Kotlovi na kruta goriva

Moderni kotlovi za prešanu piljevinu i ostatke od rezanja drva, kotlovi s rasplinjačem za loženje na drvo i oni s prirodnom vučom toliko su efikasni i komforni da se s njima može zagrijati svaka obiteljska kuća za jednu ili dvije obitelji.

Cijene nafte i plina neprestano su rasle posljednjih godina. Povećana potražnja za sirovom naftom i zemnim plinom, važni su razlozi za porast cijena. Tomu nasuprot, drvo je kao gorivo posljednjih godina imalo stabilnu cijenu, kao što to pokazuje primjer prešane piljevine i ostataka od rezanja drva.

Obnovljivo gorivo može se «dobivati» u vlastitoj zemlji i stoji na raspolaganju u dovoljnim količinama. Ako se imaju u vidu te činjenice, pored inovacijskih kotlića za grijanje na ulje i plin sve se više kao komforna alternativa prepoznaju moderni kotlovi za grijanje na kruta goriva. Kotlovi za loženje na kruta goriva, prije svega oni za loženje pomoću prešane piljevine i ostataka od rezanja drva, doživljavaju snažan polet, a struka sljedećih godina očekuje dvoznamenkaste stope rasta.

Drvo kao gorivo

Drvo je obnovljiva sirovina i izvor energije koje se obnavlja djelovanjem vode, ugljičnog dioksida (CO2) i Sunčeve energije (fotosinteza), ali i kroz čitav niz daljnjih biokemijskih procesa. Kao proizvod Sunčeve energije drvo se kao gorivo ubraja u regenerativne energije. Osim toga drvo stoji na raspolaganju u velikim količinama, a njegova je priprava jednostavna i nema štetnih utjecaja na okoliš. Drvo ima neutralnu CO2-bilancu. Kod njegovog gorenja nastaje samo toliko CO2, koliko je prethodno primljeno u fazi rasta drveta, a onda oslobođeno, ako drvo propada neiskorišteno u šumi

Daljnje stanovište, zanimljivo iz ekoloških razloga, je da drvo gotovo ne sadrži sumpor, te da stoga kod gorenja ne dolazi do emisije sumpornog dioksida. Jednu litru loživog ulja može nadomjestiti 3 kg drva, uz uvažavanje uobičajene korisnosti. Jedan prostorni metar bukovine odgovara energetskoj količini od oko 200 litara loživog ulja ili 200 m³ zemnog plina. Tako loženje drva pridonosi očuvanju zaliha loživog ulja i plina.

Kubni metar i sadržina vode

Uobičajene mjerne jedinice u šumarstvu i drvnoj industriji za loživo drvo su kubni i prostorni metar. Kubni metar označava m³ čvrste mase drva u obliku zaokruženog asortimana drva. Prostorni metar je mjerna jedinica za narezano i istreseno drvo, koje uključujući zračne međuprostore daje volumen (obujam) od m³.

Ogrjevnu vrijednost drva bitno određuje sadržina vode. Što je veća sadržina vode u drvu, to je manja njegova ogrjevna moć, budući da voda hlapi u procesu gorenja, a za to je potrebna energija.

Za navođenje sadržine vode koriste se dvije veličine:

  • Sadržina vode je u % navedena masa vode u odnosu na ukupnu količinu drva.
  • Vlažnost drva (koja se označava i kao vlažnost) je u % navedena masa vode u odnosu na masu drva bez vode.

    Svježe posječeno drvo ima vlažnost 100 %. Kod skladištenja preko ljeta, vlažnost se reducira na oko 40 %. Kod višegodišnjeg skladištenja vlažnost iznosi 20 do 25 %.

    Cijepano drvo i prešana piljevina

    Cijepano drvo idealno je za vlasnike postrojenja, koji si sami mogu nabaviti drvo, npr. od šumarije. Drvo se mora sušiti na prikladan način, dakle mora se skladištiti i sadržavati što je moguće manju količinu vlage.

