Najczęściej używanymi paliwami do zasilania kotłowni parowych są:
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:
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, NOx i SO2, to znowu gaz ziemny oferuje najlepsze właściwości.
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:
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.
Tych wielu wad oleju opałowego ciężkiego w porównaniu z olejem lekkim i gazem ziemnym nie rekompensuje nawet jego niższa cena.
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.
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).
Dla zaprojektowania kotłowni zasilanej gazem ziemnym potrzebne będą dane dotyczące gazu: wartość opałowa, ciśnienie gazu w sieci gazowej w miejscu instalacji kotła, maksymalna energia cieplna dostarczana przez przyłącze gazowe. Te informacje można uzyskać u lokalnego operatora sieci gazowej.
W tabeli poniżej zebrano najważniejsze kryteria mogące mieć wpływ na decyzję o wyborze paliwa:
Kryterium
Gaz ziemny
Na korzyść/ niekorzyść gazu ziemnego
Magazynowanie paliwa
Tak
Nie
+
Przyłączenie do sieci
–
Dostępność wszędzie
Stabilność cen
Ograniczona (Rys. Poniżej)
Konieczność zapłaty z góry
Tak (zapas)
Koszt palnika
Neutralny
Wyższy
Zakres regulacji
Do 1:5
Do 1:8
Zanieczyszczenie powierzchni grzejnych
Małe
Wcale
Wykorzystanie ciepła kondensacji
Dobre (sprawność ≤ 99 %)
Bardzo dobre (sprawność ≤ 104 %)
Przewóz paliwa
Potrzebny
Niepotrzebny
Emisja szkodliwych substancji;
Mała
Bardzo mała
Wytwarzanie CO2-Erzeugung
~ 266 gCO2/kWh
~ 200 gCO2/kWh
Dynamika cen nośników energii dla odbiorców przemysłowych (Niemcy, Federalny Urząd Statystyczny)
Energia elektryczna
Uwagi (Federalny Urząd Statystyczny):
Jeśli oprócz gazu ziemnego lub oleju opałowego mają być używane jeszcze inne paliwa, należy bardzo starannie zbadać taką ewentualność.
W grę mogą wchodzić:
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:
