În continuare vă vom prezenta principalele tipuri de combustibili folosiți în centralele ecologice, în vederea familiarizării cu acestea, respectiv de a vă ajuta în alegerea cazanului.

Cărbunele

Cărbunele este un combustibil fosilic răspândit şi important şi la momentul actual.Din cauza concepţiilor vechi despre cazanele demodate mulţi identifică cărbunele cu fumul şi coşurile funinginoase. În cazanele moderne MATIX, MATIX MAX și Eko Karbon cărbunele se arde curat, cu formarea unei cantităţi foarte mici de fum şi cu o eficacitate mare. Cărbunele este combustibilul cel mai concentrat,solid şi eficient. Nu este un combustibil pretenţios în ceea ce priveşte depozitarea. Se poate combina cu materiale biologice şi astfel utilizat devine mult mai ecologic. Rentează să fie tranportat la distanţe mai mari.

Lignitul este cel mai nou cărbune, compoziţia acestuia este încă lemnoasă. Datorită umidităţii ridicate şi conţinutului de cenuşă mare, puterea de încălzire a lignitului se încadrează între valorile de 3,5 şi 10 MJ/kg. Avantajul este că lignitul se găseşte la adâncimi mici în cantităţi mari şi este posibilă exploatarea la suprafaţă. Din cauza proprietăţilor slabe de ardere poate fi folosit ca şi combustibil econom numai în termocentrale.

Cărbunele brun: s-a format din păduri de lapon (ca şi vegetaţia tropicală, subtropicală din ziua de azi) în epoca eocen acum 60-75 milioane de ani. Şi cărbunele brun din Ungaria s-a format în aceea perioadă pe ţărmurile mării Pannon dar în cantităţi mai mici există şi cărbune brun din epoca cretană (înainte cu 75-125 milioane ani). Diferenţierea celor două tipuri de cărbune se face pe baza temperaturii de ardere. Această valoare este de 23,87 MJ/kg şi se referă la cantitatea umidităţii echilibrate (fără umiditate) şi scutire de cenuşă.

În practica tehnicii de ardere, în vederea clasificării cărbunilor se ia în calcul valoarea de energie raportată la cantitatea conţinutul de cenuşă. Limita de despărţire a cărbunelui negru şi a cărbunelui brun se plasează între valorile de 17-20 KJ/kg. Cărbune brun dur: dacă umiditatea minieră este sub 40% (pe scurt cărbune brun). Cărbune brun moale: dacă umiditatea minieră este mai mare de 40% (pe scurt lignit). Pe baza aspectului exterior cărbunele brun poate fi: de pământ, moale, mat şi lucios. În funcţie de compoziţie cărbunele brun poate fi: uscat cu pământ, cu suprafaţa de rupere inegală fragmentată, cu rupere concavă, aproape negru ca smoala, cărbune negru cu bitum care are concentraţie mare de bitum. Fiecare conţine apă coloidală. În urma depozitării îndelungate din cărbunele brun se evaporă substanţe volatile şi are loc un proces lent de oxidare. În câteva luni se poate ajunge şi la o pierdere termică de 10%, de aceea nu este recomandată aprovizionarea cu cărbune pe termen lung. Este mai convenabil ca aprovizionarea să se facă în fiecare an primăvara şi vara la un preţ mai avantajos. Pentru înlocuirea unui m3 de gaz sunt necesare doar 2 kg de cărbune brun cu putere de încălzire medie. Cărbunele măcinat vărsat are o greutate specifică de 1 tonă/m3 deci pentru depozitare este necesar un spaţiu de 1 m3 (de exemplu, în medie, pentru o locuinţă de 100 mp este nevoie de 5-8 tone pe an, deci este necesar un spaţiu de 8 m3).

La depozitare trebuie luat în calcul şi pericolul autoaprinderii cărbunelui. La grosime mai mare de 1,5-2 m , mai ales dacă se udă, există pericolul de aprindere a cărbunelui din cauza creşterii temperaturii în urma oxidării lente din interior. De aceea cărbunele se depozitează într-un spaţiu uscat şi nu trebuie îngrămădit în grosimi mari.

Dacă apare fenomenul de autoaprindere cărbunele trebuie stropit cu apă şi grămada trebuie împrăştiată.

Cărbunele negru: s-a format în era cărbunelui acum 300-350 milioane ani din păduri mlăştinoase (păduri de ferigă ). În Ungaria cărbunele negru din Mecsek s-a format acum 150-200 milioane de ani din mlaştinile de pe ţărmul mării. Puterea de încălzire a cărbunelui negru este de 17-33 MJ/kg. Există următoarele tipuri de cărbune negru: Cărbune cu ardere lungă: conţine multe substanţe volatile, cu proprietăţi slabe de cocsificare, combustibil ideal pentru cuptor cu flacără. Cărbune de gaz: arde cu flacără mică, uşor inflamabil, necocsificabil. Cărbune forjat: cocsificabil. Huilă de calitate superioară: moale, cu duritate mică, carbonificabil, folosit pentru obţinerea cocsului cu duritate mare. Huilă de calitate inferioară: necarbonificabil.

