Principy provozu peletových kotlů | Topná zařízení a technické systémy | Časopis Krby a topení

Přestože začali spalovat sypkou biomasu v kotlích ještě před rozšířením lisovaných pelet, právě s příchodem pelet se používání obnovitelného dřevěného paliva stalo stejně pohodlné jako nafta nebo zkapalněný plyn. Podle schopnosti provozu na jeden nebo více druhů paliva se kotle na pelety dělí na specializované a univerzální.

Poprvé byla výroba dřevěných pelet organizována v USA. Stalo se tak během energetické krize v 1970. letech, kdy západní země musely hledat alternativu k ropnému palivu, protože arabské země omezovaly jeho dodávky. První domácí generátor peletového tepla se objevil v polovině příštího desetiletí. A v devadesátých letech se takové kotle začaly aktivně používat v evropských zemích a velmi rychle zaujaly silnou pozici na trhu. K tomu přispěly jak globální politické faktory (potřeba snížit spotřebu fosilních paliv, ekologické problémy atd.), tak i čistě ekonomická proveditelnost: pelety jsou výrazně levnější než kapalná paliva a změny cen u nich jsou předvídatelnější než u ropných produktů. .

Co potřebujete vědět o peletách

Palivové pelety jsou granule získané lisováním. Surovinou pro ně může být nejen dřevo, ale i zemědělský odpad, biomasa z energetických plantáží atp. Většina domácích generátorů tepla je však konstruována pro použití dřevěných pelet určitého standardu, který zaručuje efektivní provoz kotlů s minimální údržbou a množství škodlivých emisí do životního prostředí nepřekračuje maximální přípustnou hodnotu.

Od roku 2010 je v zemích Evropské unie výroba dřevěných pelet regulována normou EN 14961-2. Na jeho základě vyvinul Německý ústav pro pelety (DPI) normy ENplus, jejichž certifikát shody považují výrobci a uživatelé domácích kotlů na pelety za záruku vysoké kvality paliva.

Dřevěné palivové pelety jsou dle norem rozděleny do tříd A1, A2 a B. Granule prvních dvou z nich se používají v topných systémech jednotlivých domů. Pelety třetí třídy jsou považovány za průmyslové, tzn. určené pro průmyslové kotelny. Nejvyšší třída paliva na pelety je A1. Doporučuje se pro generátory tepla nízkého a středního výkonu. Takové granule musí mít nízký obsah popela (ne více než 0,7 %), zvýšenou teplotu tání popela (1200 °C) a splňovat řadu dalších požadavků (sypná hmotnost – ne méně než 600 kg/m3, otěr – ne více než 1%, mechanická pevnost – ne méně než 97,5%, délka pelet – od 3,15 do 40 mm, výhřevnost – od 16,5 do 19 MJ/kg je omezený obsah chloru, síry, dusíku a řady kovů). Průměr pelet třídy A1 je 6 nebo 8 mm.

Kvalita granulí přímo závisí na surovinách, ze kterých jsou vyrobeny. K výrobě pelet třídy A1 je povoleno používat průmyslové dřevo (polena) a chemicky neupravený odpad z dřevozpracujícího průmyslu bez přidání kůry. Pelety třídy A2 jsou vyráběny ze širšího sortimentu surovin, zejména je lze použít z celých stromů bez kořenového systému. Proto se vyznačují vyšším obsahem popela – až 1,5 %.

Pro palivo na pelety zatím neexistuje žádná tuzemská norma. Jelikož se ruští výrobci zaměřují na zahraniční spotřebitele (většina jejich výrobků jde na export), snaží se dodržovat evropské normy. Při nákupu paliva do kotle byste se však neměli spoléhat na název „Europelety“ nebo „bílou“ barvu pelet, ale na certifikát s potvrzenými vlastnostmi produktu. Požadavky na granule jsou uvedeny v datovém listu vašeho zařízení nebo jeho návodu k obsluze.

