Spalanie pod kontrolą

Aktualne problemy z obsługą kotłów z automatycznym podawaniem paliwa część 1

Każdy kolejny sezon grzewczy weryfikuje aktualny stan rzeczy na temat jakości opału, kotłów grzewczych oraz wiedzy o ich obsłudze. Istnieje wiele mitów dotyczących regulacji kotłów oraz pracy i zachowań urządzeń pomocniczych. Niestety, wielu użytkowników nie posiada jeszcze wystarczającej, minimalnej wiedzy na temat obsługi kotłów z automatycznym podawaniem paliwa. Dodatkowym utrudnieniem jest stan jakości oraz dostępność ekogroszku, przeznaczonego pierwotnie do kotłów retortowych.

Statystyki wykazują, iż najczęściej kupowanymi kotłami na paliwa stałe są kotły komorowe, tzn. klasyczne zasypowe, oraz kotły z automatycznym podawaniem paliwa, głównie retortowe. Dzięki prostej budowie oraz niskiemu stopniu zaawansowania w dodatkowe urządzenia pomocnicze, jak podajnik, wentylator nadmuchowy itp., kotły komorowe są wciąż cenione i mile widziane w kotłowniach. Problemem natomiast staje się obsługa tego kotła, która niestety wymaga stałego nadzoru. Dlatego właśnie dużą popularność wśród użytkowników odniosły kotły z automatycznym podawaniem paliwa, które nie wymagają stałego nadzoru, ale przeważnie nie są w pełni kotłami bezobsługowymi. O tym trzeba pamiętać! Konstrukcja oraz opcje regulatora kotła umożliwiają pozostawienie kotła na kilka dni bez specjalnego dozoru jego pracy. Kotły tego typu popularne są wśród osób młodych oraz przebywających większość czasu poza domem. W pełni zautomatyzowany regulator sterujący pompami, zaworami mieszającymi z siłownikiem czy termostatem pomieszczeniowym z pełnym systemem pogodowym sprawiają, iż kontrola nad uzyskiwanymi temperaturami wody instalacji grzewczej, ciepłej wody użytkowej czy temperatury w pomieszczeniu są niemal w 100% uzyskiwane zgodnie z naszymi oczekiwaniami. Wszystko to składa się na to, że ograniczamy straty ciepła wynikające z nadmiaru choćby i temperatury panującej w pomieszczeniu, co jest trudne do osiągnięcia w przypadku kotłów z ręcznym zasypem. Coraz częściej do kotłów komorowych stosowane są elektroniczne regulatory wyposażone w wentylator nadmuchowy. Opcja taka, oczywiście, daje więcej możliwości pod względem sterowania w porównaniu do klasycznego miarkownika ciągu, niemniej jednak nigdy nie będzie to tak zaawansowany stopień regulacji jak w przypadku kotłów z automatycznym, regulowanym małymi dawkami, dozowaniem paliwa.

Jakie paliwa wybieramy?

Obecnie na naszym rynku najczęściej stosowane paliwa to węgiel kamienny, węgiel brunatny, różnego pochodzenia (często również importowany), miał, flot, oraz biomasa w postaci drewna, szczap drewna, peletów, trocin i ziaren zbóż (przede wszystkim owsa). Wciąż często stosowane jest również ogrzewanie gazowe, którego zastosowanie jest, niestety, w wielu przypadkach ograniczone z uwagi na dostępność sieci gazowych. Brak możliwości zastosowania tego typu ogrzewania obejmuje najczęściej nowo wybudowane domy usytuowane na uboczach miast. W miejscach zwanych "zielonymi osiedlami" dozwolone do zastosowania paliwa coraz częściej wykluczają opalanie węglem i paliwami węglopodobnymi. Pozostaje nam wtedy ogrzewanie gazowe bądź, jeśli nie ma do tego warunków, opalanie biomasą, najczęściej w postaci peletów drzewnych.