    Palete prešane piljevine proizvode se u skladu s ÖNORM M7135 i dostižu ogrjevnu vrijednost od oko 5 kWh/kg. Time 2 kg palete prešane piljevine odgovaraju glede ogrjevne moći otprilike litre loživog ulja odnosno m³ zemnog plina. Cilindri koji su otprilike dugački jedan do dva centimetra sastoje se od osušenih prirodnih ostataka drva (tzv. nus-proizvodi piljenja, npr. piljevina, trijeske) s vlažnošću od maksimalno 10 %. Ne postoje nikakva vezivna sredstva ili dodatne tvari. Debljina tih paleta od piljevine iznosi više od 1 kg /dm³, nasipna težina (težina sipke tvari) iznosi oko 650 kg/m³.

    Faze izgaranja drva

    Tijek izgaranja drva bitno se razlikuje od onoga kod ulja ili plina. Budući da drvo, usprkos suhom skladištenju, i nakon proteka godina pokazuje još uvijek izvjesnu količinu vlažnosti, na početku procesa izgaranja dolazi do potpunog sušenja goriva. Ta faza kao i paljenje goriva zahtjeva energiju u obliku dovedene topline.

    Tek kod sljedećih koraka oslobađa se toplina. Sagorijevanje drva se može podijeliti u četiri bitne faze:

  • faza: drvo se zagrijava, pri tome dolazi do isparavanja vlažnosti.
  • faza: Od cca. 150 ºC počinje termičko razlaganje. Tvari sadržane u drvu (smole, ulja, celuloza) cijepaju se u gorive plinove i oslobađaju se.
  • faza: Oslobođeni hlapivi (prolazni) sastojci sagorijevaju s temperaturama plamena od preko 500 ºC.
  • faza: Potpuno razlaganje drva u drveni ugljen, koji se praktično pretvara u žar od cca. 800 ºC bez stvaranja plamena.

    U jednom komadu drva mogu se sve četiri faze istovremeno odvijati. Visoke temperature izgaranja do oko 1200 ºC i dugo vrijeme reakcije plinova u zoni izgaranja kod dostatnog dovođenja zraka koji podržava gorenja jamče efikasnu toplinsku iskorištenost i izgaranje siromašno štetnim tvarima. Korištenje drva kao ogrjevnog materijala u modernim kotlovima za loženje s krutim gorivima nema više ništa zajedničko s loženjem kakvo je bilo prije, koje se često izjednačavalo sa širenjem neugodnih mirisa i zagađenjem zraka.

    Moderni kotlovi za prešanu piljevinu i ostatke od rezanja drva, kotlići s rasplinjačem za loženje drvetom i oni s prirodnom vučom sagorijevaju drvo kod temperatura između 1000 i 1200 ºC. Na taj se način osigurava potpuno izgaranje glavnih sastavnih dijelova ugljika i vodika u ugljični dioksid i vodenu paru. Izostaju opterećenja zraka neugodnim mirisima, a emisije prašine ne dostižu dozvoljene granične vrijednosti. Sagorijevanje prirodnog drva ostavlja iza sebe sićušne količine finog pepela – a on se može upotrijebiti za poboljšanje kvalitete tla ili kao gnojivo.

    Kotlići za loženje prešane piljevine i ostataka od rezanja drva

    Moderni, automatikom opremljeni kotlići za loženje prešane piljevine i ostataka od rezanja drva jedva da se s obzirom na ogrjevni komfor i način posluživanja razlikuju od plinskih ili uljnih. Pored razmjerno niskih ogrjevnih troškova krutog goriva to je zacijelo najvažniji razlog za njihovo veliko oživljavanje na tržištu posljednjih godina.

    Kotlići za loženje prešane piljevine i ostataka od rezanja drva za razliku od onih na loženje cijepanim drvom su kod isporuke «spremni za loženje» – nije potrebno niti piljenje, sječa, a niti sušenje drva. Ta vrsta goriva danas se ubraja u standardna i transportira se pomoću auta sa spremnikom u rinfuzi. Preko crijevnog sustava prešana se piljevina i ostaci od rezanja i piljenja drva mogu na licu mjesta kod kupca «precrpiti» u skladišni prostor. Od tamo se onda automatski prema potrebi preko dovodnih naprava (usisne sonde, transportnog pužnog vijka) transportira u spremnik kotla ogrjevnog uređaja.

    Dozirna pužna zavojnica onda također automatski snabdijeva gorivom iz integriranog skladišnog prostora zdjelicu plamenika kotla . Time je potrošnja, koja je potrebna za skladištenje i transport paletica piljevine kao i snabdijevanje gorivom plamenika kotlića, usporediva s onom kod korištenja loživog ulja.

