Wysokosprawna, niskoemisyjna i pracująca bezawaryjnie kotłownia biomasowa jest dziełem nie tylko dostawcy kotłów czy wykonawcy instalacji, ale w ogromnej mierze także projektanta opracowującego koncepcję, a następnie projekt kotłowni. Zamieszczona poniżej lista zagadnień zawiera podstawowe kwestie jakie wymagają rozważenia już na etapie planowania kotłowni.

Dobór mocy kotłów

Zapewnienie maksymalnego czasu ciągłej pracy kotła, to wyzwanie przed jakim zawsze stajemy. Współczesne kotły opalane biomasą mają możliwość automatycznej modulacji wydajności w zależności od stopnia zapotrzebowania na moc odbiorników. Ponadto, nowoczesne kotły biomasowe mają możliwość całkowitego zatrzymania pracy (i samoczynnego jej wznowienia) w przypadku zaniku (i ponownego pojawienia się) zapotrzebowania na moc. Opisane cechy kotłów są jak najbardziej pożądane, ale w skrajnych przypadkach mogą prowadzić do występowania – w krótkich odstępach czasu - dużych zmian w temperaturze komory paleniskowej. To niepożądane zjawisko prowadzić może do szybkiego zużywania obmurza paleniska i innych elementów wyposażenia kotła. Dobór kotłów o mocy odpowiedniej do charakteru instalacji i stosowanego paliwa, pozwala na wydłużenie czasów pracy kotła pomiędzy włączeniami, co przekłada się na lepsze chłodzenie kotła. Innym, dobrym sposobem na zapewnienie bardziej równomiernego obciążenia kotłów jest projektowanie kotłowni wielokotłowych, w których większy kocioł przeznaczony jest na zapewnienie pokrycia zapotrzebowania na ciepło występującego w okresie zimowym, a mniejszy kocioł wykorzystywany jest jako źródło ciepła w pozostałym okresie roku. Wartym rozważenia jest także wariant, w którym mniejszy kocioł zasilany jest innym paliwem (lekki olej opałowy, gaz ziemny, gaz propan-butan) lub wykorzystywana jest pompa ciepła.

Stosowanie buforów ciepła

Bufory ciepła są ważnym, aczkolwiek niedocenianym elementem kotłowni biomasowej. Ich nazwa wskazuje na ich główne zadanie, jakim jest zapewnienie bufora pomiędzy instalacją odbiorczą a kotłem, tj. zapewnienie warunków, w których zmiany zapotrzebowania na energię po stronie odbiorników (czasami zmiany bardzo nagłe) nie przekładają się bezpośrednio na zmiany wydajności kotła. Ponadto, bufory ciepła pozwalają na pokrywanie szczytowego zapotrzebowania na energię, umożliwiają kotłom biomasowym uzyskanie żądanej wydajności w optymalnym czasie oraz stwarzają przestrzeń do magazynowania nadmiaru energii zgromadzonej na palenisku kotła, w przypadku nagłej redukcji zapotrzebowania na ciepło. Istnienie buforów ciepła umożliwia także wydłużenie okresów przebiegów kotła pomiędzy włączeniami, co przekłada się na wydłużenie czasu pracy elektrofiltra. Wydłużenie okresów aktywności filtra może mieć znaczenie w przypadku konieczności rozliczenia się z czasu pracy systemu filtracyjnego w odniesieniu do całkowitego czasu pracy kotłowni.

Rodzaj paliwa biomasowego

Asortyment paliw drzewnych możliwych do wykorzystania na cele energetyczne jest bardzo szeroki. Począwszy od paliw wysokoprzetworzonych jak pellet drzewny lub brykiet, po paliwa będące odpadem z produkcji drzewnej lub leśnej takie jak mokra trocina lub świeża zrębka drzewna. Przy planowaniu systemu energetycznego wykorzystującego biomasę drzewną, rozważanie kwestii rodzaju paliwa ma kolosalne znaczenie. Podstawową kwestią braną pod uwagę przy analizie paliwa, jest jego cena oraz dostępność. Kolejnym kryterium, które należy brać pod uwagę jest przestrzeń możliwa do wykorzystania jako magazyn paliwa. Z magazynowaniem paliwa, ściśle wiąże się kwestia dojazdu transportów paliwa (miejsce do manewrowania, zawracania, długość węży przyłączeniowych dla cystern transportujących pellet itp.). Wartą przeanalizowania kwestią jest częstotliwość dostaw paliwa, ponieważ w niektórych lokalizacjach ten czynnik może mieć znaczenie. Rodzaj stosowanego paliwa drzewnego oraz ilość wody zgromadzonej w tym paliwie ma wpływ na wybór technologii spalania. Zazwyczaj do spalania paliw o drobnej frakcji oraz charakteryzujących się umiarkowaną zawartością wody, wystarczającym rozwiązaniem są kotły wyposażone w nieruchomy ruszt chłodzony powietrzem. W przypadku spalania paliw o wyższej zawartości wody (zazwyczaj powyżej M45%) lub paliw o grubszej frakcji, stosowane są kotły wyposażone w ruchomy ruszt chłodzony powietrzem.

