ABC ogrzewania. Wzruszona zrębka

Zrębka drzewna jest paliwem nisko przetworzonym, przez co charakteryzuje się małą stabilnością w sensie geometrycznym (podstawowy wymiar liniowy jest stochastyczny), niską wartością opałową, zmiennym składem fizycznym i chemicznym, zmiennymi parametrami technicznymi, wysoką zawartością zanieczyszczeń. Ze względu na niski stopień przetworzenia zrębki charakteryzują się relatywnie niską ceną oraz możliwością wytworzenia w warunkach pozaindustrialnych, w gospodarstwach rolnych, leśnych, zakładach przetwórstwa drewna, przedsiębiorstwach oczyszczania w zakresie zieleni miejskiej oraz utrzymania dróg.

Przedstawiona charakterystyka jest odniesiona do peletu drzewnego, jako paliwa porównawczego, wysoko przetworzonego, wytwarzanego z analogicznej biomasy. Zasadnicza różnica polega na przygotowaniu surowca oraz procesie wytwarzania.

* Właściwości

Zrębka drzewna, jako paliwo nisko przetworzone oraz występujące w stanie prawie naturalnym, ma mniejszą wartość opałową, większą i zmienną zawartość wilgoci, zmienny skład fizyczny i chemiczny w postaci drobin gleby, piasku oraz pyłu. Zawiera więcej zanieczyszczeń oraz trudniej jest wytworzyć z niej energię cieplną. Ze względu na niski stan przetworzenia jest tańsze w przygotowaniu w stosunku do paliw wysoko przetworzonych, takich jak pelety drzewne. Jest to najbardziej popularne biopaliwo stałe po pelecie. Na rynku znajduje się zrębka wytwarzana z odpadów leśnych przy pozyskiwaniu drewna do celów przetwórczych, wiatrołomów, z wycinki drzew przy drogach, z wierzby energetycznej.

* Produkcja

Zrębka jest paliwem odnawialnym, standaryzowanym, nisko przetworzonym, uzyskiwanym z rozdrobnienia drewna w postaci litej, kawałków drewna, gałęzi lub innych odpadków w postaci naturalnej z korą. Do przygotowania zrębki wykorzystuje się drewno sezonowane, zwierające mniejszą ilość wilgoci od drewna w stanie świeżo ściętym. Do rozdrobnienia drewna wykorzystuje się specjalne urządzenia, zwane rębakami, które posiadają zintegrowany napęd w postaci silnika elektrycznego lub spalinowego. Mogą to być urządzenia stacjonarne lub mające możliwość przemieszczania za pomocą ciągników. Rębaki przewoźne mają zazwyczaj własny napęd w postaci silnika elektrycznego lub spalinowego. Mogą także wykorzystywać silnik napędowy urządzenia transportującego, gdy rębak jest zintegrowany w sposób rozłączny z ciągnikiem rolniczym. Rębaki mają możliwość ustawiania stopnia rozdrobnienia oraz segregacji wytworzonej zrębki za pomocą specjalnych sit. W każdym przypadku mamy stochastyczny rozkład wymiarów geometrycznych zrębki. Ustawialna jest wartość średnia, sita zaś pozwalają na wstępną segregację i eliminację nad- i podfrakcji.

Podstawowe etapy produkcji to suszenie surowca drzewnego, np. przez sezonowanie na otwartej, przewiewnej i zadaszonej przestrzeni magazynowej. Kolejny etap to rozdrobnienie za pomocą rębaka oraz klasyfikacja za pomocą sit. Tak wytwarzana zrębka podlega dalszemu suszeniu i magazynowaniu z dostępem powietrza zewnętrznego. Suszenie końcowe może odbywać się w magazynie docelowym przy kotłowni na biomasę. W przypadku drewna do przygotowania zrębki, szczególnie w przypadku wierzby energetycznej, korzystne jest ścinanie w okresie późnej jesieni lub zimy. Gdy opadną liście, nastąpi naturalne obniżenie wilgoci w drewnie. Zrębka przypomina kształtem porozrywane kawałki drewna z korą.

