Kotly na spaľovanie biomasy

Za posledných desať rokov sa podstatne zvýšila účinnosť spaľovania paliva v spaľovacích zariadeniach na tuhé palivá. Aj pri využívaní dreva ako energetickej suroviny by mala byť účinnosť technológie jeho spaľovania na prvom mieste, to znamená menej paliva na zabezpečenie rovnakého množstva energie.

Kotly sú v prípade dostatku základného paliva ekonomicky výhodné a majú minimalizovaný vplyv na životné prostredie. Konštrukčný vývoj zdrojov tepla a princíp procesu spaľovania palív na báze dreva výrazne ovplyvnilo aj sprísnenie požiadaviek na emisie. Zlepšili sa najmä stavba a tvar spaľovacej komory, dodávka vzduchu a automatická regulácia spaľovania. Výsledkom je vysoká účinnosť (75 až 90 %), ale aj nízke emisie.

Kotly s prehorievaním paliva

Najjednoduchšie kotly na drevo sú tzv. prehorievacie kotly. Sú usporiadané tak, že vzduch vniká zospodu kotla a prechádza hore cez palivo. V takom prípade drevo prehorieva veľmi rýchlo a horľavé plyny nezhoria úplne, pretože teplota kotla je relatívne nízka. Väčšina plynov uniká do komína a spolu s ňou aj užitočná energia. Tieto kotly sa zväčša nehodia na spaľovanie dreva, ich účinnosť je nízka – približne 50 %.

Kotly so spodným horením paliva

Kotly so spodným horením sa líšia od kotlov s prehorievaním paliva. Vzduch sa totiž neprivádza naraz k celému objemu paliva, ale len k jeho časti, pričom horí len spodná vrstva dreva. Zvyšok dreva sa vysušuje a pomaly sa z neho uvoľňujú plyny. Pridaním dodatočného vzduchu priamo do plameňa nastáva horenie plynov. V moderných kotloch tohto typu je spaľovacia komora z keramiky, ktorá je dobrým izolátorom a udržuje teplo vnútri komory. Tým sa dosahuje vysoká teplota spaľovania a účinnejšie horenie. Bežná účinnosť týchto kotlov je asi 65 až 75 %.

Kotly so splyňovaním dreva

Splyňovacie kotly sa skonštruujú tak, aby horenie paliva vyvolalo pyrolytickú destiláciu, pri ktorej sa všetky spáliteľné zložky paliva splyňujú. Spaľovanie sa uskutočňuje trojstupňovým procesom:

1. stupeň – vysúšanie a splyňovanie drevnej hmoty,
2. stupeň – horenie drevného plynu v tryske s prívodom predhriateho sekundárneho vzduchu,
3. stupeň – dohorievanie v nechladenom spaľovacom priestore.

Takto riadený systém spaľovania zaručuje vysokú účinnosť – často až 90 %. Pritom výkon kotla možno plynulo regulovať od 40 % do 100 %, niekedy aj nižšie. Spaľovací priestor vrátane dýzy sa vyrába zo žiaruvzdorných keramických materiálov. Riadenie prevádzky kotla zabezpečuje elektronický regulátor v závislosti od prevádzkovej teploty a jej predvoľby, čo umožňuje automatickú bezobslužnú prevádzku kotla. Výkon kotla sa reguluje privretím klapiek alebo reguláciou otáčok ventilátora.

Vzhľadom na vysoký stupeň automatizácie prevádzka splyňovacích kotlov kladie minimálne nároky na obsluhu. Obsah násypky dreva stačí minimálne na 8 až 12 hodín prevádzky pri strednom výkone. Väčšina splyňovacích kotlov umožňuje prevádzku v tzv. „tepelnej rezerve”, keď kotol vydrží v útlme až 24 hodín bez zásahu obsluhy. Aj po uplynutí tejto lehoty spínacie hodiny zabezpečia nábeh kotla na plný výkon. Popol sa odstraňuje približne raz za 3 až 5 dní. Pri automatickej prevádzke s dodávaním paliva zo zásobníka pracuje kotol bezobslužne. Útlmový režim zabezpečuje potrebnú dodávku tepla počas denných aj nočných hodín. Kotly sú určené na montáž do systému s núteným obehom aj samotiažnou cirkuláciou, čím ich za určitých podmienok možno použiť aj do rekonštruovaných vykurovacích sústav. Kotol zvyčajne musí mať samostatný komín, dostatočne tepelne izolovaný. V splyňovacích kotloch možno spaľovať suchú drevnú hmotu od štiepok cez polená s dĺžkou viac ako 50 cm a priemerom až 30 cm až po drevené brikety alebo pelety. Kotly na drevné štiepky sa používajú najmä v zdrojoch tepla s väčšími tepelnými výkonmi.