Сжигание пеллет можно осуществлять в топках, печах, котлах предназначенных для сжигания гранулированной древесины, а так же на неподвижных колосниковых решетках топок котлов на древесном топливе.
В различных установках, предназначенных для сжигания пеллет, используются различные компоненты топливоподачи — от винтовых питателей, подающих топливо в топку котла, до автоматических горелок, которые зажигаются, инициируя, и гаснут, прекращая процесс горения в муфеле или газовой трубе. Первичный и вторичный воздух горения обычно подается вентилятором [44].
Оборудование для сжигания пеллет предназначено для сжигания имеющего однородный состав сухого топлива с высокой теплотворной способностью и низкой зольностью при стабильных условиях процесса горения. Таким образом, оборудование, предназначенное для сжигания пеллет, часто непригодно для сжигания, например, древесной щепы. В то же время оборудование, предназначенное для сжигания древесной щепы, не всегда можно использовать для сжигания пеллет.
Так как пеллеты являются сухим топливом с высокой теплотой сгорания, в зоне горения быстро развивается высокая температура. Эта температура легко поддерживается в течение всего процесса горения. В связи с тем что в процессе горения принимает участие только небольшая часть топлива, топка может действовать в периодическом режиме включения/выключения как топка с мазутной форсункой, не увеличивая при этом количество выбросов. В процессе горения накопительный резервуар поддерживает режим с минимальным количеством включений и выключений.
Топка для сжигания представляет собой устройство для сжигания топлива,соединенное с котлом. В качестве топки для домов усадебного типа малой площади используется предтопок с запасом топлива на один или несколько дней или более компактное устройство - такое как топка с мазутной форсункой. В последнем случае в топке устанавливается небольшая камера для пеллет. Камера загружается с помощью винтового питателя пеллетами из внешнего хранилища больших размеров.
С целью обеспечения безопасности эксплуатации оборудования характеристикам топок для сжигания предъявляются повышенные требования. Одним из наиболее важных требований является исключение риска распостранения пламени в сторону хранилища топлива при эксплуатации.
Топливо часто подается в топку винтовым питателем. Топки классифицируются по системе подачи топлива. Подача топлива может быть нижней, боковой и верхней. Расход топлива определяется существующей потребностью в энергии. Поддержание требуемой температуры в топке осуществляется с помощью термостата или системы контроля режима горения.
Все функциии топочного оборудования, кроме золоудаления и очистки топки, полностью автоматизированы. Большинство топок оснащены системами контроля со встроенными программами режимов мощности, обеспечивающими максимальную продолжительность работы топки.
На практике выбирается режим мощности, наиболее соответствующий существующей потребности в энергии. После нагрева котла топкой воды до требуемой температуры подача топлива в топку прекращается или уменьшается. Топка также оснащена устройством, регулирующим количество сжигаемых пеллет в соответствии с существующей потребностью в энергии. Согласно заданной программе устройство самостоятельно выбирает оптимальный режим работы, минимизируя длительность простоев.
Топка для сжигания пеллет часто устанавливается на котел, предназначенный для сжигания мазута. Чтобы не допустить нагрева выходящих из котла газов до чрезмерно высокой температуры и обеспечить высокий КПД, мощность топки для сжигания пеллет должна быть меньше мощности мазутной топки, так как при сжигании пеллет выделяется больше топочных газов и скорость этих газов выше, чем при сжигании мазута. Рекомендуется использовать топку для сжигания пеллет, мощность которой составляет 60% мощности мазутной топки.
Требования, предъявляемые к топкам, сжигающим пеллеты:
· низкий расход пеллет;
· автоматизированный контроль инициирования и протекания процесса горения;
· аттесованное электро- и пожаробезопасное оборудование;
· документированные и подтвержденные экологические характеристики;
· подробная инструкция по эксплуатации и обслуживанию;
· среднее содержание СО2 выше 12%;
· среднее содержание СО ниже 0,1%(1000 частей на миллион);
· КПД котла более 75% при работе на полной мощности;
· автоматические зажигание с блокировкой повторного зажигания после отключения электропитания. Такое повторное зажигание должно производиться вручную по соображениям безопасности.
Специализированные котлы, предназначенные для сжигания пеллет, представляют собой традиционные котлы, работающиетолько на гранулированной древесине, со встроенными топками, предназначенными для сжигания пеллет. Котел на пеллетах предназначен исключительно для использования этого вида топлива, поэтому имеет лучший КПД по сравнению с топкой, работающей на пеллетах, установленной на котел, возраст которого составляет несколько лет. В этом случае не имеет значения, на какой современный котел — работающий на мазуте или на древесине — устанавливается топка‚ предназначенная для сжигания пеллетиализированные котлы.
Иногда побудительным мотивом при выборе между котлом на пеллетах и котлом с дополнительной топкой на пеллетах может стать ограниченная площадь котельной. Использование котла на пеллетах может быть приемлемым решением для домов усадебного типа, площадь которых несколько превышает площадь традиционных односемейных домов. Возможности применения специализированного котла на пеллетах более ограниченны, чем возможности применения топки на пеллетах. Так как часто такой котел непригоден для сжигания других видов топлива, следует принять определенное решение, предусматривающее полный переход на использование пеллет в качестве топлива.
Существуют модели котлов, предназначенные для сжигания как пеллет, так и щепы с низким содержанием влаги.
Требования, предъявляемые к модифицированным компонентам, методам работы и характеристикам безопасности котлов на пеллетах, аналогичны требованиям, предъявляемым к параметрам топок на пеллетах.
Применяют и печи на пеллетах.
Печь на пеллетах представляет собой «водогрейный котел», использующий в качестве топлива пеллеты (см.рис.) Печь включает топку с воздушным охлаждением и встроенный топливный контейнер. Топка оснащена горелкой для сжигания гранулированной древесины.
Современная печь на гранулированной древесине включает:
1) систему автоматической подачи топлива;
2) вентилятор с устройством контроля скорости потока первичного воздуха;
3) несколько режимов мощности;
4) конвективную секцию;
5) вентилятор подачи нагретого воздуха в помещения;
6) электронное устройство управления.
Первая печь, использующая пеллеты в качестве топлива, была введена в США в 1983 г. В настоящее время в США имеется около 15 производителей печей на пеллетах.
Печи, использующие пеллеты в качестве топлива, производятся также в Швеции и Австрии. В Швеции имеется около пять производителей печей на пеллетах.
Печи на пеллетах могут использоваться в любых типах жилых зданий. Одним из наиболее важных требований, предъявляемых к печам, в которых происходит контролируемый термостатом непрерывный процесс сжигания топлива, является обеспечение безопасности при эксплуатации оборудования. Топливо должно подаваться в топку снизу для того, чтобы исключить движение сплошного потока топлива из топливного контейнера в топку.
Электронная система осуществляет контроль за процессом сжигания топлива в печи. Топливный запас печи рассчитан на 24 часа работы, включая работу в зимнее время. С целью предотвращения риска пожара, который может нанести значительный ущерб, печь не следует оставлять без присмотра более чем на один день.
Теплота переносится в помещения потоком воздуха, нагнетаемого по трубопроводу конвективной секцией печи.
По сравнению с более старыми моделями риск ожогов при эксплуатации этой печи значительно ниже.
В настоящее время на шведском рынке предлагаются печи, максимальная которых составляет от 8 до 12 кВт. Эти печи предназначены для применения в домах, имеющих большую площадь и более низкую степень теплоизоляции, чем шведские дома. Так как потребность в энергии шведского дома малой площади при температуре наружного воздуха 0 °С составляет только 2—2,5 кВт, в этих условиях печь работает в режиме малой мощности. Поэтому к топливу, применяемому в таких печах, предъявляются особые требования, в особенности когда подача его осуществляется сверху. Гранулы, сжигаемые в этих печах, должны иметь диаметр не более 6 мм и длину не более 25 мм. Также топливо должно содержать ограниченное количество мелких фракций. Ряд производителей печей на пеллетах предлагают изделия, соответствующие этим требованиям.
Проводится работа по определению степени воздействия на окружающую среду и оценке КПД печей на пеллетах. Шведским национальным институтом испытаний и исследований проводится исследование по определению содержания смол в выбросах печей на гранулированной древесине.Получены значения от 3 до 6 мг/МДж теплоты. Рекомендуемое максимальное значение составляет 30 мг/Мдж.
По оценке производителей средний КПД при работе в течение длительного периода составляет 80%. Это значение КПД определяется с учетом максимальной мощности работы печи. Покупатель должен обязательно выяснить, какой метод применялся для определения КПД печи.
С целью улучшения параметров КПД и уровня выбросов печи на нее можно установить лямбда-зонд, который измеряет содержание кислорода в отходящих газах.
Место установки печи играет важную роль в обеспечении выработки требуемого количества теплоты. Для улучшения распределения нагретого воздуха в межкомнатные стены могут встраиваться вентиляторы. В печах на пеллетах зона горения имеет низкое разряжение, что может вызывать задымление в домах, использующих систему вентиляции с механическим побуждением (вентиляторами).
Поэтому воздух для горения рекомендуется отбирать из участка, не сообщающегося с домом, или устанавливать рядом с топкой вентилятор подачи воздуха. В противном случае возможно охлаждение дома или прерывание действия топки.
Одна из шведских компаний разработала оборудование, позволяющее сжигать пеллеты в котлах, использующих древесину в качестве топлива. Этот метод можно легко использовать в топках с недожогом топлива или в реверсивных топках. Эта система является недорогоим альтернативным решением для владельца дома, имеющего хороший котел на древесном топливе и желающего иметь менее трудозатратную систему отопления. Хотя подача гранул в такой котел также осуществляется вручную, его очевидными преимуществами являются более высокий КПД и меньший расход топлива - требуется только половина содержащейся в гранулах энергии. Пеллеты нельзя сжигать в котле, работающем на древесине, если он не был переоборудован для сжигания гранулированного топлива, так как гранулы имеют высокое содержание энергии и могут нагревать отходящие газы до очень высоких температур.
В последнее время в Беларуси стали появляться компании, которые реализуют зарубежные энергетические установки, работающие на пеллетах, а так же сами их производящие.
Так предприятие "Альфа-Калор" реализует котлы тверотопливные на древестных пеллетах КОП-23/КОП-58 "Альфа-Калор".
Пеллетный котел КОП "Альфа-Калор" - двухконтурный котел, предназначен для отопления и горячего водоснабжения. По комфорту и простоте использования аналогичен газовым котлам.
Котел предназначен для отопления дач и административных помещений. Пеллетный котел КОП "Альфа-Калор" поставляется вместе с пультом управления.
Котел оборудован электрической системой розжига и автоматической шнековой подачей пеллет. Для более эффективного сжигания топлива котел оборудован принудительной подачей воздуха в камеру сгорания. Система отопления древесными гранулами гарантирует полную взрыво- и пожаробезопасность. Высокий коэффициент полезного действия (не менее 90%).
Котёл "Альфа-Калор" на пеллетах.