Kotły na biomasę.pdf

R APORT 25

Kotły na biomasę

wstêpna obróbka biomasy, czyli brykieto-

wanie lub granulowanie.

Biomasê charakteryzuje ma³a zawar-

toœæ czêœci niepalnych oraz zwi¹zków siarki

i azotu. Emisja tlenków tych pierwiastków

jest wiêc du¿o mniejsza ni¿ w przypadku

spalania paliw kopalnych.

Pod wzglêdem energetycznym 2 tony

biomasy równowa¿ne s¹ 1 tonie wêgla ka-

miennego. Pod wzglêdem ekologicznym

biomasa jest lepsza ni¿ wêgiel, gdy¿ podczas

spalania emituje mniej SO 2 ni¿ wêgiel.

BIOMASA

paliwo za grosze

Ekologiczn¹ zalet¹ spalania biomasy

jest „zerowa emisja CO 2 ”, co oznacza, ¿e

w wyniku spalania powstaje tylko tyle

CO 2 , ile ponownie asymiluj¹ roœliny

w czasie wzrostu. Inaczej mówi siê, ¿e po-

wstaje tylko „neutralny” CO 2 , a nie ma

emisji „dodatkowego” CO 2 .

S³oma

Do ogrzania domu jednorodzinnego

potrzebne s¹ zbiory s³omy z powierzchni

ok. 5 ha. Dom o powierzchni 100 m 2 i po-

trzebach energetycznych 100 kWh/m 2 na

rok mo¿na ogrzaæ zu¿ywaj¹c rocznie 5 ton

s³omy (przy sprawnoœci kot³a 75%). No-

woczesne kot³y do spalania s³omy pracuj¹

ze sprawnoœci¹ dochodz¹c¹ do 80-90%,

przy bardzo niskiej emisji gazów . Ale

warunkiem spalania s³omy jest utrzyma-

nie jej wilgotnoœci poni¿ej 20%, najlepiej

ok.15%.

Czynnikiem ograniczaj¹cym stosowa-

nie s³omy s¹ wysokie koszty inwestycyj-

ne. Jak wykazuj¹ badania cena pozyska-

I sta³o siê. Podwy¿ka cen gazu i oleju opa³owego

spowodowa³a wzrost zainteresowania paliwami

tañszymi, a co wa¿ne ekologicznymi. Coraz chêtniej

do ogrzewania domów wykorzystuje siê drewno opa-

³owe i jego odpady oraz s³omê, czyli tzw. biomasê.

Jest to mo¿liwe równie¿ dziêki du¿ej ofercie kot³ów

do spalania tego rodzaju paliw.

Kocio³ na biomasê mo¿e osi¹gn¹æ spraw-

noœæ nawet powy¿ej 80% (fot. Kot³obud)

Matylda Grzywacz

cji biomasy s¹ drewno oraz s³oma

zbó¿ i rzepaku. Prowadzone s¹ równie¿

badania nad wykorzystaniem na cele

energetyczne innych roœlin – s³omy mal-

wy, rdestu oraz wierzby z gatunku Salix

Viminalis . Najprostszym sposobem ener-

getycznego wykorzystania biomasy jest

jej bezpoœrednie spalanie dla uzyskania

np. ciep³a u¿ytkowego. Mo¿liwa jest

2004 10

Dom

P odstawowymi surowcami do produk-

budujemy

Tabela 1. Charakterystyka paliw [wg. BAPE S.A.,

Racjonalizacja przetwarzania i u¿ytkowania energii)

Zalety wykorzystania s³omy do celów

energetycznych w porównaniu z kot³a-

mi na wêgiel:

redukcja emisji CO 2 , SO 2 , NO x ;

redukcja palenia s³omy na polach-

unikniêcie wielu po¿arów i degradacji

œrodowiska naturalnego;

du¿a sprawnoœæ urz¹dzeñ;

doœæ ma³y nak³ad robocizny przy obs³u-

dze kot³ów (nak³adanie jedynie na stó³ po-

dawczy paliwa, zapas na 6-8 godzin);

wykorzystanie lokalnego odnawialne-

go Ÿród³a energii.

