Różnice pomiędzy węglem a biopaliwami stałymi to m.in. niska wartość opałowa biopaliw w przeliczeniu na jednostkę objętości i wysoka zawartość wilgoci oraz substancji w spalinach powodujących zagrożenie wystąpienia szybszej korozji kotła i komina.
Jakość biopaliw stałych
Oferowane na rynku biopaliwa stałe, ze względu na liczne i rozproszone źródła pochodzenia surowca, różnią się znacznie jakością. W materiałach promujących te biopaliwa podawane są często maksymalne wskaźniki wartości opałowej i to w odniesieniu do suchej masy, a nie rzeczywistej wilgotności oferowanego paliwa. Trudno jest dociec, czy brykiet lub pelety mają wartość opałową deklarowaną przez producenta. Wystarczy, że zmieni on nieco skład surowca, a wartość opałowa może wahać się w granicach nawet 15–20%.
Już sam fakt, że biopaliwa stałe mają wartość opałową nawet kilkakrotnie niższą niż ta sama objętość węgla, determinuje wielkość składu tych paliw. Przy wyliczeniach kubatury kotłowni i składu biopaliwa projektant powinien brać pod uwagę objętości biopaliw w stosunku do sezonowego zapotrzebowania, gdyż pozwala to na zakup paliw w okresie, gdy ceny są najniższe, a nie w szczycie sezonu grzewczego.
Następnie, zwłaszcza dla drewna w postaci szczap, należy objętość tę skorygować z uwagi na zasadność utrzymywania przynajmniej rocznego zapasu drewna, tak aby uzyskało ono wilgotność zapewniającą jego ekonomiczne spalanie z wysoką sprawnością. Drewno w postaci szczap i wałków lub polan może być suszone na wolnym powietrzu lub w zadaszonych, przewiewnych pomieszczeniach.
Na wolnym powietrzu drewno schnie dwa lata, tym samym należy uwzględnić odpowiednią powierzchnię na zmagazynowanie przynajmniej dwuletniego zapasu drewna. W przewiewnych wiatach lub pod zadaszeniem drewno schnie ok. roku i w tym przypadku zapas drewna powinien wynosić min. 1,5 roku. Są to okresy, po których wilgotność drewna spada poniżej 20%, i z jego spalania uzyskujemy maksymalną ilość energii – w praktyce ok. 16 MJ/kg. Uzyskanie 19 MJ/kg, która to wartość jest często przytaczana w materiałach promocyjnych, jest możliwe tylko z drewna całkowicie pozbawionego wilgoci.
O tym, jak duże znacznie ma wilgotność drewna opałowego, niech świadczy fakt, że z drewna o wilgotności 50% uzyskujemy tylko ok. 8–9 MJ/kg, a powyżej 60% wilgotności wartość opałowa spada poniżej 6 MJ/kg. Zatem jeśli będziemy spalać mokre drewno, spalimy go nawet dwukrotnie więcej, co przełoży się na wyższe koszty ogrzewania. Im większa zawartość wody w drewnie opałowym, tym niższa temperatura spalania, a to oznacza brak całkowitego spalania części lotnych – niespalone gazy uciekają przez komin, a smoła i sadza osadzają się w kominie i na wymienniku kotła, obniżając dodatkowo jego sprawność i przyspieszając korozję.
Kotły na biopaliwa stałe
Biopaliwa stałe zawierają duże ilości składników lotnych. Blisko 80% suchej masy drewna odparowuje podczas ogrzewania (suchej destylacji) i spala się nad rusztem, a tylko 20% tej masy zawiera nielotne związki węgla, które spalają się na ruszcie. Aby w pełni wykorzystać energię zawartą w biopaliwach stałych, kotły muszą mieć odpowiednią budowę, zapewniającą maksymalne wykorzystanie energii z substancji lotnych.
Kotły na biopaliwa stałe to głównie kotły wodne, niskotemperaturowe. Na rynku oferowane są kotły wykorzystujące różne technologie spalania biopaliw stałych, poczynając od jednostopniowych kotłów, w których może być spa lany węgiel lub drewno, poprzez spalanie fazowe (suszenie, gazyfikacja i spalanie, dopalanie węgla drzewnego). Kotły na pelety, brykiety i zrębki dla domów jednorodzinnych są wykonywane ze zintegrowanymi zasobnikami paliwa. Mogą być też zasilane podajnikiem ślimakowym o zasięgu kilku metrów, doprowadzającym paliwo z magazynu.
 |
| Fot. 1. Używanie kotłów na drewno wymaga zapewnienia miejsca na składowanie, przygotowanie oraz suszenie paliwa, tak aby nie wpływało to na estetykę otoczenia |
Największe możliwości sterowania mają kotły na brykiety, pelety i zrębki oraz zboża. Sterowniki w tych kotłach pozwalają na określanie ilości podawanego paliwa i doprowadzanego powietrza oraz regulację i optymalizację procesu spalania. Podawanie biopaliwa realizowane jest najczęściej poprzez podajnik z dozownikiem ślimakowym napędzanym silnikiem elektrycznym.
