Деревина представляє собою продукт фотосинтезу і при спалюванні чи не порушує баланс СО2. таким чином є привабливим альтернативним джерелом енергії, особливо якщо врахувати постійне зростання цін на традиційні види палива.
Одним з основних переваг більшості твердопаливних котлів є те, що з їх допомогою можна створити повністю автономну систему опалення. Тому частіше такі котли використовуються в районах, де є проблеми з подачею природного газу. Як перевага твердопаливних котлів виступає також доступність і невисока вартість палива. Недолік більшої частини представників котлів цього класу теж очевидний - вони не можуть працювати в повністю автоматичному режимі, так як вимагають регулярного завантаження палива.
У лісовій та деревообробній промисловості поширеними одиницями вимірювання для деревини, використовуваної в якості палива, є щільний кубометр (пл. М 3) і складеного кубометр (скл. М 3). Щільний кубометр є 1 м 3 суцільний деревної маси. Складеного кубометр - одиниця виміру для покладеної в штабель або насипний деревини, яка з урахуванням повітряних проміжків дає сумарний обсяг 1 м 3. Один щільний кубометр полін відповідає в середньому 1,4 складовим кубометрам.
При спалюванні деревини виділяється енергія, в середньому рівна 4,0 кВт · год / кг (при влагосодержании 20%). З урахуванням ККД котла, 1 літр котельного палива може бути замінений 3 кг деревини. Один складеного кубометр бука за кількістю енергії відповідає приблизно 200 літрам котельного палива або 200 м 3 природного газу. Таким чином, спалювання деревини вносить вклад в збереження невідновлюваних запасів нафти і газу.
Деревина володіє в цілому нейтральним балансом CO2. оскільки утворюється при спалюванні деревини CO2 знову безпосередньо повертається в замкнутий процес фотосинтезу і бере участь в утворенні нової біомаси. Іншим, цікавим з точки зору екології моментом, видається той факт, що деревина практично не містить сірки і тому при згорянні двоокис сірки практично не виділяється.
Теплота згоряння деревини в значній мірі залежить від вмісту вологи. Чим більше вологи містить деревина, тим нижче її теплота згоряння, так як в процесі згоряння волога випаровується, при цьому споживаючи теплоту.
Для вказівки значення вологовмісту деревини використовуються дві величини:
Свіжозрубана деревина має вологість 100%. При зберіганні протягом одного літа вологість знижується приблизно до 40%. Після зберігання протягом кількох років вологість становить приблизно 25%.
Так, наприклад, теплота згоряння ялиці при влагосодержании 20% (вологість 25%) складає 4,0 кВт · год / кг. Таким чином, теплота згоряння деревини, підданої сушінню протягом декількох років, приблизно в два рази вище, ніж у свежесрубленной деревини. Отже, котли слід топити сухий деревиною, тоді робота котла буде найбільш ефективною і термін його служби стане більш тривалим. Адже сира деревина погано горить, а значить, погано гріє. Вона сильно димить, що створює проблеми з виводять каналами. Потужність котла падає в цьому випадку до 50%, витрата ж палива значно збільшується.
Vitoligno 100-S (рис. 1) - газогенераторний котел фірми Viessmann для роботи на полінах за дуже привабливою ціною.
Мал. 1. Газогенераторний котел Vitoligno 100-S
Компактний котел придатний для розширення наявних опалювальних установок, що працюють як на рідкому, так і на газовому паливі. Його об'ємна завантажувальна камера з великою дверцятами дозволяє використовувати поліна довжиною до 50 см, що забезпечує тривалий час згоряння палива. Завдяки використанню газогенераторного обладнання котел Vitoligno 100-S досягає високих показників ККД.
У завантажувальної камері при негативний кисневий баланс (коефіцієнті надлишку повітря λ <1) из древесных поленьев происходит образование газовой смеси. Образующийся древесный газ подается вытяжным вентилятором в изготовленную из карбида кремния камеру сгорания и там полностью сжигается, взаимодействуя с вторичным воздухом при высокой температуре. Такой процесс происходит при температуре 200 – 800 оС и называется пиролизом древесины. При пиролизе выделяется значительное количества тепла, что усиливает прогрев и высушивание топлива в котле, а значит, и прогрев того воздуха, который попадает в зону горения. Пиролизный газ горит, соединяясь с кислородом, при этом вредные вещества практически не выделяются. Загрузочная камера, изготовленная из массивной листовой стали толщиной 8 мм, и надежный дымосос обеспечивают долгий срок службы котла.