Antracit: cel mai vechi cărbune, total omogen, lucios, necocsificabil. În cazanele Eko Karbon se pot folosi toate tipurile de cărbune a căror granulaţie este între 5-25 mm.

Brichete: Praful de o calitate inferioară format în urma extracţiilor miniere se presează cu bitum.

Lignit, cărbune brun, cărbune negru, antracit, brichete

Brichete de lemn

Rumeguşul provine de la fabricile de mobilă sau gatere. Tehnologia de fabricare prin presare face posibilă refolosirea rumeguşului transformândul într-un combustibil ce poate aduce economii faţă de alţi combustibili cu până la 20%. Poate înlocui cu success cărbunele, cocsul, lemnul şi gazele naturale. Şi mai mult, pot fi folosite fără a modifica sobele sau centralele termice. Acest produs se adresează atât consumatorului casnic cât şi celui industrial.

Peleţii sunt concentraţii de deşeuri silvice şi agricole. Peleţii sunt combustibili compacţi de 3-25 mm obţinuţi prin presare cu maşina de presat cu rotile. Peleţii cu concentraţii mai mari folosiţi la ardere, de 10-25 mm se numesc peleţi de ardere. Caracteristica de bază a peleţilor de ardere şi a peleţilor biologici folosiţi ca şi combustibili este densitatea şi concentraţia mare (1-1,3 g/cm3). Peletul biologic este fabricat din deşeuri biologice fără materiale adezive. Prin adăugarea rumeguşului, scoarţei de brad, cearei ca material de adaos al paielor se îmbunătăţeşte soliditatea. Produsele brichetate-peletate sunt foarte eficiente datorită densităţii mari şi umidităţii scăzute.

Peletul este un combustibil biologic nou. Peletul se împarte în două mari categorii:
1. Peletul de lemn a cărui materie de bază este rumeguşul obţinut din lemnul curat, aşchiile.
2. Peletul agricol care este obţinut din plante cu tulpină moale (paie, porumb, iarbă energetică).

Cele două categorii de peleţi se diferenţiază în primul rând prin conţinutul de cenuşă. Peletul de lemn are un conţinut de cenuşă de 1% iar peletul agricol are un conţinut de cenuşă de 3-10%. Peletul de lemn este mai scump deoarece cantităţile de pădure sunt în scădere continuă şi lemnul este transportat de la distanţe tot mai mari. Peletul agricol este mai ieftin deoarece se fabrică din deşeuri biologice obţinute din plante agricole răspândite pe tot globul. În urma muncilor agricole se formează materii biologice, resturi de plante, deşeuri din care prin presare, peletare se obţin combustibili foarte eficienţi. Conţinutul de cenuşă a peletului agricol este cu mult mai ridicat decât al peletului de lemn datorită prafului, nisipului care pătrunde în plante. Peletul de lemn are un conţinut de cenuşă de 1% iar peletul agricol are un conţinut de cenuşă de 3-10%. Calităţile de ardere a peletului agricol diferă în mare măsură de cele ale peletului de lemn. Eficienţa peletului agricol este cu mult mai mare decât eficienţa peletului de lemn. Deseori este nevoie de amestecarea mai multor tipuri de materii prime în vederea unei presări mai bune. De aceea se recomandă verificarea compoziţiei peleţilor agricoli înainte de cumpărare, deşi eficienţa şi umiditatea peleţilor se observă doar în timpul arderii. În orice caz dacă descoperiţi că peleţii nu au calităţile promise de producătorul de unde aţi cumpărat să reclamaţi acest lucru. Să nu cumpăraţi cantităţi mari de combustibil necunoscut.

În cazanele MATIX, MATIX MAX, Eko Karbon şi Vigas peleţii agricoli se pot folosi individual sau în combinaţie cu alţi combustibili.

Transportul, depozitarea

Peletul este un combustibil curat şi uşor de transportat. Se transportă uşor în saci de 15-20 kg. sau vărsat. În timpul depozitării peleţii sunt sensibili la umiditate. În special la peleţii agricoli, dacă sunt depozitaţi în rezervoare mai mari, se poate produce un proces de evaporare. Picăturile de vapori se scurg de pe pereţii rezervoarelor pe grămada de peleţi şi se produce un proces de fermentare biologică. În timpul depozitării peleţilor pot apărea rozătoarele.