Rodzaj Sk³ad chemiczny % wagowy s. m. Wilgotnoœæ

Wartoœæ

Emisja kg/GJ

paliwa

(sucha masa)

opa³owa

CH 2 N 2

popió³

MJ/kg CO 2 NO x

SO 2 py³y

wêgiel

>68

4,5

1 0,5-1,2 <15

2-10

100 0,3-0,4 0,5-1 0,05

olej

0,3-1

0,055- 0,15-

opa³owy

0,15

0,5

gaz

69,5 23,5

48,7

0,05-

ziemny

0,15

s³oma

45 0,2

0,1

3,7

10-20

0,16

0,07 0,02

drewno

43 0,1

0,9

10-20

0,16

0,02

nia jednej tony s³omy (obejmuj¹ca kosz-

ty przygotowania s³omy do spalania

w formie beli prostok¹tnych lub okr¹-

g³ych) wynosi 80-100 z³. Jednak koszt

zakupu urz¹dzeñ jest doœæ du¿y i mo¿e

siê okazaæ op³acalny dopiero przy budo-

wie kot³owni przeznaczonej dla kilku

domów.

Okres zwrotu nak³adów inwestycyj-

nych w przypadku kot³owni opalanych s³o-

m¹ wynosi ok. 6 lat. Dla porównania: ceny

kompletnych systemów opalanych s³om¹ s¹

1,5-2 razy wy¿sze ni¿ dla kot³ów opalanych

drewnem.

Podczas zbiorów s³oma od razu zwijana

jest na polach w tzw. baloty . Zazwyczaj s¹

one prostopad³oœcienne o wymiarach 40-

60x40-60x70-80 cm i wa¿¹ oko³o 8-12 kg.

Mo¿e byæ te¿ zwijana w okr¹g³e baloty

œrednicy 125-170 cm i ciê¿arze 150-250 kg.

Nowoczesne prasy daj¹ baloty prostopad³o-

œcienne o ciê¿arze powy¿ej 400 kg.

Na naszym rynku jest kilku producen-

tów kot³ów na s³omê ma³ej mocy. Ciesz¹ siê

one popularnoœci¹ wœród gospodarstw rol-

nych, w których tego paliwa jest pod do-

statkiem.

Kot³y ma³ej mocy przystosowane s¹

do spalania balotów o ciê¿arze do 12 kg .

Obs³uga ich jest prosta, bowiem do kot³a

³aduje siê rêcznie baloty od 2 do 6 sztuk,

nie czêœciej ni¿ trzy razy na dobê. W lecie

jeden wsad s³omy zapewnia wystarczaj¹c¹

energiê do produkcji ciep³ej wody. Aby

zminimalizowaæ obs³ugê, w uk³adzie

ogrzewania konieczny jest zbiornik aku-

mulacyjny, gromadz¹cy ciep³¹ wodê na

potrzeby c.o. i c.w.u. Wielkoœæ zbiornika

dobiera siê do mocy kot³a. Wa¿ne jest, aby

w tego typu kot³ach, s³oma przeznaczona

do spalania by³a dobrze wysuszona.

W przeciwnym razie spalanie bêdzie je-

dynie czêœciowe. Wartoœæ energetyczna

zawilgoconych balotów mo¿e siê zmniej-

szyæ nawet o po³owê, czyli do 8 MJ/kg.

G³ówne elementy kot³a na drewno (fot. Neskop)

uk³ad elektroniczny steruj¹cy prac¹

wentylatora (nadmuchu) i pompy

Drewno

Mniej uci¹¿liwym paliwem jest drew-

no. Konieczne jest wprawdzie zapewnienie

transportu i przestrzeni magazynowej, ale

op³acalne jest jego stosowanie nawet w ma-

³ych domach jednorodzinnych.

Do ogrzewania domów wykorzystuje

siê drewno nieprzerobione lub przerobione.

Drewno nieprzerobione to: drewno

opa³owe, kora, ig³y lub liœcie rozdrobnio-

ne w zgniataczu rolkowym lub m³ynie bi-

jakowym, a tak¿e zrêbki paliwowe uzy-

skiwane jako produkt uboczny obrabia-

nia k³ód w tartakach oraz pozosta³oœæ po

wyrêbach.