    Suvremeni kotlovi osim toga raspolažu samoaktivirajućim uklanjanjem pepela prostora gdje se odvija gorenje, iznošenjem pepela i čišćenjem ogrjevnog prostora. To jamči, kako konstantno visoku učinkovitost tako i dugačka pogonska vremena koja se ne prekidaju. Integrirani spremnik pepela omogućuje intervale pražnjenja do godine dana.

    Preko modulirajućeg načina pogona modernih paletica kotlova na loženje piljevinom moguća je optimalna prilagodba trenutačnoj potrebi zgrade. Tako ti kotlići na kruta goriva pružaju širok spektar upotrebe – od kuća s niskom energetskom potrebom sve do objekata s jako visokom potrebom za toplinom. Ta modulirajuća prilagodba snage realizira se pomoću usisnih puhaljki koje rade kontinuirano. Tako se kod ove vrste kotlova može odreći rastrošnih međuspremnika vruće vode. Pretpostavka za to je osigurana predaja minimalne topline.

    Kotlovi s rasplinjačem na grijanje drvetom

    Jednu drugu, isto tako komfornu mogućnost izgaranja drva, nude tzv. kotlovi s rasplinjačem. Prikladni su za loženje drvenih cjepanica duljine do 50 cm, drvenih briketa i trijeska. U kotlovima s rasplinjačem (sl. 6), ogrjevni se materijal samo pretvara u žar oduzimanjem kisika. Kod rasplinjavanja ne nastaje plamen, budući da za razvoj plamena nedostaje potrebni kisik. Preko usisne puhaljke koja ima reguliranu brzinu vrtnje usisavanjem se u separatnu komoru dovodi potrebna količina plina iz drva koja odgovara aktualnoj potrebi za toplinom, a onda se obogaćuje kisikom iz zraka preko propuštanja zraka pomoću okretnog zasuna.

    Plin iz drva koji ima sposobnost gorenja izgara s visokim temperaturama kako u djelomičnom tako i u punom pogonu. Preko proizvodnje plina iz drva koja ovisi o potrebama i usisne puhaljke koja ima reguliranu brzinu vrtnje, može se regulirati snaga kotla modernih kotlova s rasplinjačem na grijanje drvetom, u području između 50 i 100 % nazivne toplinske snage. Time se postiže optimalna prilagodba trenutačnim toplinskim potrebama zgrade. Veliki prostor za punjenje u kotliću omogućuje dugo trajanje gorenja, što dopušta velike intervale dopune.

    Tako će npr., kod na slici 6 pokazanog Vitoliga 200, već prema opterećenju kotlića trajati i do 12 sati, dok se opet ne bude moralo naložiti novo drvo za ogrjev. Intervali ponovnog loženja ovise između ostalog i o toplinskim potrebama zgrade, a i o ogrjevnoj moći upotrijebljenog drva. Za postizanje visoke kvalitete izgaranja mora se preko svakog kotlića za loženje drvenim cjepanicama moći prenijeti minimalna količina topline na sustav za grijanje. Smanjenje snage preko zraka izgaranja moguće je samo do određenog stupnja i tehnički svrhovito, inače postoji opasnost stvaranja katrana i svijetle ili sjajne čađe, što je povezano s reduciranjem korisnosti (efikasnosti).

    Čak i kod danas mogućih velikih područja snage kotlića s rasplinjačem na grijanje drvom, pa čak i kod točnog izračuna ogrjevnog opterećenja zgrade nužno je potrebna upotreba dovoljno velikog međuspremnika. Potrebni obujam međuspremnika ravna se prema snazi kotla, uobičajeno je danas 55 I/kW nazivne toplinske snage. Osim međuspremnika kotlići na grijanje drvenim cjepanicama zahtijevaju i povišenje povratne temperature te vremenski determiniranu regulaciju pomoću trosmjernih mješalica

    Kotlovi za grijanje krutim gorivima su dobra alternativa za grijanje uljem ili plinom. Jer, drvo kao ogrjevni materijal je vrlo povoljno s obzirom na cijenu i nije izloženo nikakvim velikim oscilacijama i nesigurnostima

    Kotlovii s prirodnom vučom

    Za razliku od kotla s rasplinjačem za ogrjev drvom, kod kotla s prirodnom vučom ne događa se prostorno međusobno odvojeno rasplinjavanje i naknadno izgaranje. Kotlovi s prirodnom vučom koriste tzv. «loženje sagorijevanjem». Zrak koji podržava gorenje dovodi se preko rešetke cjelokupnog slojevito složenog goriva – obično je to cijepano drvo. Podloga za žar nastaje iznad rešetke ispod preostale zalihe goriva. Cijeli ogrjevni materijal se zagrijava i kompletno sudjeluje u gorenju.

