapotřebí stavebně upravovat, ale objemová využitelnost je do 45 %.

V zemích, kde bylo rozšířeno skladování topných olejů v podzemních tancích, se využívá tento způsob skladování také pro pelety.

Příklad návrhu

Pro vytápění a ohřev TV je projektantem požadován kotel na pelety o výkonu 16 kW, technická místnost, což je sklad pelet, o půdorysu 3,5 x 3,5 m a o výšce 2,8 m, je umístěna vedle kotelny. Z navržených kotlů si investor vybral kotel o jmenovitém výkonu 20 kW. Technická místnost určená jako sklad pelet má objem 34,5 m3, pro všechny varianty skladování proto postačuje na uskladnění celoroční potřeby pelet. Konečná volba závisí na investičních možnostech.

Finanční náročnost na varianty B a C je srovnatelná. Varianta B vyžaduje vyspádování skladu, což je cenově srovnatelné s pořízením 2 textiních zásobníků pro variantu C. Vzdálenost od kotelny umožňuje zvolit šnekový i pneumatický dopravník ke kotli. Pneumatický je hlučnější, ale pracuje pouze cca 5 min. denně. Šnekový není tak hlučný, ale pracuje denně podstatně déle a je celkově energeticky náročnější. Pořizovací náklady na oba typy dopravníků jsou přibližně shodné.

Způsob skladování a dopravy paliva nemusí být řešen okamžitě.

tags: #napojeni #kotle #na #pelety #na #odpad

Oblíbené příspěvky:

• Geografické rozšíření živých organismů
• Historie a znečištění v Neratovicích
• Kontejnery na odpad Chomutov: Kompletní průvodce
• Specifika veřejných a soukromých emisí dluhopisů
• Obnovitelné zdroje a životní prostředí