Ekologicznymi nazywa się paliwa, które nie powodują zanieczyszczenia środowiska, a ich zasoby odnawiają się we względnie krótkim czasie. Czyli należą do odnawialnych źródeł energii. Produkty ich spalania są ponownie asymilowane przez rośliny, zostają więc wykorzystane do wytworzenia kolejnych paliw. W tym zamkniętym obiegu energia słoneczna, pochłaniana przez rośliny, zostaje w procesie spalania przetworzona w energię cieplną.
Do ekologicznych zalicza się paliwa biologiczne, czyli biopaliwa: biogaz, różne postacie drewna, słomę. Zawierają one tylko nieznaczne ilości substancji szkodliwych. W związku z tym nie skażają środowiska naturalnego.
Zaletą biopaliw jest także zmniejszenie kosztów ogrzewania o 30-70% w stosunku do paliw tradycyjnych.
Biomasa
Z powodu wysokich cen węgla i koksu wzrosło zainteresowanie paliwami odnawialnymi: drewnem, trocinami, słomą zbóż i rzepakową, gałęziami wierzby, liśćmi, igliwiem, makulaturą itd., ogólnie nazywanymi biomasą. Rozwijają się zatem firmy oferujące kotły przystosowane do spalania tego rodzaju materiałów. W kotłach na biomasę stosuje się paliwa niskokaloryczne i wytwarzające długi płomień w czasie spalania.
|
| Kocioł pobierający paliwo z sąsiedniego pomieszczenia |
Kotły te charakteryzują się dużą pojemnością wodną i dużą powierzchnią wymiany ciepła. Niektóre z nich wyposażone są w automatyczny podajnik paliwa, zapłon i system usuwania popiołów. Nowoczesne kotły mogą współpracować z instalacjami wysokotemperaturowymi (tradycyjne instalacje grzejnikowe o parametrach wody grzewczej 90/70°C), jak również z systemami niskotemperaturowymi (np. ogrzewanie podłogowe o parametrach 40/30°C).
Kotły na biomasę wymagają dwu- lub trzykrotnego ładowania paliwa w ciągu doby, a w przypadku trocin lub kory nawet cztero-, czy pięciokrotnego. Jeżeli przy kotle zastosujemy automatyczny podajnik w postaci zbiornika przypominającego lej, wówczas paliwo trzeba będzie dokładać do kotła tylko raz na dobę. Podajnik jest często samodzielnym urządzeniem. Paliwo może być także umieszczone w sąsiednim pomieszczeniu i stamtąd pobierane automatycznie do kotła.
Na przykład kocioł trocinowy o mocy 25 kW wymaga 0,1-0,2 m3 trocin na dobę, w zależności od temperatury panującej na zewnątrz. Sprawność nowoczesnych kotłów spalających biomasę przekracza 90%, ale tylko pod warunkiem zastosowania paliwa ekologicznego suchego. Jest to bardzo istotny parametr, gdyż wilgotne ma mniejszą wartość opałową. Sprawność kotła może przy takim paliwie spaść nawet do 40%. Jeżeli więc zdecydowaliśmy się na kocioł spalający biomasę, musimy pamiętać, że trociny, drewno, gałęzie itd. należy składować, aby nie doszło do ich zawilgocenia.
Drugim istotnym parametrem paliwa jest zawartość popiołu, pozostającego po jego spaleniu. Im mniej popiołu, tym paliwo jest lepsze, gdyż nie tylko dostarcza więcej energii z 1 kg, ale także mniejsza jest ilość odpadów powstających w procesie spalania.
Ze względu na budowę rozróżniamy następujące typy kotłów:
- ze spalaniem górnym – najtańsze i najczęściej stosowane kotły na paliwo stałe; powietrze jest w nich doprowadzane do całej objętości paliwa, wysoka temperatura zapewnia stabilny ciąg kominowy, ale te urządzenia mają niską sprawność, co wynika z niecałkowitego spalania węgla – jego część w postaci sadzy ulatuje wraz ze spalinami,
- ze spalaniem dolnym – spalanie zachodzi w tylnej części komory spalania, a powstałe spaliny są dodatkowo dopalane, co pozwala na uzyskanie w efekcie wyższej sprawności kotła,
- zgazowujące – w komorze zgazowywania uwalniany jest gaz drzewny, kierowany następnie do dyszy palnika w komorze spalania i spalany w temperaturze 1200°C,
- retortowe – służące do spalania pelet, zrębek oraz trocin; wyposażenie tych urządzeń w automatyczny system podawania paliwa i dostarczania powietrza oraz w zasobnik paliwa pozwala na bezobsługową pracę nawet przez kilka dni.
|
| Brykiety w powiększeniu i w specjalnym opakowaniu transportowym typu „big-bag” |
Drewno
Najbardziej popularne paliwo ekologiczne to drewno, w Polsce łatwo dostępne. Jego wartość opałowa waha się w granicach od 8,4 do 19 MJ/kg; zależy to od zawartości wilgoci i postaci paliwa. Drewno do opalania budynku może być nieprzetworzone lub przetworzone. Drewno nieprzetworzone dostępne jest jako opałowe, kora, igliwie, liście, zrębki, gałęzie, wióry, wiklina, trociny. Drewno przetworzone to brykiety i pelety.
Drewno opałowe – są to kawałki pni, gałęzi i korzeni długości 15-30 cm. Ich wilgotność waha się w granicach 15-60%, w zależności od rodzaju drewna i czasu przechowywania. Zawartość popiołu nie przekracza 2%.
Trociny – powstają jako produkt uboczny podczas cięcia drewna w tartakach i stolarniach. Wykorzystywane są jakopaliwo oraz surowiec do produkcji brykietów i pelet. Wilgotność trocin wynosi 15-60%, a zawartość popiołu do 3%.
Zrębki – są to ścinki drzewne o nieregularnych kształtach, długości 5-50 mm. Surowcem do produkcji zrębków są odpady z przemysłu tartacznego, gałęzie i korzenie drzew iglastych i liściastych uzyskane podczas wycinki lasu. Wilgotność zrębków waha się w granicach 30-55%. Wartość opałowa zależy od pochodzenia surowca i zawartości wilgoci.
Zawartość popiołów wynosi 0,6-5%. Kora – jest to odpad powstały w trakcie okorowywania drzew. Jej wilgotność wynosi 50-60%. Wykorzystywana jest jako paliwo lub surowiec do produkcji brykietów (w mieszance z innymi rodzajami odpadów).
Wióry – są produktem ubocznym, powstającym przy obróbce drewna suchego w fabrykach mebli i stolarniach. Charakteryzują się wilgotnością 5-20% i zawartością popiołu poniżej 1%.
Brykiety – do ich produkcji wykorzystuje się głównie trociny tartaczne, ale też korę i pozostałości po wycince lasów, wióry oraz rozdrobnione odpady suchego drewna. W procesie brykietowania surowiec wyjściowy zostaje zagęszczony, zmniejsza się jego objętość pod wpływem wysokiego ciśnienia. Może ono osiągać wartość nawet 200 atmosfer (20 MPa). Wzrasta także temperatura.
Oba te czynniki powodują, że z drewna wydziela się lignina, która po ochłodzeniu zastyga i spaja cały surowiec. Brykiety mają z reguły wymiary od kilku do kilkunastu centymetrów, kształt cylindryczny, prostopadłościenny lub walcowaty. Niska zawartość wilgoci (6-10%) pozwala uzyskać stosunkowo wysoką wartość opałową. Sięga ona 17-21 MJ/kg.
Duże zagęszczenie surowca powoduje, że proces spalania jest powolny. Do palenia brykietów zaleca się stosowanie kotłów zgazowujących lub retortowych.
Pobierz wersję pdf: Od wierzby do wodoru