Основні переваги котла Vitoligno 100-S:
- Газогенераторний котел для роботи на полінах з номінальною тепловою потужністю 25 - 80 кВт.
- ККД: до 87%.
- Великі завантажувальні камера для спалювання полін довжиною до 50 см.
- Просте управління за допомогою заслінок первинного і вторинного повітря, що настроюються вручну.
- Міцний жиклер з карбіду кремнію.
- Канал згоряння з шамоту (відведення топкових газів до теплообмінника).
- Вертикальний теплообмінник з трубним пучком.
- Високоякісний димосос.
- Проста гідравлічна прив'язка завдяки великому обсягу котлової води.
- Електронний контролер Vitotronic 100 (тип FC1) з індикацією режимів роботи.
Котел Vitoligno 300-P (рис. 2) для роботи на деревних гранулах (пеллетах) з широким діапазоном модуляції 1. 3 забезпечує широкий спектр застосування - від енергозберігаючого будинку до об'єктів з підвищеною тепловим навантаженням.
Мал. 2. Пелетний котел Vitoligno 300-P
Завдяки подвійному регулятору згоряння з лямбда-зондом і датчиком температури цей розроблений фірмою Viessmann котел для роботи на деревних гранулах відрізняється високим ККД і низьким виділенням пилу і CO. Постійно високий ККД забезпечується за рахунок автоматичного очищення теплообмінних поверхонь.
У поєднанні з видаленням золи з камери згоряння за допомогою пластинчастої решітки з механічним приводом котел для роботи на деревних гранулах забезпечує високий комфорт опалення і знижує до мінімуму витрати на обслуговування і очищення. За рахунок адаптації теплообмінних поверхонь до теплоспоживання (принцип Variopass) забезпечується ефективна робота котла Vitoligno 300-P також в діапазоні часткового навантаження.
Система меню нового цифрового контролера з багаторядковим пояснювальний текст дозволяє просто управляти всіма компонентами топкового і технологічного обладнання. Можна також регулювати роботу двох опалювальних контурів зі змішувачем або одного опалювального контура зі змішувачем і функцією геліоустановки, а також ємнісного водонагрівача і буферної ємності нагрівального контуру.
Основні переваги котла Vitoligno 300-P:
- Повністю автоматизований опалювальний котел для роботи на деревних гранулах в діапазоні потужності від 4 до 48 кВт.
- ККД: до 95%.
- Автоматичне очищення теплообмінних поверхонь для постійно високого ККД.
- Автоматичне видалення золи з камери згоряння за допомогою пластинчастої решітки з нержавіючої сталі для високої експлуатаційної надійності і тривалих інтервалів очищення.
- Вставною блок, що складається з шлюзу пористого колеса і вставного шнека, для точного і економного дозування палива і стовідсоткового захисту від зворотного факела.
- Оптимальне використання енергії завдяки автоматичній адаптації триходових теплообмінних поверхонь до теплоспоживання по запатентованому принципом Variopass.
- Автоматичний і економний розпал керамічним нагрівальним елементом.
- Цифровий контролер з пояснювальними текстами меню і автоматичним контролем функцій, а також геліоконтроллер і регулятор буферної підживлення.
- Численне допоміжне обладнання для завантаження і зберігання деревних гранул.
В якості сировини для виробництва пелет (рис. 3) використовуються тільки залишки природного деревини. Ця сировина утворюється у великих кількостях на підприємствах деревообробної промисловості в формі тирси або стружки, практично є відходами виробництва. Залишки деревини під високим тиском ущільнюються і гранулюють, тобто пресуються в циліндричну форму.
- Приміщення для зберігання гранул має бути сухим, так як через вологу відбувається сильне розбухання гранул. Це призводить до значних проблем при подачі палива до водогрійних котлів.
- Приміщення для зберігання гранул повинна мати герметичну і масивну конструкцію, так як при пневматичної подачі гранул відбувається виділення пилу в приміщенні, а також гранули роблять значний тиск на стіни.
- Виходячи з вимог статики, використовуються стіни такої товщини: наприклад, оштукатурений по обидва боки будівельну цеглу товщиною 17 см; оштукатурені по обидва боки пустотілі блоки товщиною 12 см; бетон товщиною 10 см, гіпсовий камінь товщиною 12 см.
