Paliwo

Najczęściej używanymi paliwami do zasilania kotłowni parowych są:

• gaz ziemny
• olej opałowy

Te paliwa są dostępne niemal wszędzie, a do tego mają dobrą jakość regulowaną rozlicznymi aktami normatywnymi.

Oprócz tych dwóch paliw podstawowych do zasilania kotłowni parowej można wykorzystać inne rodzaje paliw:

• olej opałowy ciężki i średni
• inne gazy opałowe (np. wodór, LPG, LNG)
• biopaliwa (np. gazy niskokaloryczne, gazy z oczyszczalni ścieków i biogazy)
• zanieczyszczone produkty odpadowe z przemysłu chemicznego (np. styren, toluen)
• produkty odpadowe z innych branż przemysłu (np. tłuszcze zwierzęce, olej rybny)

Pierwszym kryterium wyboru paliwa jest jego dostępność w miejscu, gdzie będzie znajdować się planowana kotłownia. Dowóz olejów opałowych odbywa się cysternami paliwowymi. Natomiast gaz ziemny wymaga zainstalowania stacji redukcyjno-pomiarowej, przez którą będzie dostarczany do odbiorcy z sieci gazowej.

Jeżeli kotłownia ma zapewniać ciągłość dostaw ciepła, to dla bezpieczeństwa można wyposażyć kocioł w osprzęt do spalania różnych rodzajów paliw. Najczęściej są to gaz ziemny jako paliwo podstawowe i olej opałowy jako paliwo rezerwowe.

Kolejnym istotnym kryterium wyboru paliwa jest jego cena. Tu trzeba drobiazgowo porównać koszty różnych rodzajów paliw. Aktualne ceny gazu można znaleźć w rozliczeniu dostaw gazu albo zapytać o nie bezpośrednio dostawcę gazu. Ceny oleju opałowego są powszechnie dostępne w internecie.

Informacje o Kryteria wyboru paliwa: olej opałowy czy gaz ziemny?

Poza samą ceną paliw należy przyjrzeć się wielkości ich zużycia, wydatkom na konieczne konserwacje i inspekcje kotłowni oraz koszty ewentualnie potrzebnego dodatkowego budynku.

Z reguły ogólne koszty eksploatacji kotłowni na gaz ziemny wypadają najkorzystniej na tle innych paliw, wobec czego w ciągu ostatnich dziesięciu lat wiele już istniejących kotłowni dokonało modernizacji swoich kotłów przechodząc z oleju opałowego jako wyłącznego paliwa na spalanie dwóch paliw: oleju opałowego i gazu ziemnego.

Oprócz obciążeń dla kieszeni użytkownika niemniej ważne są obciążenia wynikające ze spalania różnych paliw dla środowiska naturalnego. Podstawowe znaczenie będą mieć tu przepisy w zakresie dopuszczalnych emisji szkodliwych substancji obowiązujące w miejscu eksploatacji kotłowni. Jeśli chodzi o emisję CO₂, NO_x i SO₂, to znowu gaz ziemny oferuje najlepsze właściwości.

Olej opałowy

Oleje mineralne służące jako paliwa podlegają normom w zakresie ochrony środowiska naturalnego i ochrony przeciwpożarowej, które regulują kwestie związane z ich przewozem, przeładunkiem i magazynowaniem.

Wymagania dla palników olejowych są określone w odpowiednich normach dotyczących kotłów i palników. Wymagania w zakresie przewozu, przeładunku i magazynowania oleju opałowego są zawarte w stosownych przepisach prawa krajowego oraz normach i dyrektywach unijnych. Zbiorniki na olej opałowy wymagają dopuszczenia do eksploatacji oraz pozytywnej opinii inspektora pożarnictwa, a także muszą być poddawane okresowym kontrolom i badaniom, które wykonują inspektorzy ochrony przeciwpożarowej, inspekcji sanitarnej i ochrony środowiska.

Olej opałowy lekki

Olej opałowy lekki jest w zasadzie wszędzie dostępny bez ograniczeń. Dostawy oleju opałowego lekkiego zazwyczaj odbywają się cysternami paliwowymi.

W handlu są dostępne następujące gatunki oleju opałowego lekkiego:

• olej opałowy lekki standardowy
• olej opałowy lekki o niskiej zawartości siarki
• olej opałowy lekki z dodatkiem biokomponentów

Najczęściej stosowanym gatunkiem oleju opałowego lekkiego jest olej o niskiej zawartości siarki, wynoszącej maksymalnie 50 mg/kg. W Niemczech ze względu na obniżoną stawkę opodatkowania ten gatunek oleju opanował rynek już prawie w 100 %. Ten olej nadaje się też najlepiej do spalania w kotłach kondensacyjnych, ponieważ wykazuje jeszcze mniejszą tendencję do zanieczyszczania niż olej lekki standardowy.

Informacje o Ekonomizer kondensacyjny

Olej opałowy lekki z dodatkiem biokomponentów jest olejem o niskiej zawartości siarki z 5 %, 10 % lub 15 % dodatkiem biopaliw. Obecnie najczęściej stosowanym dodatkiem jest biodiesel (estry metylowe kwasów tłuszczowych).

W Polsce wymagania i normy dla oleju opałowego lekkiego określa norma PN-C-96024.

