Kotao na pelete

7/25/2019 Kotao na pelete

http://slidepdf.com/reader/full/kotao-na-pelete 1/34

Veleučilište u Slavonskom Brodumr. sc. Mladen Bošnjaković





Veleučilište u Slavonskom Brodu Izobrazba za energetsko certificiranje zgrada – Modul 1 3




Da bi se dimenzionirao kotao, odredile njegove termodinamičke karakteristike, potrošnja goriva,sastav i količina izlaznih dimnih plinova trebaju biti poznata fizikalna i kemijska svojstva goriva.

Način određivanju ovih svojstava definiran je u odgovarajućim standardima.

Najvažniji standardi vezani za ovu problematiku navedeni su niže [1]:EN 14588 Solid Biofuels - Terminology, definitions and descriptions;

EN 14774-1:2009 Solid biofuels - Methods for the determination of moisture content

EN 14775:2009 Solid biofuels - Method for the determination of ash content

EN 14778: 2011 Solid Biofuels – SamplingEN 14780:2011 Solid Biofuels - Methods for sample preparation

EN 14918:2009 Solid Biofuels - Methods for the determination of calorific value

EN 14961 Solid Biofuels - Fuel specifications and classes, parts 1-6;

EN 15103:2009 Solid biofuels - Methods for the determination of bulk density

EN 15104: Solid biofuels – Determination of total content of carbon (C), hydrogen (H) and

nitrogen (N) content – Instrumental methods

EN 15234 Solid Biofuels - Fuel quality assurance, parts 1-6.EN 15289:2010 Solid biofuels - Determination of total content of sulphur (S) and chlorine (Cl)

EN 15290:2010 Solid biofuels – Determination of major elements (Al, Si, K, Na, Ca, Mg, Fe, P

and Ti)

CEN/TS 15370-1:2006 Solid Biofuels - Method for the determination of ash melting behaviour




Sadržaj vlage: ≤ 12% CEN / TS 14774-1 i ISO 687

Udio pepela : ≤ 0,7% bez kore - ISO1171 ; ≤ 2,0% s korom

Suha tvar: 80% do 88% ISO 562

Sadržaj vodika: 5,0% na 6,5% ISO 609

Sadržaj ugljika: 40% do 50% ISO 609

Sadržaj sumpora: ≤ 0,1% ISO 351 i ISO 334

Najniža kalorična vrijednost: 16900 KJ/KG 19500 KJ/KG ISO1928

Promjer 4 mm do 10 mm ISO 501

Duljina≤

50 mm





http://slidepdf.com/reader/full/kotao-na-pelete 7/34Veleučilište u Slavonskom Brodu Izobrazba za energetsko certificiranje zgrada – Modul 1 7

Konstrukcijske izvedbe kotlova za izgaranje na biomasu

Spremnik za biomasu može biti izdvojen ili integriran u kotao.

Kotlovi imaju gorionik koji je tako koncipiran da zajedno s ventilatorom i pužnimtransporterom omogući kontinuirani proces izgaranja.

Pužni transporter biomasu iz spremnika dovodi na rešetku ložišta na kojoj se vršiizgaranje. Brzina vrtnje pužnog transportera je promjenljiva i može seprogramirati, a time i količina goriva koja se dovodi na rešetku što omogućavaregulaciju proizvedene količina toplote.

Zadatak ventilatora je da dovođenjem potrebne količine zraka u ložište omogućiefikasno izgaranje. Toplina nastala izgaranjem biogoriva se preko izmjenjivačatoplote odvodi do potrošača.



Postoje različite izvedbe gorionika za izgaranje peleta (biomase): s dovodom goriva

odozdo, s dovodom goriva horizontalno i s dovodom goriva odozgo (slika 1).

Slika 1 Izvedbe gorionika na pelete: a-dovod peleta odozdo, b-horizontalnidovod peleta, c-dovod peleta odozgo pod kutom

Kod gorionika s dovodom peleta

odozdo (slika 2) unutrašnjost pužnog

transportera ispunjena je biogorivomte on u intervalima dovodi gorivo u

komoru izgaranja. Biogorivo se pali

automatski, pomoću vrelog zraka.



Gorionik s vodoravnim dovodom radi na sličan način kao i prethodni,ali nema električno paljenje.

Gorionik se pali ručno, ubrizgavanjem kapljica zapaljivog fluida kojeodržavaju plamen.

To je tzv. sistem održavanja plamena gdje kontrolni sustav uintervalima opskrbljuje gorionik gorivom i zrakom.



