Non è solo l’etichetta della caldaia a determinare l’efficienza di una caldaia a biomassa. Sebbene pellet, segatura, trucioli di legno, sansa, gusci di nocciole e gusci di girasole siano menzionati nella stessa classe di combustibile, umidità, cenere, densità, granulometria e comportamenti di fusione della cenere sono diversi. Un sistema di alimentazione e combustione che funziona bene con un combustibile può presentare problemi di perdita di capacità, scorie o emissioni con un altro combustibile.
L’approccio corretto consiste nell’eseguire prima un’analisi rappresentativa del carburante e quindi selezionare la caldaia e il sistema di combustione in base a questo risultato.
Valori da esaminare nel combustibile da biomassa
Umidità
L’energia viene spesa per far evaporare l’acqua nel carburante. All’aumentare dell’umidità, la temperatura di combustione e il calore utilizzabile potrebbero diminuire e potrebbero essere prodotti più gas di combustione. L’umidità altamente variabile rende difficile l’equilibrio aria-carburante per l’automazione.
L’umidità deve essere considerata non solo nel rapporto di laboratorio, ma anche in combinazione con la conservazione e le condizioni stagionali. I trucioli o i residui agricoli in attesa in aree aperte possono essere trasformati in diversi combustibili con le precipitazioni.
Potere calorifico inferiore
Il potere calorifico inferiore è l’informazione di base sull’energia che può essere praticamente utilizzata dal combustibile. Il calcolo della capacità della caldaia deve essere effettuato analizzando il combustibile da utilizzare e non tramite la dichiarazione generale del fornitore.
Contenuto e composizione delle ceneri
Con l’aumento della cenere, aumenta anche il carico di trasporto, stoccaggio e smaltimento. Non sono importanti solo la quantità di cenere, ma anche la temperatura di fusione e la composizione chimica. La cenere con una bassa temperatura di fusione può formare scorie sulla griglia e sulle superfici di trasferimento del calore.
Dimensione e densità delle particelle
Polvere, pellet, bucce e trucioli non si muovono allo stesso modo nella stessa coclea o griglia. I rischi di ponti, inceppamenti, ritorni di fiamma e alimentazione irregolare dovrebbero essere valutati insieme alla geometria del silo.
Analisi di sostanze ed elementi volatili
Le sostanze volatili influenzano la distribuzione della combustione nel forno. Azoto, zolfo, cloro, metalli alcalini e altri componenti possono alterare il rischio di emissioni, corrosione e depositi.
Combustibili da biomassa comuni
| Carburante | Evidenzia | Ha bisogno di attenzione |
|---|---|---|
| Pellet di legno | Dimensione omogenea e facilità di alimentazione | Classe di qualità, cenere e resistenza meccanica |
| Segatura | Può essere locale ed economica | Umidità, polvere, bassa densità apparente |
| Cippato | Accessibile nelle piante forestali/legnose | Dimensioni e umidità variabili |
| Sansa | Può essere vantaggiosa nelle regioni olivicole | Umidità, residui di olio, odore e comportamento delle ceneri |
| Guscio di nocciola | Può fornire una densità energetica relativamente buona | Distribuzione dei cereali e approvvigionamento regionale |
| Buccia di girasole | Valutazione dei residui agricoli | Cenere, componente alcalina e scorie |
La tabella è di natura generale. Per la decisione commerciale sono necessarie le attuali analisi di laboratorio.
Quale sistema di combustione scegliere?
Sistema Stoker
La
caldaia a vapore Stoker può essere utilizzata con combustibili omogenei e granulari adatti all’alimentazione meccanica. È importante il funzionamento stabile della coclea, la protezione contro il ritorno di fiamma e il livello del carburante.
Griglia di spinta anteriore
Nella caldaia a vapore a spinta avanti il combustibile procede attraverso zone di essiccazione, gassificazione e combustione sulla griglia. Il controllo separato delle zone d’aria e della velocità di avanzamento può essere vantaggioso con i combustibili solidi variabili.
Griglia rotativa
La
caldaia a griglia rotante può essere utilizzata in applicazioni in cui sono richiesti alimentazione continua di combustibile e scarico delle ceneri. Il carico dello schermo, la dimensione del combustibile e il comportamento delle ceneri devono essere compatibili.
Letto fluido
La
caldaia a vapore a letto fluido può fornire flessibilità di combustibile e combustione controllata. Il materiale del letto, il tasso di fluidificazione, la preparazione del combustibile e la gestione delle ceneri richiedono un controllo più complesso.
