Wilgotność pelletu

Co oznacza wilgotność pelletu

Wilgotność to udział wody w całkowitej masie paliwa, wyrażony w procentach. Pellet o wilgotności 10 % zawiera w każdej tonie 100 kg wody i 900 kg suchej masy drewna. Wilgotność oznacza się metodami opisanymi w normie ISO 18134, która ma trzy części: metodę odniesienia, metodę uproszczoną i oznaczanie wilgoci w próbce analitycznej^[15].

Pellet jest paliwem wyjątkowo suchym, bo surowiec suszy się przed prasowaniem, a sama granulka jest mocno zagęszczona. To odróżnia go od drewna kawałkowego, którego wilgotność zależy od sezonowania. Proces opisujemy w artykule jak powstaje pellet.

Stan roboczy i stan suchy

W raportach z badań paliw spotyka się dwa sposoby podawania wyników:

• stan roboczy (Paliwo w takim stanie, w jakim zostało dostarczone — razem z zawartą w nim wodą (ang. as received).)Paliwo w takim stanie, w jakim zostało dostarczone — razem z zawartą w nim wodą (ang. as received). — wynik dla paliwa „jak kupione”, razem z wodą. W tym stanie podaje się wilgotność, wartość opałową, trwałość i gęstość nasypową^[1];
• stan suchy (Paliwo pozbawione wody. Rozporządzenie definiuje go jako stan po suszeniu przez ponad 2 godziny w 105–110 °C (ang. dry basis).)Paliwo pozbawione wody. Rozporządzenie definiuje go jako stan po suszeniu przez ponad 2 godziny w 105–110 °C (ang. dry basis). — wynik przeliczony na paliwo bez wody. W tym stanie podaje się popiół, azot, siarkę i chlor^[1],[36].

Wartość z raportu podaną w stanie suchym przelicza się na stan roboczy, mnożąc ją przez (100 − M)/100, gdzie M to wilgotność w procentach. Dla wartości opałowej dochodzi jeszcze poprawka na energię potrzebną do odparowania wody — pełny wzór pokazujemy na stronie wartości opałowej^[44].

Wpływ na spalanie i sprawność kotła

Woda w paliwie działa na niekorzyść na kilka sposobów jednocześnie:

• Mniej energii w kilogramie. Im więcej wody, tym mniej drewna w tej samej masie paliwa.
• Energia na odparowanie. Zanim drewno zacznie się palić, woda musi się podgrzać i odparować. Potrzebne na to ciepło pochodzi z paliwa, a para ucieka kominem.
• Niższa temperatura w palenisku. Odparowanie schładza strefę spalania. Spalanie staje się mniej zupełne, co sprzyja powstawaniu tlenku węgla, sadzy i pyłu.
• Rozstrojone nastawy. Kocioł podaje paliwo porcjami o określonej objętości. Wilgotniejszy pellet przynosi w każdej porcji mniej energii, więc nastawy dobrane do suchego paliwa przestają pasować.

Dodatkowo więcej pary wodnej w spalinach to większa objętość gorących gazów opuszczających kocioł — a z nimi tracone ciepło. Dlatego sprawność kotła, która w dokumentacji odnosi się do paliwa o określonych parametrach, w praktyce spada, gdy paliwo jest wilgotniejsze.

Ile energii zabiera woda

Skalę zjawiska dobrze widać na liczbach. Poniżej przeliczyliśmy wartość opałową w stanie roboczym dla pelletu, którego drewno ma w stanie suchym 19,0 MJ/kg, przy różnej wilgotności. Użyliśmy wzoru z opracowania VTT, zgodnego z normą ISO 18125^[44].

Różnica między pelletem o wilgotności 6 % i 10 % wynosi w tym przykładzie około 0,86 MJ/kg, czyli blisko 5 % energii w każdym kilogramie. Obie próbki mieszczą się w wymaganiach, ale kupujący płaci za tonę — a nie za energię.

Wymagania i próg 20 % z uchwał antysmogowych

ENplus dopuszcza we wszystkich trzech klasach (A1, A2, B) wilgotność najwyżej 10,0 % w stanie roboczym, oznaczaną według ISO 18134^[1]. Taką samą wartość (≤ 10,00 %) przyjmuje polskie rozporządzenie dla pelletu; dla brykietu limit wynosi 12,00 %^[36]. Projekt normy ISO 17225-2 również podaje ≤ 10 % dla wszystkich klas^[12].

Uchwały antysmogowe odnoszą się do wilgotności w inny sposób — jako zakazu spalania zbyt mokrej biomasy. W Małopolsce (poza Krakowem) obowiązuje zakaz spalania drewna i biomasy o wilgotności powyżej 20 %^[41]. W województwie śląskim zakazane jest spalanie biomasy stałej, której wilgotność w stanie roboczym przekracza 20 %^[43]. W Krakowie od 1 września 2019 r. obowiązuje zakaz stosowania paliw stałych, w tym biomasy, więc kotły na pellet nie są tam dopuszczone^[42].

Przechowywanie i pęcznienie

Pellet opuszcza zakład suchy, ale może wilgoć przyjąć później. Granulki chłoną wodę z wilgotnego powietrza, a przy bezpośrednim kontakcie z wodą pęcznieją, tracą spójność i rozpadają się z powrotem w trociny. Taki materiał nie tylko ma niższą wartość opałową, lecz także zatyka podajnik. Nie bez powodu na każdym worku ENplus musi się znaleźć zalecenie przechowywania w suchych warunkach (w dokumencie ENplus: „Store in dry conditions”)^[2].

Zawilgocenie widać zwykle gołym okiem: granulki matowieją, pękają wzdłuż, a na dnie worka przybywa trocin. To sygnał, że problem dotyczy także drobnej frakcji i trwałości mechanicznej.