Jako příklad uvádíme charakteristiky doporučeného paliva pro domácí kotle ZOTA Pellet: průměr pelet – 8 mm, délka – 15–35 mm, obsah popela – ne více než 0,7, vlhkost – ne více než 10 %, objemová hmotnost – ne méně než 620 kg/m3, obsah pilin – ne více než 4 %, výhřevnost – ne méně než 4,8 kWh/kg.

Není neobvyklé, že výrobci kotlů umožňují spalování pelet různé kvality s odpovídajícími změnami v nastavení a intervalech údržby. V případě potřeby si můžete vybrat kotel pro provoz na palivo s vysokým obsahem popela – průmyslové a agropelety, velkoobjemový odpad z dřevozpracující a zemědělské výroby.

S baterkou nebo retortou

Spalování pelet je organizováno pomocí hořáků nebo tradičním způsobem u kotlů na tuhá paliva – na roštech. Existují dva hlavní typy hořáků na pelety – hořák a retorta. První z nich jsou principem činnosti a vzhledem podobné hořákům ventilátoru na plyn a kapalná paliva. Jsou kompaktní a obvykle se používají na univerzálních kotlích, jejichž konstrukce umožňuje přecházet z jednoho druhu paliva na druhý. V tomto případě může být alternativní možností nejen palivové dřevo, brikety a jejich další pevní „bratři“, ale také motorová nafta nebo zkapalněný plyn. Díky této univerzálnosti je zase možné konvenční kotlovou jednotku, určenou pro instalaci montovaného ventilátorového hořáku, předělat na pelety, stačí pouze včas odstranit popel z topeniště.

Spalovací trubka hořáku na pelety slouží jako spalovací komora paliva. Granule se v něm spalují na vnořeném roštu (volitelně) s nuceným přívodem potřebného množství vzduchu. Vzniklé produkty spalování jsou vháněny do topeniště kotle. Některé plamencové hořáky jsou kromě ventilátoru vybaveny vlastním zařízením pro podávání pelet do spalovací zóny. Ale pro domácí generátory tepla se častěji používá podavač z násypky: řízený regulátorem hořáku, nalévá požadované množství pelet přes ohebnou trubku, které padají přímo na rošt trubky hořáku. Přísun granulí podavačem je automaticky regulován podle potřeby tepelné energie a spalovacího vzduchu – v souladu s podmínkami pro úplné spálení paliva.

Řídicí obvod spalování využívá jednu nebo druhou sadu senzorů, včetně senzoru ochrany proti průvanu, termostatu pro ochranu systému přívodu paliva před zpětným vzplanutím, fotorezistoru, který monitoruje přítomnost plamene a další. Pro doladění chodu hořáku se používá tzv. lambda sonda. Detekcí množství zbytkového kyslíku ve spalinách poskytuje řídicí jednotce hořáku nebo kotle informace, jak nejlépe regulovat přívod vzduchu. Automatizace „chytrého“ hořáku na pelety může mít mnoho funkcí, včetně ovládacích prvků topného systému (oběhové čerpadlo, kotel, směšovací ventil podlahového vytápění atd.).

Retortový hořák je mísa se vzduchovými kanálky, na kterou se pelety sypou shora nebo vytlačují šnekem. Ke spalování paliva dochází ve vnitřním prostoru kotle (říká se tomu objemové spalování). Kotle s retortovými hořáky mají v průměru o něco vyšší účinnost než s flérovým spalováním, protože Spalování v nich lze organizovat přesněji – s oddělením přiváděného vzduchu (primární-sekundární) atd. Při porovnání „pokročilých“ kotlů obou typů však tento rozdíl není příliš patrný.

Retortové hořáky se navíc snáze „vejdou“ do topeniště kotle, tzn. spalovací komora může být kompaktnější (v té či oné míře to umožňují i ​​některé modely světlicových hořáků – s ohništěm otevřeným nahoře). Proto i přes objemnější provedení jsou to právě retortové hořáky, které jsou obvykle vybaveny specializovanými kotli na pelety. Jsou k dispozici také v namontované verzi pro univerzální generátory tepla.

