Sodobne kurilne naprave na lesno biomaso

Sodobni kotli na lesno biomaso se precej razlikujejo od klasičnih kotlov, ki smo jih vajeni. Razvoj kurilnih naprav je zelo napredoval in omogoča kurjenje z visokimi izkoristki. Les je obnovljiv in domač vir energije in je tudi CO2 nevtralno gorivo, saj se le ta sprošča v enaki meri, kot se sprošča pri gnitju lesa v naravi. Izpusti dimnih plinov so manj škodljivi okolju, skladiščenje in transport pa sta bolj varna v primerjavi s tekočimi in plinastimi gorivi.

Glede na obliko goriva ločimo kotle na polena, sekance in pelete. Sodobni kotli na lesno biomaso nam nudijo udobje, ekonomičnost, dolgo življenjsko dobo in minimalne emisije škodljivih snovi v okolje.

• Polena so razžagani in razcepljeni kosi lesa, dolgi od 30 – 50 cm,

• Cepanice: so 1 m dolgi kosi lesa, ki jih pridobivamo iz okroglega lesa slabše kakovosti s premerom nad 10 cm.

• Okroglice: so 1 m dolgi kosi okroglega lesa, ki jih pridobivamo iz drobnejšega okroglega lesa  slabše kakovosti, s premerom do 10 cm.

• Sekanci so kosi zdrobljenega lesa, velikosti do 10 cm

• Peleti so stiskanci, narejeni iz čistega lesa. Proizvajajo se industrijsko s stiskanjem suhega lesnega prahu in žaganja. So valjaste oblike premera 8 mm in dolžine do 50 mm.

• Briketi so večji stiskanci, ki so narejeni s stiskanjem lubja, suhega lesnega prahu, žaganja, oblancev ter drugih neonesnaženih lesnih ostankov.

Pri gorenju imamo tri faze zgorevanja lesa:

• segrevanje in sušenje: poteka v območju do 100°C. Če je vsebnost vlage v lesu manjša potem je ta postopek krajši, potrebna energija za segrevanje pa manjša.

• uplinjevanje in termični razpad lesa (piroliza): iz lesa se pri višjih temperaturah najprej izločijo plini (kisik, vodik) in potem temu sledi termični razpad lesa (celuloza, lignin,...) v plinasto stanje. Piroliza je endotermičen proces (rabi energijo) medtem, ko je zgorevanje eksotermični proces (sprošča energijo). Oba procesa potekata vzporedno. Z dovajanjem sekundarnega zraka v področje dogorevanja dosežemo ob primerno visokih temperaturah popolno izgorevanje, pri katerem se sprosti večja količina toplote.

• zgorevanje lesnega oglja: je končna faza zgorevanja lesa. Minerali, ki jih vsebuje les ostanejo v obliki pepela in ga lahko uporabimo kot naravno gorivo.

Za optimalno zgorevanje lesa morajo biti izpolnjeni naslednji pogoji:

• les mora vsebovati čim manj vlage, zato moramo les za kurjavo pravilno skladiščiti.

• za zgorevanje moramo zagotoviti zadosten dovod kisika, zato mora biti količina zraka ravno pravšnja. Prevelika količina zraka povzroči prevelik vlek in zato lahko del gorljivih plinov zgori izven kurišča v dimovodnih priključkih. V dimniku se lahko pojavi previsoka temperatura in prevelika količina zraka lahko občutno zniža temperaturo v kurišču.

• temperatura v kurišču mora biti med 700 in 1000 °C, da lahko dosežemo popoln termični razpad lesa.

• kurišče mora biti dovolj veliko (približno 4 litre na 1 kW toplotne moči kurilne naprave). Tako ostanejo gorljivi plini dovolj časa v vročem področju (približno 2 sekundi).

• če se skozi dimnik vali temen dim, kaže to na nepopolno in slabo zgorevanje,

• na izstopu iz dimnika mora biti dim skoraj neviden. Bel dim, ki ob začetku kurjenja izstopa iz dimnika in postane viden nekaj centimetrov od izstopa, je posledica vlage v kurivu.

• droben, bel pepel kaže na dobro zgorevanje,

• sajaste obloge kurišča nastanejo, ko se nezgorele katranaste smole v dimnih plinih usedajo na hladne površine v kurišču in se tu zapečejo.

• temperatura dimnih plinov mora biti na vstopu v dimnik najmanj 125 °C, najbolje med 140 in 160 °C. Prevroči dimni plini pomenijo večje toplotne izgube, prehladni pa lahko poškodujejo dimnik.

Kotli na polena

so kurilne naprave v katerih kurimo polena različnih dolžin. Nalaganje goriva in odstranjevanje pepela je ročno. Dovajanje primernega in sekundarnega zraka za zgorevanje je avtomatsko. Izkoristki sodobnih kotlov na polena znašajo 90 % in več. Pri teh kotlih intenzivnosti gorenja, ko že zakurimo, ne moremo zniževati, prav tako procesa gorenja ne moremo kar ustaviti ter ga kasneje nadaljevati. Ko zakurimo, mora kurivo goreti kar se da intenzivno in kar se da popolno. Ob zgorevanju nastanejo plini, ki ga ventilator posesa in potisne skozi odprtino v zgorevalno komoro, kjer jim dovajamo zrak da dokončno izgorijo. Pridobljena toplota se v toplotnem prenosniku prenese na grelno vodo, ki jo vodimo v sistem centralnega ogrevanja objekta.

Toploto, ki jo proizvede kotel shranimo v hranilniku toplote. Hranilnik toplote ni bojler za sanitarno vodo, pač pa je velik, dobro izoliran vodni rezervoar, v katerem se ogreva in pretaka voda, ki je sestavni del celotnega ogrevalnega sistema. Skrbi, da kotel vedno deluje optimalno, višek shranjene toplote pa je mogoče izkoristiti za ogrevanje brez delovanja kotla. Velikost hranilnika mora biti najmanj 50 litrov/kW moči kotla.

Kotli na lesne sekance so bolj kot za ogrevanje individualnih hiš primerni za manjše sisteme daljinskega ogrevanja. Njihovo delovanje je avtomatsko in zagotavlja optimalno zgorevanje.

Izpusti v zrak so v zakonsko predpisanih mejah, regulacija zgorevanja je zaradi vgrajene elektronike zelo natančna. Za ogrevanje s kotlom na lesne sekance potrebujemo skladiščni prostor za lesne sekance, ki se s pomočjo zbirne naprave in dozirnega polža dovajajo v kotel. Kotlovska naprava je opremljena z varnostnim sistemom, ki onemogoča gorenje nazaj v smeri zalogovnika za sekance.

Odličen izkoristek in prilagajanje procesa zgorevanja dejanskim potrebam po toploti se zagotavlja s stalnim dovodom goriva in nadzorovanim dotokom zraka. Sodobni sistemi delujejo z elektronsko regulacijo, ki nadzoruje zgorevanje in razdelitev toplote.

Kotli na pelete

predstavljajo najvišjo stopnjo razvoja kotlov na lesno biomaso, saj se njihovi izkoristki gibljejo med 88 in 95 %. Primerni so zlasti za urbana naselja, oskrba z gorivom je namreč podobna kot pri kurilnem olju. Kotle na pelete lahko uporabljamo za ogrevanje v standardnih družinskih hišah ali nizkoenergijskih hišah, z njimi lahko ogrevamo tudi posamezna stanovanja v večstanovanjskih stavbah. Skladiščenje peletov zahteva razmeroma malo prostora, nabava in transport goriva je enostaven.

Avtor: Matjaž Eržen