Do spalania drewna w kotłach do tego przystosowanych należy używać drewna o wilgotności do 20%. Dlatego bardzo ważne jest prawidłowe składowanie i suszenie drewna.

Drewno do wysuszenia potrzebuje minimum dwa lata. Wykres przedstawia zawartość wody w drewnie bukowym przy składowaniu na wolnym powietrzu. Można tu zaobserwować, że drewno po ośmiu miesiącach składowania znowu wchłania wilgoć.
Od 14 do 21-go miesiąca ma wilgotność poniżej 20%.
Drewno powinno być składowane w miejscach przewiewnych, możliwie nasłonecznionych osłoniętych przed deszczem - najlepiej od południowej strony.
Rzędy ułożonego drewna powinny być na szerokość dłoni odsunięte od siebie, aby powietrze mogło swobodnie miedzy nimi cyrkulować i odprowadzać wilgoć.
Niedopuszczalne jest składowanie świeżego drewna w kotłowni. Nie przesycha ono w takich warunkach, ale następuje jego rozkład spowodowany grzybem.
Tylko dobrze wysuszone drewno może być składowane w prawidłowo wentylowanej kotłowni.

Drewno w zależności od czasu i warunków suszenia zawiera:

• drewno suszone w suszarniach do 10% wilgotności
• dobrze wysuszone drewno na powietrzu 15% wilgotności
• wysuszone drewno na wolnym powietrzu osłonięte od deszczu jesienią i zimą 20%
• świeże drewno prosto z lasu – więcej jak 50% wilgotności

Wilgotność a wartość energetyczna drewna

Wartość energetyczna drewna w dużym stopniu zależy od jego wilgotności.
Im większa wilgotność tym niższa jego wartość energetyczna.
Zawarta w drewnie woda musi przy spalaniu zostać odparowana. Im więcej wody w drewnie, tym więcej tracimy zawartej w drewnie energii na jej odparowanie.

Tabela pokazuje zależność pomiędzy wilgotnością drewna w procentach, a wartością energetyczną w KWh/kg.

Można zauważyć, że drewno świeże o wilgotności 50% posiada tylko połowę wartości energetycznej tego co drewno o wilgotności 10%. Wynika z tego, że spalanie drewna świeżego jest nie tylko nie gospodarne, ale wręcz szkodliwe dla środowiska. Wysoka zawartość wody w drewnie powoduje obniżanie temperatury spalania, a co za tym idzie – mocne dymienie, smołowanie, kondensacja wody kominie oraz jego uszkodzenia. Zwiększona emisja szkodliwych substancji w spalinach, które nie uległy spaleniu.

Suszone na powietrzu drewno osiąga wilgotność 20% w następującym czasie:

Proces spalania

W proces spalania można podzielić na trzy fazy.

1. Faza suszenia
w tej fazie woda zawarta w drewnie zamienia się w parę wodną. Temperatura ok. 100C.
Poprzez szybkie suszenie drewno kurczy się i pęka , co przyspiesza proces jednak temperatura spalania w tej fazie jest niska występuje dymienie,  energia tracona jest na suszenie, czas fazy suszenia zależy od ilości wody zawartej w drewnie.

2. Faza odgazowania drewna
Po fazie suszenia temperatura wzrasta ze 100C do ok. 300C rozpoczyna się proces odgazowania. Z drzewnej masy wydobywa się bardzo bogaty w energię gaz drzewny o różnorodnym składzie chemicznym , którego głównymi składnikami jest węgiel, tlen i wodór.
Drewno mimo że należy do paliw stałych w 84% składa się z substancji, które zamieniają się w procesie spalania w gaz drzewny. Gaz drzewny spalając się w odpowiednich warunkach wytwarza długi niebiesko-żółty płomień o temperaturze 800C do 1000C.

3. Faza końcowa
Po wypaleniu wszystkich lotnych substancji zawartych w drewnie następuje spalanie węgla drzewnego. Rozżarzony węgiel drzewny spala się w temperaturze 500-800C. W tym czasie można zaobserwować krótki błękitny płomień i brak dymienia.

Produkty spalania

Głównymi składnikami chemicznymi w drewnie jest węgiel i woda. Połączenia tych substancji w prawidłowym procesie spalania powoduje, że drewno jest przyjaznym dla środowiska naturalnego człowieka – ekologicznym paliwem. Szkodliwe dla środowiska substancje takie jak siarka, chlor i metale ciężkie praktycznie w drewnie nie występują. Przy spalaniu w pierwszym rzędzie woda H2O zamienia się w parę wodną, a węgiel łączy się z tlenem w CO2.

Doświadczenie uczy, że spalanie drewna w nieodpowiednich warunkach powoduje wydobywanie się gęstego dymu i nieprzyjemnego zapachu. Długo trwające, nie całkowite spalanie gazu drzewnego, może powodować:

• Zbyt niska temperatura spalania, spowodowana np. dużą wilgotnością drewna
• Nie całkowite spalanie może być spowodowane zbyt małym dopływem powietrza potrzebnego do spalania
• W kotłach na zgazowanie drewna gdzie spalanie odbywa się w dolnej części kotła zbyt niska temperatura powrotu wody grzewczej
• Zbyt mały przekrój komina lub jego załamania utrudniają odprowadzanie spalin, co uniemożliwia prawidłowy dopływ powietrza do pieca

Przy nieprawidłowym spalaniu powstają takie szkodliwe substancje jak tlenek węgla, kwas octowy, fenol, metanol, formaldehyd i dalsze węglowodorowe substancje, powstaje również kopcenie, smoła, dziegieć.

