Některé zkušenosti s provozováním automatických kotlů řady KP na biomasu ve formě dřevních peletek

Vzhledem k velmi zajímavé diskusi k problematice spalování biomasy, která se na tomto portálu odvíjí, zde chci prezentovat některé své zkušenosti s provozováním těchto kotlů při spalování dřevních peletek.

1) Použité palivo a jeho specifikace

Jako palivo byly používány dřevní peletky od dvou výrobců:

Pila EKOPAL Chotěvice, BIOMAC Uničov

a to ve dvou velikostech o průměru 6 a 8 mm. Byly rovněž vyzkoušeny různé typy peletek - a to:

bílé barvy (z čisté dřevní hmoty), hnědé barvy (vstupní materiál pro peletizaci je včetně kůry).

Mé zkušenosti se dají shrnout do těchto stručných závěrů:

Zatímco zahraniční výrobci kotlů preferují čistý vstupní materiál (bílá barva pelet) a peletky o průměru 6 mm, kotly řady KP pracují zcela bezchybně i s peletkami o průměru 8 mm a s obsahem kůry - což je první výhoda, protože tento materiál je levnější. Velikost pelety 8 mm lze považovat pro trvalý provoz za limitní. Při krátkodobých zkouškách s peletami větších průměrů již občas docházelo k výskytu částečného nedopalu, snižujícího účinnost kotle. Při použití pelet o průměru 6 a 8 mm je mechanický nedopal v podstatě nulový a je v souladu s výsledky měřenými SZÚ Brno, kde byla změřena hodnota 0,24 %! Byla potvrzena prognóza, že za celou sezónu vzniklo pouze 60 kg popela, což při spotřebě cca 6 tun paliva odpovídá atestům paliva (obsah popela do 1 %). Popel má podobu lehkého šedého pudru, nijak neulpívá na teplosměnných plochách, je velmi lehce odstranitelný a to bez jakýchkoliv známek dehtování. Popel rovněž obsahuje nevelké struskovité útvary zrnitosti 3 - 5 cm, vznikající spékáním látek obsažených zejména v tmavých peletkách. Interval čistění kotle v plné sezóně je 1 x měsíčně a doba trvání vlastní čistky při průměrné míře zručnosti nepřesáhne 1/2 hod. Vlastní hořák čištění v podstatě nevyžaduje a to ani při používaní tmavých peletek. Při krátké jednorázové zkoušce byly použity i pelety vyrobené ze směsi šťovíku (Uteuša) a některých dalších energetických rostlin. I když bylo dosaženo poměrně zajímavých výsledků, je zřejmé, že sériové využití pelet z těchto energetických rostlin si ještě vyžádá několik zkušebních etap. Je však nepochybné, že tyto materiály budou v kotlích řady KP zcela rovnocenně využitelné.

V současné době probíhají vývojové zkoušky i s jinými typy rostlinných paliv. Zprávy o výsledcích těchto zkoušek budou předmětem některého z příštích příspěvků.

2) Některé výsledky spalovacích zkoušek

U kotlů řady KP je následující regulovatelný výkonový rozsah:

KP 10: 4,5 - 15 kW KP 20: 7,5 - 25 kW

Graf průběhu plynových emisí z kotle KP10 - kliknutím na graf zobrazíte větší verzi Průměrné hodnoty za zkoušku Koncentrace CO (mg.m-3N) na 10% kyslíku 39 Koncentrace NOx (mg.m-3N) na 10% kyslíku 187 Koncentrace O2m (%) 7,47

V celém intervalu regulovatelného výkonu je dosaženo velmi nízkého výskytu škodlivin (viz výše uvedený graf). Např. koncentrace CO (při 10% O₂) činí v průměru za celou 6 hod zkoušku při jmenovitém výkonu kotle pouhých 39 mg/m³, což je více než 50x podkročená hladina stanovená pro získání prestižní známky EŠV (ekologicky šetrný výrobek).

Rovněž výskyty NO_x, plynných emisí C_xH_y i tuhých úletů jsou hluboko pod normou stanovenými limity a výrobky splňují tak i podmínky platné pro země EU. Zkoušky jsou vyhodnoceny pro tyto země: Česká republika, Rakousko, Belgie, Švýcarsko, Dánsko, Španělsko, Portugalsko, Finsko, Francie, Velká Británie, Irsko, Itálie, Holandsko a Norsko.

Z pravidelnosti zápisu výskytu jednotlivých škodlivin (viz graf) lze usuzovat na to, že proces spalování je velmi dobře zvládnut. Kotel pracuje s vysokou rovnoměrností bez jakýchkoliv extrémních stavů.

3) Některé technické parametry výrobků

Těchto výše uvedených výsledků bylo dosaženo především díky neobvyklým konstrukčním prvkům, z nichž některé jsou v tuzemsku použity poprvé. V tomto smyslu uvádím:

1. Zcela nové řešení elektronické řídící jednotky kotle, která dokáže (kromě přesného časového dávkování paliva, přednostní ohřev TUV, nastavení požadované teploty výstupní vody z kotle, rozběh i vypnutí oběhového čerpadla ve vazbě na teplotu výstupní vody z kotle aj.) i elektronicky řídit potřebu spalovacího vzduchu ve vazbě na režim spalování při rozdílných tepelných výkonech kotle.
   

   

   Díky této schopnosti lze zvolit požadovaný přebytek vzduchu pro ten který výkonový rozsah a zamezit tak zbytečnému ochlazování spalin a tím docílit vysoké účinnosti spalování (běžně 86%, při některých zkouškách i 88%).
   
   
2. Vlastní čistota spalování je dosažena především dvěma stupni keramických katalyzátorů, z nichž jeden přímo dotvarovává spalovací komoru a druhý působí jako turbulentní dohořívací rošt, instalovaný na vstupu spalin do výměníkové časti.
   Oba tyto prvky mají na čistotu spalování velmi výrazný vliv, a také díky těmto konstrukčním prvkům jsou hodnoty škodlivin tak minimální, jak bylo již dříve konstatováno.
   
   
3. Poměrně vysoká hodnota účinnosti kotle je rovněž pozitivně ovlivněna dvěma stupni turbulátorů, které jsou vřazeny do spalinových cest. Zatímco první stupeň usměrňuje spaliny při průchodu výměníkem do rotačního pohybu (a tím je zároveň i výrazně odprašuje), druhý stupeň působí v následné trase a usměrňuje jejich proudění tak, aby se ještě v kotli co nejvíce vychladily. Oproti původní verzi došlo těmito opatřeními ke snížení teploty spalin o více než 70°C.
   
   
4. Rovněž systém dopravy paliva ze zásobníku do vlastní spalovací komory je díky dvěma samostatným dopravníkům velmi šetrný - a to především k vlastnímu palivu. Během celé dopravní trasy nedochází k nežádoucímu lisování paliva či jeho drcení - naopak, palivo je do spalovací komory dodáváno relativně volně - a co je důležité - v původní granulometrii.
   Také tato skutečnost má velmi dobrý vliv na čistotu spalování, neboť primární vzduch má poměrně velmi dobrý přístup k celému povrchu jednotlivých pelet, čímž dochází k rovnoměrnému spalování celé provozní vrstvy paliva.
   
   
5. Jedna z nejdůležitějších vlastností každého vytápěcího zařízení je jeho provozní bezpečnost a odolnost proti nežádoucímu zahoření. Právě výše jmenovaný dopravní systém dvou nezávislých dopravníků s vloženou gravitační trasou (která je za každých okolností volná) zabraňuje nežádoucímu zahoření do dopravních cest a tím i do zásobníku paliva. Tento prvek naši zákazníci oceňují velmi pozitivně.
   
   
6. To, co je nutno rovněž bezesporu ocenit, je skutečný uživatelský komfort, který se velmi blíží úrovni obvyklé u plynových kotlů. Při správném dimenzování objemu palivového zásobníku se skutečně jedná o interval doplňování paliva cca 1x týdně.
   Pokud se k tomu připočtou relativně nízké provozní náklady (cca o 20 % nižší, než u zemního plynu při shodné výkonové hladině), je třeba nutně konstatovat, že vytápění dřevními peletami v automatických kotlích řady KP je velmi pozoruhodná alternativa, jejíž využití je v České republice reálné.

Závěrem lze pouze poznamenat, že tyto ověřené konstrukční prvky výrobků KP 10 a KP 20 budou již v letošním roce využity při výkonovém rozšíření této řady, doufejme, že se stejně pozitivními výsledky.