Nowy kocioł na biomasę a odprowadzenie spalin

Odprowadzania spalin z kotła na biomasę

Kocioł na biomasę pozostaje tym urządzeniem na paliwo stałe, którym inwestorzy wciąż mogą być zainteresowani. Szczególnie dotyczy to wymian w ramach wymian w programie “Czyste Powietrze”. Inwestorzy nie zawsze jednak wiedzą, że pojawia się także konieczność unowocześnienia komina odprowadzającego spaliny.

Nowe kotły na biomasę muszą spełniać wymagania zawarte w Rozporządzeniu Ministra Rozwoju i Finansów [1], powołującym normę PN-EN 303-5:2012 [2]. Są to tzw. kotły klasy 5. Ich sprawność cieplna wynosi co najmniej 87% (kotły o znamionowej mocy cieplnej do 100 kW) lub 89% (powyżej 100 kW). W kotłach klasy 5 spalanie jest bardziej ekonomiczne i przyjazne dla środowiska. Jednak uwaga! Zastosowane rozwiązania – np. modulacja wydajności pracy, precyzyjne sterowanie procesem spalania czy znaczny odzysk ciepła ze spalin – zmieniają znacząco charakter spalin. Z tego powodu do eksploatacji kotłów klasy 5 nie wystarczą tradycyjne kominy ceglane czy ceramiczne pozostałe po kotle niższej klasy. Komin za duży lub za mały dla nowego kotła może… zwiększyć emisję zanieczyszczeń. Komin wykonany z materiału nieodpowiedniego do nowych warunków pracy może szybko ulec uszkodzeniu. Wymiana źródła ciepła wiąże się także z koniecznością modernizacji komina (instalacji odprowadzania spalin).

Odprowadzanie spalin a ich temperatura

Zasadniczym problemem związanych z odprowadzaniem spalin jest obniżenie ich temperatury. Tradycyjne kominy nie są na to przygotowane. W dawniejszych kotłach węglowych temperatura spalin wynosiła 300ºC. W nowoczesnych kotłach na biomasę jest to ok. 70-120ºC (dane producenta kotła na pelety drzewne o średnicy 6 cm). Kotły na pelety, jako urządzenia nie wymagające zbyt wysokiego podciśnienia, często podłącza się do komina z zastosowaniem regulatora ciągu kominowego z funkcją rozprężeniową. Jego zastosowanie poprawia sprawność kotła (wyższe wykorzystanie ciepła ze spalin w wymienniku kotła). Jednocześnie jednak przyczynia się do obniżenia temperatury pracy kotła i samych spalin. Temperatura ta może być jeszcze niższa przy pracy z mocą częściową.

Niższa temperatura spalin jest problematyczna, ponieważ przy odpowiednio niskiej wartości temperatury (tzw. punkt rosy) rozpoczyna się wykraplanie produktów spalania. Jest to poważny problem z dwóch względów. Po pierwsze, ze względu na skład paliw stałych, skroplone produkty spalania mają odczyn kwaśny – np. w składzie biomasy znajduje się chlor. Produkty spalania związków chloru oddziałują korozyjnie na ściany komina, na których się osadzają. Jeśli przewód kominowy nie jest odpowiednio zabezpieczony, wykroplona wilgoć (kondensat) wsiąka w ściany przewodu, pogłębiając korozję. Po drugie, zawartość wilgoci w spalinach powoduje zwiększenie ich gęstości. To oznacza, że zwiększają się opory przepływu spalin przez komin.

Materiały na komin do kotła na biomasę

Komin dla nowych kotłów na biomasę być zatem przygotowany na niską temperaturę spalin i zapewnienie odpowiedniego ciągu kominowego. Komin taki musi być więc wykonany z odpowiedniego materiału -odpornego na korozję chemiczną i niepalnego, by zgodnie z §266 Warunków Technicznych [3] elementy komina były odporne na działanie pożaru sadzy. Warunki takie spełniają kominy i wkłady kominowe wykonane z następujących materiałów:

  • stal nierdzewna (kwasoodporna) gatunku 1.4404;
  • ceramika kwasoodporna;
  • stal stopowa z emalią żaroodporną.

Odprowadzanie spalin – konstrukcja i wyposażenie komina do kotła na biomasę

Opory w kominie kotła klasy 5 są z natury większe niż dla kotłów niższych klas czy pozaklasowych. Należy więc eliminować wszelkie elementy, które mogłyby ten opór zwiększyć. W takim kominie powinno być więc jak najmniej zwężek, redukcji, kolan czy innych kształtek cechujących się wysokim oporem miejscowym. Dotyczy to także kształtek umieszczanych na zakończeniu komina, takich jak daszki, nasady pierścieniowe czy turbiny wyciągowe montowane bezpośrednio na przewodzie. Rozwiązania takie należy zastąpić osłonami rotacyjnymi czy ustnikami inżektorowymi. Komin musi mieć także odpowiednią wysokość.

