Zariadenia na spaľovanie biomasy, ktoré využívajú zmes pilín, odrezkov, kôry, drevnej štiepky, hoblín, alebo dokonca zrná obilnín, sú určené na vykurovanie rôznych objektov. Tieto objekty môžu zahŕňať priemyselné haly, systémy centrálneho zásobovania teplom (CZT), obecné výhrevne, poľnohospodárske objekty, hotely a iné prevádzky.
Varianty prevedenia kotla
Na základe požiadaviek zákazníka je možné kotly dodať v základnom teplovodnom prevedení. Okrem toho sú k dispozícii aj varianty v horúcovodnom alebo parnom prevedení, čo zvyšuje ich univerzálnosť.
Popis kotla
Spaľovacie zariadenie pozostáva z dvoch samostatných celkov: z topeniska s pevným liatinovým roštom a žiaruvzdornou zástenou, a z kotla STEP-KB. Topenisko je tvorené obvodovým oceľovým rámom, ktorý zároveň slúži ako základ pre spalinový výmenník. Rošt v topenisku je určený pre palivo so zrnitosťou do 50 mm. Vnútorná stena kotla je tvorená izolačnou vrstvou a žiaruvzdornou šamotovou výmurovkou, pričom klenba ohniska je vymurovaná z ohňovzdorných tehál.
Druhý celok predstavuje horizontálny žiarotrubný výmenník. Ide o štvorťahový výmenník s nasávacou komorou pre spaliny v zadnej spodnej časti a obratovými komorami vpredu aj vzadu. Spaliny z IV. ťahu žiarových trubiek sú vyvedené do dymovodu. Výstupný otvor pre spaliny je možné prispôsobiť polohe podľa projektu kotolne.
Riadenie a regulácia
Automatická regulácia výkonu kotla je skoková s plynulým prechodom. Je riadená podtlakom v komore a počtom dávok paliva do topeniska, v závislosti od výstupnej teploty obehovej vody z kotla. Spaľovací vzduch je do topeniska privádzaný jedným ventilátorom. Po vstupe do kotla sa vzduch rozdeľuje regulačnou klapkou na primárny a sekundárny vzduch. Primárny vzduch prúdi pod rošt a do bočných tehál ohniska. Sekundárny vzduch je privádzaný do výstupného otvoru plameňa z ohniska, čím sa zabezpečuje riadne vyhorenie paliva s minimálnou tvorbou NOx a CO. Spalinový ventilátor na odťahu spalín reguluje nastavený podtlak v komore pomocou frekvenčného meniča otáčok.
Palivo
Kotly TZG umožňujú spaľovanie dvoch hlavných typov paliva:
a) Drevná biomasa
Zmes pilín, odrezkov, kôry, drevnej štiepky, hoblín a pod. s minimálnou výhrevnosťou 10,1 MJ/kg a vlhkosťou do 40%. Vhodné druhy dreva zahŕňajú buk, brezu, dub alebo smrek. Obsah nespáliteľných látok (prach, piesok) by nemal presiahnuť 0,4%. Maximálna veľkosť drevného odpadu je do 50 mm.
b) Zrno obilnín
Možno spaľovať pšenicu, ovos, jačmeň, raž, kukuricu a pod. Obsah nespáliteľných látok (prach, piesok) by nemal presiahnuť 0,4%.
Odpopelnenie a čistenie kotla
Kotly ponúkajú dva varianty odpopelnenia a čistenia:
a) Automaticky
Popol je z topeniska vynášaný automaticky pomocou priečneho závitového dopravníka umiestneného v zadnej časti topeniska. Čistenie výhrevných plôch je ručné, mechanické pomocou špeciálnych kief. Na vyberanie popola sú zabudované ľahko demontovateľné dvierka a vráta.
b) Ručne
Popol je potrebné z topeniska vyberať ručne cez popolové dvierka do pripravenej popolnice. Čistenie výhrevných plôch je rovnako ručné, mechanické pomocou špeciálnych kief, pričom na vyberanie popola slúžia ľahko demontovateľné dvierka a vráta.
