Iz domače in tuje prakse Sodobne kurilne naprave in sistemi na lesno biomaso 1\Jikc POGAČ' IK*. Robert KRAJNC** V sklopu preglednih člankov o tehnologijah pri- prave in rabe lesne biomase tokrat predstavljamo so- dobne sisteme za centralno ogrevanje stanovanjskih površin na lesno biomaso. Naprave za kurjenje na lesno biomaso delimo glede na namen uporabe na: - različne kotle za etažno ali centralno ogrevanje, - štedilnike, - kamine, - keramične peč-i (krušne peči) . Glede na nazivno moč delimo naprave za kurjenje na: - majhne (do I OO kWh), -srednje (do l MWh), - velike (nad 1 MWh). Za individualno ogrevanje praviloma zadostujejo majhne naprave, srednje so namenjene predvsem sku- pinskemu ogrevanju (ogrevanje manjšega zaselka ozi- roma manjšega števila hiš), veliki sistemi pa se upo- rabljajo v industriji ter za daljinsko ogrevanje strnjenih naselij (najsodobnejši sistem daljinskega ogrevanja deluje v Gornjem Gradu). V tem članku želimo pred- staviti sodobne kotle, namenjene centralnemu ogre- vanju individualne hiše (nazivna moč kotla je od 15 do 1 OO kW). Take kotle lahko glede na obliko kuriva delimo na: 1. kotle na pol ena, 2. kotle na lesne sekance, 3. kotle na lesne pe lete. V tej številki bomo predstavili le kotle na polena. V naslednji številki Gozdarskega vestnika pa bodo predstavljeni še kotli na lesne sekance in pelete. Proces zgorevanja lesa Za lažje razumevanje delovanja in s tem povezane prednosti sodobnih kotlov moramo razložiti proces zgorevanja lesa. Pri tem procesu se uporabljata dva zelo podobna izraza, ki se ju velikokrat zamenjuje: l. Zgorevanje: fizikalno-kemični proces spajanja gor- ljivih sestavin lesa s kisikom iz zraka, pri katerem se sprošča toplota. Zgorevanje lesa poteka v štirih fazah (Okolje, Leksikon Cankarjeve založbe). * N. P., univ. dipl. inž. gozd., GIS, Večna pot 2, 1000 Ljubljana, SLO "'* R. K., GlS, Večna pot 2, 1000 Ljubljana, SLO GozdV 58 (2000) 3 2. Gorenje: spajanje snovi s kisikom ( oksidacija), pri katerem se sprošča energija kot toplota in deloma kot svetloba (PETA UER 1993 : Leksikon rasti inskih bogastev). 1z preglednice je razvidno, da je gorenje le ena izmed štirih faz zgorevan}a. Faza dogorevanja je po- membna zaradi oksidacije ogljikovodikov, ki nastopi pri visokih temperaturah. V tem procesu ogljikovodilU razpade jo na co2 in vodo, sprosti pa se veliko toplotne energije. Zaradi tega se zmanjša onesnaženje ozračja z ogljikovodiki in s CO (grafikon l ). Tudi les ni okolju popolnoma neškodljivo kurivo, vendar lahko emisUe z ustrezno tehnologijo zmanjšamo. Puni, ki se sproš- čajo pri izgorevanju lesne biomase, so del naravnega kroženja elementov v naravi (ogljik, dušik itd.) in ne povzročajo dodatne obremenitve okolja. Gra likon 1· Emisije plinov pri zastarelih in sodobnih kotlih na polena (kg/TJ) so, NO, C,Hy DZastareli kotli co co, ~Sodobni kotli Vir: Heinzen mit Holz, GSS Gen. M. B. H., 1995 Prah V starejših kotlih na lesno biomaso potekajo le prve tri faze izgorevanja lesa. Zaradi pomanjkanja zraka pa je faza gorenja nepopolna. Pri nepopolnem izgorevan- ju, kjer je premalo kisika, nastajajo škodljivi ogljikov oksid, saje in katran. Pri sodobnih kotlih je izgoreva Ini prostor (kurišče) razdeljen na dva dela, na primarno in sekundarno kurišče . V pri marnem kurišču potekajo prve tri faze izgorevanja. Dogorevanje lesnih plinov (četrta faza izgorevanja) pa poteka v sekundarnern kurišču, kamor dovajamo predgreti sekundami zrak. Z dogorevanjem plinov se zmanjša količina saj in ka- trana, izkoristek peči pa se poveča tudi nad 90 %. 157 Iz domače in tuje prakse Pregledni ca 1: Faze izgorevanja lesa Faza Potrebna temperatura Spremembe lesa Sušenje do 100 " C lzhlapevanje vode Uplinjanje od !OO do 160" C Razvijanje gorljivih lesnih plinov Gorenje od 150 do 600 " C Piroliza trdnih delov lesa (celuloza, hemiceluloza, Jignin itd .), sproščanje lesnih plinov, oksidacija Dogorevanje nad 600 o C Dogorevanje lesnih plinov Nova generacija kotlov na polena (dolžina polen od 25 do 100 cm) Glavne prednosti sodobnih kotlov na polena so torej večji izkoristki, manjše onesnaževanje ozračja ter manjša poraba časa za nalaganje in čiščenje kotla. Največja pomanjkljivost paje relativno visoka nabav- na cena kotlov. Bistvo sodobnih kotlov na polena je v dvodelnem izgorevalnem prostoru. V primarnem kurišču, v kate- rega naložimo polena, potekajo prve tri faze izgore- vanja. V sekundarnem lrurišču (komora za sekundarno zgorevanje) poteka faza dokončnega izgorevanja vro- čih plinov. Za uravnavanje procesa izgorevanjaje po- Prerez sodobnega kotla na polena l Primarno kurišče s poleni 2 Sekundarno kurišče za izgorevanje dimnih plinov 3 Ventilator za prisilno dovajanje zraka 4 Lambda sonda 5 lzmenjevalec toplote 6 Mehanski čistilec dimnih kanalov 158 membno dovajanje primarnega in sekundarnega zraka, ki je v primeru sodobnih kotlov največkrat prisiljeno (s pomočjo ventilatorja). Pomembna komponenta sodobnega kotla je lambda sonda, ki na osnovi analize plinov (meri količino ne- porabljenega kisika v dimnih plinih) uravnava dova- janje zraka in s tem neposredno vpliva na proces izgo- revanja. Učinkovitost kotlov povečamo z vgradnjo dodat- nega hranilnika toplote. Pri takem sistemu se viški toplote samodejno preusmerijo v hranilnik toplote (re- zervoar z vodo). Ko kurivo v peči dogori, avtomatski krmilnik preklopi na odvzem toplote iz hrani ln ika, tako da ogrevamo prostore tudi takrat, ko v kotlu ne gori. S takim sistemom omogočimo boljše izk.oristke, po- raba časa za dnevno polnjenje kotla pa se zmanjša - (kotel polnimo le enkrat alt dvakrat dnevno). Cene peči se gibljejo od 1,000.000 do l ,500.000 SIT. Cene so odvisne od nazivne moči kotla in od dodatne opreme (hranilnik toplote, lambda sonda). Cena kotla (30 kW), predstavljenega v prerezu (slika 1 ), skupaj s hranilnikom toplote (1.500 litrski rezervoar za vodo), lambda sondo in izolacijo za hranilnik top- lote, je 1,300.000 SIT (cena ne vključuje DDV-ja). Kotel na polena, hranilnik toplote in bojler za segrevanje sanitarne vode (foto: proizvajalec FROUNG) GozdV 58 (2000) 3