Vlhkost není zlozvyk: zvýšení účinnosti spalování štěpky | Lesní komplex

Problém likvidace dřevního odpadu, který je aktuální pro moderní dřevozpracující průmysl, lze vyřešit použitím štěpky a pilin jako paliva. S příchodem různých drtičů a drtičů přestala být otázka velikosti třísek podstatná. Klíčovým bodem je jeho vlhkost, která určuje množství vyrobeného tepla z tohoto paliva a může výrazně změnit schopnost automatického kotle plnit své funkce.

Čím vyšší je vlhkost tuhého paliva, tím nižší je jeho výhřevnost, tvoří se více sazí a kondenzátu a účinnost kotle klesá.

K získání stejného množství tepelné energie vyžaduje palivo s vlhkostí 25 % méně než palivo s vlhkostí 55 %. Kotle na dřevní štěpku s 25% vlhkostí jsou rozměrově menší než kotle na mokré palivo. Je to dáno tím, že pro spalování vlhkého paliva je potřeba mít velkou masu tepelně izolačního materiálu, který akumuluje potřebné teplo pro sušení přicházející vlhké štěpky. A čím vyšší vlhkost, tím větší hmota tepelné izolace.

Likvidace dřevěného odpadu: pohodlné řešení

Standardní vybavení kotlů je určeno pro spalování dřevní štěpky s vlhkostí do 30 %, spotřebitelé však stojí před úkolem zužitkovat dřevní odpad s vlhkostí 30 až 70 % bez předběžného sušení. Typickým řešením používaným výrobci kotlů je zvětšení zóny sušení paliva na dlouhém roštu (předpec).

Do kotle je přiváděno palivo v přirozené podobě a horké plyny z hlavního topeniště, procházející horní částí předpecí pod obloukem, vysušují palivo sálavou energií. Konstrukce takového kotle umožňuje využití paliva s vlhkostí až 55% bez předběžného sušení, což zjednodušuje provoz zařízení. To se hodí, když uživatel nemá možnost suroviny před odesláním do kotle vysušit.

Výrobci kotlových zařízení stojí do budoucna před úkolem zajistit efektivní spalování dřevních surovin s vlhkostí do 70 % v samotném kotli, bez předběžného sušení. Je zřejmé, že takové řešení je atraktivní pro uživatele kotlů na tuhá paliva, protože nevyžaduje další akce a zjednoduší práci.

Velké ztráty: Proč je důležité sušení dřeva

Firma Světlobor má zkušenosti se spalováním mokré štěpky přímo v kotli. A tato zkušenost je negativní.

“Před dvěma lety jsme, napodobující nejlepší rakouské výrobce, vyrobili a dodali teplovodní kotel klasické konstrukce: horké adiabatické keramické topeniště, rošt s posuvnými rošty a samostatný vertikální výměník tepla s kouřovými trubicemi. Zajímavá je praktická zkušenost s uvedením tohoto zařízení do provozu. Kotel běží na suchou dřevní štěpku nebo pelety. Když teplota topeniště stoupne na 700 až růžová štěpka, kotel začne spínat vlhkost -800%. funguje stabilně.

Při krátkodobé (více než 5 minut) dodávce třísek s vlhkostí vyšší než 50% plameny mizí, začíná doutnat a objevuje se pára. Při poklesu vlhkosti dřevní štěpky se kotel automaticky nepřepne do provozního stavu. Musíme začít znovu.

Někteří domácí výrobci kotlů tvrdí, že spalují dřevní štěpku s vlhkostí 65 %. V našem chápání je to možné pouze u kotlů s vysokým výkonem – 1000 kW a více. Existuje měřítko: poměr vnějšího povrchu topeniště (úměrný druhé mocnině délky) k objemu topeniště (úměrný krychli) se stává příznivějším. Navíc účinnost takových kotlů není vůbec považována za důležitý faktor,“ zdůrazňuje Oleg Sharov, generální ředitel Svetlobor LLC.

Na základě zkušeností z dvouletého provozu kotle vyrobeného podle klasického schématu došel šéf firmy k závěru, že spalování mokrých třísek (více než 25-30%) přímo v kotli je slepá ulička. Odvolává se i na názor rakouských výrobců, kteří v posledních 2-3 letech deklarují ekonomickou neefektivnost spalování mokrých surovin. Jaké argumenty dávají odborníci?

