Pohledem znalce: Dřevo jako garanční palivo – i vlhkost 25 % je v pořádku!

Doplněno a aktualizováno 8. června 2021.

V případě řešení reklamace kotle na kusové dřevo (špatné spalování) se výrobci kotle zajímají především o to, zda je zajištěn dostatečný komínový tah pro odvod spalin a zda je spalováno kusové dřevo, jehož vlhkost nepřekračuje maximální povolenou hranici. Zjištění obou parametrů se zdá být relativně jednoduché, ovšem praxe ukazuje, že opak je pravdou.

Význam správného posouzení vlhkosti dřeva posilují i zákonem na ochranu životního prostředí předepsané kontroly kotlů na tuhá paliva, tedy postup, rozhodování a závěry kontrolorů, které mohou jsou pro provozovatele kotlů zásadní.

V následujících řádcích se zaměřím na ověření garančních vlastností paliva – kusového dřeva. Povídání o komínovém tahu si ponechám na další pokračování.

Vlhkost jako garanční vlastnost

Nejdůležitější „garanční“ vlastností kusového dřeva je jeho vlhkost. Voda ve dřevě snižuje jeho výhřevnost. Energie potřebná k odpaření vody z paliva je odebírána z prostoru topeniště, čímž se snižuje jeho teplota. A vysoká teplota v topeništi je důležitá pro ideální průběh spalovacího procesu. Pro ideální vyhořívání plynných složek paliva je zapotřebí teploty v topeništi nad 500 °C. Je například prokázáno, že spalování palivového dřeva o vysoké vlhkosti má zásadní vliv na tvorbu nebezpečného benzo(a)pyrenu, což je jeden z argumentů pro snahy výrazně omezit malé spalovací zdroje na dřevo.

Vlhkost uvolněná ze dřeva je špatná jak ve spalinách, tak v uvolněném plynu ještě před jeho spálením. Ve spalinách výrazně zvyšuje rosný bod spalin a zapříčiňuje tak vyšší tvorbu agresivního kondenzátu na stěnách výměníků a silné dehtování kotle. Zejména u kotlů s odtahovým ventilátorem se vlhká plynná hořlavina, uvolněná z přiloženého paliva, hromadí před svým spálením v horní části přikládací komory, kde kondenzuje a zapříčiňuje tak často dehtování a korozi i této části kotlového tělesa. Pro mnohé, a nejen provozovatele kotlů, překvapivě v okolí přikládacích dvířek. Z tohoto důvodu u všech moderních kotlů jejich výrobci předepisují maximální vlhkost paliva 20 %. V návodech k provozu a obsluze kotle bývá velice často také přiložen graf závislosti výhřevnosti paliva na jeho vlhkosti (viz přiložený graf). V případě reklamace zjišťuje zástupce výrobce přímo u provozovatele vlhkost používaného paliva, nejčastěji běžným hrotovým vlhkoměrem. A tady může nastat veliký problém. Jednak v metodice, jak a kde správně oním vlhkoměrem vlhkost měřit, ale především v tom, co vlhkoměr vlastně měří!

Graf. Příklad závislost výhřevnosti dřeva na obsahu vody

Není vlhkost jako vlhkost

Vytěžené dřevo je především surovina pro stavební a nábytkářský průmysl, v podstatně menší míře pak palivem pro malé spalovací zdroje. Různé způsoby použití surového dřeva si vyžadují také různý pohled na jeho vlhkost. Pro dřevozpracující průmysl je důležitá absolutní vlhkost dřeva, tedy pro daný vzorek poměr váhy vody ve vzorku obsažené k váze bezvodé dřevní hmoty (ČSN EN 844-4). Naopak pro dřevo jako palivo je důležitá jeho energetická výhřevnost, což je poměr váhy vody k váze celého vzorku (ČSN EN ISO 17225-5). Pokud tedy máme vzorek 1 kg vlhkého dřeva (hmotnost označená m), který obsahuje 0,4 kg vody (hmotnost označená mv) a 0,6 kg suché dřevní hmoty (hmotnost označená md), pak výsledné vlhkosti jsou následující:

absolutní (dřevařská) vlhkost (vlhkost vztažená k bezvodému stavu)

U = (m_v / m_d ) x 100 = (0,4 / 0,6) x 100 = 66,7 %

energetická vlhkost (vlhkost vztažená k původnímu stavu)

M = (m_v / m) x 100 = (0,4 / 1) x 100 = 40 %,

Je zřejmé, že mezi číselným vyjádření různě stanovených vlhkosti je poměrně velký rozdíl.

Pro vzájemný přepočet mezi uvedenými vlhkostmi lze použít vtah:

U = (M / 100 – M)) x 100 ,

Pro orientaci ještě uvádím jednoduchou převodní tabulku (hodnoty U zaokrouhleny)

Výpočetní pomůcka

Pokud přepočet z naměřené „dřevařské“ vlhkosti na „energetickou“ vlhkost provádíte častěji, můžete si stáhnout jednoduchou pomůcku v excelu, která potřebný vzorec obsahuje a urychlí Vaši práci.

Z výše popsaného je zřejmé, že zvláště u „čerstvého“ dřeva je značný rozdíl mezi vlhkostí dřevařskou a energetickou.

A jak je to tedy s měřením vlhkosti palivového dřeva? Jak jsem již napsal, v drtivé většině se měří elektrickými odporovými vlhkoměry (tzv. hrotové). Ty ovšem zjišťují vlhkost podle metodiky dle ČSN EN 13183-2 platné pro řezivo určené pro další zpracování (dřevařský průmysl), tedy měří absolutní vlhkost vztaženou k bezvodému stavu (příklad takového vlhkoměru viz https://www.testo.com/cz-CZ/testo-606-1/p/0560-6060).

Aby tedy bylo možné výsledky naměřené běžným hrotovým vlhkoměrem použít pro zjištění energetické vlhkosti, je nutné naměřenou hodnotu přepočíst podle výše popsaného postupu. Při pohledu do tabulky tak zjistíme, že vlhkost 25 % naměřená hrotovým vlhkoměrem odpovídá hodnotě 20 % vlhkosti požadované výrobcem kotle. Z tohoto důvodu je platné heslo v nadpisu k tomuto článku, tedy že:

Dřevo, u kterého byla hrotovým vlhkoměrem zjištěna vlhkost 25 % a méně splňuje požadavek výrobce kotle na vlhkost dřeva 20 % a toto dřevo tedy má garanční vlastnost.

Na závěr ještě malý výtah z již zmíněné normy ČSN EN 13183-2, která popisuje metodiku měření vlhkosti elektrickým odporovým vlhkoměrem. Při měření je důležité se snažit měřit vzorek ve směru vláken. Měřící elektrody se mají, pokud možno, zarazit uprostřed měřeného polena v místech bez zjevných vad jako jsou kůra, suky, smolníky a prosmoly (části dřeva vyplněné pryskyřicí). Hloubka vpichu by měla být rovná 0,3 násobku tloušťky řeziva. Dodržení této podmínky je zvláště u polen dosti problematické. Například u kulatého polena s průměrem 50 mm vychází požadovaná hloubka 15 mm. Nicméně by mělo platit, že hloubka vpichu by měla být co největší. Výsledek měření by se měl odečíst po 2 až 3 s po zapnutí měřáku. Pro správné měření je však samozřejmě směrodatný postup, který udává výrobce vlhkoměru.

O dalších garančních vlastnostech kusového dřeva a ostatních tuhých biopaliv určených pro malé spalovací zdroje si povíme podrobněji v následujícím příspěvku.