È possibile cambiare il carburante?
Solo perché una caldaia può “bruciare biomassa”, non è possibile effettuare una transizione incontrollata tra tutte le biomasse. Quando cambiano l’umidità, il potere calorifico, la granulometria e le ceneri del nuovo carburante:
- Portata di alimentazione del carburante,
- Distribuzione dell’aria primaria e secondaria,
- Velocità della griglia o regolazione del letto,
- Capacità della ventola,
- Portata fumi,
- Sistema di trasporto delle ceneri,
- Carico filtro
Va rivalutato. Se si deve utilizzare una miscela di carburante, deve essere garantita la continuità del rapporto di miscela.
Sicurezza dello stoccaggio e della fornitura
Potrebbero esserci rischi di umidità, riscaldamento biologico, esplosione di polveri, incendi e accumulo di monossido di carbonio nelle scorte di biomassa. Silos e magazzini; Dovrebbe essere progettato con ventilazione, monitoraggio della temperatura/CO, rilevamento degli incendi e sistema di scarico sicuro in base al comportamento del carburante.
Le coclee e i trasportatori devono essere dotati di dispositivo di protezione contro il ritorno di fiamma, ruota cellulare, rilevamento della temperatura o altri livelli di sicurezza adeguati al progetto. All’operatore deve essere impedito di interferire con il blocco dell’attrezzatura operativa.
Problemi comuni che riducono la produttività
- L’umidità del carburante è superiore al valore di progettazione,
- Fluttuazione dell’alimentazione dovuta alla dimensione irregolare dei grani,
- Aria di combustione insufficiente o eccessiva,
- Strato di scorie sulla griglia,
- Accumulo di cenere sulle superfici di scambio termico,
- Elevato contenuto di ossigeno o carbonio incombusto nei gas di scarico,
- La caldaia funziona costantemente a un carico molto basso,
- Le analisi di laboratorio su ceneri e combustibili non sono aggiornate.
Il semplice aumento della velocità della ventola per uniformare la combustione può amplificare la perdita d’aria in eccesso e il trascinamento di particelle. L’analisi dei fumi, i materiali incombusti nelle ceneri e l’osservazione del letto/griglia dovrebbero essere valutati insieme.
Perché il sistema di filtraggio viene selezionato insieme al carburante?
La dimensione e il carico delle particelle variano a seconda del carburante e del sistema di combustione. Selezione di Multiciclone, filtro a sacco, filtro umido o filtro elettrostatico; Dovrebbe essere fatto in base all’emissione target, alla temperatura del gas, all’umidità, alla composizione chimica e all’ordine operativo.
Fascicolo carburante da preparare prima di richiedere un’offerta
- Analisi completa del carburante da un campione rappresentativo,
- Importo disponibile annuale e giornaliero,
- Cambiamento stagionale dell’umidità,
- Grandulometria minima/massima,
- Metodo di stoccaggio e trasporto,
- Rapporto di miscelazione dei carburanti,
- Metodo di rimozione della cenere,
- Portata e pressione del vapore desiderate,
- Funzionamento quotidiano e profilo di carico.
Le soluzioni caldaie a vapore alimentate a biomassa di Hisarmak vengono valutate in base alle proprietà effettive del combustibile e alle necessità del processo.
Domande frequenti
Qual è il combustibile da biomassa più efficiente?
Non esiste una risposta unica. Oltre al potere calorifico, è necessario calcolare insieme il prezzo, l’umidità, la cenere, la continuità della fornitura, la preparazione e i costi del filtro.
Si può bruciare il pellet in una caldaia a carbone?
Il carburante non deve essere cambiato senza l’approvazione del produttore e la valutazione tecnica. Alimentazione, aria, grill, volume del fornello e sistema di emissione potrebbero essere incompatibili.
Perché il carburante umido riduce la capacità?
Parte dell’energia del combustibile viene spesa per il riscaldamento e l’evaporazione dell’acqua; la temperatura di combustione e il calore utilizzabile possono diminuire.
L’analisi del carburante è sufficiente una volta?
No. Le proprietà del carburante possono cambiare in base al cambiamento del fornitore, del sito, del raccolto e dello stoccaggio. Dovrebbero essere stabiliti criteri di accettazione e un piano di campionamento periodico.
Risorse tecniche
- T.R. Ministero dell’Energia e delle Risorse Naturali, Impianti di combustione, Combustibili e Risorse di formazione sulla combustione.
- Pubblicazioni tecniche pubbliche/universitarie su impianti energetici da biomasse e caratterizzazione di combustibili.