Typy teplovodních kotlů na pevná paliva
© Fotolia.com
Přesné určení typu teplovodního kotle na pevná paliva má významnou roli z pohledu povinností, které ukládá provozovatelům kotlů česká legislativa, z pohledu dotací atp. Nejzávažnější povinností bude ukončení provozu některých kotlů k září roku 2022.
Za posledních 15 let jsme zaznamenali prudký rozvoj technologií spalování pevných paliv v malých teplovodních kotlích, jako reakci na zpřísňující se požadavky na jejich energetickou efektivitu a čistotu provozu. S rozvojem technologií se objevily a stále se objevují také nové obchodní názvy typu zdrojů. Do roku 2000 byly oficiálními definicemi typů teplovodních kotlů dle ČSN 07 0240 pouze kotle s odhoříváním, prohoříváním a periodickým dávkováním paliva. Zavedením nové evropské normy ČSN EN 303-5 v roce 2000 byly oficiální normativní definice dokonce redukovány na kotle s ruční dodávkou paliva a kotle se samočinnou dodávkou paliva (automatické). Výrobci a prodejci však přicházejí se stále novými názvy, které více či méně přesně přibližují různé technologie spalování – pyrolýzní, zplyňovací, automatické, univerzální, kombinované, … Ovšem na druhou stranu zákazníci stále více ztrácejí přehled o tom, co konkrétní označení vlastně znamená, respektive kde končí jedna technologie a začíná jiná, modernější. Zvláště v poslední „dotační“ době v tomto směru chování některých výrobců a prodejců překračuje hranici rozumné obchodní politiky a blíží se spíše klamavé reklamě. Často se tak nízká technická úroveň kotle nahrazuje jeho vzletným názvem.
V legislativě se definice typů teplovodních kotlů objevily v souvislosti s povinností pravidelných kontrol teplovodních kotlů podle zákona č. 201/2012 Sb. o ochraně ovzduší. Konkrétně jsou tyto definice uvedeny v příloze č. 18 vyhlášky č. 415/2012 Sb. o přípustné úrovni znečišťování a jejím zjišťování a o provedení některých dalších ustanovení zákona o ochraně ovzduší (odkaz: https://www.tzb-info.cz/pravni-predpisy/vyhlaska-c-415-2012-sb-o-pripustne-urovni-znecistovani-a-jejim-zjistovani-a-o-provedeni-nekterych-dalsich-ustanoveni-zakona-o-ochrane-ovzdusi). Protože se jedná o definice vycházející z platné legislativy, měli by se jimi řídit také výrobci a prodejci kotlů. V následujícím textu si uvedeme definice zdroje dle této vyhlášky s krátkým vysvětlujícím komentářem.
- Kotel prohořívací – spalovací stacionární zdroje s ruční dodávkou paliva, u nichž při spalování spaliny procházejí přes vrstvu paliva… Nejstarší typ topeniště známý již z otevřených ohnišť a krbů – palivo je položeno na roštu a plamen i spaliny prohořívají a procházejí přiloženou vrstvou paliva nad roštem do horní části kotlového tělesa, ve které bývá zpravidla umístěn výměník. Přikládací komora je současně spalovací komorou.
- Kotel odhořívací – spalovací stacionární zdroje s ruční dodávkou paliva, u nichž při spalování spaliny neprocházejí přes vrstvu paliva… Palivo je přes přikládací komoru (násypku) uloženo na roštu, na kterém odhořívá takovým způsobem, že plamen je odváděn mimo prostor nad roštem do oddělené spalovací komory. Pokud bychom byli velkými detailisty, pak bychom mohli tvrdit, že odhořívacím kotlem je každý kotel, který není prohořívací. Pro potřeby kontrol je však touto kategorií míněna nejjednodušší technologie odhořívání v obyčejných kotlích s minimální možností regulace spalovacího procesu a jednoduchou, maximálně šamotem vykládanou, spalovací/dohořívací komorou.
- Kotel zplyňovací – spalovací stacionární zdroje s ruční dodávkou paliva, obvykle s nuceným přívodem spalovacího vzduchu ventilátorem a speciální žárovzdornou spalovací komorou se speciální spalovací tryskou nebo roštem… Jde v principu o odhořívací kotel, u kterého ovšem prchavá hořlavina (plamen) vyhořívá ve speciálně zkonstruované žárovzdorné (tedy žárobetonové) spalovací komoře, do které vstupuje speciálním otvorem/tryskou uzpůsobenou pro přívod sekundárního spalovacího vzduchu. Poměrně diskutabilní je definice pojmu „speciální…komora“ a „speciální tryska nebo rošt“. Zde je ponechán prostor kreativitě a i jistému sebevědomí výrobců, co si pod tímto pojmem vyloží. Co může být pro běžného „laika“ obyčejná šamotová cihlička vyzdívky, kreativnímu výrobci se může jevit jako speciální žárovzdorná spalovací komora a obyčejný litinový rošt zase roštem speciálním. Právě kvalita spalovací komory by měla být jedním z hlavních poznávacích znaků zplyňovacího kotle. Protože pokud dochází opravdu ke kvalitnímu vyhořívání hořlaviny, musí být cesty plamene poměrně dlouhé a v komoře je dosahováno teplot vysoko nad 1000 °C, což v kombinaci s cyklickým provozem běžný šamot nezvládá. Vnitřní stěny spalovací komory by tedy měly být tvořeny především ze speciálních žárobetonů, jejichž pracovní teplota je vyšší jak 1200 °C. Dalším poznávacím znamením moderního zplyňovacího kotle by měl být řízený přívod spalovacího vzduchu ventilátorem, čímž se oproti běžným odhořívacím kotlům eliminuje do značné míry vliv komínového tahu na kvalitu spalování. Elektronická regulace kotle tak může na základě různých požadavků přesněji regulovat průběh spalování i jeho výkon. Zvláště v počátcích zavádění moderní technologie spalování především kusového dřeva se kotlům využívajícím tuto technologii říkalo dosti nepřesně pyrolýzní. Je nutné si uvědomit, že zplyňování i pyrolýza jsou termické procesy, při kterých dochází k tepelnému rozkladu pevných paliv za podstechiometrického přívodu kyslíku, či přímo bez přístupu kyslíku. Velice zjednodušeně řečeno, za vysoké teploty dochází k uvolňování prchavé hořlaviny, ale nejsou splněny podmínky k jejímu hoření, což evidentně v technologickém celku, jakým je malý teplovodní kotel, nelze. Označení zplyňovací, či pyrolýzní lze chápat jako symbolické označení technologie spalování pevných paliv, kdy je oproti běžnému odhořívání dosahováno podstatně významnějšího využívání prchavé hořlaviny.