Przed wyborem sposobu ogrzewania oraz paliwa, a co za tym idzie - rodzaju i typu kotła, warto jest się zastanowić. Nie kierowałbym się jednak tylko ceną samego paliwa w zakupie, ponieważ niejednokrotnie może się to okazać zgubne bądź uciążliwe podczas eksploatacji kotła. Rozważając wybór, np. między opalaniem w postaci węgla kamiennego czy gorszego jakościowo paliwa, np. miału węglowego, należy wziąć pod uwagę kaloryczność paliwa wraz z zawartością popiołu oraz przeliczoną na ich podstawie krotność w ilości zużycia miału w porównaniu do zużycia węgla. W przypadku węgli w postaci ekogroszku najważniejszymi parametrami paliwa, na które należy zwrócić uwagę, są wartość opałowa podawana w MJ/kg, stopień spiekalności paliwa (liczba RI) oraz zawartość popiołu, która będzie wyznacznikiem ilości odpadu po spaleniu paliwa. Ten drugi parametr najczęściej nie jest brany pod uwagę, w związku z czym może być główną przyczyną niepoprawnego spalania, które ma najczęściej miejsce w kotłach retortowych, czyli przy szybkim spalaniu w wysokich temperaturach płomienia. Sytuację taką można po prostu nazwać złym doborem paliwa do kotła. Obowiązkiem każdego producenta kotła jest scharakteryzowanie dozwolonego paliwa do spalania w zależności od typu kotła oraz palnika. Informacje takie powinny być zawarte w instrukcji obsługi kotła.

Stosowanym w coraz większym zakresie paliwem są pelety drzewne. Ze względu na ich postać oraz w przybliżeniu stałą jakość (granulacja, kaloryczność) możliwości tego paliwa są bardzo duże. Do zalet peletów, w porównaniu do węgli, należy niska zawartość popiołu oraz łatwe sterowanie kotłem poprzez automatyczne rozpalanie oraz wygaszanie palników peletowych, jak i pełną modulację mocy palnika w zależności od zapotrzebowania na podgrzew systemu grzewczego. Automatyczny zapłon kotła, w specjalnie dedykowanych do tego palnikach na biomasę, eliminuje pracę w podtrzymaniu w momencie, gdy zadane temperatury na regulatorze oraz w pomieszczeniu są uzyskane zgodnie z naszymi oczekiwaniami. Czystość spalania peletów, dzięki niskiej zawartości popiołu w paliwie, tym samym brak szybkiego zanieczyszczania powierzchni grzewczych wymiennika kotła oraz wspomniana wcześniej automatyczna zmiana mocy palnika powodują, iż nawet pomimo niższej , w porównaniu do węgli, kaloryczności pelety stają się olbrzymim konkurentem paliwowym względem ekogroszku. Obecnie, biorąc pod uwagę pogorszoną jakość węgli, często o niżej kaloryczności niż na opakowaniu , np. 20-24 MJ/kg, oraz niecałkowitemu spalaniu wynikającemu ze spiekania węgla, warto rozważyć opcję opalania peletami. Zużycie opału bardzo dobrze wyregulowanego kotła na ekogroszek (niska temperatura spalin) o sprawności około 85% w nowo wybudowanym budynku , dobrze ocieplonym, o powierzchni ok. 130 m2 (przy temperaturze zewnętrznej -10^oC) sięga 20-30 kg/dobę. W przypadku peletów ogrzewanie kotłem z modulacją mocy palnika budynku o podobnej kubaturze, przy tych samych warunkach zewnętrznych, będzie wahało się w granicach 25-30 kg/dobę (sprawność kotła około 88-90%).

Na rynku dostępne są paliwa stosowane w kotłach retortowych również w postaci węgli brunatnych oraz groszku miałowego. Należy liczyć się z tym, iż węgiel brunatny, w porównaniu do kamiennego, zawiera wittkszą wilgotność, w związku z czym niższą wartość opałową, często poniżej 21 MJ/kg. Niemal to samo dotyczy groszku miałowego, którego kaloryczność jest także niższa wskutek dużej zawartości popiołu w paliwie.

