Отопительные котлы на пеллетах

Котлы, в которых используются в качестве топлива спрессованные древесные стружки (пеллеты), завоевывают все большую популярность в странах Европы. Для производства пеллет подходят отходы переработки древесины, т.?е. они относятся к экологичным возобновляемым источникам топлива.

Пеллеты

В нашей стране пеллеты являются достойной альтернативой традиционным видам топлива, таким как солярка, уголь и дрова. Единственным конкурентом может являться природный газ, подаваемый по трубопроводу. Если рассматривать только стоимость топлива, то, безусловно, отопление газом в 3–4 раза дешевле, чем пеллетами. Однако значительные территории нашей страны не газифицированы. Также у пользователя могут возникнуть проблемы при подключении к магистральным газовым сетям (стоимость нового подключения, согласование проекта, ограничение по лимиту, низкое давление в газовой сети и т. д.). В таком случае отопление с помощью пеллетного котла может стать одним из предпочтительных вариантов.

Пеллеты (пилеты, пеллетс, древесные топливные гранулы) представляют собой цилиндрической формы прессованные отходы древесного производства. За рубежом пеллеты широко используются в качестве топлива для автоматизированных котельных, как бытового, так и промышленного уровня. В ряде европейских стран использование пеллетных котлов, считающихся более экологичными по сравнению с котлами, использующими традиционное топливо, экономически выгодно, т. к. поддерживается государством (выделяются субсидии и дотации на установку пеллетного отопительного оборудования, уменьшается ставка налогообложения).

Пеллеты обычно имеют размеры 6–8 мм в диаметре и 5–70 мм в длину, в зависимости от используемого сырья и качества производства пеллет, хотя следует отметить, встречаются пеллеты и других размеров. Например, в Новосибирске производят пеллеты диаметром 10 мм. Сырьем для производства пеллет в нашей стране служат хвойные породы, однако лучшие пеллеты получаются из сырья лиственных пород (это требует оборудования более высокого класса).

Влажность пеллет составляет 7–10 %, что позволяет с успехом использовать их в пиролизных котлах (правда, после небольшой доработки последних). Плотность пеллет 1,5, поэтому они тонут в воде.

Теплотворная способность 1 кг пеллет – 5 кВт•ч (не стоит забывать о КПД того устройства, где они сжигаются, в действительности эта цифра будет меньше), что примерно в 1,5 раза больше, чем у дров. Достаточно приблизительно, но весьма образно можно сказать, что содержание энергии в одном килограмме пеллет равняется энергии, содержащейся в половине литра жидкого топлива. И этот килограмм не разольется по вашему дому, оставляя после себя неприятный запах, и не взорвется от случайной искры.

Рисунок 1.

Конструкция пеллетного котла

1 – турбина, всасывающая гранулы; 2 – пеллетный контейнер; 3 – дозировочный винт; 4 – роторный клапан; 5 – топочный винт; 6 – расширительный бак; 7 – вращающаяся решетка с очищающими щетками; 8 – золоудаляющие винты; 9 – съемный бак для золы; 10 – камера сгорания из нержавеющей стали; 11 – теплообменник со встроенным контроллером температуры обратной воды; 12 – теплообменник с функцией автоматической очистки; 13 – датчик О2 в уходящих дымовых газах; 14 – дымосос; 15 – клапан смесителя; 16 – циркуляционный насос; 17 – переключающий клапан систем отопление/водоснабжение; 18 – к системе отопления; 19 – к системе горячего водоснабжения; 20 – от систем отопления и водоснабжения; 21 – подача воздуха для горения

Сырье для производства

Сырьем для производства пеллет могут быть как деловая древесина, так и древесные отходы: кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки и лесопереработки. В зависимости от используемого сырья, пеллеты отличаются по цвету. Например, отходы от лесозаготовки (пиловка и т. д.) содержат кору, которая, в свою очередь, содержит песок, что снижает качество продукта. Цвет таких пеллет можно определить как «капучино». Однако цвет пеллет также зависит от температуры гранулирования, и в этом случае цвет говорит о слишком высокой температуре гранулирования, пеллеты просто подгорают. Таким образом, судить о качестве пеллет по их цвету можно только предварительно.

Сырье от вторичной переработки древесины (изготовление мебели, окон и т. д.) чище, пеллеты имеют бело-желтый цвет, однако возможны примеси от ДСП или других искусственных материалов, применяемых в производстве мебели, в этом случае об экологической составляющей говорить уже не приходится.

Косвенным признаком наличия химических примесей может являться наличие красной окалины на колосниках котла после сгорания таких пеллет.

Наш опыт показывает, что единственным надежным способом проверить качество пеллет является их сжигание. К сожалению, никакие сертификаты или прочие документы не являются подтверждением качества пеллет, т. к. в лабораторию можно сдать отличную партию, например купленную у другого производителя, а об оценке или сертификации самого производства мы пока не слышали.

Производство пеллет

Сырье (опилки, кора и т. д.) поступает в дробилку, где измельчается до состояния муки. Полученная масса поступает в сушилку, из нее – в пресс-гранулятор, где древесную муку сжимают в пеллеты. На производство 1 т пеллет уходит около 5 м3 древесных отходов. Поэтому, если вам придет в голову заняться этим «прибыльным» бизнесом, прежде всего оцените, откуда будет поступать сырье. Для производства 10 т пеллет в смену вам потребуется 50 м3 опилок, причем желательно собранных не с земли, т.?е. без примесей. Кроме того, учитывая что затраты на сушку сырья достаточно высоки, в целях снижения себестоимости лучше искать сухую стружку. Некоторые специалисты утверждают, что пеллетное производство экономически эффективно при обьемах не менее 300–500 т в месяц, однако на наш взгляд данная оценка завышена.

Готовые пеллеты охлаждают, пакуют в пластиковые мешки или доставляют потребителю россыпью.

Экология

Известно, что от котельной, работающей на дизельном топливе или на угле, зачастую исходит неприятный запах. Пеллеты при горении не выделяют запах, и, как правило, за счет высокого КПД котельного оборудования дым от пеллет практически бесцветен. За счет низкого содержания серы в пеллетах уменьшаются выбросы в атмосферу двуокиси серы, а это, в свою очередь, ведет к уменьшению количества кислотных дождей. Пеллеты также выигрывают по всем позициям у каменного угля и жидкого топлива в области выброса других вредных веществ.

Пеллеты являются частью натурального круговорота СО2 в окружающей среде. Пеллеты экологически чистое топливо, т. к. при их сгорании выделяется ровно столько СО2, сколько было впитано деревом при его росте (закрытый углеродный обмен), в отличие от угля и т. д. Использование пеллет сберегает от рубки живой лес и от загрязнения отходами деревообрабатывающего производства окружающую среду. Кроме того, пеллеты относятся к возобновляемым источникам топлива, в отличие от угля, нефти и газа

Однако последние исследования показали, что экологически нейтральны не все пеллеты. Например, если изготавливать пеллеты из остатков производства ДСП, в них может содержаться вредный фенол и формальдегиды. А пеллеты с прекрасной прочностью и стойкие к истиранию, а также великолепные на вид (гладкие и блестящие) могут содержать неметаллические включения (песок), что в результате приведет к образованию шлака и в конечном итоге, к остановке котла.

Устройство пеллетного котла

Пеллетные котлы представляют собой стационарное оборудование универсального способа установки. Мощность приборов варьируется от 15 кВт до нескольких мегаватт.

Составными частями котлов на пеллетах являются корпус, горелка, топка, теплообменник, топливный бункер и дымоход. Теплообменник изготавливается из чугуна или нержавеющей стали.

Камера сгорания этих котлов относительно небольшая, т. к. основной теплосъем происходит в хорошо развитой многоходовой конвективной части котла (до 70 %). При такой конструкции пеллетного котла температура уходящих газов составляет всего 100–200 °C. Котел оборудован специальной гранульной горелкой объемного типа, которая обеспечивает более высокий КПД работы котла при сгорании гранул, чем у других категорий твердотопливных котлов, и сравнима по эффективности с котлами на природном газе. Немаловажным фактором спроса на эти котлы является срок эксплуатации, который для пеллетных котлов составляет 20 лет и более.

Котлы на пеллетах имеют высокий уровень автоматизации и обеспечивают программирование режимов работы и поддержание заданной температуры. Подача топлива из бункера также осуществляется автоматически, по мере необходимости, благодаря чему котел может работать без участия человека, например, пока есть пеллеты в оперативном бункере (до 7 суток и даже более).

Мощность гранульных котлов, устанавливаемых, как правило, в коттеджах, составляет от 15 до 500 кВт. Нижняя граница предлагаемых мощностей определяется в основном экономической целесообразностью (менее 15 кВт выгоднее применять гранульные камины), а верхняя граница предлагаемых мощностей связана с отсутствием опытно-расчетных оснований для получения преимуществ пеллетных котлов перед другими технологиями (снижение КПД ниже 80 %, снижение срока эксплуатации котла до 3–5 лет).

Некоторые модели котлов могут быть оснащены дополнительным контуром ГВС. Котлы на пеллетах не требуют специального обслуживания. Чистка золы осуществляется, как правило, раз в месяц.

Пеллетные котлы имеют высокий КПД – 85–95 %. В совокупности с достаточно низкой стоимостью топлива, отсутствием затрат на обслуживающий персонал и т. д. это делает данный вид отопления максимально экономичным в течение всего срока службы дома, уровень затрат на отопление пеллетным способом намного ниже стоимости отопления многими другими видами топлива.

Система отопления древесными гранулами гарантирует полную взрыво- и пожаробезопасность (с котлами поставляются сертификаты безопасности конкретных производителей).

Рисунок 2.

Схема отопления и горячего водоснабжения частного дома с помощью пеллетного котла и аккумулирующей емкости

Разновидности пеллетных котлов

1. Оборудование, предназначенное только для использования пеллет.

2. Условно комбинированные котлы – обычно работают на биогранулах, но в качестве «запасного» топлива способны в течение непродолжительного времени принимать брикеты или дрова. Топка в таких системах устроена особым способом, она трансформируемая (штатная колосниковая решетка съемная).

3. Универсальные котлы – могут работать на любом твердом топливе. Как правило, имеют несколько камер сгорания, по одной на каждый вид энергоносителя. Достаточно демонтировать пеллетную горелку, и прибор готов к загрузке традиционным твердым топливом.

Помимо котлов используются пеллетные камины, которые могут быть двухконтурными (водогрейными). В пеллетных каминах горение происходит в закрытой камере и нагрев воздуха для обогрева помещения происходит в теплообменнике.

www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5561