Pohledem znalce: Uhlí jako garanční palivo pro malé zdroje

Při povinné kontrole teplovodních kotlů na pevná paliva je jednou ze základních povinností kontrolora zjistit, zda je ve zdroji spalováno výrobcem předepsané a zákonem povolené palivo. Vedle spalování odpadů zákon zakazuje již několik let spalování také některých nekvalitních „uhelných“ paliv, což by měl zkušený technik bezpečně poznat. Nicméně kupodivu velice často dělá mnohým kontrolorům problém stanovit, zda je provozovatelem spalováno výrobcem předepsané (garanční) palivo. Typickým příkladem jsou kotle, které byly certifikovány na spalování černého uhlí (koksu), ale v reálném provozu se v nich spaluje uhlí hnědé. Ovšem v dokladu o kontrole je uvedeno, že je spalováno palivo v souladu se zákonem.

Zákonné požadavky na pevná paliva

Co se týče zákonných požadavků, pak ty jsou rozděleny na dvě základní skupiny. Jednak jsou to požadavky na kvalitu paliv, které podle §16 odst. 1 zákona č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší, musí dodržovat osoby uvádějící pevná paliva na trh v České republice. V prováděcí vyhlášce k zákonu (vyhláška č. 415/2012 S.) jsou uvedeny minimální kvalitativní požadavky na uhlí a výlisky z uhlí (nikoliv koksu) a požadavky na kvalitu výlisků z biomasy (tedy nikoliv například kusového dřeva). U uhlí pro zdroje do 300 kW se jedná o požadavky na obsah vody (max.33 % hm.), výhřevnost (min. 15 MJ/kg), popelnatost (max. 13 % hm.), měrnou sírnatost ( max. 0,65 g/MJ), podsítné (max. 20 %) a obsah prachu (max. 10 %). Prodejci uhlí musí u prodávaných paliv dodržovat tyto parametry a odběrateli vydat doklad potvrzující jejich dodržení. U domácích prodejců je tedy do jisté míry zaručena vyhláškou stanovená kvalita paliva. Ovšem není tím nijak postižena možnost individuálního nákupu nekvalitního paliva v zahraničí. Tedy například v Polsku.

Druhou kategorií zákonných požadavků jsou požadavky na provozovatele zdroje o jmenovitém příkonu do 300 kW podle §17 zákona. Ten má především zakázáno spalovat hnědé uhlí energetické, lignit, uhelné kaly a proplástky. Zákon ani vyhláška nedefinují přesně, co znamená označení hnědé uhlí energetické, ale podle běžných obchodních zvyklostí se jako uhlí energetické nazývají „prachová“ uhlí, u nichž není stanovena minimální hranice pro zrnitost (hruboprach, průmyslové směsi). Pro malé zdroje jsou určena uhlí tříděná, u kterých je stanovena jistá minimální hranice zrnitosti, tedy uhlí druhu kostka (40-100), ořech 1 (20-40) a ořech 2 (10-20). Uvedené zrnitosti platí pro české tříděné uhlí.

Další povinností provozovatele je spalovat ve svém zdroji pouze paliva, která splňují požadavky na kvalitu paliv podle vyhlášky a jsou výrobcem určená pro spalování v tomto zdroji. Jinými slovy, provozovatel smí ve zdroji spalovat pouze garanční paliva, pro která výrobce zdroj certifikoval před uvedením na trh. Současně však tato paliva musí odpovídat požadavkům na kvalitu podle vyhlášky. Tím je tedy i provozovateli zakázáno spalovat v zahraničí nakoupené uhlí, které kvalitou neodpovídá vyhlášce. Tento zákaz je ovšem pouze teoretický, protože většina běžných provozovatelů o vyhlášce nic neví a navíc pro ně často platí – uhlí jako uhlí.