- Двері або вхідні отвори в приміщенні для зберігання гранул повинні відкриватися назовні і бути герметичними від проникнення пилу (з ущільненням по периметру). При масі гранул на складі понад 6,5 тонн двері повинні бути самі замикаються і огнеcтойкімі.
- З внутрішньої сторони дверного отвору слід встановити захисні дошки, щоб гранули не чинили тиск на двері.
- У приміщенні для зберігання гранул не повинно бути електропроводки. Необхідна електропроводка повинна мати вибухозахищене виконання відповідно до діючих стандартів.
- Слід дотримуватися умов протипожежного захисту та відповідні законодавчі положення.
- Не слід розміщувати в приміщенні водопроводи внаслідок утворення конденсату і небезпеки прориву труби.
- У приміщенні для зберігання гранул не повинно бути сторонніх предметів (дрібне каміння, шматочки деревини і т.п.).
- Шланги подачі і рециркуляції повітря системи всмоктування повинні бути заземлені, захищені від температур вище 60 ºC і не повинні прокладатися зовні.
- Прохід в стіні для вивантаження з приміщення з боку сховища закрити вогнестійким матеріалом (наприклад, обштукатурити).
Мал. 3 Пелети для спалювання в котлі Vitoligno 300-P
Сировина зберігається і транспортується в абсолютно сухому стані. Абсолютно сухе зберігання обов'язково повинно бути передбачено також і у користувача установки. Тільки так можна забезпечити якісне і ефективне спалювання.
Приміщення для зберігання палива повинно мати по можливості прямокутну форму, не обов'язково квадратну, і за своїми розмірами має вміщати річна кількість палива. Розміри приміщення для зберігання палива залежать від теплоспоживання будівлі. Площа статі, проте, повинна бути не менше 2 x 3 м.
Необхідний обсяг приміщення для зберігання річної кількості палива в ²² (включаючи порожній простір) можна розрахувати, помноживши необхідну теплову потужність (в кВт) на коефіцієнт 0,9 (м 3 / кВт).
приклад:
Теплоспоживання опалювального будівлі (наприклад, одноквартирного житлового будинку) становить 15 кВт. Необхідний обсяг приміщення для зберігання річної кількості палива:
15 кВт x 0,9 (м 3 / кВт) = 13,5 м 3.
Корисний об'єм приміщення (обсяг складського приміщення за вирахуванням порожнього простору за рахунок похилих підлог) = 13,5 м 3 x 2/3 = 9 м 3.
Кількість гранул = 9 м 3 x 650 кг / м 3 = 5850 кг ≈ 6 т.
Розмір складського приміщення = 13,5 м 3 / 2,3 м (висота приміщення) = 5,9 м 2 (площа підлоги).
Приміщення розміром 2 м x 3 м досить для зберігання річної кількості палива. Збережене кількість енергії = 5 850 кг x 5 кВт · год / кг = 29 250 кВт · год.
Вимоги до приміщення для зберігання палива:
Наявність димової труби, що відповідає приписам і тепловою потужністю котла, є обов'язковою умовою для безпечної експлуатації. Необхідно взяти до уваги, що в нижньому діапазоні потужностей котла Vitoligno 300-P можуть виникати температури відхідних газів нижче 90 ° C. Тому котел Vitoligno 300-P слід підключати до вологонепроникним димарів.
Якщо котел Vitoligno 300-P має бути підключений до влагопроницаемой димарі, то необхідно виконати розрахунок димової труби або її експертизу. У димову трубу повинен бути встановлений обмежувач тяги.
Нерідко зустрічаються котли з камерою для спалювання твердого палива і мають можливість установки пальників для спалювання газу або рідкого палива. Це зручно у випадках, коли треба дочекатися появи газу і до цього моменту можна використовувати тверде або рідке паливо. Крім того, і при наявності газу, але наявні проблеми з його подачею, непогано мати в запасі інші варіанти. З котлів на двох видах палива можна назвати PYROMAT ECO фірми KOB (Viessmann Group). Для забезпечення гарячого водопостачання в необхідному обсязі до будь-якого одноконтурного котла можна підключити бойлер.
Схеми систем теплопостачання з використанням котлів для спалювання деревини представлені в інструкціях для проектування. Крім того, можна використовувати програму CAD- / Schemen-Browser, яка дозволяє підібрати як обладнання, так і схему його підключення.
На сайті фірми «Віссманн» представлена вся необхідна документація по котлам для спалювання деревини і по іншому обладнанню фірми. Академія Віссманн проводить навчання партнерів.