Kada regulator temperature na gorioniku primi

signal od davača temperature na kotlu, gorionik sepuni s tzv. start – up količinom goriva. Gorivo se izspremnika ubacuje u komoru za izgaranje (D)

pomoću pužnog transportera (B) pokretanogelektromotorom (C).

Gorivo se pali zrakom koji se dovodi iz prostorije(G) i prelazeći preko grijača (E) se užari te dovodiu komoru izgaranja pomoću centrifugalnogventilatora (F). Unutar 2 do 3 min dolazi do

potpaljivanja pri čemu se stvara plamen kojiuočava senzor plamena te nakon 1 min isključuje

elektrogrijač.Produkti izgaranja se izvlače iz ložišta pomoćuistog centrifugalnog ventilatora (F) i izbacuju kroz

otvor (H) na donjem dijelu zadnje strane kotla.

Pepeo se skuplja u posudu za čišćenje (I).

Kod kotla s dovodom goriva odozgo spremište za pelet (A) se nalazi na gornjem

dijelu kotla.

Zbog djelovanja struje zraka kroz ložište moguće je da jedan dio sitnih česticapepela (PM 2,5) bude ponesen sa izlaznim dimnim plinovima.



Stupanj korisnog djelovanja ovakvog kotla je izuzetno visok i iznosi preko 90%.

U tijeku faze rada, gorionik se dozira sa manjom količinom goriva koja sepovećava u skladu s povećanjem potrebe za toplinom. Postizanjem zadanetemperatura u kotlu dovod goriva se isključuje, a ventilator radi još nekolikominuta kako bi gorivo u potpunosti izgorilo i veći dio pepela se ispuhao izgorionika.

Gorionici sa start i stop operacijama nemaju plamen za održavanje vatre i zato semogu usporediti s gorionicima na lož ulje.Postoje također različiti načini odvođenja pepela. Jedan od načina je odvođenjekomprimiranim zrakom pomoću mlaznica na dnu gorionika. Ove mlaznice supodešene tako da odsijecaju ostatke pepela i šljake kao zračni noževi. Nekigorionici koriste štap za čišćenje ložišta pomoću kojeg se izvlači pepeo iz cijevigorionika.





Produkti izgaranja koji nastaju moraju udovoljiti propisima za zaštitu

okoliša.

U Hrvatskoj je to Uredba o graničnim vrijednostima emisija onečišćujućihtvari u zrak iz nepokretnih izvora (NN 117/2012).

Uredbom se propisuju granične vrijednosti emisija onečišćujućih tvari uzrak (GVE) iz nepokretnih izvora, praćenje i vrednovanje emisija, načinsmanjivanja emisija onečišćujućih tvari u zrak, način i rok dostave izvješćao emisijama Agenciji za zaštitu okoliša te dopušteno prekoračenjegraničnih vrijednosti emisija za određeno razdoblje.

Zaštita okoliša



Emisija onečišćujućih tvari u otpadnim plinovima iz malih uređaja za loženje se

utvrđuje povremenim mjerenjem, najmanje jedanput u dvije godine Prema navedenoj Uredbi GVE za ukupne praškaste tvari u otpadnom plinu su:

– pri masenom protoku iznad 200 g/h 50 mg/m3

– pri masenom protoku do uključivo 200 g/h 150 mg/m3

GVE za male uređaje za loženje koji koriste kruta goriva i goriva od biomase, uzvolumni udio kisika 11% za drvo i biomasu su:

GVE Napomena

Zacrnjenje izdimnjaka

1

Zacrnjenje otpadnog plina kod malih

uređaja za loženje koji koriste kruto gorivo

se utvrđuje povremenim mjerenjem,najmanje jedanput godišnje.

Ugljikov

monoksid 1000 mg/m3



GVE za srednje uređaje (1 do 50 MW) za loženje koji koriste kruta goriva i goriva odbiomase, uz volumni udio kisika 11% za drvo i biomasu su:

GVE

Krute čestice 150 mg/m3

Oksidi sumpora izraženi kao SO2 2000 mg/m3

Ugljikov monoksid 500 mg/m3

Oksidi dušika izraženi kao NO2 500 mg/m3 ;

kod vrtložnog izgaranja: 300 mg/m3


http://slidepdf.com/reader/full/kotao-na-pelete 16/34Veleučilište u Slavonskom Brodu Izobrazba za energetsko certificiranje zgrada – Modul 1

Kotlo vi na drvene pelete



Automatika kotla:

Automatika regulira rad kotla, temperaturu vode ukotlu, potrošnju goriva …



Postrojenje za centralno grijanje loženo



Postrojenje za centralno grijanje loženopelet ima

Toplovodni kotao za centralno grijanje

EKO-CKS P sa ugrađenim Cm pelet-

setom, snaga 91 do 560 kW.

