Jaki kocioł - taki węgiel. Jakie paliwo wybrać

Niewłaściwy dobór paliwa do kotła pogarsza jakość procesu spalania: zmniejsza sprawność urządzenia, zwiększa zaś emisję zanieczyszczeń i koszty ogrzewania.

Większość kotłów węglowych o małej mocy, które ogrzewają domy jednorodzinne, to urządzenia o przestarzałej konstrukcji, w złym stanie technicznym i o niskiej sprawności nieprzekraczającej 50%. Są one źródłem emisji substancji szkodliwych dla środowiska, takich jak: tlenek węgla (CO), dwutlenek siarki (SO₂), tlenki azotu (NO_x), pyły, zanieczyszczenia organiczne, w tym: wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, benzopiren, lotne związki organiczne (VOC) oraz metale ciężkie.
Negatywny efekt stosowania kotłów o niskiej sprawności jest dodatkowo zwiększony przez spalanie paliw złej jakości – zasiarczonego, zapopielonego i niskiej wartości opałowej węgla, mułów węglowych i nierzadko odpadów z gospodarstw domowych.
Kominy w domach jednorodzinnych są niskie (często niższe niż 10 m), co powoduje, że wpływ zanieczyszczeń na środowisko i zdrowie człowieka jest bezpośredni. Najskuteczniejszym sposobem na zmniejszenie emisji zanieczyszczeń byłoby zastąpienie węgla paliwami czystymi ekologicznie, takimi jak gaz oraz energia elektryczna, ale nie zawsze jest to możliwe ze względów technicznych, na przykład z powodu braku sieci gazowej. Również ze względów ekonomicznych nie można liczyć na szybkie zastąpienie węgla innymi paliwami.

W tabeli 1 zestawiono ceny różnych nośników energii. Z porównania wynika, że ceny węgla w stosunku do innych paliw są atrakcyjne. W tej sytuacji zmniejszenie emisji zanieczyszczeń jest możliwe, jeśli stosowane będą nowoczesne kotły opalane węglem dobrej jakości.

*Ceny zawierają VAT.

Konstrukcja kotła a zanieczyszczenie środowiska
Kotły na paliwa stałe można podzielić w zależności od sposobu spalania paliwa na:
- kotły komorowe z dolnym spalaniem w całej objętości złoża. Są to urządzenia starej generacji o niskiej sprawności cieplnej i wysokiej emisji zanieczyszczeń, bez kontrolowanego i efektywnego dopływu powietrza wtórnego. Temperatura spalin opuszczających komorę spalania jest wysoka, nie ma możliwości dopalania produktów odgazowania węgla. Brak wymagań co do jakości paliwa stwarza możliwość spalania wszelkiego rodzaju odpadów gospodarczych;

- kotły komorowe z dolnym spalaniem w części złoża. Te urządzenia mają wysoką sprawność przy dużym obciążeniu cieplnym (80-100%). Są wyposażone w komorę dopalania spalin oraz wentylator dostarczający powietrze pierwotne i wtórne do spalania. Ilość powietrza jest regulowana, często  – automatycznie. Większość takich kotłów jest przystosowana do spalania węgla sortymentowego (orzech, groszek),  ale – niestety – może także spalać odpady;

- kotły z górnym spalaniem w części złoża. Wśród nich można wyróżnić dwa rodzaje:
1) kotły retortowe – najnowocześniejsze i najefektywniejsze pod względem ekonomicznym i ekologicznym, wyposażone w automatyczny system podawania paliwa oraz doprowadzenia powietrza do spalania. Mogą współpracować z automatyką pogodową, nie wymagają stałej obsługi. W indywidualnych gospodarstwach paliwo uzupełnia się co cztery-pięć dni. Wymagania co do jakości paliwa są wysokie– powinien to być węgiel typu 31 lub 32.1, w sortymencie groszek płukany o uziarnieniu 5-20 mm (dla kotłów o mocy do 50 kW) o wartości opałowej powyżej 26 MJ/kg. Wymagania te spełnia specjalnie przygotowywany węgiel o nazwie Ekoret sprzedawany luzem lub w workach,
2) kotły komorowe z okresowym zasypem paliwa – są przystosowane do spalania miału węglowego. Paliwo w tych kotłach spala się warstwowo od góry dzięki odpowiednio rozmieszczonym dyszom doprowadzającym powietrze. Po wypaleniu całej porcji paliwa konieczny jest załadunek nowej i rozpalenie górnej warstwy. Wadą – z punktu widzenia ochrony środowiska – jest możliwość spalania odpadów.
Kotły z górnym spalaniem w części złoża tu urządzenia nowej generacji o wysokiej sprawności cieplnej i znacznie niższej emisji zanieczyszczeń niż kotły tradycyjne ze spalaniem dolnym w całej objętości złoża. Należące do tej grupy, najbardziej efektywne ekonomicznie, ekologicznie i energetycznie kotły z palnikiem retortowym emitują do 90% mniej tlenku węgla i zanieczyszczeń organicznych (w tym wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne – WWA i lotne związki organiczne – VOC_S) niż kotły starej generacji. Porównanie sprawności cieplnej i emisji zanieczyszczeń różnych kotłów na paliwa stałe przedstawiono w tabeli 2. Tabela uwzględnia te związki, które mają największy wpływ na zanieczyszczenie środowiska. Są one również brane pod uwagę przy atestacji kotłów na Znak Bezpieczeństwa Ekologicznego.