Garanční palivo

Jak jsem již uvedl, při certifikaci před uvedením nového výrobku na trh výrobce používá přesně definované palivo, kterému se říká garanční, či předepsané. Pokud je spalováno palivo jiné než předepsané, dosahuje kotel jiných provozních parametrů a téměř s jistotou nižší účinnosti. Vlastnosti pevných paliv, pro které může být teplovodní kotel certifikován, jsou přesně definovány v normě ČSN EN 303-4:2013 (viz. obrázek). Zvolené zkušební palivo pak musí být uvedeno na výrobním štítku (například hnědé uhlí b1) i v průvodní dokumentaci.

V normě uvedené požadavky udávají rozmezí kvality, ve kterém se musí garanční palivo pohybovat. Výrobce může v průvodní dokumentaci ke kotli tyto požadavky zpřísnit. Na výrobním štítku a v technické dokumentaci nelze uvést pouze obecné označení uhlí, ale přesný druh paliva podle výše uvedeného normativního rozdělení.

Uhlí jako palivo

Proč nelze u garančního paliva běžně zaměňovat hnědé uhlí za černé, či obecně hovořit pouze o uhlí? Protože mezi vlastnostmi těchto paliv je značný rozdíl. Rozdíl je nejen mezi vlastnostmi hnědého a černého uhlí, ale i mezi uhlím stejné kategorie. Kvalita uhlí je obecně do značné míry závislá na lokalitě, ve které je vytěženo. Proto i mezi kvalitou uhlí z různých lomů jsou podstatné rozdíly ve složení hořlaviny, podílu popelovin, sirnatostí. Snad jediné, v čem se uhlí jako palivo pro malé kotle podobá, je specifický rozměr. Do malých teplovodních kotlů lze jako palivo používat výhradně uhlí tříděné. Jako tříděná uhlí jsou označeny ty druhy, u kterých je stanovena jejich zrnitost. Tedy minimální a maximální rozměr. Dělení tříděných uhlí podle velikosti frakcí je do značné míry záležitostí jednotlivých lomů a obchodních společností.

A tím ovšem podobnost končí. Mladší hnědé uhlí má oproti uhlí černému nižší výhřevnost, ale vyšší podíl prchavé hořlaviny, který v průměru překračuje hranici 50 %, takže se jedná o palivo, které hoří dlouhým plamenem. Naopak u výhřevnějšího černého uhlí se podíl prchavé hořlaviny pohybuje na hranici 30 %, takže plamen nad základní vrstvou (žhavými uhlíky) je podstatně kratší. Pokud je kotel konstruovaný pro spalování hnědého uhlí, pak v něm lze zpravidla spalovat také uhlí černé (pokud to výrobce povoluje). Ovšem v kotli konstruovaném na spalování černého uhlí není vhodné hnědé uhlí spalovat, protože vzhledem ke krátké cestě spalin v kotli nedojde k úplnému vyhoření prchavé hořlaviny. Spalování probíhá za „drastických“ podmínek s minimální účinností a s obrovskými emisemi.

Vedle dodržení předepsané vlhkosti je u uhlí nutné dodržet jeho výrobcem předepsanou zrnitost. Čím drobnější je palivo, tím větší má měrnou plochu a tím rychleji uvolňuje prchavou hořlavinu a rychleji hoří. Velikostí se dá tedy do jisté míry „naprogramovat“ vyhořívání paliva a zvláště u kotlů s ručním přikládáním i výkon kotle. Zvláště u automatických kotlů je pravidlo – shoří vše, co velikostí projde podavačem paliva – dosti zavádějící. Pokud je kotel stavěn na velikost ořech 2 (zrnitost 10 – 20 mm), pak drobnější polský ekogrošek (5 – 10 mm) v něm shoří samozřejmě také, ale za cenu horšího spalování a velkého zanášení kotlového tělesa.

