Kotłownie na biomasę. Pelet w palniku

 Paliwo dostarczane jest podajnikiem ślimakowym do komory spalania z magazynu pośredniego. Podajnik ślimakowy, zwany stokerem, znajduje się w dolnej części palnika, komora spalania znajduje się zaś w jego górnej części. Paliwo jest wypychane do komory spalania od dołu przez otwór w podstawie palnika, tworząc charakterystyczny kopiec. Spalanie odbywa się na pobocznicy, powierzchni zewnętrznej kopca, zasilanie zaś odbywa się od wewnątrz kopca. W podstawie palnika oraz jego górnej części znajdują się dysze doprowadzające powietrze do spalania. W podstawie palnika, tzw. talerzu, mieszczą się dysze powietrza pierwotnego, w górnej części po obwodzie, tzw. garze, znajdują się od dołu dysze powietrza wtórnego pierwszego, zaś powyżej dysze powietrza wtórnego drugiego. Palnik kotła na pelet, dzięki swej skomplikowanej konstrukcji, umożliwia prowadzenie spalania z wysoką sprawnością w szerokim zakresie mocy w sposób płynny. Aby palnik mógł pracować zgodnie z oczekiwaniami, dostarczone paliwo musi być odpowiedniej jakości. Szczególnie dotyczy to zawartości substancji mineralnych, które nie ulegną spaleniu.

Niestety, w Europie występuje kilka norm ujmujących wymagania w zakresie peletu, a co gorsza, istnieją znaczne różnice w zakresie wymagań jakościowych. Dodatkowo należy uwzględnić zmieniające się w czasie parametry paliwa, za sprawą absorpcji wilgoci z powietrza podczas magazynowania u użytkownika. Dużo poważniejszym problemem jest niestosowanie się niektórych producentów peletu do jakichkolwiek norm i technologii. Dotyczy to dwóch zagadnień. Pierwsze to kiepskiej jakości surowiec, drugie to niskie parametry pracy urządzeń, w których jest formowany pelet. Niska jakość surowca oznacza, iż do procesu peletyzacji zostaje doprowadzone drewno nieokorowane lub zawierające duży udział procentowy kory w stanie wolnym, rozproszonej pomiędzy drewnem okorowanym. Kolejnym zanieczyszczeniem jest kwarc, minerał zaabsorbowany w korze lub stanie wolnym, pobrany z gruntu w trakcie pozyskiwania drewna. Kora drzewna spala się w wyższej temperaturze niż czyste drewno, co powoduje podniesienie ogólnej temperatury w komorze spalania. Podwyższona temperatura spalania powoduje proces zeszklenia popiołu, czego objawem jest szlaka. Zawartość kwarcu w paliwie przyczynia się do powstawania szlaki już w normalnej temperaturze spalania w kotle na pelet. Szlaka pojawia się jako wydzielina na elementach palnika lub w obszarze występowania wysokich temperatur. Małe zarodki zeszklenia na elementach palnika lub jako rozproszone cząstki rozrastają się w czasie. Szlaka utrudnia spalanie, ponieważ pomniejsza kubaturę komory spalania oraz zatyka mechanicznie dysze doprowadzające powietrze. Zawartość szlaki, lub wydzielin żużlowych wewnątrz komory spalania w stanie wolnym, znacznie utrudnia doprowadzenie powietrza do podstawy płomienia. Niezachowana stechiometria spalania w wybranych częściach płomienia wraz z brakiem nadwyżki powietrza powodują w efekcie końcowym podwyższenie zawartości CO w spalinach. Niedopalone części peletu wpływają na nierównomierne rozrastanie się kopca paliwowego, co w dalszej części powoduje blokowanie dysz powietrznych mieszaniną paliwa, szlaki i żużla. Objawia się to „przerośniętym” kopcem oraz złogami szlaki o nieregularnych kształtach występującymi w trakcie pracy kotła. Po wyłączeniu kotła i wypaleniu się palnych części w komorze spalania na podstawie palnika pozostają złogi żużla.

Za małe ciśnienia Kolejnym problemem jest produkcja peletu z wykorzystaniem urządzeń, które nie są w stanie osiągnąć odpowiednich ciśnień przy peletyzacji. Przyczyną tego może być naturalne ich zużycie, oszczędność energii elektrycznej do ich napędu lub wykorzystanie do produkcji peletu urządzeń do produkcji pasz, gdzie nie są konieczne tak wysokie ciśnienia. Wysokie ciśnienie przy peletyzacji jest konieczne dla spojenia wewnętrznego drewna, z wykorzystaniem naturalnego lepiszcza w postaci flizeliny. Dla obniżenia ciśnienia przy formowaniu peletu stosuje się dodatkowe lepiszcza w postaci odrobiny melasy lub chemikaliów. W przypadku dodatków chemicznych, oprócz dodatkowej, niekontrolowanej emisji zanieczyszczeń do atmosfery, pojawiają się problemy ze spalaniem, żużlem oraz wydzielaniem się szlaki. Często przyczyną takiego stanu są substancje chemiczne zawarte w surowcu, który jest odpadem poprodukcyjnym lub z odzysku. Szczególnie dotyczy to przemysłu meblarskiego, gdzie występują kleje, żywice i barwniki. W przypadku spalania peletu wzbogaconego o powyższe substancje należy się liczyć z możliwością szybkiego zabrudzania się palnika, a w konsekwencji okresowym ręcznym jego czyszczeniem. Oprócz czyszczenia palnika kotła na pelet należy wziąć pod uwagę konieczność jego regeneracji lub napraw.

Korozja palnika Zawarte w paliwie substancje szkodliwe mogą powodować korozję wżerową elementów palnika pracujących przy wysokiej temperaturze. Zbyt wysoka temperatura pracy w komorze spalania wywołuje dodatkowe naprężenia w płaskich elementach palnika. Efektem ich występowania mogą być pęknięcia po obwodzie tzw. małego talerza, przy ujściu paliwa do komory spalania. Najbardziej narażone są miejsca perforowane u podstawy palnika, które pełnią rolę dysz powietrza pierwotnego, wokół których kumulują się naprężenia obwodowe. Niewłaściwa jakość paliwa powoduje znaczne skrócenie żywotności palnika oraz problemy związane z eksploatacją. Bez dokładnej analizy chemicznej dodatków występujących w paliwie utrudniona jest analiza chemiczna zjawiska korozji wżerowej. Częstym dodatkiem do peletu jest szkło wodne. Podczas eksploatacji kotła na pelet należy także zwracać uwagę na znacznie podwyższoną temperaturą spalania w stosunku do spalania klasyfikowanego peletu. Najczęstsze problemy związane z eksploatacją kotłów na pelet oraz koniecznością dodatkowego serwisowania (poza standardowymi przeglądami sezonowymi) związane są z jakością paliwa. Niestety, nie sposób ocenić jakości paliwa organoleptycznie, bez analizy chemicznej oraz badania wartości opałowej.
Grzegorz Ojczyk
Fot. 1. Palnik retortowy kotła średniej mocy. Fot. 2. Złogi żużla. Rys. Schemat palnika retortowego kotła o mocy 300 kW: 1. Podstawa palnika z dyszami powietrza pierwotnego. 2. Pierścień czyszczący. 3. Rozdzielacz cylindryczny powietrza wtórnego pierwszego. 4. Rozdzielacz cylindryczny powietrza wtórnego drugiego. 5. Dysza powietrza wtórnego drugiego. 6. Dysza powietrza wtórnego pierwszego. 7. Dysza powietrza pierwotnego.
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij