Principii de baza incalzirea pe lemne - De ce sa optam pentru incalzirea cu lemne?

3. Peleti din lemn

3.1. Istoricul dezvoltarii peletilor din lemn

Peletii obtinuti din rumegusul provenit de la debitarea cu ferastraul au fost utilizati la inceput pentru instalatiile industriale. Abia dupa criza mondiala a petrolului din anii '70 s-a ajuns la aceasta idee, deoarece se cautau surse de energie alternative si mai convenabile din punct de vedere al pretului. Prima fabrica de peleti s-a construit la mijlocul anilor '70 in statul american Oregon. Motivat de intrebarea cum ar putea functiona o instalatie ecologica de incalzire cu lemne la fel de confortabil ca si o instalatie de incalzire cu combustibil lichid sau cu gaz, americanul Jerry Whitfield, inginer in domeniul avioanelor, a inventat in 1983 primul camin cu peleti pentru uz casnic. in anul 1984 el si-a prezentat prototipul la Targul din Nevada. Acesta a putut convinge peste 1000 de persoane interesate de ideea sa, carora le-a explicat modul in care combustibilul pe baza de lemn poate fi utilizat fara a fi necesara taierea anevoioasa a lemnului. Piata de peleti din Europa s-a dezvoltat mai intai in Scandinavia. in special Suedia si Danemarca au avut un rol de pionierat in dezvoltarea instalatiilor de incalzire cu peleti. La inceputul anilor '90, peletii au fost utilizati in cele mai multe tari, mai intai in instalatiile de dimensiuni mari, apoi cu timpul au fost folositi si pentru uz casnic. Imediat dupa ce in mijlocul anilor '90 clientii austrieci au descoperit acest tip combustibil, peletii au fost folositi tot mai des si in Germania pentru producerea de caldura.b

3.2. Ce sunt peletii din lemn?

Peletii din lemn sunt fabricati din 100% lemn natural. Acestia sunt fabricati in cea mai mare parte din rumegus provenit din rindeluire sau debitarea cu ferastraul, un produs secundar rezultat din industria de prelucrare a lemnului. Deoarece sunt folosite numai materii prime locale, transportarea se efectueaza doar pe distante scurte. Peletii din lemn constituie un combustibil standardizat (in Germania DIN 51731 si DIN Plus, in Austria normele M7135, M7136, M7137). in viitor, peletii vor fi impartiti in trei clase, in conformitate cu norma europeana EN 14961-2 (Editia 2010). Pentru consumatorul privat sunt relevante clasele de calitate A1 si A2. Clasa A1 este cea mai inalta clasa de calitate, cu cel mai mic continut de cenusa si cu valorile cele mai stricte. Pentru clasa A2 se poate utiliza un spectru mai larg de materie prima, ceea ce implica un continut mai mare de cenusa. Consumatorul poate recunoaste calitatea peletilor si in certificatul ENplus al Institutului german pentru peleti (DEPI). DEPI a creat sistemul de certificare ENplus pentru o protectie cuprinzatoare a consumatorului: Pentru a realiza o garantie completa a calitatii si o transparenta intre producator si consumator si a permite o comparatie la nivel international, institutul verifica nu numai calitatea peletilor, ci si aspecte legate de comercializare si logistica. Astfel, peletii ENplus indeplinesc criteriile de calitate cerute in viitor, mai severe decat standardele nationale impuse pana acum.

Urmatoarele caracteristici de calitate diferentiaza peletii in "superiori" si "inferiori":

  • Peleti superiori
    • suprafete netede, lucioase
    • lungimi uniforme
    • continut redus de praf
    • se scufunda in apa
  • Peleti de calitate inferioara
    • suprafete crapate, aspre
    • lungimi foarte diferite
    • continut mare de praf
    • plutesc in apa
Parametrul Unitatea de masura ENplus-A1 ENplus-A2
Diametru mm 6 (± 1) 6 (± 1)
Lungime mm 3,15 ≤L ≤401) 3,15≤L≤ 401)
Densitate in vrac kg/m3 ≥600 ≥600
Valoare energetica MJ/kg ≥16,5 ≥16,5
Continutul de apa % ≤10 ≤10
Continut de particule fine % ≤12) ≤12)
Rezistenta mecanica % ≥97,53) ≥97,53)
Continutul de cenusa4) % ≥0,7 ≥1,5
Temperatura de inmuiere a cenusii °C ≥12000C ≥11000C
Continutul de clor4) % ≤0,02 ≤0,03
Continutul de sulf4) % ≤0,05 ≤0,05
Continutul de azot4) % ≤0,3 ≤0,3
Continutul de cupru4) mg/kg ≤10 ≤10
Continutul de crom4) mg/kg ≤10 ≤10
Continutul de arsen4) mg/kg ≤1 ≤1
Continutul de cadmiu4) mg/kg ≤0,5 ≤0,5
Continutul de mercur4) mg/kg ≤0,1 ≤0,1
Continutul de plumb4) mg/kg ≤10 ≤10
Continutul de nichel4) mg/kg ≤10 ≤10
Continutul de zinc4) mg/kg ≤100 ≤100

Tab. 3 Date tehnice pentru peletii din lemn conform EN 14961-2 si certificarea ENplus

1) Maxim 1 din peleti pot sa fie mai lungi de 40 mm, lungimea maxima 45 mm

2) Particule < 3,15 mm, continut de particule fine masurat la ultimul loc inainte de predarea marfii sau la livrarea marfii in saci la consumatorul final.

3) La masuratorile efectuate cu testerul Ligno este valabila valoarea limita de ≥97,5%

4) in stare uscata

3.3. Fabricarea peletilor din lemn

Rumegusul netratat provenit din rindeluire sau debitarea cu ferastraul este comprimat la mare presiune, fara adaosuri de adezivi chimici-sintetici. Materia prima folosita la fabricarea peletilor din lemn este un produs rezidual provenit din industria de prelucrare a lemnului si, ca urmare, este disponibil la un pret avantajos. Deoarece calitatea rumegusului utilizat este importanta pentru un produs final de calitate superioara, se efectueaza controale de calitate, incepand cu preluarea rumegusului, prepararea acestuia si pana la obtinerea peletilor finali. Materialul presat, bine comprimat, reprezinta un combustibil omogen si natural. La peletare, rumegusul de lemn este presat cu valturi printr-o matrita. Aici este esential ca presa sa poata prelucra in orice moment o materie prima cu proprietati identice. Astfel, trebuie asigurata mai intai o dimensiune uniforma a granulelor si o umiditate reziduala uniforma a rumegusului. Pentru aceasta, inainte de presare rumegusul este trecut printr-un uscator cu banda. in plus, la presare trebuie tinut cont si de tipul lemnului. Calitatea peletilor depinde si de modul de manevrare din hala de productie, in vehiculul de transport si pana la depozitul de peleti al consumatorului.

Macinarea

Faina si rumegusul provenite de la debitarea cu ferastraul, rumegusul din rindeluire sau aschiile de lemn – toate produsele secundare (in afara de scoarta) rezultate din fabrica de cherestea reprezinta materia prima pentru producerea peletilor din lemn si pot fi prelucrate intr-o instalatie de fabricat peleti (in figura 5, poz. 1). Materialele nedorite, ca de exemplu pietre si bucati de metal, sunt sortate prin intermediul unei site sau a unui sortator pentru metal (poz. 2). Materia prima mai lunga este tocata mecanic in bucati mai mici, care apoi sunt macinate cu ajutorul unei mori cu ciocane, pentru a sfarama mai bine lignina existenta in lemn (poz. 3). Astfel, toate reziduurile de lemn vor avea o dimensiune unitara , in mod ideal, de patru milimetri.

Uscarea

Conditia preliminara la peletare este uscarea materialului. Pentru aceasta, continutul de apa din reziduurile de lemn trebuie redus cu ajutorul unui uscator cu banda sau cu tambur pana la aproximativ 10 (in figura 5, poz. 4). Cu cat materialul final este mai uscat, cu atat economia de energie si de cheltuieli in procesul de productie va fi mai mare. Materialul uscat este depozitat intermediar intr-un siloz (poz.5). Aceasta este o etapa intermediara intre uscare si peletare. Avantajul este ca, in cazul opririi unei etape de productie inainte sau dupa uscare, nu este necesara oprirea procesului si astfel este asigurat randamentul economic si tehnic al instalatiei.

Conditionarea

Pentru a fluidiza lignina, care uneste materialul formand mai tarziu peletii, rumegusul aflat in dispozitivul de conditionare este prelucrat cu abur fierbinte (in figura 5, poz. 6). Unii producatori sprijina proprietatile de legare prin adaugarea de amiloza (concentratie sub 2 ). Astfel, calitatea peletilor, randamentul de presare, precum si fiabilitatea matritelor cresc, iar cheltuielile de energie scad. in continuare, materialul tocat si omogenizat este transportat intr-un depozit intermediar (poz. 7).

Peletarea

Cu matrita de peletare (in figura 5, poz. 8), materia prima prelucrata anterior este presata in peleti. in matrita se gasesc canale de presare. Cu ajutorul unor role speciale, numite role Koller, rumegusul este presat cu presiune mare prin canale. Pentru aceasta, presiunea de presare trebuie sa fie intotdeauna mai mare decat forta de frecare a peletilor in canal. Datorita temperaturii crescute in procesul de presare, lignina leaga materialul, astfel incat va rezulta un produs presat in forma canalului de presare. La capatul canalului sunt montate cutite care taie materialul presat in peleti de lemn, la lungimile dorite. Dupa aceea, peletii sunt transportati la racitor (poz. 9) pentru a fi raciti la 25 °C si apoi reuscati. Resturile precum materialul nepresat si praful sunt sortate prin cernere si pot fi apoi prelucrate din nou in peleti (poz. 10). in sfarsit, peletii finiti sunt ambalati in saci si incarcati in cuva camionului pentru transportul peletilor sau depozitati intermediar intr-un siloz (poz. 11).

Peletarea

Figura 5 Desfasurarea procesului de productie a peletilor din lemn

A Livrarea materiei prime

B Transportul la consumatorul final

  1. Banda rulanta
  2. Sortator de metale si obiecte grele
  3. Moara cu ciocane
  4. Instalatie de uscare
  5. Siloz uscare
  6. Dispozitiv de conditionare
  7. Recipient de maturare
  8. Presa matrita
  9. Racitor
  10. Sita
  11. Siloz de peleti

3.4. Livrarea si depozitarea peletilor din lemn

Peletii pot fi depozitati in depozite acoperite si uscate. Deoarece peletii au o densitate in stiva mult mai mare decat aschiile de lemn – , de aproximativ 650 kg/m3, deci o densitate de circa trei ori mai mare decat cea a aschiilor de lemn de molid sau fag – peletii pot fi depozitati intr-un spatiu mult mai mic, intrucat suprafata de depozitare necesara pentru o unitate de energie este relativ redusa. in plus, la un depozit de peleti nu este necesara o aerisire cu volum mare, deoarece continutul de apa al peletilor este de cel mult 10 . Protejarea impotriva umiditatii din exterior este insa deosebit de importanta la peleti, deoarece ei se pot descompune si mucegai. in afara de aceasta, arderea este cu atat mai buna cu cat materialul este presat stabil si bine uscat.

Depozitarea si preluarea manuala

Tipul depozitului depinde de modul de transport al peletilor la locul de ardere: daca peletii sunt transportati manual, cu roaba, in saci sau galeti, de exemplu la un semineu cu peleti, este suficient de exemplu un depozit uscat, usor accesibil.

Pentru depozitare sunt indicate urmatoarele

  • saci mici cu un volum de 15 kg pana la 20 kg
  • cutii mari de carton asezate pe paleti de unica folosinta (circa 850 kg)
  • saci mari individuali sau in pachet multiplu cu un volum de circa 800 kg pana la 1200 kg
  • containere reutilizabile
  • silozuri de peleti.

Depozitarea si preluarea automata

Din motive de confort, majoritatea instalatiilor centrale de incalzire cu peleti din lemn sunt dotate in prezent cu incarcatoare continue, mecanizate pentru combustibil. Peletii sunt livrati in vehicule speciale si descarcati pneumatic printr-un furtun flexibil in depozitul de peleti. in vederea asigurarii unei calitati cat mai bune a peletilor, pentru furnizorii de combustibil au fost stabilite anumite cerinte privind procesele de depozitare si manevrare.

Pentru depozitare sunt indicate urmatoarele

  • Silozuri de peleti
  • depozite cu evacuare cu podea inclinata, de exemplu
  • rezervoare subterane.