Hořáky na pelety lze zapálit ručně nebo automaticky. V druhém případě se používají elektrické ohřívače – přímý kontakt nebo působení na granule horkým vzduchem. V obdobích, kdy je kotel zapnutý, ale není potřeba tepla, se ručně zapalovaný hořák přepne do pohotovostního režimu při zachování minimálního spalování (podobně jako zapalovač plynového kotle). Při plné automatizaci instalace pelet není taková potřeba.

Problémy s efektivitou

Efektivního spalování se dosahuje také spalováním pelet na roštech v topeništích specializovaných kotlů. V nejmodernějších „peletových kamnech“ se také provádí pyrolýzní spalování paliva: dřevo z granulí, které dopadají na rošt, podléhá tepelnému rozkladu za vzniku hořlavých plynů, které se následně spalují ve spalovací komoře. A teprve poté produkty spalování vstupují do výměníku tepla. To umožňuje získat účinnost 95 % i více (účinnost peletových generátorů tepla bez pyrolýzy obvykle nepřesahuje 90–92 %).

Účinnost kotle závisí nejen na hořáku, ale také na schopnosti instalace absorbovat spalné teplo a přenášet energii do topného systému. Výměníky tepla specializovaných kotlů na pelety jsou často vyrobeny ve formě svazku vertikálních kouřových trubek, které pronikají objemem vodního pláště. Pro zlepšení přenosu tepla jsou do potrubí zabudovány spirálové turbulátory. U high-tech modelů jsou vybaveny automatickým pohonem, pomocí kterého jsou ze spalin setřeseny částice popela, které se zdržují ve výměníku tepla. Vlivem gravitace padá popel do komory níže.

Některé modely jsou například vybaveny i zařízením pro automatické čištění roštu (sklápí se). Pokud je kotel určen ke spalování nízkopopelnatých pelet standardu A1, pak se jeho tvůrci omezují na ruční odstraňování popela ze sběrné nádrže. Ale v kotlích, které umožňují použití jak pelet, tak dřevěných štěpků, je k dispozici šnekový dopravník, který automaticky přesune všechen popel do speciální vyjímatelné nádoby. Při plnění je pro uživatele velmi snadné dopravit popel na požadované místo: nádoba je vybavena kolečky a madlem jako nákupní košík. Mimochodem, na rozdíl od populárních tvrzení zahraniční odborníci nedoporučují považovat popel z pelet jako hnojivo pro rostliny.

U horizontálních kotlů používají přední výrobci jiné metody automatického čištění výměníku tepla. Například některé modely konstruované se světlicovým hořákem a konstrukcí s ohništěm a kouřem (horizontální topeniště se svazkem kouřových trubek umístěným nad ním) jsou vybaveny kompresorem pro periodické proplachování výměníku tepla vzduchem, které se provádí automaticky. – každých 24 hodin provozu hořáku.

Vzduch do spalovací komory automatického kotle na pelety s roštovým topeništěm je přiváděn ventilátorem, který je instalován na výstupu z generátoru tepla před komínem. Plynulé ovládání rychlosti otáčení ventilátoru umožňuje upravit průtok vzduchu v souladu s potřebou spalovat konkrétní množství pelet.

Výkon kotle

Dodávka paliva do kotle na pelety je organizována různými způsoby. Instalace se stacionárními vestavěnými retortovými hořáky jsou často vybaveny 300–500 litrovým zásobníkem umístěným na boční nebo zadní straně, který je ke kotli připojen pevným šnekovým dopravníkem.