Lemnul este un biocombustibil. Arderea lemnului nu poate fi automatizată în aceeaşi măsură ca şi combustibilii granulaţi (cărbune,peletul, deşeuri). Lemnul trebuie depozitat în spaţiu uscat. Cu cât este mai uscat lemnul cu atât puterea de încălzire este mai mare. Umiditatea lemnului proaspăt tăiat este de aproximativ 50%. Lemnul depozitat cel puţin un an în spaţii uscate şi aerisite are o umiditate de 15-20% şi acesta este lemnul semiuscat. Lemnul de foc trebuie măsurat în m3 şi nu în kg . La aprovizionarea cu lemne de foc se ia în considerare specia, umiditatea, prelucrarea şi modalitatea de transport.

Arderea lemnului

După cum am amintit puterea de încălzire a lemnului depinde de umiditatea acestuia. Cu cât umiditatea lemnului este mai mare cu atât puterea de încălzire este mai mică. Umiditatea lemnului trebuie să se evapore în timpul arderii. Pentru evaporarea umidităţii se consumă o cantitate mare de energie care se pierde în timpul procesului de ardere.

Din datele din tabel se observă că lemnul cu umiditate de 50% are doar jumătate de putere de încălzire faţă de lemnul uscat cu umiditate de 10%. Deci nu este rentabilă arderea lemnului umed. În cazul arderii lemnului cu umiditate ridicată temperatura de încălzire este mai mică, cresc emanaţiile de noxe şi cenuşă şi apare procesul de catranificare pe pereţii cazanului care se poate elimina prin arderea combinată cu combustibil uscat. Cenuşa lemnului se poate folosi în grădină pentru fertilizarea pământului. Cenuşa fiind caustică se recomandă răspândirea pe suprafeţe mai mari de pământ în cantităţi mici. În cazanele cu gazeificare Vigas se poate folosi orice tip de lemn a cărui umiditate nu depăşeşte 15-20%. Se pot folosi şi lemne cu umiditate mai ridicată dar în acel caz eficienţa arderii este mai scăzută şi pe pereţii cazanului procesul de catranificare este mai puternic. În camera de combustie se pot introduce şi butuci cu lungime de 50 cm şi diametrul de 25 cm. Cu cât lemnul este mai tare şi are o suprafaţă mai mare cu atât procesul de gazeificare este mai eficient. În cazanele de gazeificare Vigas se pot folosi şi alţi combustibili cum ar fi: brichete, pelet, rumeguş, deşeuri.

Camera de combustie a cazanelor Eko Karbon este proiectată în aşa fel încât să fie posibilă şi arderea combustibililor cu lungime de 46 cm şi diametrul de 20 cm.

Dacă folosim combustibilii amintiţi mai sus şi obţinem temperatura reglată pe baza de comandă, cazanul opreşte automatic dozarea de cărbune până când obţinerea temperaturii reglate este posibilă prin folosirea celorlalţi combustibili. Când temperatura apei din cazan scade sub valoarea reglată, baza de comandă cuplează dozarea de cărbune în camera de combustie astfel asigurând reglarea continuă a temperaturii. Se interzice folosirea lemnului tratat cu diferite substanţe chimice deoarece prin arderea acestora se evaporă gaze cancerigene. Lemnul tratat împotriva ciupercilor să nu fie tăiat, şlefuit sau rinduit deoarece şi praful acestora provoacă intoxicaţii grave.

Depozitarea lemnului

Lemnul trebuie depozitat în spaţii acoperite şi cu o aerisire bună pentru a ajuta procesul de uscare. Lemnul va fi aşezat la o distanţă de cel puţin 5 cm de la perete pentru a asigura circulaţia aerului. În pivniţe se depozitează doar lemn uscat deoarece lemnul umed se sufocă.

În funcţie de umiditate lemnul se clasifică:

Umiditate de 10%: lemn foarte uscat
Umiditate de 15%: lemn bine uscat la aer
Umiditate de 20%: lemn uscat la aer liber, protejat de ploaie, depozitat
Umiditate de 50%: lemn proaspăt tăiat

Lemnul poate fi clasificat şi pe baza densităţii:

Lemn foarte greu: ( corn, stejar, dud a căror densitate este de 880-760 kg/m3).
Lemn greu: (salcâm, păr sălbatic, fag, frasin, stejar, prun, nuc, molid a căror densitate este de 680-580 kg/m3).
Lemn uşor: (salcie, tei, castan sălbatic, plop alb şi plop tremurător şi alte tipuri de brazi a căror densitate este de 560-450 kg/m3).
Lemn foarte uşor: (plop canadian şi negru, cedru a căror densitate este de 450-380 kg/m3).