* Parametry

Geometrię oraz pozostałe parametry fizyczne określają normy przedmiotowe, np. norma austriacka ÖNORM M-7133 lub polska norma PN-91/D-95009. Polska norma PN-91/D-95009 klasyfikuje tylko zrębkę leśną pod kątem wykorzystania przemysłowego, nieenergetycznego, jako paliwo do kotłów na biomasę. W praktyce do celów energetycznych pozostaje norma austriacka ÖNORM M-7133. W Europie brak jednej wspólnej normy europejskiej dla jednoznacznej klasyfikacji zrębki pochodzenia drzewnego w zakresie cech fizycznych oraz energetycznych jednocześnie. Dla określenia wartości opałowej należy oprzeć się na normie niemieckiej DIN 51900. Taki stan rzeczy komplikuje nieco egzekwowanie parametrów jakościowych paliwa i każdorazowo wymaga deklarowania zgodności z konkretnymi normami. Ze względu na brak jednej spójnej normy można ogólnie określić parametry modelowe i cechy zrębki.

Zrębka drzewna to drobne ścinki drewna o wymiarze liniowym 0,5-5,5 cm (mierzone po kierunku włókna), o przekroju poprzecznym do 3 cm2. Wśród nich dopuszcza się nieduży odsetek, do 10%, ścinek o większych wymiarach będących nadfrakcją, jednak nie dłuższych niż 8,5 cm i przekroju nie przekraczającym 5 cm2. Analogicznie w zrębce mogą występować ścinki o mniejszych wymiarach, tzw. podfrakcja, jednak w ilości nie większej niż kilka procent. Zrębki wytwarzane są z gałęzi w postaci naturalnej lub z dużych kawałków okorowanego drewna. Jakość zrębków zależy od procesu produkcji i przede wszystkim od jakości surowca. Jakość w sensie geometrycznym związana jest z procesem produkcji przy wykorzystaniu rębaka, czyli z ostrością noży tnących, skuteczności przesiewania, trwałości urządzenia. Jakość w sensie energetycznym związana jest z zawartością wilgoci w drewnie, czystością surowca oraz wartością opałową poddanych przeróbce gatunków drewna. Zrębki i ścinki, będące przetworzonym odpadem z przemysłu tartacznego, z uwagi na występującą czasami wysoką zawartość wilgoci (40 do 50%), mogą być spalane przy niskiej efektywności jedynie w kotłach o dużej mocy. Dla poprawienia walorów energetycznych winny być poddane suszeniu i dalszemu rozdrobnieniu. Zrębki pochodzenia leśnego, z drobnych kawałków drewna, mogą mieć niższą zawartość wilgoci na poziomie ok. 30% oraz ujednoliconą jakość i wymiary, mogą być spalane w typowych kotłach na zrębki.

* Spalanie

W praktyce, ze względu na brak możliwości ścisłej kontroli wilgoci surowca oraz jakości w procesie wytwarzania, trudno jest zagwarantować wysoką oraz stabilną jakość paliwa. Zrębka drzewna jest paliwem odnawialnym, ekologicznym. Podstawowymi produktami jego spalania są dwutlenek węgla (CO2) i woda (H2O). Spalanie zrębki nie powoduje zachwiania bilansu CO2 w powietrzu, ponieważ wcześniej CO2 z powietrza zostało pobrane do wzrostu drewna w procesie fotosyntezy 6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2. Spalanie zrębki drzewnej powoduje niską emisję SO2 i NOx do atmosfery, gdyż paliwo nie zawiera żadnych szkodliwych substancji chemicznych, takich jak kleje lub lakiery. W wyniku spalania uzyskuje się większą ilość popiołu w stosunku do peletu, który jest odprowadzany z palnika kotła do zbiornika magazynowego. Część jego unoszona ze spalinami osadza się w komorach osadczych kotła. W kotłach o średniej i dużej mocy są specjalne urządzenia do wychwytywania popiołu ze spalin (cyklony, multicyklony). Ponadto popiół ze spalenia zrębki stanowi doskonały nawóz dla rolnictwa lub ogrodnictwa.