Většina výrobců přesné požadavky na kvalitu garančního paliva uvádí až v podrobné technické dokumentaci a nikoliv v propagačních materiálech. O to více je proto nutné jim věnovat pozornost. Protože v případě reklamace se jako první kontroluje kvalita používaného paliva. Například většina polských teplovodních kotlů je konstruována a certifikována pro spalování polského černého uhlí. U nás je prozatím relativní dostatek hnědého tříděného uhlí, ale naopak černé tříděné uhlí je pro malé zdroje využíváno minimálně (zvláště s ohledem na jeho cenu). I díky kotlíkovým dotacím se výrazně zvýšil dovoz polských automatických kotlů do ČR, ovšem ne všechny jsou uzpůsobeny (certifikovány) pro spalování hnědého uhlí. Pokud provozovatel v tomto kotli přesto hnědé uhlí spaluje, porušuje zákon. A pokud si do něj nakoupí polské černé tříděné uhlí, nemusí to být také nijak přínosné pro životní prostředí, i když se jedná o kotel automatický (jak se dozvíme dále).

Problémy s polskými palivy

Zákaz prodeje některých zakázaných druhů pevných paliv u nás byl obcházen jejich individuálních nákupem v Polsku, kde ještě donedávna byl trh s těmito palivy regulován pouze minimálně. Nedávno zde však byl přijat nový zákon o kvalitě paliv, ke kterému byla vydána v říjnu prováděcí vyhláška. Podstatně se tak zpřísňují požadavky na kvalitu uhlí uváděného na polský trh. Je to dobrá zpráva i pro naše životní prostředí, protože by se tak měl výrazně omezit individuální dovoz paliv, jejichž spalování je u nás zakázáno, ovšem jejichž nízká cena je velkým lákadlem pro provozovatele malých spalovacích zdrojů na pevná paliva. Zmíněný polský zákon již od září letošního roku zakazuje prodej uhelného prachu a kalů. Od 30. června roku 2020 pak bude zcela zakázáno uvádět na trh hnědé uhlí, jehož kvalita je nesrovnatelné horší než kvalita hnědého uhlí českého. Zvláště jeho výhřevnost se pohybuje často pouze na hranici 12 MJ/kg, jeho sirnatost je podstatně vyšší, než povoluje naše vyhláška. Proto je blízký zákaz prodeje tohoto uhlí v Polsku také bezesporu přínosem.

Novou vyhláškou byly od 30.6.2020 zpřísněny také požadavky na kvalitu uhlí černého. A jak je to tedy se spalováním polského černého uhlí u nás? Nová polská vyhláška povoluje u tříděných druhů černého uhlí obsah síry 1,2 – 1,7 %, naše „hraniční“ měrná sirnatost 0,65 g/MJ odpovídá obsahu síry cca 1 %, takže zde může nastat s dovozem a spalováním tohoto uhlí problém. Ovšem daleko důležitější je povolená spodní hranice zrnitosti. V Polsku například patří mezi tříděná uhlí i tzv. mial, což je prachové uhlí o zrnitosti 1 - 31 mm, u kterého je navíc povoleno podsítné 30 %!! Tedy více uhelného prachu než uhlí. Problémem jsou i nízká spodní hranice zrnitosti u oblíbeného ekogrošku (5 – 31 mm) a ekomialu (3 – 31 mm). U malých kotlů na spalování uhlí totiž platí, že čím jemnější je palivo, tím větší pravděpodobnost je zvýšeného úletu prachových částic do okolního ovzduší, pokud nejsou přesně dodrženy provozní předpisy (například vysoký tah ve spalinových cestách). Naše vyhláška nestanoví žádnou spodní hranici pro zrnitost uhlí, pouze hranice pro podsítné a obsah prachu (což je podíl frakce o zrnitosti 0 – 10 mm v podsítném). U těchto „tříděných“ druhů uhlí je tedy velice důležité kontrolovat, zda jsou spalovány pouze a výhradně v kotlích, které jsou pro ně konstruovány. Obecně platí pravidlo, že spalování takovýchto prachových uhlí v malých zdrojích může znamenat velký problém s vysokými emisemi jemných prachových částic.