*emisja dwutlenku siarki (SO2) zależy od zawartości siarki w węglu, **WWA - wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, ***B(a)p - benzopiren, związek organiczny wykazujący silne działanie rakotwórcze, występuje również w dymie papierosowym, wskaźnik zanieczyszczenia podano w mg/GJ, ****VOC - lotne związki organiczne.

Jakość paliwa

Efektywność ekonomiczna i ekologiczna kotłów o małej mocy na paliwa stałe zależy przede wszystkim od rodzaju kotła i paliwa.
Węgiel powinien być dobrany do kotła zarówno pod względem wielkości ziaren i jednorodności frakcji ziarnowych, jak i właściwości fizykochemicznych. Do najważniejszych parametrów węgla należą:
- wartość opałowa,
- zawartość:
   – popiołu,
   – wilgoci,
   – części lotnych,
   – siarki,
- skład frakcji ziarnowych,
- spiekalność,
- temperatura spiekania, mięknienia, topnienia i płynięcia popiołu.
Niewłaściwie dobrane paliwo pogarsza jakość procesu spalania i zmniejsza sprawność urządzenia. Na przykład spalanie w kotle komorowym mułu węglowego – zamiast zalecanego przez producenta miału – może spowodować spadek sprawności nawet o połowę. Oczekiwany zysk ze spalania tańszego paliwa powoduje więc zarówno straty finansowe, jak i społeczne, ze względu na zwiększoną emisję zanieczyszczeń.

Węgiel węglowi nierówny
Węgiel dzieli się na typy, sortymenty, klasy i gatunki.

Typ. O typie węgla energetycznego decydują między innymi: zawartość części lotnych, zdolność spiekania i ciepło spalania. Do kotłów w domach jednorodzinnych stosuje się węgiel typu od 31 do 33.

Sortyment. Zależnie od wielkości ziarna rozróżnia się następujące sortymenty węgla:
- grube (kęsy, kostka, orzech) – wielkość ziaren od 25 mm,
- średnie (groszek) – wielkość ziaren 8-31,5 mm,
- drobne – wielkość ziaren do 50 mm,
- miałowe - wielkość ziaren do 31,5 mm,
- mułowe – wielkość ziaren do 1 mm.

Klasa. Zależy od wartości opałowej węgla i zawartości popiołu. Oznacza się ją dwoma cyframi, na przykład 25/7, gdzie 25 określa najniższą wartość opałową wyrażoną w MJ/kg, 7 – najwyższą zawartość popiołu w procentach. Im wyższa wartość opałowa paliwa, tym więcej ciepła uzyskamy.

Gatunek. Węgiel podzielono również na cztery gatunki, biorąc pod uwagę jego klasę i sortyment. Im niższa klasa i mniejsze uziarnienie, tym gorszy gatunek węgla.

Jeśli chcesz ogrzewać dom węglem, musisz:
- wygospodarować w domu pomieszczenie na kotłownię i wybudować komin spełniający wymagania Prawa budowlanego i odpowiednio dobrany do rodzaju i wielkości zainstalowanego kotła,
- określić  miejsce składowania paliwa i żużla,
- pamiętać o dostawie paliwa,
- pogodzić się z uciążliwą obsługąkotła,
- mieć świadomość zanieczyszczania środowiska (można je ograniczyć, stosując kotły o najwyższej sprawności cieplnej i najniższej emisji zanieczyszczeń),
ale:
- za węgiel zapłacisz mniej niż za gaz lub olej opałowy,
- koszty poniesione na kotłownię z kotłem na paliwo stałe będą mniejsze niż na gazową lub olejową.

Kocioł z palnikiem retortowym emituje najmniej zanieczyszczeń i jest ekonomiczny. Może pracować bezobsługowo przez 3-5 dni dzięki automatycznemu systemowi podawania paliwa. Autor: HEF		W nowoczesnych kotłach na paliwa stałe powietrze do spalania dostarczane jest przez wentylator. Kotły są wyposażone w automatykę współpracująca z regulatorem pokojowym. Autor: CICHEWICZ