Při použití namontovaného hořáku se používá připojená násypka – palivo je z ní odebíráno podavačem v podobě trubky se šnekem uvnitř. Jeden konec trubky je ponořen do násypky. Granule stoupají do nejvyššího bodu a jsou vypouštěny ohebnou hadicí do hořáku. Pohon podavače je umístěn na horní straně potrubí a je řízen automatickým hořákem nebo kotlem. Trubkové podavače pro domácí kotle jsou zpravidla vybaveny šroubem ve formě pružné spirály. Připojené zásobníky na pelety se obvykle dodávají ve stejném designu jako samotný kotel. Tato sada vypadá esteticky. A absence pevného spojení mezi moduly umožňuje jejich uspořádání způsobem, který je vhodný v každém konkrétním případě.

Kromě pevných a flexibilních šnekových dopravníků se pro dodávání pelet používají vakuové systémy: pelety se pohybují po ohebném potrubí pod vlivem podtlaku vytvářeného ventilátorem. Některé modely jsou vybaveny vestavěnou mezinásypkou (její kapacita závisí na výkonu kotle) ​​s integrovanou vývěvou. Pelety se do něj zasílají přímo ze skladu, přičemž délka linky ke kotli může být 30 m Pro zásobování peletami ze vzdáleného (až 10–15 m) bunkru se používají i spirálové dopravníky, výhoda. což je stejně jako vakuové flexibilita. Pokud jde o krmítko s tuhým šnekem, jeho délka by neměla být dlouhá, aby se granule nerozemlely.

Pelety lze k hořáku přivádět pomocí flexibilního šneku ze skladu bez mezinásypky.

Pro akcie

Skladování pelet pro kotel lze organizovat v samostatné místnosti domu sousedící s kotelnou, stejně jako ve speciální nádrži – sile. Může to být plastový nebo betonový bunkr zakopaný na osobním pozemku, stejně jako objemná kovová nebo plastová nádrž, která je umístěna přímo v kotelně. Pohodlným řešením jsou snadno instalovatelná flexibilní sila, což jsou textilní kontejnery (v podstatě pytle) připevněné k rámům.

Sila jsou kombinována se šnekovým nebo pneumatickým dopravníkem. Vyplňují se také automaticky. Pravda, je to možné pouze tam, kde jsou granule k uživateli dodávány ve speciálních autocisternách vybavených nakládacím ventilátorem.

Přes značné objemy výroby pelet v Rusku naše země dosud nemá infrastrukturu evropského typu pro dodávání tohoto paliva uživatelům. Na maloobchodním trhu se pelety prodávají v pytlích o obsahu 20 až 1000 kg. Jejich nákup ve velkých kontejnerech („velké pytle“) je výhodnější, ale přesun takových obalů je obtížnější. Majitelé peletových kotlů proto často nakupují pelety v 25–30 kg pytlích a sypou je do provozního bunkru ručně, aniž by museli zajišťovat automatizovaný sklad. K provozu kotle o výkonu 300–20 kW po dobu několika dní stačí po většinu topné sezóny jedno naložení 30kilogramového kontejneru. Mimochodem, tento způsob dodávky paliva do malých generátorů tepla využívají i zahraniční uživatelé. Například, když se pelety musí skladovat v nedostatečně suché místnosti (balení pelet je polyetylen).

„Chytrý“ kotel

Všechny prvky zařízení na pelety – kotel, hořák, systémy skladování paliva a dodávky – musí tvořit jeden celek, jehož koordinovaný provoz prvků zajišťuje automatizace. Nositelem „inteligence“ kotelny může být automatika hořákového zařízení, samotný kotel nebo externí řídící jednotka.

Mezi kotli na pelety existují instalace různých konfigurací a různé úrovně složitosti. Použití high-tech „peletizéru“ je příležitostí k realizaci všech funkcí řízení a regulace moderních topných systémů, včetně dispečinku a změny nastavení pomocí chytrého telefonu nebo tabletu.

I relativně jednoduchý kotel na pelety však musí být „chytrý“. Při řízení spalovacích procesů granulovaného paliva se neobejdete bez elektroniky, která často současně plní povinnosti regulátoru topného systému včetně víceokruhového systému zahrnujícího další zdroje tepla.