Czas na przestawienie kotłowni

Nie tylko domki jednorodzinne, ale coraz częściej przedszkola, szkoły, szpitale i wiele innych obiektów użyteczności publicznej przestawiają swoje kotłownie olejowe oraz gazowe na opalanie biomasą – a wśród jej odmian - peletami i zrębkami drewna.
Ten relatywnie intensywny rozwój kotłowni opalanych biomasą znajduje umotywowanie przede wszystkim w szybkim wzroście cen nieodnawialnych nośników energii – głównie oleju opałowego i gazu ziemnego.

Z tych to względów również zakłady rzemieślnicze coraz częściej obniżają udział kosztów energetycznych w swojej działalności produkcyjnej poprzez stosowanie biomasy w instalacjach grzewczych oraz elektrociepłowniczych.
Dodatkową motywacją dla tego typu działań jest eliminowanie emisji CO2 do atmosfery i przyczynianie się tym samym do ochrony środowiska.
Ceny peletów w Niemczech w ostatnich latach ulegały znacznym wahaniom, ale na przestrzeni minionych 12 miesięcy nastąpiło ich ustabilizowanie na relatywnie niskim poziomie, co dokumentuje rys. 1.
W maju 2008 roku wynosiły one średnio 188 euro/tonę.
Większość tych kotłowni można opalać tak suchymi zrębkami drewna, jak i peletami, gdyż bywają wyposażone w odpowiedni system regulacji i kontroli elektronicznej. Regulacja parametrów procesowych dokonuje się w zależności od aktualnie stosowanego rodzaju paliwa. Zasada różnorodności w stosowanej biomasie nabiera znaczenia z rosnącą wielkością mocy kotłowni. Kotłownie opalane samymi peletami są bardziej zwarte od uniwersalnych i charakteryzują się niższym zużyciem energii elektrycznej. Dla kotłowni opalanych biomasą o mocy powyżej 50 kW istnieją przepisy, regulujące między innymi wielkość ich pomieszczenia. Winno ono być wysokości minimum 2 metrów oraz o pojemności co najmniej 8 m3, a w dodatku wyposażone w awaryjne wyjście ewakuacyjne.
Same kotłownie opalane peletami lub zrębkami są wyposażone w retortowy system ich spalania, sprzężony ze ślimakowym podajnikiem, co doskonale ilustruje rys. 2. Przy kotłowni stoją pojemniki z paliwem (biomasą), co uwidoczniono na rys. 3, tu związanym z ogrzewaniem szklarni ogrodniczych.
W praktyce, wielkie ciepłownie opalane peletami i/lub zrębkami drewna instaluje się w układzie kaskadowym. Takie rozwiązanie procesowe wynika z faktu, że maksymalne ich obciążenie obejmuje niewielką ilość dni w sezonie grzewczym. Tymczasem główny kocioł projektuje się na 70 – 80 proc. mocy i dzięki temu ten pracuje przez większość sezonu grzewczego na maksymalnym (a zatem z największą sprawnością termiczną) obciążeniu, co zapewnia minimalne koszty ogrzewania. Natomiast dla szczytowego zapotrzebowania ciepła załączany zostaje dodatkowy agregat ciepłowniczy, którym może być kocioł opalany przykładowo olejem.
Wskazane jest dysponowanie buforowym zbiornikiem ciepła, którym można najefektywniej zoptymalizować ciepłownię, co owocuje minimalizacją jej kosztów eksploatacyjnych. Tego typu buforowy zbiornik ciepła winien być o pojemności
10 – 15 litrów na każdy kW zainstalowanej mocy danej ciepłowni (C. Hilgers; Sonne Wind & Warme, 76, 9, 2008 r.).
Skoro relatywne moce grzewcze w budownictwie mieszkaniowym bywają najniższe w nocy, a w godzinach rannych znowu wzrastają, to buforowym zbiornikiem ciepła można uniknąć dogrzewania kotłem szczytowym.
Wielkie kotłownie opalane peletami lub zrębkami zużywają sporej objętości paliwa. Z drugiej jednak strony nie można przedymensjonować ich niezbędnych zasobników. Z wieloletnich doświadczeń wynika wniosek, że racjonalna pojemność pojemnika w/w paliwa winna wynosić 1,5 krotnej objętości standardowej autocysterny na każde 50 kW mocy, co odpowiada 75 – 100 m3. W budynku instaluje się zbiorniki cylindryczne w układzie poziomym, natomiast te – znajdujące się w ziemi – winny powierzchnią górnej pokrywy być na równi z ulicą.
Dzięki temu można dowożone pelety lub zrębki wyładowywać pneumatycznie lub grawitacyjnie, tzn. w systemie wywracania pojemnika na platformie samochodowej.
Zasobniki omawianego paliwa są najczęściej wykonywane z tworzyw sztucznych, ale bywają również z betonu. Typowy pojemnik biomasy ma średnicę 6 m oraz pojemności 60 m3, co odpowiada prawie 40 tonom peletów.
Technika podawania peletów oraz zrębków z zasobników magazynowych do kotłów obejmuje transport pneumatyczny oraz rynny z ślimakowym przesuwem lub rotacyjnymi ramionami piórowymi.
Doświadczenia z eksploatacji omawianych kotłowni dowodzą, że ich niezawodny ruch wymaga starannego oraz wnikliwego nadzoru, z czym wiąże się odpowiednie przeszkolenie specjalistyczne personelu obsługi.
Niezależnie od corocznego przeglądu letniego przez rzemieślników różnych specjalności, trzeba na bieżąco oczyszczać komorę spalania i usuwać z niej popiół.
W dużych kotłowniach pojemniki popiołu są wykonane z ocynkowanej blachy i przystosowane do bezpośredniego transportu przez samochody ciężarowe. Oczyszczanie wymiennika ciepła i usuwanie popiołu są na ogół zautomatyzowane.
Również magazynowe zasobniki biomasy wymagają corocznego oczyszczenia oraz usuwania pyłu przy użyciu przeciwwybuchowego odkurzacza. Wszystkie te czynności obsługowo-konserwacyjne można oczywiście zlecić firmom specjalistycznym.
Kotłownie opalane peletami oraz zrębkami są inwestycyjnie droższe niż podobne, opalane nieodnawialnymi nośnikami energii. Są one jednak tańsze w eksploatacji od opalanych olejem, gazem ziemnym, czy węglem (tu problemy z ogromną ilością popiołu). Dziś amortyzują się one w ciągu pięciu – siedmiu lat, jeśli są wyposażone w buforowy zbiornik ciepła.
Wytwórców ciepłowni opalanych biomasą jest wielu na świecie. Do czołowych jednak należy austriacka firma Froling – Werk w miejscowości Grieskirchen. Siedemdziesiąt pięć procent wyprodukowanych tu kotłów na biomasę sprzedaje się w: Niemczech, Francji, Belgii, Włoszech, Wielkiej Brytanii oraz Szwajcarii.
Fakt, że omawiane ciepłownie chronią środowisko i nie emitują CO2 do atmosfery sprzyja pozyskiwaniu kredytów na ich budowę na bardzo dogodnych warunkach. W naszym kraju tego rodzaju kredyty można uzyskać z Ekofunduszu w Warszawie oraz z Wojewódzkich Funduszy Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.