Predviđen za loženje drvenim peletima. Digitalna regulacija vodi rad kotla te

pumpe grijanja i sanitarne vode.

Veliki spremnik peleta omogućuje velikuautonomiju loženja.

Tvornički sa automatskim čišćenjemplamenika.

Mogućnost ugradnje automatskog

čišćenja kotla i vađenje pepela.

EKO-CKS P Unit =

EKO-CKS P + Cm Pelet-set91 – 560 kW



Objekt: škola, Mađarska

Kotlovnica: 4x 50 kW (200 kW)

Gorivo: drveni peleti

Primjeri ugrađenih kotlovnica



Objekt: stambena zgrada, Banja Luka, BIH

Kotlovnica: 2x 350 kW (700 kW)

Gorivo: drveni peleti

Primjeri ugrađenih kotlovnica



Javne ustanove

Vrtići, Škole, Bolnice,Domovi za stare i

nemoćne, Javna uprava

Troškovi upravljanja sistemima grijanja na




Generalno gledano, troškovi upravljanja sistemima grijanja minimalno

podrazumijevaju:• troškove goriva,• troškove rada i održavanja sistema.

Kod sistema grijanja manjih od 25 kW, troškovi rada i održavanja su

približno isti za sve vrste goriva, i čine mali % ukupnih troškova. Kodovih sistema cijena goriva čini najveći dio troškova, i tu je biomasa uprednosti nad ostalim energentima (lož ulje, struja, plin itd).

Kod većih sistema grijanja razlike se javljaju kod troškova rada iodržavanja u smislu da sistemi grijanja na biomasu zahtijevaju:• više električne energije za rad sistema;• više radnih sati na poslovima redovnog održavanja;• godišnji remont.

Troškovi upravljanja sistemima grijanja nabiomasu




Ekonomska isplativost

Na europskom tržištu cijena peleta (0,22 €/kg). Ogrjevne

vrijednosti peleta (18 MJ/kg te navedene cijene lako se može

izračunati cijena kWh energije za pelet od 4,4 eurocenti/kWh







Zakonska ograničenja i logistika dostave goriva

• potrebne suglasnosti i dozvole

• za slučaj dogradnje spremnika biomase

• adaptacija korištenja postojećeg prostora

• relevantni zakonski propisi i norme

• problematika emisija u zrak

• skladištenja veće količine zapaljivog materijala (sječke, peleta)

• sigurnosni sustavi za osiguranje postrojenja od požara

• izvedba načina punjenja spremnika biomase prilagođena mogućnostimadostave u RH




Ekonomska analiza

Zgrade obrazovnih institucija - kontinentalna Hrvatska

Kotao na pelete Podsustav predaje

ogrjevna tijela: ventilokonvektori

smještaj: vanjski zidovi regulacija: preko referentne prostorije

Podsustav razvoda grijanja

temperatura: 50/40 °Csmještaj: grijani prostor, unutarnji zidovi regulacija: prema vanjskoj temperaturi,

promjenjiva temperatura ogrjevnog medija

izolacija: λ= 0,2-0,3 W/mK

pumpa: neregulirana

Napomena: investicija u alternativni sustav I alt obuhvaća kotao, pelet set (spremnik,pelet transporter, plamenik), pripadajuću regulaciju i instalacijske radove.

Katalog tipskih rješenja za primjenu alternativnih sustava




QH,nd - godišnja potrebna toplinska energija za grijanje prostora (kWh/m2a)

E del,HW - godišnja isporučena topl. energija za grijanje i pripremu PTV-a (kWh/m2a);E del,aux - godišnja isporučena pomoćna električna energija (kWh/m2a);

E del - ukupna godišnja isporučena energija zgrade (kWh/m2a);

E prim - ukupna godišnja primarna energija zgrade (kWh/m2a);

e prim - koeficijent utroška primarne energije (-);

edel - koeficijent utroška isporučene energije (-);

T en,uk - ukupni godišnji troškovi energije (kn/a);




Primjer za analizu: Rekonstrukcija kotla s loženja na ulje na kotao na pelete

Objekt: Škola površine Ak=1000 m2 Nazivna snaga kotla: 40 kW

Gorivo: LOŽ ULJE

Hd=41000 KJ/kg (Hd=9,96 kWh/l)

Iz tablice Edel=34400 kWh/a

Cijena ulja: 4,54 Kn/l (0,46 Kn/KWh)