Za prvé náklady: podle jejich odhadů stojí každý čtvereční centimetr předpecní pece výrazně více než ekvivalentní plocha pro odpařování vody v jednoduché sušičce. A přestože plocha předpecní pece pro odpařování litru vody je výrazně menší než plocha sušárny pro stejné množství kapaliny, náklady na plochu předpece a funkčně odpovídající plochu primitivní sušárny se budou o řád lišit.

Za druhé tepelné ztráty: při procesu spalování se ze dřeva odpařuje voda, vodní pára se ve spalovací komoře zahřeje na 1000 °C, poté se ochladí ve výměníku na 120 °C a uvolní se do atmosféry. Je zřejmé, že v každé fázi dojde ke ztrátě tepla. A čím vyšší je vlhkost paliva, tím jsou větší. Pokud tedy porovnáme spalování dřevní štěpky s vlhkostí 50 % a 25 %, pak je v druhém případě množství vody procházející kotlem jako balast a ztráty s tím spojené podstatně menší.

Správné sušení dřevěných třísek

Vraťme se tedy k technologii předběžného sušení surovin. Tradičně se k tomuto účelu používají sušící bubny, ve kterých se odstraňuje vlhkost z jemnozrnných materiálů pomocí spalin nebo proudů horkého vzduchu. Nepřetržité působení rotace, míchání a horkého vzduchu umožňuje rychlé a rovnoměrné odpařování vlhkosti z velkého objemu suroviny. Design je jednoduchý a snadno se ovládá. Pro řízení sušení je zapotřebí jeden operátor, který hlídá rovnováhu teploty a objemu dřevní frakce: při vyšších teplotách se přivádí více třísek nebo se snižuje vstupní teplota; a naopak, pokud je výstupní teplota podprůměrná, obsluha ji zvýší na vstupu nebo sníží objem štěpky.

Nevýhody bubnové sušárny zahrnují její velké rozměry, které znesnadňují integraci do celkového řetězce komplexu zařízení, a také její vysoká cena kvůli obsahu kovu a složitosti výroby.

“Kultura výroby kotelny je výrazně vyšší než v dílně na výrobu pelet. Jedná se o vytápěnou místnost, kde jsou nepřípustné úniky spalin, prašnost a periodické výbuchy. Bubnové sušárny toto kritérium nesplňují. Zařízení navíc vyvolává otázky z hlediska požární bezpečnosti. Použití spalin s teplotami do 600 °C jako nosiče tepla při procesu sušení nevyžaduje takovou dynamickou regulaci obsahu štěpky při vstupu vlhkosti. takže k požárům a dokonce i k výbuchům dochází pravidelně,“ uvádí příklad Oleg Sharov.

Alternativou k bubnové sušičce může být nepřímotopná lisová sušička. Při počáteční vlhkosti 30-35% dostane kotel 5-10% paliva (na úrovni pelet) a při počáteční hodnotě 60% bude konečná vlhkost 30%. V obou případech bude kotel spalovat dřevní štěpku s maximální účinností, jen s tím rozdílem, že v prvním případě bude pro kotel externímu uživateli přiváděno více tepelné energie v podobě teplé vody. Areál si bude sám regulovat svůj provoz na základě vlhkosti původního paliva.

Rozměry předsoušky jsou srovnatelné s rozměry kotle: např. rozměry předsouše pro kotel o výkonu 300 kW jsou 3500x2500x1700 mm. Nad vodorovnou perforovanou plochou jsou instalovány ohřívače vody napájené horkou vodou z kotle a pod perforovanou plochou jsou umístěny radiální odtahové ventilátory. Horký vzduch z ohřívačů prochází vrstvou třísek a je vyhazován ven. Třísky se pohybují škrabkovým dopravníkem.

Tato konstrukce snižuje množství vznikajícího prachu, protože proud vzduchu prochází materiálem shora a přitlačuje jej k perforovanému povrchu. Výrobu není potřeba vybavovat cyklonem nebo výkonnými ventilátory, což znamená úsporu energie. Kromě toho není možné dřevěné štěpky v takové instalaci přesušit a za žádných podmínek se nevznítí.