Doprava paliva
Kotly sú vybavené dvoma variantmi dopravy paliva:
a) Hydraulická doprava paliva
Vyprázdňovanie sila: Palivo je zo sila vynášané pomocou striedavého pohybu axiálne vedenej posúvacej tyče s viacerými vynášacími klinmi, poháňanej hydraulickým valcom. Kliny pri pohybe na prepadnutie do hydraulického podávača priberajú palivo zo sila a pri pohybe späť ho podchádzajú, čím ho dopravujú k priečne umiestnenému hydraulickému podávaču.
Hydraulický podávač: Funguje na podobnom princípe ako vynášanie zo sila a je integrovaný do regulačného okruhu kotla. Zapína sa a vypína v závislosti od odberu tepla. Výhodou je úplné oddelenie toku paliva na dvoch miestach (medzi priestorom sila a kotla, a medzi doplňovaním paliva a ohniskom). Unášače s rezacími nožmi sa pri ukončení cyklu alebo zastavení zariadenia zastavia pod protiľahlým nožom, čo zabraňuje spätnému prehoreniu a zároveň strihá väčšie kusy dreva a kôry pred ich dopravou do ohniska.
b) Doprava paliva závitovými dopravníkmi
Palivo je dopravované závitovým dopravníkom zo zásobníka paliva, ktorý je umiestnený kolmo ku kotlu. Zásobník s objemom 2,0 m3 má v spodnej časti zabudovaný závitový dopravník s priemerom 150 mm, vrátane planétovej prevodovky a rozrušovacích plechov. Vrchná časť zásobníka má otvor na dopĺňanie paliva. Druhý koniec dopravníka je priamo napojený na vstupnú prírubu topeniska kotla.
Prípadová štúdia: Mesto Šaľa
Mesto Šaľa, ktoré sa nachádza 60 km od Bratislavy, prešlo v roku 2006 rekonštrukciou dvoch teplární s podporou zo štrukturálnych fondov EÚ. Dva nové kotly na biomasu boli uvedené do prevádzky na jeseň roku 2006. Kotol v teplárni na Pazmáňovej ulici spaľuje drevnú štiepku a dodáva teplo do centrálneho systému vykurovania pre domácnosti a administratívne budovy s výkonom 1,5 MW. Kotol v teplárni na Kukučínovej ulici, s výkonom 1,5 MW, spaľuje slamu, čím sa stal jednou z prvých rekonštrukcií plynovej kotolne na vykurovanie na báze slamy na Slovensku.
Slama predstavuje významný potenciál na výrobu tepla, najmä v nížinných oblastiach južného Slovenska. Je dostupná, má vysokú tepelnú výhrevnosť a jej spaľovanie je CO2 neutrálne. V rámci projektu boli vyradené dva plynové kotly s celkovým výkonom 2,3 MW, pričom plynové kotly s výkonmi 1,86 MW a 2x 0,89 MW a 2,6 MW ostali v prevádzke ako záložné zdroje.
Celková výška investície dosiahla 30 mil. Sk, pričom 41% nákladov bolo financovaných zo štrukturálnych fondov EÚ. Vďaka prechodu na alternatívne palivá sa cena tepla v roku 2006 znížila až na 530 Sk/GJ (14,09 eur/GJ) oproti priemernej cene tepla na Slovensku (cca 700 Sk/GJ). Úspora CO2 dosiahla 2100 t/rok na každej z ulíc.
Jak to funguje - energetické využití odpadu
Výhody kotlov Hargassner
Spoločnosť Hargassner má dlhoročné skúsenosti v oblasti techniky vykurovania biomasou, čo jej prináša technologickú výhodu v konštrukcii aj regulácii.
Jedinečné prednosti kotlov ECO
Plynule regulovaný EC sací ventilátor s podtlakovou reguláciou: Kotly Eco-HK využívajú úsporné EC-sacie ventilátory s elektrickou reguláciou otáčok, ktorá znižuje spotrebu elektrickej energie až o 80%. Podtlakový snímač neustále monitoruje tlakové pomery v spaľovacom priestore a na základe týchto údajov reguluje otáčky ventilátora, čím udržuje optimálny podtlak. Tento koncept zabezpečuje spaľovanie s najnižšími emisiami a najvyššou účinnosťou.