Należy także ograniczyć spadek temperatury spalin wchodzących do komina na całej jego długości. Zapewnia się to dzięki ograniczeniu ucieczki ciepła przez elementy komina omywane przez strumień spalin. Do ocieplania komina służy wełna mineralna, umieszczana między warstwą wewnętrzną a płaszczem zewnętrznym komina. Jednak nawet przy starannej izolacji komina dla kotła klasy 5 nie uniknie się powstawania w nim kondensatu spalin. Stąd trzeba zapewnić jego odprowadzenie. Przewód odprowadzający skropliny powinien być skierowany do kanalizacji z odpowiednim spadkiem oraz drożny i sprawny.

Adaptacja komina

Dobór parametrów kotła i unikanie jego przewymiarowania ma wpływ na to, w jakich warunkach będzie pracował komin. Każdy kocioł ma określone parametry przewodu kominowego (zależne m.in. od mocy grzewczej kotła). Producent wskazuje temperaturę spalin dla mocy nominalnej, wymagany przekrój komina oraz jego minimalną wysokość. Zwykle istniejące kominy – najczęściej murowane – nie spełniają tych wymogów. W wielu przypadkach adaptacja istniejącego komina polega na jednoczesnym:

  • zainstalowaniu wkładu kominowego odpornego na kondensat z udziałem związków chloru;
  • zaizolowaniu przyłącza kotła i wkładu w części wychodzącej ponad dach;
  • wykonaniu odprowadzenia kondensatu spalin do kanalizacji, a czasami także
  • przedłużeniu wysokości komina – najlepiej poprzez zastosowanie kształtek przedłużających stanowiących element systemu kominowego oferowanego przez konkretnego producenta.

Wkłady kominowe muszą, podobnie jak kominy systemowe dla kotłów klasy 5, zapewnić odporność na pracę w trybie mokrym z występującymi spalinami, cechować się gładkością ścian (co obniża liniowy opór przepływu), być szczelne i odporne na pożar sadzy – wymóg bezpieczeństwa określony w WT [3]. Zazwyczaj stosuje się wkłady stalowe – najczęściej ze stali nierdzewnej gatunku 1.4404 o grubości ścian 0,8-1,0 mm lub stali emaliowanej żaroodpornej. Jako wkład kominowy można zastosować także rozwiązanie z ceramiki izostatycznie prasowanej. Ważne jest, by wybrać rozwiązanie systemowe (nie tylko rury, ale też pozostałe elementy, tj. rozetka, nasada, trójnik przyłączeniowy i wyczystka) pochodzące od jednego producenta.

Zdarzają się też sytuacje, w których zamontowanie w istniejącym kominie wkładu nie jest wystarczające, by komin mógł efektywnie obsłużyć nowy kocioł klasy 5. Wówczas najlepiej sprawdzą się gotowe (prefabrykowane) rozwiązania systemowe. Są one wykonywane jako zewnętrzne z odpowiednio izolowanej stali nierdzewnej (ewentualnie stali zabezpieczonej emalią żaroodporną) lub z ceramiki – jako zewnętrzne lub wewnętrzne.

Eksploatacja komina – kluczowe paliwo

Na rzeczywistą efektywność pracy komina wpłynie znacząco sposób eksploatacji całego systemu kocioł-komin. Przede wszystkim należy stosować paliwo dobrej jakości i odpowiednio je przechowywać (w suchym, dobrze wentylowanym pomieszczeniu). Chodzi o to, by opał zawierał jak najmniej związków chloru i nie był wilgotny. Wówczas parametry pracy i kotła, i komina będą optymalne. Należy także regularnie dokonywać przeglądów kotła, komina i odprowadzenia skroplin, a także zamawiać czyszczenie ścian wewnętrznych przewodu kominowego. W ten sposób uda się zachować wyjściowe warunki pracy kotła (m.in. efektywność) i komina (możliwie wysoka temperatura spalin, możliwie niskie opory przepływu). Dzięki temu cały układ będzie pracował wydajnie i bezawaryjnie.

Akty prawne

  1. Rozporządzenie Ministra Rozwoju i Finansów z dnia 1 sierpnia 2017 r. w sprawie wymagań dla kotłów na paliwo stałe (Dz.U. 2017, poz. 1690 z późn. zm.)
  2. PN-EN 303-5:2012 – część 5. Kotły grzewcze na paliwa stałe z ręcznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 500 kW – Terminologia, wymagania, badania i oznakowanie.
  3. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 2019 r. poz. 1065 z późn. zm.)

Warto przeczytać także:

Leave a Comment