- Kotel automatický se šnekovým dopravníkem – spalovací stacionární zdroj (obvykle na uhlí nebo pelety) se samočinnou dopravou paliva šnekovým dopravníkem… Nejrozšířenější konstrukce kotlů se samočinnou dodávkou paliva. Drobné palivo relativně homogenní zrnitosti (tříděné uhlí typu ořech, dřevní pelety) je na rošt hořáku podáváno šnekovým podavačem (horizontálním, šikmým) ze samostatné násypky paliva, která (zpravidla) není součástí kotlového tělesa. Či také kotle s hořáky, u kterých palivo ze šnekového podavače přepadává volně do spalovací části hořáku (peletového) na rošt. Existují i kombinace výše uvedených technologií.
- Kotel automatický s rotačním roštem – spalovací stacionární zdroje na uhlí s bubnovým otočným roštem… Jedná se o známé variace na koncepci automatických kotlů Carborobot. Ke spalování paliva dochází na bubnovém roštu, který se pomalu pootáčí podél horizontální osy a průběžně tak odebírá palivo z násypky umístěné nad roštem. Nelze zde samozřejmě zařadit kotle s retortovými hořáky s otočným roštem, protože ty spadají do kategorie kotlů se šnekovým dopravníkem. Z neznalosti technologie bývají tyto hořáky často označovány jako hořáky s otočnou retortou, což je samozřejmě technický nesmysl.
- Kotel automatický přestavěný – spalovací stacionární zdroje se samočinnou dodávkou paliva, přestavěné z původních odhořívacích, prohořívacích a zplyňovacích kotlů… Zde je myšlena přestavba zákazníkem původně zakoupeného kotle s ručním přikládáním na kotel automatický tím, že je do něj jedním z několika známých způsobů integrován hořák (přímo do spalovací komory původního kotle, pod vodou chlazený rošt původního kotle, …). To této kategorie tedy spadají kotle, které byly přestavěny na automatické až u provozovatele. Nepatří sem sériově vyráběné litinovo-ocelové kotle, které využívají litinová kotlová tělesa prohořívacích kotlů jako výměníku, protože ty jsou již uváděny na trh jako kotle automatické se šnekovým podavačem.
- Kotel automatický speciální – spalovací stacionární zdroje se samočinnou dodávkou paliva, určené primárně ke spalování jiné než peletizované biomasy (piliny, štěpka, sláma)… I když jsou kotle této kategorie konstrukčně často velice podobné automatickým kotlům se šnekovým podavačem, jejich zvláštností je především podstatně robustnější konstrukce a naddimenzování jednotlivých technologických uzlů (větší průměry šnekových dopravníků, nesrovnatelně vyšší příkony pohonných jednotek dopravníků, …). To vše vyplývá z faktu, že i když jsou koncepce prakticky shodné s kotli peletovými, používají značně odlišné palivo. Zatímco je drobná dřevní peleta vysoce homogenní palivo co se týče velikosti i výhřevnosti, jsou naopak velikost, výhřevnost, vlhkost, obsah popelovin, či teplota tavení popelovin u ostatní dřevní i nedřevní biomasy nesrovnatelné.
- Lokální topidlo s výměníkem – primárně sálavý zdroj tepla s teplovodním výměníkem určeným k přípravě teplé vody k vytápění… Přestože se nejedná o teplovodní kotel, lokální topidlo o celkovém příkonu 10 kW a více napojené na otopnou soustavu je také předmětem pravidelné kontroly, proto si zde tuto definici uvádíme. Jedná se o klasické krbové vložky, krbová kamna či jiné sálavé lokální zdroje, které mají teplovodní výměník napojený na otopnou soustavu.
- Jiný (specifikovat) – je možné, že do výše uvedených definicí se některé z méně používaných technologií jaksi „nevejdou“. Proto je v dokladu o kontrole kotle možné vyspecifikovat konstrukci atypickou. Jako příklad lze uvést automatické kotle, které mají místo šnekového podavače podavač pístový. Konstrukčně se jedná o zcela jinou koncepci, proto tento typ nelze zařadit do kategorie kotlů se šnekovým podavačem, a proto je v dokladu o kontrole možné je zařadit do kategorie „jiné“ s tím, že se konstrukce kotle jednoduše popíše (např. automatický kotel s pístovým podavačem).
Accurate determination of the type of hot water boiler for solid fuels plays an important role in terms of obligations imposed on boiler operators by Czech legislation, in terms of subsidies, etc. The most serious duty will be the closure of some boilers by September 2022.