Prin densitate înţelegem valoarea de referinţă a lemnului uscat la aer cu umiditate de 15%.

Aşchii de lemn

Aşchiile de lemn se produc cu ajutorul maşinilor de aşchiere în cooperative silvice. Trunchiurile şi crengile se mărunţesc. Din triunchiurile masive, crengile tăiate sau copacii tineri nu se obţin aşchii de aceeaşi calitate de aceea sunt necesare mai multe tipuri de maşini de aşchiere. Calitatea aşchiilor depinde de umiditate, de tipul lemnului şi de calitatea procesului de aşchiere. Umiditatea aşchiilor proaspete este de 50%. Nu sunt potrivite pentru ardere, trebuie uscate. Uscarea aşchiilor este în parte un proces de autouscare. În urma proceselor biologice şi chimice interiorul aşchiilor îngrămădite se încălzeşte. La această temperatură aşchiile se usucă . Astfel umiditatea scade la 25% după care aşchiile pot fi folosite în procesul de ardere. Este şi mai rentabil dacă aşchiile sunt depozitate în spaţii acoperite şi prin amestecare şi aerisire continuă sunt uscate.

Calitatea aşchiilor depinde şi de cantitatea de scoarţă, frunze şi pământ amestecată în timpul procesului de aşchiere. Acestea scad eficienţa de ardere. Este importantă şi dimensiunea egală a aşchiilor, de aceea se măsoară cantitatea de praf a aşchiilor şi lungimea, date pe baza cărora se împart în categorii. Dacă diferenţele dimensiunilor sunt prea mari este mai dificilă mobilizarea şi arderea aşchiilor. Tehnica de aşchiere diferă în funcţie de specia lemnului de aceea sunt necesare mai multe tipuri de maşini de aşchiere. La cazanele Eko Karbon, MATIX, MATIX MAX se pot folosi doar aşchii de mărimea între 5-25 mm.

Deşeuri biologice

Amestecurile biologice ocupă un loc important în exploatarea capacităţilor multilaterale ale cazanelor Eko Karbon, MATIX, MATIX MAX. Cele mai multe materiale, dacă sunt folosite individual, sunt greu de controlat şi reglat sau nu sunt destul de eficiente deoarece au o umiditate ridicată, conţinutul de subtanţe volatile este prea mică sau prea mare. Dacă amestecăm deşeurile obţinem un combustibil mai bun. În cazul amestecului de peleţi nu este bine să se amestece dinainte o cantitate prea mare deoarece peleţii sunt sensibili la umiditate şi există pericolul de descompunere în urma umidităţii mari a celuilalt component.

Sunt două tendinţe de amestec de bază:

Arderea simultană a mai multor tipuri de combustibili - tehnologia co-firing:

Cazanele Eko Karbon și MATIX, MATIX MAX ne dau posibilitatea arderii simultane a cărbunelui şi a deşeurilor biologice. Cărbunele este un combustibil optim pentru a creşte eficienţa de ardere a deşeurilor de calitate inferioară. Arderea combinată scade cantitatea de noxe formate prin arderea cărbunelui şi creşte eficienţa de ardere a deşeurilor biologice. Tehnologia co-firing ajută la alegerea combustibililor deoarece împreună cu un cărbune de calitate superioară se pot folosi mai multe tipuri de deşeuri biologice fără a fi nevoie de o reglare prea mare a cazanului a cărui sistem de funcţionare rămâne la fel de comod. Tendinţa de bază a amestecului de cărbune este acela cu paie şi iarbă energetică. Acestea conţin o cantitate mare de clor şi substanţe alcaline ( mai ales potasiu ) de aceea provoacă coroziuni şi depuneri pe pereţii interiori ai cazanului. Clorul se poate evapora prin coş şi sub formă de acid clorhidric iar clorura de potasiu se depune pe pereţii interiori ai cazanului şi în interiorul coşului (mulţi confundă această depunere cu siliciu). Sulful şi silicaţii de aluminiu din compoziţia cărbunelui schimbă compoziţia paielor care conţin mult clor şi potasiu astfel oprind depunerea coroziunilor de clor.

Amestecul deşeurilor biologice cu diferite compoziţii

Din agricultură multe tipuri de materiale biologice, deşeuri ajung a fi folosiţi ca şi combustibili. Compoziţia , densitatea şi umiditatea acestora variază. Aşchiile şi peletul sunt combustibilii de bază care amestecaţi cu combustibili de calitate inferioară au o eficienţă de ardere bună. Pentru aflarea eficienţei de ardere a combustibililor combinaţi se fac mai întâi probe. Amestecurile de deşeuri biologice sunt sensibile la umiditate de aceea se depozitează în spaţii uscate.