Генераторы тепла, использующие древесное топливо, способные работать в автоматическом режиме, обладающие КПД свыше 90% и требующие очистки зольника не чаще двух раз в год, — возможно ли такое? Вполне. И речь в данном случае идет о пеллетных котлах, успевших завоевать довольно широкую популярность в западных странах, а вот в России появившихся сравнительно недавно.
© Deutschen Bundesstiltung Umwelt
© OkoFEN Eco Engineering GmbH
Все начиналось в 80-е годы XX века, когда в Европе стали предъявлять строгие требования к отопительным котлам по снижению количества вредных веществ, содержащихся в дымовых газах. Ряд непрерывных усовершенствований, внедряемых в последующие годы при неуклонной законодательной и финансовой поддержке правительств европейских государств, принес впечатляющие плоды. Наиболее сильно и всесторонне эти достижения проявились в котельной технике, работающей на твердом топливе. Производительность и, как следствие, экологичность данного типа генераторов тепла возросла почти вдвое: их КПД повысился с 40–50 до 85–95%, а содержание угарного газа (CO), выбрасываемого в атмосферу через дымоход, за тот же период снизилось примерно в тысячу раз. Всего этого удалось добиться как благодаря совершенствованию процесса горения в топках (на рынке в большом ко-личестве появились пиролизные котлы), так и за счет усовершенствования самого горючего: была разработана технология производства специальных гранул из древесных отходов — пеллет.
Опилки по стандарту
© Viessmann
© Tarm Biomass
Пеллеты (от англ. pellet — «гранула») представляют собой древесные гранулы, которые изготавливаются из мелких опилок. Это стандартизированный продукт с малым (менее 10%) содержанием влаги, характеризующийся высокой теплотой сгорания (не менее 18 МДж/кг) и низкой (не более 1%) зольностью. Для потребителя это означает, что примерно 2 кг данного топлива заменяют 1 л его жидкого аналога марки EL (по стандарту DIN), а очистка зольника может потребоваться пеллетному котлу не чаще 2–6 раз в год в зависимости от характеристик используемого оборудования, тепловой нагрузки и продолжительности отопительного сезона. Подобный эффект достигается благодаря технологии изготовления пеллет: производимые по особой методике из мелких опилок, то есть, по сути, древесной пыли, они содержат значительное количество воздуха, что обеспечивает их быстрое и полное сгорание в топке генератора тепла.
Рассматриваемые гранулы хорошо хранятся, не впитывая влагу. Для этих целей устанавливают специальную емкость, которую рекомендуется размещать на некотором отдалении (9–20 м в зависимости от модели и производителя) от котла. Например, в железобетонный бункер объемом 12 м³ производства компании Mall (Германия) можно засыпать 7800 кг пеллет (пополнять их запасы требуется, как правило, всего один раз в год), что по энергетическому потенциалу соответствует 3900 л жидкого топлива. Отсюда гранулированное топливо автоматически транспортируется прямо в топку по специально организованным каналам.
Прощание с кочегаром
© GILLES Energie- und Unwelttechnik GmbH & Co KG
© KWB Biomasseheizungen
© KWB Biomasseheizungen
© OkoFEN Eco Engineering GmbH
Одним из существенных недостатков котлов, работающих на твердом топливе, считалась невозможность автоматизации подачи горючего в топку. Однако в пеллетных генераторах тепла эта проблема была успешно и полностью решена: гранулы поступают из хранилища к агрегату за счет транспортера со шнековым механизмом или по специальному трубопроводу, движение в котором организуется посредством сжатого воздуха. Сжигание пеллет производится в горелке — объемной (ее решетка расположена внутри корпуса котла) или факельной (устанавливается с внешней стороны его корпуса). В бункер (его называют оперативным), где происходит сгорание, рассматриваемое топливо обычно подается шнековым механизмом, работой которого управляет встроенный фотоэлемент. После наполнения емкости внешний шнек отключается, а внутренний транспортирует гранулы на решетку горения, где они поджигаются при помощи электрической спирали или другого запального механизма. Сжигание пеллет сопровождается принудительным наддувом воздуха, который подается вентилятором.
За исключением очистки зольника и изначальной загрузки топливного бункера, практически весь процесс работы пеллетного котла автоматизирован и контролируется при помощи пульта управления. С него осуществляется необходимая настройка, включая установку требуемой температуры и суточной программы функционирования генератора тепла, а также времени его включения и отключения. Исполнительным устройством системы безопасности здесь выступает автоматический клапан, при перегреве стенок агрегата разрывающий электрическую цепь и прекращающий тем самым подачу топлива к горелке.
Качество требует аккуратностиДревесные гранулы поставляются потребителям автоцистернами с пневмозагрузкой. Данный процесс также должен протекать в соответствии с разработанными стандартами, и это одно из уязвимых звеньев в цепочке организации отопления на пеллетах. Слишком высокое давление воздуха при погрузке и разгрузке автомобилей для транспортировки горючего может превратить гранулы в пыль. Кроме того, далеко не всякие отходы дерево-обработки годятся для производства рассматриваемого топлива: частицы грязи, металла и краски могут привести к зашлаковыванию котлов и выводу их из строя. Этот факт наряду с относительно высокой стоимостью самих агрегатов задерживает распространение таких систем отопления в России, где в ресурсном отношении имеются самые благоприятные условия для их широкого внедрения.
