PIEC NA ZGAZOWANIE DREWNA: NOWOCZESNY KOCIOŁ NA DREWNO

W ZALEŻNOŚCI OD TEMPERATURY I ZAAWANSOWANIA PROCESU MOŻEMY WYRÓŻNIĆ NASTĘPUJĄCE STREFY

• I – strefa suszenia

W komorze załadowczej (inaczej: komora zgazowania) dostarczone paliwo zostaje rozpalone jak w zwykłym kotle przy normalnym dostępie tlenu. Następnie zamykane są drzwiczki górnej komory, a otwarta zostaje klapka w dolnych drzwiczkach popielnika. Dym powstały w wyniku wstępnego spalania i suszenia zostaje odprowadzony do komina poprzez klapę krótkiego obiegu.

• II – strefa karbonizacji (zgazowania)

Po rozpaleniu w piecu i podniesieniu temperatury powyżej 50 ºC zamknięte zostają klapa krótkiego obiegu, przez co następuje zmiana kierunku przepływu spalin w wymienniku. Cały czas wzrasta temperatura wysuszonego drewna, w związku z czym wytwarza się gaz oraz soki drzewne. Mieszanina ta ulega kondensacji do postaci smolistego octu drzewnego.

• III – strefa utleniania

Węgiel drzewny żarzy się w temperaturze 700–1000 ºC, czyli znacznie przewyższającej temperaturę spalania drewna w normalnych warunkach. W wyniku utleniania węgla drzewnego powstaje bardzo ważny składnik gazu drzewnego, palny tlenek węgla (2C + O2 = 2CO). Wydziela się wodór H2, który również staje się częścią składową gazu drzewnego oraz metan CH4. Ostatnim gazem, który wytrąca się w tej strefie, jest niepalny tlenek węgla CO2 (C + O2 = CO2). Następna strefa (wirowy palnik dymu) służy do tego, by się go pozbyć w możliwie jak największym stopniu.

• IV – strefa redukcji

Powstały w strefie III gaz zawierający niepalny CO2 omywa węgiel drzewny żarzący się w temperaturze dochodzącej do 1300 ºC. W wyniku kontaktu CO2 z gorącym węglem dochodzi do redukcji: (niepalny) CO2 + C + wysoka temperatura = 2CO (palny). Im wyższa temperatura, tym więcej CO.  W strefach II, III i IV dostęp powietrza jest minimalny, potrzebny jedynie do utrzymywania żaru przy dyszy palnika.

• V – strefa spalania

Wytworzony gaz opuszcza komorę zgazowania poprzez dyszę. W wyniku dostępu dużej ilości powietrza wtórnego gaz tworzy mieszankę wybuchową z tlenem (od 4,5 do 35% powietrza). Zapłon następuje już w dyszy (temperatura zapłonu 560 ºC), jednak pełne dopalenie przebiega w ceramicznym palniku gdzie gazy zostają wprowadzone w ruch wirowy. Powstaje fioletowo-niebieski płomień, a temperatura w procesie spalania przekracza 1300 ºC.

SAM PROCES WYTWARZANIA ENERGII CIEPLNEJ W KOTŁACH ZGAZOWUJĄCYCH PRODUCENCI CZĘSTO OPISUJĄ W CZTERECH ETAPACH

• Etap I – suszenie i zgazowanie,

• Etap II – spalanie gazu drzewnego w dyszy palnikowej,

• Etap III – dopalanie gazu drzewnego w ceramicznej komorze i odbiór ciepła ze spalin,

• Etap IV – wyrzut schłodzonych spalin przez komin.

Omówiony proces charakteryzuje się bardzo niską emisją szkodliwych związków oraz wysoką sprawnością. Wytworzony w wyniku spalenia CO2 ma zerowy bilans w przyrodzie. To znaczy, że rośliny podczas wzrostu, w wyniku fotosyntezy pobierają tyle samo CO2, ile później emitowane jest do atmosfery w wyniku spalania. Znikoma zawartość siarki w drewnie powoduje, że również emisja tlenków siarki jest praktycznie niezauważalna w porównaniu np. ze spalaniem węgla. Zawartość tlenków azotu jest także niższa niż dopuszczalna granica. Należy jednak pamiętać o prawidłowej wilgotności drewna, która ma kolosalne znaczenie w całym procesie.