Energeticky úsporné vynášanie: Vďaka nízkemu odberu elektrickej energie vynášača (0,18 kW pre kotly 70-330 kW) a vysoko účinnej prevodovke je proces vynášania paliva energeticky úsporný, čo znižuje náklady na elektrickú energiu.
Kotly na drevnú štiepku ako alternatíva
Kotly na drevnú štiepku predstavujú ekologickú a obnoviteľnú alternatívu k plynu a uhliu. Drevo je v niektorých priemyselných odvetviach považované za priemyselný odpad. Použitie moderných kotlov na drevo zabezpečuje vynikajúce výsledky pri vykurovaní rodinných domov či menších budov.
Spoločnosť EXPOL TRADE ponúka kotol EG-MULTIFUEL s výkonom až do 600 kW, ktorý kombinuje jednoduché používanie, kompaktnosť, ekonomickosť a bezpečnosť s funkciami ako autozapálenie, autopodávanie paliva a autočistenie.
Optimalizáciu spaľovania zabezpečuje automatický systém podávania paliva rôzneho granulovania. Keramická spaľovacia komora umožňuje účinné spaľovanie peliet, drevnej štiepky, pilín, brikiet a inej biomasy.
Ďalšou možnosťou je štiepkový kotol s núdzovým roštom pre drevo, EXPOL DUO BIO UNI R, ktorý sa vyznačuje bezpečnou prevádzkou a automatickým ovládaním mikroprocesorovým regulátorom s PID moduláciou a kontrolou teploty spalín. Obľúbené sú aj nakladacie kotly MULTIBIO, kde jedno naloženie paliva vystačí na niekoľko hodín.
Pre väčšie objekty (0,2 až 6 MW) sú určené kotly značky UNIWEX, ktoré disponujú automatickým systémom podávania paliva a spaľovania s kaskádovým samočistiacim horákom, automatickým čistením výmenníka a horáka, a automatickým vynášaním popola. Integrovaný cyklónový filter pevných častíc v komíne zaručuje splnenie najprísnejších emisných kritérií.
Príprava a vlastnosti drevnej štiepky
Na prípravu štiepky pre spaľovanie sa môže využiť akákoľvek drevná hmota, vrátane špeciálne pestovaných energetických rastlín alebo drevného odpadu. Na Slovensku sa drevná štiepka začína čoraz viac používať, najmä v obecných a mestských kotolniach, ako aj v kotolniach poľnohospodárskych a iných podnikov. Postupne sa zavádza aj do vykurovania rodinných domov.
Najčastejšie sa používa štiepka o veľkosti 7 - 25 mm. Pri štiepkovaní čerstvého drevného odpadu z ťažby alebo ošetrovania sadov môže podiel vody dosahovať 30 až 65%. Vhodné je mokrú štiepku nechať vysušiť v sklade alebo pod prístreškom, pretože pri nevhodnom skladovaní môže dôjsť k rozkladným procesom a samovznieteniu.
Výhrevnosť mokrej štiepky môže byť až o 30-50% nižšia ako výhrevnosť suchej štiepky. Pri 50% vlhkosti je výhrevnosť približne 8,1 MJ/kg, pri 40% vlhkosti 10,1 MJ/kg a pri 30% vlhkosti okolo 12 MJ/kg. Pre vykurovanie sa odporúča štiepka s vlhkosťou do 20%, aby sa predišlo nadmernej korózii kotla.
Merná hmotnosť nevysušenej sypanej štiepky z vetví je približne 133 kg/m³, z kmeňov 243 kg/m³.
Drevná štiepka je ekologické palivo, ktoré je v porovnaní s fosílnymi palivami CO2 neutrálne. Pri jej spaľovaní sa uvoľní len toľko CO2, koľko rastlina počas rastu prijala, čím nemá vplyv na tvorbu skleníkových plynov.