Kotły na paliwo stałe – pytania czytelników

Brudna kotłownia, czarny dym z komina, składzik na węgiel i codzienne poranne wyprawy aby dorzucić do pieca i wynieść popiół – to stereotypy, które wciąż zniechęcają wielu inwestorów do tworzenia instalacji grzewczych w oparciu o kotły na paliwo stałe. Napiszmy więc krótko – to bzdury. Dziś paliwa stałe wracają do łask, bo choć gaz i olej zapewniają bezobsługową pracę urządzeń grzewczych, to są droższe od węgla lub drewna. A co równie ważne, nowoczesna kotłownia na paliwo stałe nie musi być zapyloną piwnicą. Wręcz przeciwnie – może być to czyste pomieszczenie wyposażone w nowoczesną aparaturę, do którego zagląda się do niej nie częściej niż raz lub dwa razy w tygodniu. Wystarczy tylko wybrać jeden z wielu nowoczesnych kotłów, które oferuje rynek urządzeń grzewczych. Ale jakimi kryteriami się kierować? Poniżej znajdziecie Państwo odpowiedzi na pytania, które zadali nasi Czytelnicy.

Fot. 4. Kocioł MultimaxFot. 4. Kocioł Multimax

Pierwszym kryterium wyboru jest oczywiście paliwo, jakim będzie zasilana instalacja. Od właściwego doboru paliwa zależy więcej, niż mogłoby się wydawać. Od niego zależy przede wszystkim komfort użytkowania. Jedne paliwa można spalać w kotłach z automatycznymi podajnikami, a inne nie. Poza tym jedne magazynuje się łatwiej, drugie trudniej. No i odpady – z jednych ilość popiołu jest bardzo mała, a z innych – znaczna.

Zacznijmy więc od odpowiedzi na pytanie: jak paliwo wpływa na moc cieplną kotła?

1. Jak kształtuje się moc cieplna kotłów w zależności od rodzaju paliwa?

Moc cieplna kotłów uzależniona jest od rodzaju jak i jakości spalanego paliwa (wartości opałowej, zawartości wilgoci, popiołu). Najwyższą wartością opałową charakteryzuje się węgiel kamienny. Zdecydowanie niższą wartość opałową posiada biomasa: drewno sezonowane, pellety, ziarna zbóż.

Każdy producent kotłów oblicza ich moce nominalne stosując paliwa określonego typu, o określonej kaloryczności. Dlatego ważne jest aby stosować opał nie odbiegający znacznie od zaleceń producenta. Pamiętajmy, że używanie opału taniego, czyli złej jakości jest tylko pozorną oszczędnością. W przypadku opału złej jakości kocioł może nie osiągać mocy nominalnej. Poza tym niska kaloryczność opału wpływa na jego większe zużycie, a w przypadku kotłów zasypowych skraca czas pracy kotła na jednorazowym zasypie.

Fot. 3 Kocioł King Optimal PlusFot. 3 Kocioł King Optimal Plus

2. Czy wszystkie kotły na paliwo stałe muszą pracować w układzie otwartym?

Nie wszystkie. Piotr Machaj z firmy Rakoczy wyjaśnia: według obowiązujących od niedawna w Polsce przepisów dozwolone jest montowanie kotłów na paliwa stałe w instalacjach zamkniętych. W rozporządzeniu Ministra Infrastruktury, które zostało opublikowane w Dzienniku Ustaw z dnia 7 kwietnia 2009 roku Nr. 56 pozycja 461 wymienione są trzy warunki jakie powinna spełniać taka instalacja. Po pierwsze – instalacja powinna być wyposażona w przeponowe naczynie wzbiorcze, po drugie – do obiegów zamkniętych mogą być zmontowane kotły stałopalne o mocy nominalnej nie przekraczającej 300 kW. Trzecim warunkiem jest wyposażenie kotła w „urządzenia do odprowadzenia nadmiaru ciepła”. Ustawa jednak nie precyzuje jakiego typu mają to być urządzenia ani jakie mają spełniać parametry. Dodajmy, że bezpieczeństwo użytkowania wymaga, aby kocioł w instalacji zamkniętej był wyposażony w zawór bezpieczeństwa o ciśnieniu równym lub niższym maksymalnemu ciśnieniu roboczemu kotła oraz urządzenie do odbioru nadmiaru ciepła, które może odebrać moc co najmniej równą mocy kotła.

3. Czy polskie prawo dopuszcza stosowanie, jako zabezpieczenia kotła naczynia rozszerzalnego przeponowego?

Polskie prawo dopuszcza stosowania naczynia rozszerzalnego przeponowego jako zabezpieczenie kotła instalacji centralnego ogrzewania, ale tylko i wyłącznie wyposażonej dodatkowo w zawór bezpieczeństwa oraz urządzenie do odbioru nadmiaru ciepła (zgodne z rozporządzeniem wspomnianym w poprzedniej odpowiedzi).

4. Co to takiego otwarte naczynie rozszerzalne i na jakiej zasadzie działa?

Stanowi element zabezpieczenia systemu otwartego instalacji ogrzewania wodnego. W przypadku przegrzania kotła ma za zadanie przejąć wzrost objętości czynnika grzewczego.

Marcin Kupka z firmy Klimosz tłumaczy: „Naczynie otwarte rozszerzalne, czyli w skrócie naczynie otwarte, spełnia rolę zabezpieczenia instalacji układu otwartego. Powinno być odpowiednio dobrane pod względem objętości oraz odpowiednio usytuowane. Montujemy je jako pierwszy układ na rurze zasilania instalacji przez kocioł, w najwyższym punkcie instalacji. W przypadku sytuacji, w której woda kotłowa będzie bliska temperaturze wrzenia, zostanie ona przelana do ścieków rurą przelewową.”

5. Czym różnią się kotły z tzw. „dolnym spalaniem” i „górnym spalaniem”?

W prosty sposób różnicę opisuje Tomasz Starzyński z firmy SAS: „W kotłach z górnym spalaniem komora załadunkowa jest zazwyczaj także komorą spalania. Cała wsypana porcja paliwa rozżarza się szybko i kocioł w krótkim czasie uzyskuje maksymalną moc. W kotłach z dolnym spalaniem proces spalania odbywa się na tylnej ścianie komory zasypowej lub w komorze spalania znajdującej się z tyłu komory zasypowej.”

Fot. 1. Kocioł SAS UWTFot. 1. Kocioł SAS UWT

Temat rozwija Piotr Machaj: „Kotły z dolnym i górnym spalaniem różnią się sposobem ich rozpalania i sposobem w jaki zajmuje i spala się w nich porcja opału. W kotle dolnopalnym na ruszcie rozpalamy niewielką ilość opału, a następnie zasypujemy do pełna komorę spalania. Opał spala się w dolnej – tylnej części komory co pozwala lepiej kontrolować sam proces spalania, Większa powierzchnia wymiennika i fakt że paliwo przez cały spala się na rusztach wodnych pozwalają lepiej odebrać ciepło. Dodatkowo mamy możliwość uzupełnienia opału (dopóki w kotle się żarzy) bez konieczności ponownego rozpalenia. Rozbudowany wymiennik ogranicza natomiast wielkość komory spalania, pewnym ograniczeniem jest też granulacja paliwa, do kotłów z dolnym spalaniem zaleca się więc stosować paliwa których granulacja umożliwia grawitacyjne osypywanie się opału pod najniższy wymiennik (na miejsce spalonej porcji). To czyni te kotły typowo węglowymi. Natomiast kotły górnego spalania możemy rozpalać od góry jak i od dołu, rozpalanie od góry daje nam lepsze parametry spalania a co za tym idzie oszczędność paliwa. Opał zajmuje się wtedy na całej powierzchni i stopniowo spala w dół. Dzięki dużej komorze załadowczej można wygodnie spalać w nich zarówno węgiel jak i duże kawałki drewna, co sprawia że kotły są uniwersalne pod względem stosowanego opału.”

„Różnice pomiędzy tymi kotłami wynikają ze sposobu spalania paliwa w kotle” – podsumowuje Marcin Kupka z firmy KLIMOSZ. Klasycznymi, najczęściej spotykanymi kotłami są kotły z górnym spalaniem (kotły ze spalaniem przeciwprądowym) charakteryzujące się tym, iż spaliny po spaleniu na ruszcie kotła kierowane są do czopucha kotła przenikając przez warstwę paliwa przeciwprądowo, czyli z dołu do góry przy zasypie paliwa od góry. W skrócie paliwo doprowadzone jest z przeciwnej strony paleniska w stosunku do dopływu powietrza.

W kotłach z dolnym spalaniem (kotły ze spalaniem współprądowym) przez załadowane paliwo w komorze paleniskowej nie przepływają spaliny, ponieważ są one zwykle kierowane współprądowo do kierunku zsypu wypalonego palwia w dół kotła, gdzie następuje przewał kotła oraz kolejny ciąg konwekcyjny zwykle kierujący spaliny w górę do czopucha kotła. W związku z powyższym, poprzez brak przepływu, przeciwprądu przepływu, gorących spalin przez świeżo załadowane paliwo nie są wytrącane szkodliwe substancję tworzące się wskutek podgrzewu przez spaliny samego paliwa. W skrócie paliwo oraz powietrze dostarczane są z tej samej strony.

Fot. 2. Palnik retortowyFot. 2. Palnik retortowy

6. Co to jest palnik retortowy?

Palnik retortowy to rozwiązanie najczęściej stosowane w kotłach zasilanych automatycznie. Stanowi układ złożony z transportera paliwa (ślimak), głowicy palnika wykonanego w postaci żeliwnych segmentów zwieńczonych dyszą napowietrzającą oraz wentylatora nadmuchowego. Korpus takiego palnika zwykle wykonany jest w kształcie „kolana” do jednego z wylotów takiego korpusu popychane jest przez podajnik paliwo, a na końcu drugiego z wylotów to paliwo jest spiętrzane i spalane. Podajnik zakończony jest retortą, na której odbywa się spalanie paliwa. Retorta stacjonarna przeznaczona jest do spalania dobrych jakościowo paliw typu eko-groszek. Retorta obrotowa z kolei pozwala na spalanie paliw gorszej jakości, np. mieszanki eko-groszku i miału węglowego (dobre efekty: 40% miału na 60% groszku). Jest to możliwe dzięki umieszczeniu na końcu ślimaka mechanizmu wprawiającego w ruch część obrotową palnika co zapobiega tworzeniu spieków w strefie spalania. Poważną zaletę dla licznego grona użytkowników stanowi możliwość kilkudniowej praktycznie bezobsługowej eksploatacji kotła z palnikiem retortowym, dzięki automatycznemu zasilaniu z dużego zasobnika paliwa.

Aby spalanie było bardziej skuteczne w korpusie znajdują się kanały dolotowe, przez które dmuchawa tłoczy powietrze do dysz wydrążonych w nakładce, umieszczanej na górnym wylocie korpusu. Zadaniem dysz jest równomierne rozprowadzenie powietrza na całym obwodzie paleniska.

mgr inż. Marcin Kupka Kierownik Działu Technicznego Klimosz Sp. z o.o.mgr inż. Marcin Kupka Kierownik Działu Technicznego Klimosz Sp. z o.o.

7. W jaki sposób odbywa się regulacja pracy w kotłach automatycznych?

Sterowanie kotłami tzw. automatycznymi polega na regulowaniu częstotliwości podawania paliwa i ilości powietrza dostarczanego do komory spalania. W zasadzie więc przyśpieszamy lub spowalniamy pracę podajnika i wentylatora. Dobór tych parametrów zależy od rodzaju i wartości kalorycznej paliwa a parametrem decydującym jest temperatura wody w instalacji. Kocioł pracuje w trzech trybach: rozpalania, pracy ciągłej i podtrzymania. Po rozpaleniu kocioł będzie dążył do osiągnięcia zadanej temperatury pracując w trybie pracy ciągłej. W momencie jej osiągnięcia przejdzie w tryb podtrzymania, tak aby palenisko nie wygasło. Gdy temperatura wody w instalacji spadnie poniżej ustalonej wartości ponownie rozpocznie pracę ciągłą.

8. Jak dobierać moc cieplną kotłów do zapotrzebowania budynku na ciepło?

Tomasz Starzyński z firmy SAS doradza konsultację z fachowcami. „Dokładną wartość zapotrzebowania – uwzględniając technologię budynku, kubaturę ogrzewanych pomieszczeń, izolację termiczną, typ instalacji – powinien określić projektant. Podstawą doboru kotła jest bilans cieplny ogrzewanych pomieszczeń wg normy PN-EN 12831:2006 „Instalacje ogrzewcze w budynkach – Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego”. Orientacyjną moc kotła można dobrać na podstawie wskaźnika odnoszącego się do kubatury ogrzewanych pomieszczeń. W przypadku bardzo dobrej izolacji termicznej zakładamy wskaźnik zapotrzebowania na poziomie 40 W/m3, w przypadku budynków o słabej izolacji termicznej – 60 W/m3. To jednak tylko wartość szacunkowa. Na dobór mocy kotła wpływ ma tak wiele czynników, że fachowe wsparcie jest niezbędne. Jeżeli jednak chcemy sami zmierzyć się z tym problemem zalecam skorzystanie z programów komputerowych znajdujących się na stronach internetowych najlepszych producentów kotłów.”

Piotr Machaj Handlowiec - Rakoczy Stal Sp. j.Piotr Machaj Handlowiec – Rakoczy Stal Sp. j.

9. Czy można regulować moc cieplną kotłów zwiększając lub zmniejszając ilość paliwa?

„Oczywiście” – mówi Marcin Kupka z firmy Klimosz – „w zasadzie tylko na tym polega proces regulacji mocy kotła. Moc równa jest ilości paliwa spalonego w czasie.” W automatycznych układach sterowania układ zasilania kotła paliwem oraz siła nadmuchu dobierane są w sposób automatyczny, w zależności od chwilowego zapotrzebowania na moc cieplną układu. Oznacza to że sterownik zwiększa lub zmniejsza chwilową moc kotła ilość podawanego paliwa oraz stopień nadmuchu.

10. Czym różnią się kotły żeliwne od stalowych?

Kotły żeliwne od stalowych różnią się głownie materiałem, z którego wykonany jest wymiennik kotła, ale również konstrukcją samego korpusu kotła. Kotły żeliwne najczęściej są kotłami o prostej konstrukcji wymiennika. Składają się z członów żeliwnych zwykle 3 rodzajów – przedniego załadowczego, tylnego oraz środkowego. W przypadku awarii jednego z członów wymieniamy go w całości i kocioł szybko odzyskuje pierwotną sprawność. Konstrukcja wymienników stalowych w porównaniu do żeliwnych może być znacznie bardziej skomplikowana, wynika to z innej technologii wytwarzania – kotły te są spawane, żeliwne są odlewane. W związku z tym na ogół kotły stalowe charakteryzują się większą sprawnością w porównaniu do kotłów żeliwnych. Sposób produkcji powoduje również, że wprowadzenie zmian i udoskonalenie w konstrukcji wymiennika w kotłach stalowych jest zdecydowanie łatwiejsze i szybsze.

Kotły żeliwne są bardziej wrażliwe na nagłe zmiany temperatury, natomiast kotły stalowe mają większą skłonność do korozji. Wprawdzie obecnie stosowane stopy żeliwa mają zwiększyć jego odporność na znoszenie różnic temperatur, zmniejszają jednak trwałość materiału zbliżając żywotność kotłów żeliwnych do tych wykonanych ze stali.

11. Czy na sprawność kotła wpływa ilość wymienników ciepła?

W zasadzie powinniśmy mówić o sprawności systemu ogrzewania wody a nie samego kotła. Dla danego kotła o określonej mocy, projektowana jest optymalna konstrukcja oraz układ kaset wymiennika. Z praktyki wynika, że na sprawność systemu wpływa nie tyle ilość kaset wymiennika, lecz ich właściwe rozmieszczenie w strefie płomienia i przepływu spalin, sprzyjające poprawnemu przebiegowi procesu spalania paliw.

mgr inż. Tomasz Starzyński Specjalista ds. rozwoju produkcji w ZMK SASmgr inż. Tomasz Starzyński Specjalista ds. rozwoju produkcji w ZMK SAS

12. Na jakiej zasadzie kotły automatyczne rozpoznają wartość opałową paliwa?

Marcin Kupka z firmy Klimosz tłumaczy: „W większości przypadków regulatory są zaprogramowane w sposób uwzględniający przykładowe wartości opałowe dostępnych paliw. Użytkownik wybiera jedną z opcji, wówczas palnik sterowany przez regulator działa wg. zadanych odgórnie kryteriów. Może być to bardzo zgubne w przypadku, gdy nie znamy kaloryczności zastosowanego przez nas opału.

Innym sposobem detekcji kaloryczności paliwa może być zastosowanie różnego typu czujników, np. czujnika spalin. Jest to jednak obarczone sporym błędem. Jest to metoda mało skuteczna, ponieważ nie uwzględnia zanieczyszczeń wymiennika w skutek normalnej eksploatacji kotła. Metoda z czujnikiem spalin najczęściej stosowana jest w kotłach z automatycznym podawaniem paliwa, gdzie czas przerwy między podawaniem jest zależny od temperatury czujnika pomiarowego.”

13. Jakie są główne różnice między nowoczesnymi kotłami, a tymi poprzedniej generacji?

Podstawową różnicą jest zastosowanie urządzeń wspomagających pracę kotła – wentylatorów, automatycznych układów nawęglania (ślimakowych, tłokowych) czy sterowników sterujących pracą kotła i pomp CO i CWU współpracujących z regulatorami pokojowymi i pogodowymi. Wydłużana jest droga przepływu spalin przez zastosowanie zawirowywaczy, tak aby odzyskać jak najwięcej ciepła bez konieczności powiększania gabarytów kotła. To również konstrukcja wymiennika spełniająca wymagania emisji substancji szkodliwych. Oczywiście poprawiła się niezawodność i wydłużyła żywotność urządzeń. Tak wygląda to od strony technicznej. Piotr Machaj z firmy Rakoczy zwraca uwagę na punkt widzenia użytkownika: „Nowoczesne kotły na paliwa stałe różnią się od ich poprzedników przede wszystkim znacznie większą wygodą ich użytkowania i czyszczenia. Ogranicza się liczbę wyczystek, całkowicie już rezygnując z wyczystek umieszczanych z tyłu kotła czy na czopuchu. Zastępują je otwierane drzwiczki wyczystkowe umieszczone z przodu kotła. Montowane są mechaniczne przegarniacze rusztu, umożliwiające wzruszenie paliwa bez otwierania drzwiczek i używania pogrzebacza. Do tego dochodzi automatyka zasilania. No i na koniec – nowoczesne kotły są coraz sprawniejsze, oszczędniejsze i zajmują niewiele miejsca.”

UDOSTĘPNIJ
Poprzedni artykułPompa ciepła we współpracy z grzejnikami płytowymi
Następny artykułGazowe pompy ciepła aisin z grupy Toyota

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here