Silozurile de peleti: in principiu, silozurile utilizate pentru peleti sunt aproape identice cu cele folosite pentru aschii de lemn. Componentele mobile precum dispozitivele de amestecare cu palete sau podelele transportoare nu sunt necesare la silozurile pentru peleti; este suficienta o evacuare in forma de palnie prevazuta cu un robinet de inchidere. Prin intermediul unei palnii in forma de melc sau a unei ecluze pentru curentul de aer, care de regula se varsa in evacuare, are loc transportul mecanic sau pneumatic spre instalatia de ardere.

O varianta de depozitare, mai convenabila ca pret o reprezinta silozurile textile, de exemplu recipiente suspendate cu pereti din material textil si material plastic, care sunt disponibile cu dimensiuni de pana la circa 3 × 3 m si care pot fi montate la inaltimi de pana la 5 m. La depozitarea peletilor in astfel de silozuri textile, printre altele reprezinta un avantaj peretele silozului, care permite circulatia aerului: materialul textil care actioneaza ca un filtru, astfel incat acesta sa fie strabatut numai de aerul curat. in acest fel, la umplerea pneumatica intalnita de obicei la peleti, nu este neaparat necesara o aspirare suplimentara a aerului suflat la transport. in plus, eventualele poduri formate in interiorul combustibilului, care sunt insa rar intalnite la peleti, pot fi desfacute usor prin lovituri aplicate in materialul textil.

Incaperile de depozitare: Depozitarea peletilor in incaperi speciale este adeseori necesara la consumatorul final. De obicei, in acest scop sunt modificate pivnite din imediata apropiere a incaperii in care este amplasata instalatia de ardere. Aceasta incapere ar trebui sa fie delimitata de un zid exterior al cladirii, chiar daca umplerea se va face cu furtunul flexibil. Utilizarea incaperilor de depozitare relativ inalte poate fi facuta printr-o umplere pneumatica.

Rezervoare subterane: in cladirile in care nu este posibila depozitarea peletilor, aceasta se poate face in rezervoare subterane, construite in pamant, in forma cilindrica sau sferica. in acest sens, sunt montate recipiente din otel-beton sau din rasina poliesterica intarita cu fibra de sticla, la o adancime de circa 0,8 m. Numai gura putului va ajunge in acest caz pana la suprafata. Umplerea rezervoarelor subterane se face ca si la camerele de depozitare din interiorul cladirilor, prin partea superioara, pneumatic, prin intermediul a doua stuturi de racordare pentru furtun. Conductele pneumatice de preluare se afla sub pamant.

3.5. Sisteme de preluare si incarcare pentru lemn despicat, aschii de lemn si peleti din lemn

Daca instalatia de incalzire urmeaza sa functioneze automat, trebuie sa fie disponibil un sistem care transporta in mod automat combustibilul din siloz sau din incaperea de depozitare in instalatie. Tabelul urmator descrie sistemele de preluare si incarcare, care sunt utilizate de obicei la arzatoarele cu incarcare automata.

Sistemul de evacuare Suprafata depozitului Dimensiunile depozitului Tipul materialului de depozitat Utilizarea obisnuita [kW]
Podea inclinata/ evacuare in forma de palnie rotunda patrata Ø pana la circa 4 m lungimea de pana la 10 m, latimea de pana la 4 m Peleti din lemn, combustibil granulat cu proprietati bune de curgere (inadecvat pentru aschiile de lemn) 10–250
Dispozitiv de amestecare cu palete rotunda, patrata Ø 1,5 m pana la 4 m aschii de lemn fine/medii (care pot fi presarate), peleti din lemn 25–1000
Melcul conic rotunda (patrata) Diametrul de oscilare 2 m pana la 5 m aschii de lemn uscate, fine pana la medii, cu lungimi de pana la circa 50 mm 50–1000
Melc de rotire sau evacuare rotunda (patrata) Ø 4 m pana la 10 m aschii de lemn fine pana la mediu cu lungimi de pana la 100 mm, rumegus 50–1000
Banda rulanta dreptunghiulara, alungita nicio delimitare (podele transportoare paralele) obiecte usoare pana la foarte grele, chiar si grosiere >250

Tab. 4 Sisteme de preluare si incarcare pentru lemn despicat, aschii de lemn si peleti din lemn