Древесные гранулы (пеллеты) – основные контролируемые параметры

Для древесных гранул в Европе приняты следующие названия: "wood pellets" (это по-английски) и "Holzpellets" (это по-немецки). По-русски это собственно и значит древесные гранулы. Поэтому далее в тексте будем использовать уже утвердившееся руссифицированное название "пеллеты".

Пеллеты – это не просто прессованные изделия цилиндрической формы, полученные из древесной массы. Это прежде всего топливо, претендующее на определенную относительную однородность. Поэтому разработаны нормы, контролирующие определенные параметры пеллет с целью согласования всех этапов получения топлива – от подготовки исходного сырья до сжигания пеллет в соответствующих топках. Рассмотрим коротко эти параметры и их влияние на упомянутые этапы. При этом за основу возьмем единые европейские нормы ENplus, вступившие в силу c весны 2010 года.

Геометрические размеры (диаметр и длина). В соответствии с нормой диаметр должен быть 6±1 мм или 8±1 мм для пеллет классов А1 (так называемые премиум-пеллеты), А2 и В (класс В установлен для так называемых "промышленных" пеллет, которые ранее вообще не нормировались). Надо отметить, что и при старых нормах, которые не были столь критичны к диаметру, торговля Германии предлагала преимущественно пеллеты с диаметром 6 мм. Почему? Дело в том, что многие производители котлов требуют именно этот диаметр, т.к. более крупные диаметры изменяют процесс горения пеллет в топке и тем самым отрицательно влияют на ее режим эксплуатации, в частности при определенных обстоятельствах даже приводят к повышенному образованию вредных эмиссий и неполному сгоранию. Не последнюю роль в этом выборе играет и этап производства, а именно гранулирующий пресс. Соотношение "диаметр прессового канала-длина прессового канала" имеет решающее влияние на работу пресса и качество прессования. В Германии и Австрии производители пришли к единому выводу о том, что пеллеты должны преимущественно иметь диаметр 6 мм. В первую очередь тогда, когда речь идет о пеллетах премиум-класса, которые предназначены для использования в топках с мощностью менее 100 кВт (котлы частных домашних хозяйств). Норма предполагает длину пеллет 3,15 ≤ L ≤ 40 мм. Здесь прежде всего важно ограничение длины сверху для тех случаев, когда пеллеты забираются из складского бункера посредством пневмосистемы. Подающие шланги имеют внутренний диаметр 50 мм, из чего следует, что более длинные пеллеты могут "забивать" шланг (норма допускает 5% пеллет в партии с длиной до 45 мм). Кроме того завышенная длина может являться причиной снижения мощности топки вследствие снижения подачи топлива транспортным шнеком.

Мелкая фракция. Пеллеты с длиной менее 3,15 мм принято называть мелкой фракцией или пылью. Мелкая фракция при определенных обстоятельствах может вести к повреждениям в отопительном оборудовании и должна поэтому сводиться к минимуму. Норма предполагает долю мелкой фракции перед непосредственной передачей конечному потребителю до 1%.

Механическая прочность. Очень важный показатель, характеризующий качество прессования и непосредственно влияющий на образование мелкой фракции. Определяется непосредственно на производстве с помощью так называемого лигнотестера. При этом определенное количество пеллет (100 г ± 0,5 г), не имеющее мелкой фракции, на 60 сек помещается в воздушный поток с давлением в 70 мбар. Образование мелкой фракции определяется посредством взвешивания до и после нагрузки. После удаления образовавшеся мелкой фракции и взвешивания оставшейся порции гранул ее вес не должен быть ниже 97,5% от веса до проведения испытания.

Влажность. Очень важный показатель, обеспечивающий стабильность теплоты сгорания топлива и надежность качественного хранения на складе. Не должна превышать в соответствии с нормой 10%.

Насыпная плотность. Параметр, определяемый в конечном итоге геометрическими размерами пеллет, влажностью и качеством прессования (плотность самой пеллеты) и характеризующий необходимые складские и транспортные объемы. Норма предполагает насыпную плотность от 600 кг/м3. Такой показатель также обеспечивает автоматически плотность пеллет более 1 г/см3.

Теплота сгорания. Должна быть более 16,5 МДж/кг для пеллет классов А1 и А2 и более 16 МДж/кг для пеллет класса В.

Содержание золы. Древесина состоит преимущественно из органических веществ (99% общей массы), в состав которых входят углерод С, водород H, кислород О и немного азота N. Элементный химический состав древесины разных пород практически одинаков. Абсолютно сухая древесина в среднем содержит 49…50% углерода, 43…44% кислорода, 6% водорода и всего лишь 0,1…0,3% азота. При сжигании древесины остается ее неорганическая часть – зола (0,1…1%). В состав золы входят кальций, калий, натрий, магний; в меньших количествах фосфор, сера и другие элементы. Больше всего золы дает кора как элемент древесины, являющийся внешней границей с атмосферой и вбирающий из нее в процессе роста наибольшее количество неорганических веществ. Кроме того с корой в исходное сырье может попасть вторичная грязь. Небольшая часть золы уходит при сжигании с выходными газами как пыль. Основная часть золы остается в топке и собирается в зольнике. Это требует постоянной чистки и снижает комфорт системы отопления. Норма предполагает минимизацию доли коры в исходном сырье. Нормы системы ENplus определяют три класса качества пеллет A1, A2 и B и именно допустимое содержание золы является основным различием между классами. Здесь классы A1 и A2 определяют, как уже упоминалось, нормы для так называемых "бытовых" пеллет (А1 – премиум-класс, А2 – "второй сорт", который вполне могут использовать котлы некоторых частных хозяйств), а класс B впервые формулирует нормы для так называемых "промышленных" пеллет.

Температура шлакования золы. Если в топке возникают локальные высокие температуры, то частички золы в зависимости от длительности воздействия этих температур могут склеиваться и даже оплавляться и после охлаждения образовывать "шлак". Такие "шлакования" имеют место прежде всего на колосниковой решетке топки. Они могут основательно нарушать функционирование топки (например, может локально прерываться подача воздуха для горения или блокироваться работа таких механических узлов как опрокидывающиеся колосники или устройство разгрузки золы). Поэтому следует избегать образования таких "шлакований". Для склеивания или сплавления частичек золы требуется минимальная температура 1200°С. При сжигании древесины такая температура как правило не достигается. Однако некоторые производители для облегчения прессования используют вспомогательные растительные добавки, доля которых устанавливалась старыми нормами. ENplus не нормирует долю добавок, а нормирует температуру шлакования золы, которая понижается с увеличением доли добавок. Следует добавить, что допустимы только добавки растительного происхождения. Единая европейская система ENplus нормирует также допустимые границы содержания тяжелых металлов, поскольку пеллеты задуманы как экологически чистое топливо.