Do spalania paliw stałych o dużej liczbie RI, w celu wydajniejszego procesu utleniania, zaleca się spalanie na retortach obrotowych. Ważnym elementem jest przygotowanie paliwa do spalania, wysuszenie węgla przed wsypaniem go do zasobnika kotła. Przy zakupie ekogroszku workowanego wystarczy otworzyć opakowanie i odstawić aż do momentu pełnego odparowania nadmiaru wilgoci. Mokry ekogroszek szkodzi elementom mało odpornym na korozję, np. podajnikom ślimakowym, wewnętrznej części zasobnika kotła.

Pomiary spalin oraz ciągu

Mając wieloletnie doświadczenie na stanowisku konsultanta technicznego, mogę wyrazić swoją opinię, iż większość awarii zgłaszanych do serwisu spowodowana jest nieprawidłową regulacją samego procesu spalania. Wpływ na to mają przede wszystkim cztery parametry: dobór czasu podawania paliwa, przerwy między podawaniem paliwa, ilości podawanego przez wentylator powietrza do spalania oraz jakości paliwa. Dwa pierwsze parametry powinny być ustawiane proporcjonalnie do zapotrzebowania budynku na ciepło. Oznacza to, iż dla kotłów o mocy np. 25 kW, ogrzewających 130 m² powierzchni domu, nie należy ustawiać mocy palnika 25 kW W takim przypadku w zupełności wystarczy moc około 15 kW w zależności od stopnia docieplenia budynku oraz istniejącej instalacji grzewczej. Nastawa 15 kW obniży stratę wylotową (kominową), zmniejszając przy tym zużycie paliwa wskutek obniżenia mocy w stosunku do powierzchni grzewczej kotła. Nie można regulować palników również w taki sposób, by ogrzewać 200 m² nieocieplonego budynku przy mocy palnika, np. 12 kW, ponieważ kocioł taki prawdopodobnie nie wejdzie w stan podtrzymania, będzie tylko "połykał" paliwo bez końca. Trzeci parametr, powietrze do spalania oraz jego regulacja, ma zapewnić spalanie całkowite i zupełne, czyli w pełni bez nadmiernego wytrącania się sadzy. Dobrze dobrana dawka powietrza zapewnia spalanie bez przesypywania na palniku oraz bez tworzenia się spieków czy kołnierza żużlu spowodowanego przekroczeniem temperatury mięknięcia popiołu danego paliwa.

Aby prawidłowo wyregulować kocioł, oprócz opcjonalnych nastaw czasów podawania i przerwy między podawaniem oraz tlenu do spalania, potrzebny jest pomiar temperatury spalin wraz z ciągiem kominowym wykonanym przez serwisanta. Pomiar temperatury spalin świadczy o ilości ciepła traconego przez kocioł poprzez instalację kominową. Nadmiar temperatury spalin względem wartości podanej w instrukcji obsługi przez producenta może być spowodowany zbyt dużą ilością tlenu potrzebnego do spalania lub dużym ciągiem kominowym (efekt wyrywania spalin). Oczywiście nie jest wykluczone, że temperatura spalin będzie niska, a kocioł będzie spalał dużo opału. Może być tak w sytuacji wychładzania kotła oraz spalin za kotłem, np. wskutek nieszczelności połączenia kotła z kołnierzem. Dlatego właśnie wymagany jest pomiar ciągu kominowego w celu oszacowania sytuacji. Pomiar temp. spalin jest nam również pomocny, gdy chcemy z grubsza dokonać oceny kaloryczności węgla. Gdy dla nastaw podanych przez producenta dla mocy maksymalnej, podanej dla typu kotła, temperatura spalin nie może osiągnąć minimalnej wartości opisanej w instrukcji obsługi urządzenia, to pomiar taki staje się "podejrzany". Wówczas możliwości mogą być dwie, tzn. instalacja dobrze odbiera temperaturę od spalin do wody lub kaloryczność paliwa jest tak niska, że zalecane przez producenta nastawy nie będą w stanie uzyskać żądanej mocy.

Marcin Kupka
Źrodło:
"Magazyn Instalatora"
http://www.instalator.pl
Luty 2011