Niskoemisyjne spalanie drewna – fakty i mity Produkty oferowane

Niskoemisyjne spalanie drewna – fakty i mity
Produkty oferowane obecnie na rynku urządzeń grzewczych małej mocy muszą spełniać
coraz bardziej wyśrubowane normy, m.in. w zak resie emisji tlenku węgla (CO) oraz pyłów.
Czy jest to możliwe w przypadku jednostek zasilanych drewnem? Okazuje
się, że zdecydowanie mogą to być urządzenia niskoemisyjne, pod warunkiem
postępowania w myśl kilku podstawowych zasad, wynikających ze specyfiki pracy takich
jednostek.
Wybrany rodzaj drewna w dużej mierze determinuje niskoemisyjne spalanie z uwagi
na specyfikę samego procesu, który należy podzielić na kilka etapów omówionych
poniżej.
W początkowym stadium procesu, tuż po zapłonie, następuje podgrzanie
i odparowanie wody zawartej w biomasie. Jest to składnik niepożądany ze względu
na obniżanie wartości opałowej paliwa . Nadmierna zawartość wilgoci w paliwie prowadzi
także do zwiększonej emisji pyłów. Z drugiej strony, nie jest prawdą, że im suchsze paliwo
tym lepiej – mocno wysuszony wsad spala się zbyt gwałtownie. Pona dto, efektywne
dopalanie tlenku węgla jest możliwe tylko w obecności określonej ilości pary wodnej,
gdyż to właśnie tzw. „rodniki” powstające w wyniku rozpadu wody wspomagają
utlenianie CO do CO 2 . Udział wilgoci w paliwie zapewniający minimalny poziom emis ji
pyłów i efektywne dopalanie tlenku węgla to ok. 15%. W związku z tym należy stosować
tylko drewno sezonowane.
Nieodpowiednie rozmiary i ułożenie kawałków drewna w komorze spalania także mogą
wpływać na podwyższenie emisji zanieczyszczeń. Wynika to z możliwości utrudnienia
dostępu powietrza do pewnych partii wsadu. Warto nadmienić, że najprostsze ,
certyfikowane urządzenia z załadunkiem ręcznym posiadają określony w wyniku badań
nominalny zakres rozmiarów i sposób ułożenia paliwa, gwarantujący najniższy poziom
emisji.
Po osuszeniu drewna i osiągnięciu przez nie odpowiednio wysokiej temperatury
następuje tzw. piroliza. Czyli rozkład termiczny substancji zawartych w drewnie
bez dostępu tlenu. Powstają zarówno produkty stałe (karboni zat), jak również ciekłe
(smoły) i gazowe. W niewielkiej odległości od kawałka drewna gazowe składniki mieszają
się z tlenem. Niektóre produkty pirolizy mogą od razu ulec spaleniu, jednak duża
ich część bierze udział w bardzo złożonym procesie nazywanym „zgazowaniem”.
W wyniku procesu złożone produkty pirolizy przekształcane są w o wiele prostsze związki
(tlenek węgla, wodór niewielkie ilości najprostszych węglowodorów), które ulegają
spaleniu tworząc płomień nad złożem paliwa.
W tym etapie konieczne jest dostarczenie do paleniska wystarczającej ilości powietrza,
ponieważ gaz drzewny może spalać się w pełni tylko przy jego odpowiednim nadmiarze.
W urządzeniach małej mocy przyjmuje się wartość współczynnika nadmiaru powietrza
ok. 1.5 – 2.0, aby zapewnić odpowiedni kontakt i poziom wymieszania cząste czek palnych
z utleniaczem. W tym celu stosuje się również rozdział powietrza na pierwotne
i wtórne. Powietrze pierwotne wykorzystywane jest w dużej mierze w procesie
zgazowania, ale także do spalania pozostałości stałej, natomiast powietrze wtórne
zapewnia efektywne dopalenie związków palnych w fazie gazowej.
Odpowiedni
współczynnik nadmiaru powietrza to kolejny czynnik , który wraz ze stopniowaniem
i właściwym paliwem gwarantuje niskoemisyjne spalanie drewna.
Oczywiście ostateczne produkty spalania biomasy to przede wszystkim dwutlenek węgla
i para wodna. Dwutlenek węgla zaliczany jest do gazów powoduj ących efekt cieplarniany,
przy czym w przypadku paliw biomasowych CO 2 emitowany w czasie spalania jest
pobierany przez roślinę z otoczenia w czasie jej wzrostu.
Intensywność etapów spalania dre wna jest zmienna w czasie cyklu pracy urządzenia. Z
biegiem procesu uwalnianie wilgoci jak i części lotnych ustaje, a w palenisku pozostaje
tylko tlący się popiół powstały ze spa lania stałych produktów pirolizy i zgazowania. W
związku z tym konieczne jest stosowanie kontrolerów pracy jednostki , które w oparciu o
dedykowany algorytm dostosowują ilość podawanego powietrza do warunków w
komorze spalania. Wyklucza to możliwość nadmiernego spadku temperatury czy zbyt
niską koncentrację tlenu w palenisku. Najczęściej sterowniki wykorzystują info rmacje
przesyłane przez czujnik temperatury spalin i/lub sondę rejestrującą stężenie tlenu w
spalinach. Możliwe jest rozszerzenie zakresu informacji przetwarzanych w kontrolerze,
np. o wartość temperatury w wybranym punkcie komory spalania , co dodatkowo
zwiększa możliwości kontroli emisji zanieczyszczeń.
Niskoemisyjne spalanie nie jest determinowane przez rodzaj paliwa, a raczej
odpowiednie poznanie specyfiki spalania danego surowca i dostosowanie do niej cech
jednostki grzewczej. W przypadku pieców czy kominków zasilanych drewnem,
zastosowanie się do reguł omówionych w niniejszym artykule gwarantuje czyste spalanie.