Kotły gazujące drewno

Kotły te konstrukcyjnie przygotowane do bardzo efektywnego spalania drewna , coraz częściej wykorzystywane są do ogrzewania naszych domów. Przechodzą bardzo pozytywne wyniki badań laboratoryjnych i testów praktycznych. Prawidłowe procesy spalania są w tym kotle wspomagane przez  wentylator. W górnej części kotła znajduje się komora załadowcza do której wkładamy kawałki drewna o długości  do 50 cm na rozżarzony węgiel drzewny.
Wentylator podaje powietrze do komory załadowczej, co powoduje wydzielanie się gazu drzewnego. Gaz drzewny pod wpływem wytworzonego w komorze załadowczej ciśnienia kierowany jest poprzez duszę palnika do dolnej komory spalania. Do dyszy doprowadzane jest powietrze wtórne które mieszając się z gazem drzewnym powoduje jego spalanie w bardzo wysokiej temperaturze rzędu 800-1000C. Przy wysokiej jakości spalaniu obserwujemy prawidłowy niebiesko-żółty płomień i minimalną ilość popiołu.
Wszystkie badania prowadzone na kotłach gazujących drewno wskazują, że osiąga on prawidłowe parametry spalania, jeżeli pracuje na mocy minimum 50% i temperaturze kotła od 65 do 90C. Jednak układ grzewczy naszego domu potrzebuje regulacji w przedziale od 15 do 100%. Jednym ze sposobów uzyskania takiego zakresu regulacji jest współpraca kotła na zgazowanie drewna ze zbiornikiem akumulacyjnym.

Zbiornik akumulacyjny  

Zbiornik akumulacyjny jest to urządzenie w którym zmagazynowana woda kotłowa, przejmuje nadmiar ciepła które produkuje kocioł, a którego nie jest w stanie przejąć ogrzewany budynek poprzez grzejniki, oraz  ogrzewacz ciepłej wody użytkowej.
Kiedy zbiornik akumulacyjny jest całkowicie naładowany do temperatury 90C powinno nastąpić wyłączenie kotła. I od tego czasu budynek zaczyna pobierać ciepło ze zbiornika akumulacyjnego poprzez układ sterowanego zaworu mieszającego w zależności od potrzeb.
W zbiorniku akumulacyjnym gorąca woda w górnej części zbiornika wypływa do instalacji, natomiast chłodna woda powracająca z instalacji wpływa do jego dolnej części.
W wyniku tego obiegu tworzy się w zbiorniku temperaturowe uwarstwienie -. w górnej części zbiornika  mamy wodę o temperaturze do jakiej zbiornik został ogrzany tj. 80-90C, natomiast w dolnej wodę o temperaturze 30-40C – pomiędzy strefą górną, a dolną występuje warstwa graniczna o grubości 10-15cm. Aby uzyskać prawidłowe uwarstwienie zawsze należy ładować zbiornik do temperatury powyżej 80C.
Planując ogrzewanie z wykorzystaniem zbiorników akumulacyjnych należy pamiętać, że na jeden kW mocy kotła przyjmujemy 50 – 70 litrów wody w zbiornikach akumulacyjnych.
Ogrzewanie drewnem, pompy ciepła, kolektory słoneczne, energia elektryczna w drugiej taryfie są to układy które konieczne muszą wykorzystywać technikę akumulacji ciepła, dlatego łatwo możemy je łączyć np. ogrzewanie drewnem + kolektory słoneczne.

Błędy popełniane przy ogrzewaniu drewnem

Podstawowym błędem jaki popełniamy przy opalanie drewnem jest spalanie drewna o zbyt dużej wilgotności powyżej 20%. Spalanie takiego drewna powoduje mocne dymienie na długo po rozpaleniu. Odparowanie wody z drewna pochłania dużo energii, trudno jest uzyskać optymalną temperaturę spalania, poniżej której gaz drzewny nie ulega spaleniu, poprzez komin przedostaje się do atmosfery. Niska temperatura spalin powoduje kondensację pary wodnej w kominie co w konsekwencji uszkadza jego konstrukcję. Minimum dwa lata drewno powinno być prawidłowo składowane i suszone na powietrzu. Po dostarczeniu z lasu powinno być pocięte na odpowiednią długość i porąbane.

Błędem jest nie utrzymywanie wymiennika kotła w należytej czystości. Regularnie – przynajmniej raz w miesiącu powinno się przeczyścić wymiennik z nalotów sadzy i popiołu.

W kotłach wykorzystujących proces zgazowania drewna temperatura spalin  powinna być powyżej 150C , a temperatura kotła powyżej punktu rosy tj. 60C. Eksploatacja kotła poniżej tych temperatur powoduje  szybkie skorodowanie korpusu oraz uszkodzenie komina.

W okresach przejściowych temperatur jesień – wiosna powinno się kocioł załadowywać drewnem tylko częściowo, tak aby mogło ono być całkowicie spalone.

Jaką wartość energetyczną ma drewno ?

Przyjęta wilgotność 15%.

Pobierz plik PDF