Trošak ulja=34400x0,46=15824 Kn

Trošak održavanja: 1200 Kn/aUkupni trošak Tuk= 17024 Kn/a

Gorivo: pelet

Hd=175000 KJ/kg


ili 34400x3600=123840000 KJ/a

Količina: 123840000:17500=7077 kg/a

Cijena peleta: 1,5 Kn/kg (0,308 kn/KWh)Trošak peleta=7077x1,5=10615 Kn/a

Iz tablice Ten,uk=9967 Kn/a

Todrž=1600 Kn/a

Ukupno trošak =11567 Kn/a

Trošak investicije: 39840 Kn Period povrata investicije:

P=I/(Tuk1-Tuk2)P=39840/(17024-11567)=7,3 god

Uz ostale troškove: 10000 kn

49840/(17024-11567)=9,1 god.Trošak demontaže, trošak strojarskog ielektro projekta, trošak sanacije dimnjaka. 2000 + 4000 + 4000 =10000 dodatno za

male kotlove




Primjer za analizu: Rekonstrukcija kotla s loženja na ulje na kotao na pelete


Gorivo: LOŽ ULJE

Hd=41000 KJ/kg (Hd=9,96 kWh/l)

Iz tablice Edel=34,1 kWh/m2a

Cijena ulja: 4,54 Kn/l (0,46 Kn/KWh)

Trošak ulja=34,1x3000x0,46=47058 Kn

Trošak održavanja: 2000 Kn/aUkupni trošak Tuk= 49058 Kn/a

Gorivo: pelet

Hd=175000 KJ/kg


ili 102250x3600=368100000 KJ/a

Količina: 368100000:17500=21034 kg/a

Cijena peleta: 1,5 Kn/kg (0,308 kn/KWh)Trošak peleta=21034x1,5=31551 Kn/a


Todrž= 3000 Kn/a


Trošak investicije: 61357 Kn

Period povrata investicije:

P=I/(Tuk1-Tuk2)

P=61357/(49058-32541)=3,7 god

Uz ostale troškove: 15000 kn

76357/(17024-11567)=4,6 god.




Primjer za analizu: Rekonstrukcija kotla s loženja na plin na kotao na pelete


Gorivo: prirodni plin

Hd=35000 KJ/m3 (Hd=9,72 KWh/m3)

Iz tablice Edel=34400 kWh/A

Cijena plina: 0,38 Kn/KWh

Trošak plina=34400x0,38=13072 Kn

Trošak održavanja: 1200 Kn/a (procjena) Ukupni trošak Tuk= 14272 Kn/a

Gorivo: pelet

Hd=175000 KJ/kg


ili 34400x3600=123840000 KJ/a

Količina peleta:

123840000:17500=7077 kg/aCijena peleta: 1,5 Kn/kg

Trošak peleta=7077x1,5=10615 Kn/a


Todrž=1600 Kn/a




P=I/(Tuk1-Tuk2)

P=39840/(14272-11567)=14,7 god




Primjer za analizu: Rekonstrukcija kotla s loženja na plin na kotao na pelete


Gorivo: prirodni plin

Hd=35000 KJ/m3 (Hd=9,72 KWh/m3)


Trošak plina=102300x0,38=38874 Kn

Trošak održavanja: 2000 Kn/a (procjena) Ukupni trošak Tuk= 40874 Kn/a

Gorivo: pelet

Hd=175000 KJ/kg


ili 102250x3600=368100000 KJ/a

Količina peleta:

368100000:17500=21034 kg/aCijena peleta: 1,5 Kn/kg

Trošak peleta=7077x1,5=31551 Kn/a


Todrž= 3000 Kn/a




P=I/(Tuk1-Tuk2)

P=61357/(40874-32541)=7,4 god



Veleučilište u Slavonskom Brodu Izobrazba za energetsko certificiranje zgrada – Modul 1

Energent Brojčani

udio (kom)

Energetski

udio (GWh)

Troškovni

udio

Lož Ulje 41 ili 56% 14,6 ili 56% 68%

Plin 32 ili 44% 11,7 ili 44% 32%

Škole: ukupno 73

osnovne škole: 62srednje škole: 11

Trošak energenta za 2013.g. = 14.100.000 kn

Zamjenom Lož ulja sa peletom

ušteda 4.800.000 kn ili 1/3 troškova



Hvala na pažnji

mr. sc. Mladen Bošnjaković

Veleučilište u Slavonskom brodu

www.vusb.hr

E-mail: [email protected]

Documents

Kotao na pelete