Drewno przerobione to:

trociny – produkt odpadowy powstaj¹-

cy podczas pi³owania;

brykiety – wytwarzane przez sprasowa-

nie rozdrobnionego drewna, maj¹ kszta³t

cylindryczny lub prostopad³oœcienny i wy-

miary 10-30 cm;

granulki – wytwarzane podobnie jak

brykiety przez sprasowanie dok³adnie

rozdrobnionego materia³u. Granulki ma-

j¹ zwykle kszta³t cylindryczny i s¹ mniej-

sze od brykietów. Czêsto w procesie ich

drzwiczki

zasypowe

wyczystka

komory spalinowej

wyjœcie czynnika grzewczego

do sieci c.o.

czopuch

(pod³¹czenie do komina)

drzwiczki

do usuwania

szlaki

powrót czynnika

grzewczego z sieci c.o.

popielnik

zasilanie

kot³a w wodê

dŸwignia

od popielnika

komora

paleniskowa

komora

wodna

wyczystka dolna popielnika

Dom 10 2004

budujemy

R APORT 25

Kotły na biomasę

produkcji jednoczeœnie prowadzi siê do-

suszanie;

py³ drzewny – powstaje z wysuszonego

materia³u surowego poddanego mieleniu

na cz¹stki o rozmiarach mniejszych ni¿

1 mm.

Drewno energetyczne sk³ada siê

z materia³u palnego zawieraj¹cego: wêgiel

(50-52 %), wodór (6-6,5 %), tlen (40-44 %),

azot (ok. 0,2 %), siarkê (ok. 0,1 %); wodê

o udziale objêtoœciowym 20-60 %, która

wp³ywa istotnie na wartoœæ opa³ow¹ pali-

wa.

W kot³ach z dolnym spalaniem spala-

nie nastêpuje w pobli¿u tylnej œciany komo-

ry spalania lub w komorze spalania, która

znajduje siê w tylnej czêœci komory zasypo-

wej, w miejscu doprowadzenia powietrza.

S¹ równie¿ kot³y, które mog¹ spalaæ

drewno o wilgotnoœci do 35% . Wartoœæ

opa³owa drewna wysuszonego jest porów-

nywalna z wêglem brunatnym.

Wilgotnoœæ paliwa ma natomiast zna-

czenie przy stosowaniu kot³ów zgazowuj¹-

cych , wykorzystuj¹cych proces suchej de-

stylacji (pyrolizy, zgazowania) drewna .

Do tego typu kot³ów zaleca siê wy³¹cznie

drewno drzew liœciastych (np. buk, d¹b),

sezonowane co najmniej 18 miesiêcy.

Drewno trzeba odpowiednio przygotowaæ

do spalania, czyli poci¹æ je na odcinki od-

powiedniej gruboœci i d³ugoœci. Kot³y te

wymagaj¹ wprawdzie wiêkszej pracy w ce-

lu przygotowania paliwa, ale zapewniaj¹

sprawnoœæ ok. 83%. Stosowanie drewna

wilgotnego w takich kot³ach mo¿e spowo-

dowaæ zupe³ny zanik procesu zgazowania,

co znacznie zmniejsza sprawnoœæ kot³a

i skraca ¿ywotnoœæ wymiennika.

Pelety (fot. Barlinek)

Cech¹ charakterystyczn¹ paliw drew-

nopochodnych jest wysoka zawartoœæ

sk³adników lotnych. Oko³o 80 % suchej

masy odparowuje podczas suchej destylacji

(ogrzewania). Tylko 20 % masy drewna sta-

nowi¹ nielotne zwi¹zki wêgla, które ulegaj¹

spaleniu na ruszcie, podczas gdy wiêkszoœæ

sk³adników lotnych spala siê nad rusztem.

St¹d efektywne spalanie tego typu paliw

wymaga stosowania kot³ów specjalnej kon-

strukcji.

W zwyk³ych kot³ach komorowych (ze

spalaniem górnym lub dolnym), gdzie

drewno jest najczêœciej spalane jako pali-

wo zastêpcze, wilgotnoœæ czy gatunek

drewna nie wp³ywaj¹ wyraŸnie na proces

spalania i sprawnoœæ kot³a. Mog¹ jednak

mieæ wp³yw na czêstotliwoœæ czyszczenia

wymiennika ciep³a czy przewodu komi-

nowego. Najlepiej, gdy wilgotnoœæ drew-

na wynosi 20%. W kot³ach ze spalaniem

górnym powietrze doprowadzane jest do

ca³ej objêtoœci paliwa. Spalanie reguluje

siê przez ograniczenie ci¹gu kominowe-

go za pomoc¹ regulatora.

s¹ paliwem zawieraj¹cym znikome iloœci

popio³u.

Najbardziej efektywne spalanie tego

paliwa nastêpuje w kot³ach wyposa¿o-

nych w specjalne palniki. Maj¹ mo¿liwoœæ

regulacji mocy, nie cofa siê w nich ogieñ,

s¹ samoczyszcz¹ce. Odpowiednie propor-

cje paliwa i powietrza dostarczane do pal-

nika powoduj¹, ¿e zgazowane pelety pal¹

siê intensywnym p³omieniem.

