Новые пеллетные котлы с эффективной технологией сжигания
При рассмотрении перспектив использования твердого топлива (в частности, пеллет) для сжигания в котлах нового поколения следует определить эффективность его сжигания: оно должно быть полным, то есть экономичным, и не должно приводить к повышенным выбросам (эмиссии) в атмосферу вредных веществ (монооксида углерода, оксидов серы и азота, пыли).
Будут ли производители пеллетных котлов устанавливать в будущем на свои изделия мини-дробилки для измельчения пеллет перед их подачей в камеру сгорания, покажут результаты исследований двух немецких НИИ, которые проводятся с 2013 года с целью повышения эффективности сжигания пеллет и сокращения эмиссии в пеллетных котлах малой мощности - самых распространенных в Германии.
Ученые Технического института в Карлсруэ (KIT) дали своему проекту название Apеllo 13 (Anpassbarer Pelletofen 2013 - «Настраиваемые пеллеты 2013»). В Немецком научно-исследовательском центре (DBFZ) название подобному проекту дали весьма внушительное: Emissionsarme und effiziente Energieerzeugung im kleinen Leistungsbereich (<5 kW) mittels einer Biomassekleinstfeuerung, - что можно перевести как «Малоэмиссионная эффективная генерация энергии мощностью менее 5 кВт посредством сжигания биомассы в малых котлах».
«Основной целью работ является создание высокоэффективного пеллетного котла мощностью до 5 кВт, предназначенного для использования в энергосберегающих домах. Эмиссия такого котла не должна превышать 5 мг/м3. Помимо изучения эффекта от сжигания измельченных пеллет, мы работаем над созданием топки со специальной зоной сгорания для подобного котла, систем подачи воздуха и топлива», - рассказывает сотрудница DBFZ Мирьям Маттес.
«При прерывающемся или тактовом выгорании топлива (как это в основном и происходит в современных пеллетных котлах) эмиссия вредных веществ существенно увеличивается по причине низкой эффективности смешивания горючих газов и воздуха, подаваемого в зону горения. Одним из условий сокращения выбросов вредных веществ является необходимость непрерывной подачи топлива в зону горения, - объясняют ученые из института в Карлсруэ. - Если котел работает на малой мощности, то он потребляет небольшой объем топлива. Для того чтобы добиться непрерывной подачи топлива в зону горения котла, и проводятся исследования по измельчению части пеллет и их подаче в топку котла».
Исследователи из DBFZ в ходе своих опытов сжигают в топке котла в основном измельченные пеллеты. При полной нагрузке котла Apеllo 13 (см. рисунок) в первой камере сгорания топки сжигаются цельные гранулы, а при розжиге, неполной нагрузке и остановке котла во вторую камеру сгорания подаются измельченные пеллеты. Поскольку после измельчения пеллет их размеры уменьшаются до 0,5-1,5 мм, поверхность реагирования (общая поверхность соприкосновения с огнем) увеличивается многократно, за счет чего существенно улучшаются условия сжигания, так как горение топлива является гетерогенным процессом (топливо и окислитель в разных агрегатных состояниях: твердом и газообразном соответственно), происходящим на поверхности частиц топлива.
Измельченные гранулы сгорают более равномерно, чем цельные пеллеты, и со значительно меньшим выбросом вредных веществ; повышается теплоотдача, и котел значительно лучше реагирует на изменение нагрузки. Классические пеллетные котлы, в отличие от газовых и жидкостных котлов, оптимально работают только при полной нагрузке. Для обеспечения эффективной работы пеллетных котлов при изменении нагрузки обязательно устанавливается аккумулятор энергии в виде бойлера.
Конструкция и принцип работы пеллетного котла Apеllo 13 дают возможность отказаться от бойлера либо установить бойлер значительно меньшей емкости, чем у обыкновенных пеллетных котлов той же мощности. Непрерывная работа котла Apеllo 13 позволяет дополнительно установить на нем проточный водонагреватель.
Серийное производство и массовая эксплуатация подобных котлов будут способствовать росту продаж пеллет на европейском рынке. Что касается измельчения пеллет, то ученые институтов DBFZ и KIT пока еще не решили, какую именно мельницу-измельчитель установить на котел и до какой оптимальной фракции измельчать гранулы. Ясно одно: размер гранул после измельчения будет не менее 0,5 мм, что полностью исключает опасность взрыва мелкодисперсной смеси. Сейчас руководители названных немецких НИИ ведут переговоры с рядом промышленных компаний на предмет серийного производства новых пеллетных котлов.
Преимущества котлов Apеllo 13 перед классическими пеллетными котлами: более эффективный процесс горения и выгорания пеллет; низкие потери тепла; низкое потребление пеллет при одинаковой производительности; небольшой объем выбросов вредных веществ в атмосферу; маленькая площадь, необходимая для установки котла; возможность работы без бойлера либо с бойлером меньшего объема; высокая эффективность; высокое соответствие экологическим требованиям; высокая экономичность.
В России пеллетные котлы малой мощности пока не нашли достойного применения. А между тем перечень потенциальных объектов, где они могут быть использованы, немалый: небольшие садовые и дачные домики, дома небольшой жилой площади. Пеллетные котлы малой мощности можно использовать как резервный источник отопления в многоквартирных жилых домах ввиду регулярных отключений подачи тепла в системах центрального отопления почти во всех регионах РФ при 20-30-градусных морозах. В перспективе подобные котлы могут заменить низкоэффективные дровяные печи, тем более что стоимость 1 м3 сухих колотых дров в отдельных регионах уже превышает 4000 руб.
Сергей ПЕРЕДЕРИЙ, Германия,
s.perederi@eko-pellethandel.de