Sposób magazynowania paliwa drzewnego

Na etapie planowania kotłowni opalanej biomasą drzewną konieczne jest zaplanowanie odpowiedniego magazynu paliwa, dostosowanego do zapotrzebowania na energię instalacji odbiorczej oraz uwzględniającego typ paliwa stosowanego w kotłowni. Zrębka drzewna i mokra trocina najczęściej magazynowane są w magazynach wyposażonych w tzw. ruchome podłogi – układy wygarniaków wykonujących ruch posuwisto – zwrotny. Wariantem tego sposobu magazynowania, jest stosowanie tzw. kontenerów paliwowych (stacjonarnych lub mobilnych). Kontenery paliwowe wyposażone są również w ruchomą podłogę zapewniającą wygarnianie paliwa. W przypadku pelletu drzewnego, ważne jest aby formę granulatu została zachowana na całej jego drodze z magazynu do komory paleniskowej (pellet nie może zostać rozkruszony). W tym celu stosuje się magazyny wyposażone w tzw. śruby centralne lub wygarniaki z ramionami sprężystymi. Dostępnych jest wiele systemów magazynowania paliwa. Użycie każdego z nich powinno być zawsze dostosowane do rodzaju stosowanego paliwa oraz mocy planowanych kotłów biomasowych.

Stosowanie recyrkulacji spalin

Recyrkulacja spalin coraz częściej stosowana jest w źródłach ciepła wykorzystujących biomasę drzewną. Rozwiązania te znajdują zastosowania zwłaszcza tam gdzie występują paliwa o wysokiej wartości opałowej (niskiej zawartości wilgoci) oraz paliwa charakteryzujące się niską temperaturą topnienia popiołu. Układy recyrkulacji spalin umożliwiają redukcję i kontrolę temperatury w komorze paleniskowej (unikanie ryzyka przegrzewania komory paleniskowej), poprawiają sprawność kotła (odzysk ciepła spalin) oraz redukcję emisji (powtórne kierowanie części spalin do systemu filtracyjnego). Dużą zaletą systemów recyrkulacji spalin jest ograniczenie zjawiska powstawania szlaki i związanych z nią innych niekorzystnych zjawisk jak np. lokalne, punktowe przegrzewanie rusztu.

Uwaga, kondensacja!

Stosowanie paliw drzewnych o wyższej zawartości wilgoci, pociąga za sobą ryzyko występowania kondensacji różnych elementach systemów ciepłowniczych. Współczesne systemy energetyczne wyposażone są w szereg zabezpieczeń przed tym niekorzystnym zjawiskiem, jednakże pomimo istnienia systemów zabezpieczających, warto mieć na uwadze miejsca, w których kondensacja występuje najczęściej:

• wymienniki ciepła kotłów biomasowych (zabezpieczenie w postaci układu stabilizacji temperatury powrotu)
• systemy filtracji (zabezpieczenie w postaci elektrycznych lub hydraulicznych systemów podgrzewu)
• układy recyrkulacji spalin (zabezpieczenie w postaci dokładnej i skutecznej izolacji termicznej)
• kominy (zabezpieczenie w postaci izolacji kominów lub zapewnienia temperatury spalin powyżej punktu rosy)

Planowanie kotłowni opalanej biomasą jest planowaniem kotłowni opalanej paliwem stałym i w związku z tym, dla większości projektantów nie powinno ono przedstawiać większych trudności. Jednakże zastosowanie biomasy drzewnej jako paliwa wymaga uwzględnienia wielu dodatkowych aspektów, które nie występowały np. w kotłowniach opalanych węglem kamiennym. Ponadto, dążenie do znacznej automatyzacji procesu wytwarzania energii cieplnej z biomasy, stawia przed osobami planującymi taką kotłownię wiele kwestii wymagających rozpatrzenia.

Dzięki 80 letniemu doświadczeniu zdobytemu w produkcji systemów energetycznego wykorzystania biomasy drzewnej oraz ponad 7 tysiącom zrealizowanych instalacji, jesteśmy gotowi wesprzeć Państwa przy planowaniu i realizacji kotłowni opalanej biomasą.