Udział oleju opałowego lekkiego o niskiej zawartości siarki w ogólnym zużyciu w Niemczech (IWO – Instytut Ciepła i Technologii Oleju)

Olej opałowy ciężki

Olej opałowy ciężki jest używany jako paliwo prawie wyłącznie dla wytwornic pary w dużych instalacjach wielkich zakładów przemysłowych. Powstaje w procesie rafinacji ropy naftowej w dolnej części kolumny rektyfikacyjnej, gdzie zbiera się frakcja ropy o wysokiej temperaturze wrzenia. Składa się w przeważającej części z dużych, relatywnie ciężkich cząstek łańcuchowych alkanów i alkenów, cykloalkanów i różnych węglowodorów aromatycznych. Oprócz nich w skład oleju ciężkiego wchodzą związki azotu i siarki.

Olej opałowy ciężki jest lepki i musi być podgrzany do 60 0C by mógł być transportowany rurociągiem. Wymagana temperatura oleju na dyszy palnika w celu uzyskania odpowiednio rozpylonej mieszanki palnej jest dla oleju ciężkiego jeszcze wyższa i wynosi 100 – 160 °C. Wymagana lepkość oleju dla palników z rozpylaniem ciśnieniowym jest znacząco wyższa niż dla palników w kubkami obrotowymi, dlatego w przypadku rozpylania ciśnieniowego olej ciężki musi być podgrzewany do wyższej temperatury.

Olej opałowy ciężki zawiera do 3,5 % siarki i ma tendencję do pozostawiania zanieczyszczeń w kanałach spalinowych i otoczeniu komina. Zawarta w oleju siarka jest w całości emitowana w spalinach – im więcej jest siarki w paliwie, tym wyższa jest temperatura kondensacji spalin i większe zagrożenie korozją kwasową. Z tego względu temperatura spalin ze spalania oleju ciężkiego nie powinna być niższa niż 120 – 150 °C. Poza tym, aby spełnić normy dotyczące emisji szkodliwych spalin, konieczne jest zastosowanie specjalnych środków, np. instalacja systemu wtrysku mocznika do komory spalania.

Gaz ziemny

Jeżeli planowana kotłownia będzie zlokalizowana w miejscu, w którym istnieje możliwość zasilania kotła gazem ziemnym, to jest to zalecane rozwiązanie. Gaz ziemny wymaga jedynie podłączenia do sieci gazowej, nie jest potrzebne magazynowanie jego zapasów, a na dalece zliberalizowanym rynku gazowym można w każdej chwili zmienić dostawcę gazu. Stacja redukcyjno-pomiarowa gazu zajmuje także o wiele mniej miejsca niż zbiornik na olej opałowy. Ponadto gaz ziemny pochodzący z komunalnej sieci gazowej najlepiej nadaje się do wykorzystania technologii kondensacji.

Informacje o Ekonomizer kondensacyjny

Za wyborem gazu jako paliwa przemawia również fakt, że zakres regulacji palnika gazowego jest przy pracy z częściowym obciążeniem daleko lepszy niż palnika olejowego. Dla palnika olejowego zakres regulacji wynosi zazwyczaj 1:5, a dla nowoczesnego palnika gazowego może być nawet aż dwukrotnie większy (1:10).

Kryteria wyboru paliwa: olej opałowy czy gaz ziemny?

W tabeli poniżej zebrano najważniejsze kryteria mogące mieć wpływ na decyzję o wyborze paliwa:

Dynamika cen nośników energii dla odbiorców przemysłowych (Niemcy, Federalny Urząd Statystyczny)

Uwagi (Federalny Urząd Statystyczny):

• Gaz, energia elektryczna: dane dotyczą odbiorców przemysłowych, ceny zawierają podatek akcyzowy, nie zawierają VAT
• Olej opałowy: dane dotyczą cen w hurcie, ceny zawierają podatek od olejów mineralnych i podatek od zapasów ropy naftowej, nie zawierają VAT
• Przeliczanie cen dla oleju opałowego lekkiego o gęstości 0,84 kg/l i wartości opałowej 11,89 kWh/kg
• Przeliczanie cen dla oleju opałowego ciężkiego o wartości opałowej 11 kWh/g
• Olej opałowy ciężki: konkretne dane występują tylko do grudnia 2016, potem na zasadzie ekstrapolacji przez wskaźniki cenowe

Inne paliwa

Jeśli oprócz gazu ziemnego lub oleju opałowego mają być używane jeszcze inne paliwa, należy bardzo starannie zbadać taką ewentualność.

W grę mogą wchodzić:

• inne gazy opałowe (np. wodór, gaz ciekły LNG)
• biopaliwa (np. gazy niskokaloryczne, biodiesel, oleje roślinne, gazy z oczyszczania ścieków i biogazy)
• zanieczyszczone produkty odpadowe z przemysłu chemicznego (np. styren, toluen)
• produkty odpadowe z innych branż przemysłu (np. tłuszcze zwierzęce, olej rybny)

Właściwości tych paliw będą szczególnie istotne dla doboru odpowiedniego palnika, dodatkowych urządzeń, kotła i odpowiednich metod odzysku ciepła ze spalin.

W tym kontekście należy zwłaszcza poświęcić uwagę:

• paliwom o dużej zawartości siarki (np. biogaz)
• paliwom zawierającym chlor (np. produkty odpadowe z przemysłu chemicznego)
• paliwom powodującym silne zanieczyszczenie powierzchni grzejnych (np. rerafinaty)
• yypaliwom o bardzo wysokiej kaloryczności, gdyż takie będą stanowić duże obciążenie termiczne dla płomienicy (np. wodór)