Выгода и преимущества
© OkoFEN Eco Engineering GmbH
© Paradigma Deutschland GmbH
© GILLES Energie
© Paradigma Pelletti maxi
© Agentur foer Erneuerbare Energien
Котлы на древесных гранулах в наибольшей степени распространены в США и ряде стран Европы, где лидерами в производстве и использовании пеллетных агрегатов выступают Германия, Швеция и Австрия. Впервые появившись на рынке котельного оборудования в 1994 году в Австрии, эта разновидность твердотопливных генераторов тепла стремительно заняла его значительную часть во всех европейских государствах. За один только 2003 год, то есть уже через 9 лет, в той же Австрии было реализовано более 5,2 тыс. единиц таких устройств. Параллельно росту их популярности наблюдался и процесс повсеместного возникновения заводов по производству пеллет. В том же 2003 году в Швеции, где котлы данного типа пользовались огромным спросом, причем как в частном секторе, так и на промышленных предприятиях, было произведено более 1,1 млн тонн гранулированного топлива. Использующие его агрегаты экономичны, обладают высокой производительностью и демонстрируют столь же завидные показатели с экологической точки зрения. При их работе практически не выделяется угарный газ, а углерод, образующийся в процессе сжигания пеллет, пребывает в виде двуокиси (CO2).
К дополнительным, но немаловажным для потребителя преимуществам пеллетных котлов следует отнести их высокую пожаробезопасность, отсутствие неприятного запаха при хранении и сжигании горючего, а также независимость от поставщиков газа или производителей жидкого топлива. Установка и подключение этих агрегатов не требуют разрешений и согласований — правда, как уже говорилось, данное оборудование и стоит заметно дороже своих аналогов любого другого типа. Однако изначальные расходы отчасти окупаются за счет государственных субсидий, выделяемых в ряде стран на приобретение рассматриваемых устройств, а также низких затрат на эксплуатацию таких систем. В Европе себестоимость тепловой энергии, полученной от сжигания древесных гранул, примерно в 1,5 раза ниже, чем при использовании жидкого горючего.
Формула экономии выглядит так: чем мощнее пеллетный котел, тем выгоднее его применять. Так, устройство на 100 кВт, работающее на древесных гранулах, помогает уменьшить расходы на закупку топлива до такой степени, что оказывается вполне конкурентоспособным по сравнению с любыми газовыми и прочими аналогами той же мощности. Правительства ряда европейских стран при замене старых агрегатов, рассчитанных на газ, солярку и т.п., на оборудование, использующее пеллеты, выдают домовладельцам 1,5–2 тыс. евро, причем местные власти тоже активно поддерживают идею применения древесных отходов в качестве топлива. В Швеции, стране-рекордсменке по производству рассматриваемых гранул, последние уверенно вытеснили традиционный уголь из городских котельных, отапливающих целые районы. Ну а в Дании и Нидерландах пеллеты наряду с другим топливом сжигаются на крупных электростанциях. Добавим, что постоянно растущая стоимость нефти и, соответственно, всех продуктов ее перегонки, обеспечивает все более уверенный рост популярности гранулированного древесного топлива.
Мощность большинства пеллетных котлов бытовых серий охватывает интервал от 10 до 300 кВт, их более крупные полупромышленные и промышленные аналоги способны выдавать до 1,5 МВт (например, итальянский Biomaster).
Нет предела совершенству
© Viessmann
© GILLES Energie- und Umwelttechnik GmbH & Co KG
© GILLES Energie- und Umwelttechnik GmbH & Co KG
Сегодня на российском рынке можно найти множество моделей импортных котлов, работающих на гранулированном древесном топливе. В список их производителей входят Viessmann и Buderus (Германия), а также компании, традиционно специализирующиеся именно на твердотопливных агрегатах: Atmos, Benekov и CATfire (Чехия), Biomaster и FACI (Италия), Eko-Vimar Orlanski Sp. (Польша), Grandeg (Латвия) и др. Технологическая гонка заставляет изготовителей оборудования предлагать генераторы тепла, демонстрирующие все более высокий уровень автоматизации: управление процессом горения совершенствуется за счет применения частотно-регулируемых дутьевых вентиляторов, дымососов и механизмов подачи горючего. Это позволяет модулировать мощность устройства (у современных пеллетных котлов она варьируется от 30 до 100%), точно поддерживать заданную температуру, а также настраивать различные режимы работы отопления. Автоматизируются розжиг горелки, удаление золы (она сбрасывается в съемный легкотранспортируемый бокс) и очистка теплообменников (как правило, за счет применения подвижных турбулизаторов, размещенных в дымогарных трубах). А благодаря встроенной электронике можно интегрировать пеллетные агрегаты в системы удаленного управления и диспетчеризации. Оборудование для хранения и подачи топлива тоже активно эволюционирует: появившиеся компактные пластиковые и тканевые емкости существенно облегчили решение задачи по складированию гранулированного топлива. Таким образом, с точки зрения технологических возможностей на сегодняшний день пеллетные агрегаты практически не уступают своим газовым и жидкотопливным аналогам.
Ряд моделей подобного оборудования от разных производителей (например, Grandeg GD-BIO, Viessmann Vitoligno и Atmos DC) являются комбинированными, то есть могут работать не только на пеллетах, но и на древесном топливе других видов. Так, котел Vitoligno 300-H, который появится на российском рынке в сентябре 2011 года, обеспечивает полноценное сжигание гранул и стружки, что достигается за счет комбинации червячного механизма подачи с подвижной колосниковой решеткой