    Količina zraka potrebna za sagorijevanje ne dovodi se preko usisne puhaljke ložišta, nego se usisava samo termičkim uzgonom. Regulator gorenja regulira preko primarne količine zraka željenu temperaturu kotla. Bolje je da kotlovi s prirodnom vučom imaju pogon s manjim količinama goriva, ali u tom je slučaju doduše potrebno češće loženje.

    Cijepano drvo se može samo grubo dozirati zbog veličine svojih komada. Osim toga ovi se kotlovi moraju ručno nadopunjavati. Kao kod kotla s rasplinjačem na grijanje drvom, mora se iz istog razloga i kod kotla s prirodnom vučom u postrojenju instalirati međuspremnik, koji preuzima toplinu koja ogrjevnom sustavu nije potrebna i na taj način može izjednačiti kolebanja snage. Upravo kod kotla s prirodnom vučom koji su u pogonu preko malih količina goriva kontinuirano davanje topline, npr. noću, može osigurati međuspremnik.

    Kod hidrauličkog povezivanja kotlovi s prirodnom vučom ne razlikuju se od kotlova s rasplinjačem za grijanje drvom: Kako ne bi došlo kod niskih povratnih temperatura do kondenzacije u kotlu potrebno je povišenje povratne temperature. Isto tako potrebne su regulacije optoka ovisne o vremenu i 3-smjerne-miješalice, kako bi se regulirala predtemperatura grijanja u skladu s vremenom.

    Grijanje koje osigurava budućnost

    Kotlovi za grijanje krutim gorivima su dobra alternativa za grijanje uljem ili plinom. Jer, drvo kao ogrjevni materijal je vrlo povoljno s obzirom na cijenu i nije izloženo nikakvim velikim oscilacijama i nesigurnostima. Osim toga sagorijevanje drva nije štetno za okoliš, budući da se pri tome oslobađa samo toliko CO2 koliko je biljka odnosno drvo uzelo kod svojeg rasta iz okoliša. I budući da se to obnovljivo gorivo kao proizvod Sunčeve energije ubraja u regenerativne energije, financijski se promiču i potiču postrojenja za grijanje pomoću krutih goriva.

    Inovacijska tehnika učinila je od suvremenih kotlova za grijanje krutim gorivima efektne i komforne proizvođače topline. Moderni kotlovi za prešanu piljevinu i ostatke od rezanja drva, kotlovi s rasplinjačem za loženje drvetom i oni s prirodnom vučom toliko su efikasni i komforni da se praktično s njima može zagrijati svaka obiteljska kuća za jednu ili dvije obitelji. Moderni, automatikom opremljeni kotlići za loženje prešane piljevine i ostataka od rezanja drva vrlo su komforni kao i plinski ili uljni. Kotlići s rasplinjačem za grijanje drvom pružaju duge intervale u loženju, a u povezanosti s dovoljno veliko dimenzioniranim međuspremnikom vruće vode ispunjavaju i više zahtjeve za komforom.

    Osim toga kotlići na grijanje krutim gorivima u nekom postrojenju za grijanje mogu se bez problema povezati s drugim proizvođačima topline kao npr. kotlićem na grijanje uljem ili plinom. Isto tako moguće ih je kombinirati s termičkim solarnim postrojenjem za zagrijavanje pitke vode ili kao potporu grijanju.

    Ogrjevna tehnika treba biti ekonomična, pružati sigurnost za budućnost i ekološki prihvatljiva. Moderni kotlovi za grijanje na kruta goriva ispunjavaju taj zahtjev. S njima se mogu poduzeti zagrijavanje stambenog prostora i priprema tople vode potpuno na bazi regenerativne energije. Glede stalno rastućih cijena za ulje i plin, gledano na duge staze, to je ekonomičan, ekološki prihvatljiv i za budućnost siguran način grijanja.

    Izvor: www.masmedia.hr

    ]]>