* Transport

Zrębka, ze względu na stosunkowo niską gęstość nasypową, transportowana jest luzem bez konfekcjonowania na uchylnych, samowyładowczych przyczepach, platformach naczep ciągników siodłowych lub przyczepach rolniczych z przenośnikiem taśmowym do transportu materiałów włóknistych o małej gęstości. Załadunek odbywa się za pomocą podajników taśmowych do materiałów sypkich lub elewatorów do materiałów włóknistych. W przypadku magazynu z rampą załadowczą załadunek może odbywać się za pomocą ciągnika rolniczego z pługiem z przodu przez zgarnianie na przyczepę.

Wyładunek zazwyczaj odbywa się przez zsypanie z uchylnej platformy lub zgarnianie, analogicznie do innych materiałów sypkich. Załadunek do magazynu odbywa się zazwyczaj przy „wykiprowaniu” przy magazynie lub zsypie poprzez zgarnięcie. Zrębka najczęściej magazynowana jest luzem, w pomieszczeniach przeznaczonych wyłącznie jako magazyn zrębki. Odporna jest na samozapłon, dlatego nie stwarza problemów przy magazynowaniu. Wysokość składowania może wynosić do 6 m. Jest także odporna na procesy gnilne pod warunkiem magazynowania w suchym i wentylowanym naturalnie magazynie. Wskazany jest zadaszony magazyn z częściowo ażurowymi ścianami, dla poprawy wentylacji i skutecznego suszenia. Dzięki nieregularnej budowie i naturalnej „zawiesistości” zrębka jest materiałem trudnym w pobieraniu z magazynu i transporcie. System poboru paliwa musi posiadać tzw. nagarniacz sprężynowy, aby „wzruszać” zrębkę. W przeciwnym razie tworzą się zwisy, poniżej których są nisze powietrzne uniemożliwiające pobór paliwa. W przypadku zrębki z młodej wierzby energetycznej o cienkich i długich łodygach, szczególnie gdy nie było skutecznej klasyfikacji, tworzą się włókniste sploty z tzw. witek, które przypominają dno koszyka. W takim przypadku nieodzowna jest ingerencja człowieka. Magazyny zrębki mają od 3 do 4 razy większą kubaturę od magazynów peletu, ze względu na niską wartość opałową z jednostki objętości zrębki. Ze względu na małą gęstość nasypową spalanie zrębki jest ekonomicznie uzasadnione lokalnie (kosztowny transport). Jest to ważny aspekt ekonomiczny, bowiem produkcja i konsumpcja odbywają się lokalnie, co pobudza lokalny rynek pracy. Poprzez to, że zrębka jest często przetworzonym odpadem i nie wymaga skomplikowanych urządzeń do jej wytworzenia, cenowo jest konkurencyjna dla paliw kopalnych, przy zachowaniu walorów ekologicznych środowiska lokalnego.

Grzegorz Ojczyk

Literatura:  Dz. U. 156 poz. 969 – Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 14 sierpnia 2008 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii.

ÖNORM M 7136: Holzhackgut für energetische Zwecke – Anforderungen und Prüfbestimmungen (Chipped wood for energetic purposes – Requirements and test specifications).

PN-91/D-95009 Surowiec drzewny. Zrębki leśne.

DIN 51900-1 Prüfung fester und flüssiger Brennstoffe – Bestimmung des Brennwertes mit dem Bomben-Kalorimeter und Berechnung des Heizwertes – Allgemeine Angaben, Grundgeräte, Grundverfahren.

DIN 51900-2 Prüfung fester und flüssiger Brennstoffe – Bestimmung des Brennwertes mit dem Bomben-Kalorimeter und Berechnung des Heizwertes – Verfahren mit isothermem Wassermantel.

DIN 51900-3 Prüfung fester und flüssiger Brennstoffe – Bestimmung des Brennwertes mit dem Bomben-Kalorimeter und Berechnung des Heizwertes – Verfahren mit adiabatischem Mantel.

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf pdf

Prenumerata Magazynu Instalatora

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