Paliwo przysz³oœci

Z przeprowadzonych analiz wynika,

¿e w Polsce wœród biomasy najpowa¿niej-

szym Ÿród³em energii odnawialnej jest

s³oma .

Rocznie w rolnictwie i leœnictwie wy-

twarzana jest biomasa równowa¿na pod

wzglêdem kalorycznoœci 150 mln ton wê-

gla – 1 t wêgla to 1,5 t biomasy.

Od momentu wst¹pienia Polski do Unii

Europejskiej na cele energetyczne mo¿na

bêdzie wykorzystywaæ uprawy z gruntów

wy³¹czonych z produkcji rolnej ze wzglêdu

na limity produkcyjne. Wed³ug ocen rz¹do-

wego dokumentu z 2000 r. „Strategia roz-

woju energetyki odnawialnej”, z biomasy

w 1999 r. wyprodukowano 101,8 PJ energii,

co stanowi a¿ 98,05% produkcji energii ze

Ÿróde³ odnawialnych.

Ogromna liczba kot³owni zasilanych

s³om¹ w województwach pomorskim

i warmiñsko-mazurskim, kot³owni opala-

nych drewnem w województwach lubu-

skim i dolnoœl¹skim, pokazuj¹, ¿e bioma-

Pyroliza to proces suchej destylacji

drewna, polegaj¹cy na termicznym rozk³a-

dzie substancji organicznych i nieorganicz-

nych w czasie ograniczonej dostawy tlenu.

Proces ten jest wykorzystywany do pozy-

skania z drewna gazu drzewnego.

Czym jeszcze mo¿na paliæ?

Do paliw z biomasy zalicza siê te¿

brykiety oraz granulaty ze s³omy i trocin

drewna (ang. pellet’s ). Rozwi¹za³y one

problem kosztownych uk³adów podawa-

nia paliwa do komory spalania.

Minibrykiety , czyli pellets , pelety , to

brykiety lepszej jakoœci . S¹ wyt³aczane

pod wp³ywem wiêkszego ciœnienia ni¿ zwy-

k³e brykiety. Trociny do produkcji pelet s¹

czyszczone z piasku i innych zanieczysz-

czeñ. Suszy siê je, mieli, ponownie nawil¿a,

a nastêpnie przeciska pod du¿ym ciœnie-

niem przez matryce formuj¹ce. Wychodz¹-

ce z matrycy pelety maj¹ b³yszcz¹ce œcianki,

które s¹ dosyæ odporne na wilgoæ. Wartoœæ

kaloryczna œrednio 18-19 MJ/kg lub 5 kWh.

Przyjmuje siê, ¿e ze spalenia 2 kg pelet uzy-

ska siê tyle samo kalorii, co ze spalenia 1 l

oleju opa³owego. Rachunek ekonomiczny

jest prosty: za olej opa³owy zap³acimy

1,60 z³, za 2 kg pelet – tylko 0,80 z³, a w obu

przypadkach uzyskujemy 10 kWh. Pelety

Nowoczesny kocio³ na gaz drzewny

(fot. Klimosz)

Korzyœci ze stosowania biopaliw

Wytwarzanie energii tanim kosztem.

Ochrona œrodowiska.

Efektywne zagospodarowanie bioodpa-

dów, bez koniecznoœci ich utylizacji.

Mo¿liwoœæ uzyskania pomocy finanso-

wej z funduszy ekologicznych.

2004 10

Dom

budujemy

Opalanie biomas¹ to idealne rozwi¹zanie na terenach wiejskich

sa w Polsce stanowi doskona³¹ alternaty-

wê dla wêgla i innych paliw tradycyjnych.

Za wykorzystaniem drewna czy s³omy

przemawia nie tylko aspekt ekologiczny,

ale i ekonomiczny. Zalet¹ ogrzewania go-

spodarstw przy u¿yciu biomasy s¹ niskie

koszty eksploatacyjne, a wad¹ wysokie na-

k³ady inwestycyjne. Koszt zakupu jednost-

ki mocy zainstalowanej (bez adaptacji ko-

t³owni) szacuje siê na 130-150 z³/kW.

Na naszym ryn-

ku dostêpne s¹ te¿

kombinowane ko-

t³y zgazowuj¹ce na

drewno i gaz ziem-

ny. Mo¿na paliæ

w nim brykietami,

gazem ziemnym al-

bo olejem opa³o-

wym, w zale¿noœci

od zamontowanego

palnika. Konstruk-

cja kot³a oparta jest

na trzech komorach,

umieszczonych jed-

na pod drug¹. Dwie

górne komory s³u¿¹

do zgazowywania

drewna. W trzeciej,

dolnej komorze

umieszczony jest

palnik. Komora wy-

³o¿ona jest specjal-

nym materia³em ce-

ramicznym.

Na naszym ryn-

ku dostêpne s¹ rów-

nie¿ kot³y na pele-

ty . Zasobnik paliwa

mo¿e stanowiæ in-

tegraln¹ czêœæ kot³a, a podawanie paliwa

odbywa siê przez podajnik œlimakowy

wprost do paleniska . Kot³y takie do-

skonale sprawdzaj¹ siê w obiektach o po-

wierzchni do 400 m 2 . Charakteryzuj¹ siê

one wysok¹ automatyzacj¹ spalania, sys-

temem zabezpieczeñ przed przegrzaniem

i zap³onem paliwa w zasobniku oraz

p³ynnoœci¹ regulacji mocy kot³a. Za³adu-

nek jednej objêtoœci zasobnika paliwa wy-

starcza na pó³torej doby.

Zasobnik mo¿e te¿ byæ osobnym

urz¹dzeniem, a podawanie paliwa odby-

wa siê za pomoc¹ systemu podajników

œlimakowych i elastycznych przewodów

. Zasobnik mo¿e byæ umieszczony

w innym pomieszczeniu ni¿ kocio³. Pali-

wo jest podawane na specjalny palnik ze

stopów ¿aroodpornych, na którym jest

spalane przy udziale powietrza wdmu-

chiwanego, przez system dysz, na ca³¹

powierzchniê palnika. Uk³ad automa-

tycznej regulacji zapewnia sterowanie

nadmuchem powietrza, prac¹ pomp

obiegowych oraz podajników paliwa.

Charakterystyczny dla kot³ów tego typu

jest niemal zupe³ny brak popio³u ze spa-

Kot³y na biomasê

Nowoczesne kot³y c.o. na biomasê

zosta³y zaprojektowane na zupe³nie innej

zasadzie ni¿ kot³y gazowe. Maj¹ du¿¹ po-

jemnoœæ wodn¹ i du¿¹ powierzchniê wy-

miany ciep³a. Mog¹ wspó³pracowaæ z ta-

nimi grzejnikami ¿eliwnymi. Regulacja

mocy nastêpuje przez zmniejszanie lub

zwiêkszanie nawiewu powietrza do urz¹-

dzenia. Kot³y te mog¹ byæ wyposa¿one

w sterowany elektronicznie nadmuch

i stabilizator temperatury lub mechanicz-

ny miarkownik ci¹gu. Maj¹ konstrukcjê

dwukomorow¹. Komora pierwsza jest ko-

mor¹ spalania, a komora druga – dopala-

nia i wymiany ciep³a. Du¿a komora spala-

nia daje mo¿liwoœæ palenia z nominaln¹

moc¹ przez 6-8 godzin. W dobrze ocieplo-

nym domu, przy temperaturze powietrza

zewnêtrznego ok. 0°C, za³adunek kot³a

wystarcza nawet na 12 godzin. Konstruk-

cja komory spalania i górnego zasypu

umo¿liwia ³atwy za³adunek du¿ych ka-

wa³ków drewna. Mo¿na je przesypywaæ

wiórami lub trocinami dla uzyskania

wiêkszej masy przy jednorazowym za³a-

dunku. System dopalania spalin powodu-

je, ¿e znacznie maleje emisja CO, wêglo-

wodorów i sadzy, a sprawnoœæ roœnie.

Ogranicza to do minimum zjawisko zara-

stania kot³a i komina sadz¹ czy smo³¹.

lania granulatu. Konstrukcja samego

uk³adu zasilania powoduje niemo¿liwoœæ

cofniêcia ognia do zasobnika paliwa.

Dane teleadresowe wiod¹cych produ-

centów oraz orientacyjne ceny wybranych

produktów przedstawiamy w rubryce Info

rynek na str. 62.

Paliwo mo¿e byæ umieszczone w s¹siednim

pomieszczeniu (fot. PGK System)

Kocio³ ze zintegrowanym zasobnikiem

(fot. Kostrzewa)

Dom 10 2004

budujemy

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: