banner_RalskoPelet.jpg, 79kB

Z historie

Historie dřevní pelety se začala psát poměrně nedávno v Severní Americe. S peletizací sypkých materiálů se však poprvé setkáváme před více než 1000 lety. Slovo peleta pochází z francouzského pellet, což znamená v češtině sbalek. Označovány tak byly například rudné koncentráty ve formě malých kuliček. Ty vznikaly a dosud vznikají postupným nabalováním jemně mleté a vhodně navlhčené rudy v otočném bubnu a následným vypálením vzniklého sbalku. [1]

Dřevní pelety pro maloodběratele - specifikace a třídy paliv

Dle normy ČSN EN 14961-2 je dřevní peleta definována jako slisované biopalivo z práškové dřevní biomasy s přísadami nebo bez přísad, obvykle ve formě válečku, průměrné délky typicky 5 až 40 mm, s ulomenými konci. Dále tato norma rozděluje dřevní peletu do 3 kategorií.

• Kategorie A1

Pelety kategorie A1 mohou být vyrobeny pouze z čistého kmenového dříví (listnaté, jehličnaté) nebo chemicky neošetřených dřevních zbytků. Teoreticky není vyloučena v surovině ani přítomnost kůry, ale její množství je limitováno požadovaným maximálním objemem popela do 0,7% (A0.7) a obsahem dusíku do 0,3% (N0.3). Dle ENplus je navíc limitující i teplota DT vyšší jak 1200 °C. Do této kategorie spadají čisté světlé pelety, vyrobené především z měkké piliny (jehličnaté stromy), obchodně někdy nazývané "premium". Jsou charakteristické tím, že při jejich spalování vzniká minimum jemného popela, který se vůbec nespéká. Mají vysokou výhřevnost a tvarovou stálost, ale tomu také odpovídá jejich cena. Většina malých kamen a kotlů vyžaduje peletu právě této kvality.[1]
• Kategorie A2
Kategorie A2 může být vyrobena vedle kmenového dříví a chemicky neošetřených dřevních zbytků i z celých stromů bez kořenů (tj. včetně kůry a větví), zbytků po těžbě dřeva (včetně jehličí a listí) a kůry. Množství méně kvalitních "přísad", především ve formě kůry a listí je zde omezeno maximálním objemem popela do 1,5% (A1.5) a obsahem dusíku do 0,5%(N0.5). Zde lze zařadit běžnou tzn. katrovou peletu vyráběnou z odpadu zpracovaného přímo při těžbě (štěpkování v lese) nebo z odpadu při zpracování dřeva na pilách (katrech). Oproti světlé peletě jsou charakteristické tmavší barvou a v jejich struktuře jsou patrná drobná zrnka kůry. Ovšem tmavá barva pelety může znamenat také fakt, že surovina byla sušena při teplotách na 200 °C, kdy dochází k rozkladu ligninu a hnědnutí piliny. Při spalování vzniká znatelně větší množství popela, který se na roštu již napéká, a proto nejsou pelety této kategorie vhodné pro některé typy spalovacích zařízení, především pro kotle s miskovými a trubicovými hořáky. [1]
• Kategorie B
Pelety zařazené do kategorie B mohou být vyrobeny z jakékoliv dřevní biomasy. Především mohou být jako suroviny použity také chemicky ošetřené dřevní zbytky, tedy například pilina z nábytkářského průmyslu (zpracování překližky, dřevotřísky, lakovaného dřeva...), či "recyklované" stavební dřevo a obaly (palety). V případě chemického ošetření však nesmí obsahovat těžké kovy nebo halogenové organické sloučeniny. Peleta vyrobená z pilin z dřevotřísky může být na první pohled zaměnitelná s peletou kategorie A1. Pelety z dřevotřísky mají ovšem menší mechanickou odolnost, při jejich spalování vzniká poměrně velké množství popela, které se navíc již dosti spéká a při kontrole dokonalosti spalování je zjištěno velké množství oxidů dusíku (NOx). Tyto pelety lze spalovat prakticky pouze v hořácích speciální konstrukce, jakými jsou například retortové hořáky, které byly původně konstruovány pro spalování spékavého uhlí.[1]

Konstrukce a principy peletových hořáků

Rozdělení podle tvaru spalovací komory. Mezi nejrozšířenější typy patří:

• Miskový hořák

Horak_miskovy.jpg, 40kB
Pravděpodobně nejrozšířenější typ hořáku. Spalovací komora má tvar misky, do které přepadávají pelety ze šnekového dávkovače. Dno "misky" tvoří rošt, ve kterém jsou otvory pro přívod primárního vzduchu, v bočních stěnách je několik otvorů pro přívod sekundárního vzduchu. Pod roštem je umístěno tělísko elektrického zapalovače, které ve fázi zapalování ohřívá vzduch, který je obtéká. U tohoto typu hořáku se předpokládá, že vzniklý popel je primárním vzduchem "odfouknut" ze spalovací komory. Pro jejich správnou funkci je nutné, aby jako palivo byly použity pelety kategorie A1. Tedy čisté pelety bez příměsí kůry s nízkým obsahem popelovin a vysokou teplotou deformace popela. Pokud se spalují pelety horší kvality (A2,B), větší množství popela zaplní dno komory a případná struska vytvoří časem "škraloup", který zcela zabrání přístupu primárního spalovacího vzduchu. Postupně mizí základní vrstva paliva, hořák ztrácí na výkonu, a pokud se napečence neodstraní manuálně, hořák časem vyhasne.[2]

• Trubicový hořák

Horak_trubicovy.jpg, 36kB Podobná konstrukce jako hořák miskový, ale spalovací komora má tvar válce. Ve spodní roštové (části) válce jsou opět umístěny otvory pro přívod primárního vzduchu, sekundární vzduch je pak přimícháván do plamene v ústí hořáku. V komoře pro rozdělení vzduchu je opět umístěno žhavící tělísko, které ve fázi zapalování ohřívá vzduch, který kolem něj obtéká a je v úzkém paprsku vháněn na přiložené pelety a vše opět kontroluje fotocela. U tohoto typu hořáku se opět předpokládá, že vzniklý popel je primárním vzduchem "odfouknut" ze spalovací komory. Pro jejich správnou funkci je nutné, aby jako palivo byly použity pelety kategorie A1. [2]

•Retortový hořák

Horak_retortovy.jpg, 44kB Tak trochu záhadný název "přijal" tento typ hořáku od zařízení zvaného retorta, což je -velice zjednodušeně - uzavřená nádoba, ve které se "zplyňuje uhlí" (retorty umožnily před více jak 2000 lety zahájit plynofikace evropských měst). Retortové hořáky původně vznikly v počátcích průmyslové revoluce a byly využívány pro vytápění parních kotlů v lokomotivách. Někdy se jim říkalo hořáky se spodním přikládáním paliva. Palivo je v nich dodáváno zpočátku horizontálně šnekovým podavačem a v části hořáku zvaném retorta (má tvar kolena) mění palivo směr pohybu a je vytlačováno vertikálně vzhůru do spalovací části hořáku. S přibližováním vrstvy nového paliva k zóně spalování se postupně a začíná uvolňovat prchavou hořlavinu. Hořlavina prochází základní vrstvou paliva a po smísení se spalovacím vzduchem se nad roštem v dohořívací zóně zapálí. Vyhořelé zbytky jsou buď odfouknuty spalovacím vzduchem, nebo vytlačeny novým palivem na kruhový rošt, který je nad retortou. Spalovací vzduch je vháněn do základní vrstvy paliva po stranách v horní části retorty (rozdmýchává ji podobně jako uhlí v kovářské výhni) a prochází ji. Kyslík nevyužitý pro vyhoření pevného podílu je již na tolik předehřátý, že se bez problémů "zapojí" do oxidace prchavého podílu hořlaviny v dohořívacím prostoru spalovací komory. Palivo uvolňuje prchavou hořlavinu již v zóně zahřívání bez přístupu vzduchu "odplyňuje" se podobně jako uhlí v retortách při výrobě svítiplynu, a proto ten název celého hořáku. Tento typ hořáku je vhodný pro spalování méně kvalitních pelet s velkým podílem popelovin a vysokou nákloností ke spékání. Popel a případná struska jsou totiž novým palivem (základní vrstvou) vytlačovány ze zóny hoření a neblokují tak přístup spalovacího vzduchu. Lze v nich proto celoročně spalovat pelety třídy A2 a B, popřípadě i pelety rostlinné.[2]

Spalování dřevní biomasy

Spalování je oxidační proces, při kterém se uvolňuje energie vázaná v palivu. Hoření je proces oxidace paliva, při kterém je uvolňování chemicky vázaného tepla doprovázeno navíc světelným efektem. Hoření je souhrnem exotermických reakcí hořlavých složek paliva a okysličovadla. Hořlavými složkami jsou u tuhých paliv uhlík, vodík a síra a souhrnně je označujeme jako hořlavina. Okysličovadlem je kyslík.[2] V tuhých palivech nacházíme hořlavinu ve dvou formách. Takzvaná prchavá hořlavina se dá zjednodušeně definovat jako plyn, který se z paliva uvolňuje při jeho zahřátí na určitou teplotu a vnějším projevem jejího spalování je plamen. Neprchavý zbytek , pevný podíl hořlaviny, je hořlavina, která v palivu zůstane po uvolnění prchavé hořlaviny. Je tedy vázán v pevném zbytku paliva, což je již "odplyněné" palivo obsahující, vedle pevného podílu hořlaviny, také popeloviny. Příkladem odplyněného paliva je koks nebo dřevěné uhlí. Vnějším projevem hoření neprchavého zbytku je žhnutí (dobře známé například ze spalování dřevěného uhlí při grilování). Čím starší je palivo, tím nižší má podíl prchavé hořlaviny, jak je patrné z níže uvedené tabulky. Proto například několik měsíců "stará" sláma má větší podíl prchavé hořlaviny, než několik let rostoucí dřevo. Jak je uvedeno v tabulce obsah prchavých hořlavin v palivech, dřevní biomasu tvoří více jak 75% její hořlaviny prchavý podíl. Při spalování dochází v počáteční fázi k zahřívání paliva z biomasy od okolního prostředí (žhavé tzv. základní vrstvy). Při teplotách na 100 °C dochází k vypaření vody obsažené v palivu. Při zvýšení teploty paliva nad hranici 150 °C se začne nejprve mírně uvolňovat prchavá hořlavina. Po překročení 200 °C se proces "odplyňování" začíná značně zrychlovat a okolo hranice 250°C dochází ke vzplanutí prvních spalitelných složek obsažených v uvolněné prchavé hořlavině, které se při spalování dřeva často trochu nepřesně říká "dřevoplyn". Při překročení hranice 450 °C se zapalují vodík a uhlovodíky a teplota plamene prudce narůstá na hodnotu 900 až 1400 °C (podle vlhkosti paliva a přebytku spalovacího vzduchu). Při teplotách okolo 600 °C dochází k zapálení pevného podílu hořlaviny. Aby došlo k dokonalému vyhoření prchavé složky, je nutné udržet plamen v teplotách nad 900 °C a přivést do něj dostatečné množství kyslíku. Tedy dokonale jej promísit se spalovacím (sekundárním) vzduchem. [2]

Obsah prchavých hořlavin v palivech


palivo koks černé uhlí hnědé uhlí dřevo sláma
prchavá hořlavina [%] 2 20 55 75 80

Tuhé zbytky spalování a spékavost popela

S palivem se do spalovacího procesu vedle hořlaviny dostávají také chemicky vázané minerály, tvořící jeho nehořlavou složku, nazývané popelovinami. V průběhu hoření se jednak z pelet uvolňuje prchavá hořlavina a vyhořívá uhlík vázaný v základní vrstvě paliva, jednak dochází k chemickým reakcím minerálů v popelovinách a jejich přeměně na tuhý minerální zbytek - popel. Při nedokonalém spalování část uhlíku neshoří vůbec. Množství popela je tak navýšeno o mechanický nedopal (nevyhořelý uhlík z pevných hořlavin - dřevěného uhlí) a saze (uhlík vysrážený v důsledku prudkého ochlazení již hořících částic uhlíku), a to vše se souhrnně nazývá tuhé zbytky spalování. Množství vznikajících tuhých zbytků a schopnost je odvádět průběžně z ohniště významnou měrou ovlivňuje kvalitu spalovacího procesu. Popel hromadící se na roštu postupně zamezuje přístupu primárního vzduchu k základní vrstvě paliva a zpomaluje rychlost jejího vyhořívání. Nově přiložené palivo má "k dispozici" méně tepla pro endotermickou fázi hoření, postupně se narušuje celá dynamika spalovacího procesu, který se může časem úplně zastavit. Popel z biomasy obsahuje velké množství kyselých a zásaditých oxidů. Zjednodušeně lze říci, že čím je popel zásaditější, tím je náchylnější na spékání a struskování. Hranicí přijatelné míry spékavosti je hodnota indexu 1,5 (a více). Mechanizmus oxidace jednotlivých prvků v průběhu hoření je dosti složitý a závislý na mnoha faktorech, přesto lze z prvkového složení paliva usuzovat na termoplastické vlastnosti popela. Popel vzniklý spálením čisté dřevní hmoty je mírně zásaditý, a proto i méně náchylný ke spékání (teplota deformace je na hranici 1200 °C). Naopak kůra má podstatně větší obsah vápníku, hořčíku a draslíku a proto teplotu spékání až od 100 °C nižší. A u silně "zásadité" slámy se teploty deformace pohybují již okolo hranice 800°C [2]
Pokud nedojde ke spečení, lze popel z biomasy dále zužitkovat. Neobsahuje na rozdíl od uhlí větší množství těžkých kovů, ale zvlášť díky velkému obsahu vápníku , hořčíku a draslíku je vhodným minerálním hnojivem. Ovšem pokud dojde k jeho spečení, tak jak se tomu stává při spalování směsných pelet (kůra + obilný šrot), je pro hnojení nepoužitelný. [2]

Výhřevnost dřeva

Tvrdé dřevo
Palivo z tvrdého dřeva představuje jednoznačně nejkvalitnější způsob topení dřevem. Tvrdé listnaté dřevo obsahuje velmi vysoké množství ligninu, což ho z hlediska výhřevnosti řadí na první místo mezi dřevinami. Výhřevnost tvrdého dřeva je srovnatelná s hnědým uhlím, avšak v přímé konfrontaci je dřevo jasným vítězem, protože se jedná o čistou energii z obnovitelných zdrojů. V porovnání s hnědým uhlím je dřevo z hlediska ceny o několik řádů výhodnější a v neposlední řadě je topení dřevem i mnohem více uživatelsky příjemnější a to včetně veškeré manipulace a čistého a snadného skladování. Kvalitně proschlé tvrdé dřevo obsahuje pouze minimální procento zbytkového popela, který je svou kvalitou vhodný jako ekologické hnojivo pro rostliny. Používání tvrdého dřeva je šetrné vůči příslušnému topeništi. Topeniště se nezanáší usazeninami obsaženými v kouři. Tvrdé dřevo nalezne své uplatnění ve všech topeništích na tuhá paliva, od krbů, krbových kamen až po kotle určené k centrálnímu vytápění.

Měkké dřevo
Do kategorie měkkého dřeva řadíme dřevo jehličnaté a některé druhy dřeva listnatého. Měkkédřevo má obecně poněkud nižší parametry výhřevnosti než dřevo tvrdé, výjimku tvoří pouze bříza. Březové dřevo se svou výhřevností přibližuje dřevu tvrdému. Jedná se o jedno z nejoblíbenějších paliv do krbů a krbových kamen vůbec. Podskupina zahrnující dřevo jehličnaté, se nejlépe hodí do topenišť s uzavřeným spalovacím prostorem (zplynovací kotle, kamna atd.), nebo tam, kde nevadí, že ze dřeva při hoření vylétávají jiskry (venkovní prostory atd.). Jehličnaté dřevo obsahuje velké množství pryskyřic, které zaručují jeho kvalitní výhřevnost. Měkké listnaté dřevo se je svým použitím univerzální, bez problému ho tedy lze použít ve všech druzích topenišť na tuhá paliva, ať už se jedná například o krby či kotle k centrálnímu vytápění. Z hlediska výhřevnosti i ceny, může být ekvivalentem dřeva jehličnatého.
VyhrevnostDreva.png, 25kB
[1]
ZDENĚK LYČKA,
Dřevní peleta peleta mýtů zbavená. 1. vydání. Krnov: LING vydavatelství s.r.o., 2011. 66s. ISBN 978-80-904914-0-3.

[2]
ZDENĚK LYČKA,
Dřevní peleta II spalování v malých zdrojích tepla. 1. vydání. Krnov: LING vydavatelství s.r.o., 2011. 71s. ISBN 978-80-904914-1-0.

Knihy z vydavatelství LING od Ing.Zdeňka Lyčky lze objednat zde...