|
|
Metody a principy spalování biopaliv
Ing. Václav Sladký, CSc., VÚZT a CZ BIOM
Úvodem:
Lidstvo využívá energii akumulovanou v rostlinách asi 400.000 let, ale teprve v posledních letech v důsledku nutnosti postupné náhrady standardizovaných a vysoce kvalitních fosilních paliv, se způsoby jejich užití dostávají na vysokou vědecko - technickou úroveň, umožňující schopnost konkurence. Postupná, alespoň částečná náhrada fosilních paliv je nezbytná, protože jejich zásoby jsou vyčerpatelné v dohledné době. Spotřeba energie ve světě roste exponenciálně a zvýšenou ochranu vyžaduje životní prostředí. Recyklace CO2 mezi ovzduším a rostlinami je spojená s recyklací energie, kterou lidstvo může využít pro své potřeby.
Akumulace sluneční energie rostlinami je jejich základní projev života a podmínka života na Zemi vůbec. Vyplývá z jednoduché rovnice popisující jímání oxidu uhličitého (CO2) z ovzduší a vody (H2O) z půdy a sluneční energie pomocí organického katalyzátoru - chlorofylu v listech a tvorbu organické hmoty:
6 CO2 + 6 H2O (+ stopové prvky z půdy) + sluneční energie = C6H12O6 + 6 O2
C6H12O6 zde představuje pouze symbol pro vzniklou organickou hmotu (glukózu), která se v následných chemických reakcích mění v nepřehledné množství jednoduchých i vysoce složitých organických látek. O2 je do ovzduší uvolňovaný kyslík.
Při pálení, t.j. okysličování probíhá proces obráceně:
C6H12O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O + uvolněná energie
Zajímavé zjištění: O2 “vydechovaný” rostlinami má původ z přijaté vody. O2 obsažený ve vzniklé organické hmotě má původ ze vzduchu. Z uvedeného vyplývá, že vzniklá organická hmota obsahující O2 je již částečně zoxidována a proto má při spalování nižší výhřevnost než většina fosilních paliv, z nichž v procesu milionů let trvající karbonizace byl kyslík vylučován. Na příklad zemní plyn (metan) CH4 vůbec kyslík neobsahuje, proto je jeho výhřevnost vysoká. Naproti tomu dřevní plyn obsahuje kromě uvedeného O2 ještě značný podíl dusíku ze spalného vzduchu a jeho výhřevnost je malá.
Uvedené údaje mají zásadní význam pro spalování biopaliv:
Základní faktory ovlivňující spalování pevných biopaliv
Stav techniky na spalování biopaliv v České republice dnes
Starší topidla
Ze starších topidel původně určených na spalování uhlí vyhovují pouze kamna typu CLUB, se spodním odhoříváním a dobrým vyšamotováním. Nevyhovují kamna s horním odhoříváním nebo prohoříváním, např. PETRY s ohledem na výkon a emise - i když emise u těchto malých topidel nejsou předepsány.
Ze starších kotlů vyhovují roštové systémy SLATINA a SNINA pro spalování uhlí s přídavkem pilin nebo štěpky. Zpravidla postačuje prodloužit horní klenbovou vyzdívku a do plamene přivést přídavný sekundární vzduch. Samotné spalování štěpky nevyhovuje, protože rošt není kryt dostatkem popele, kterého ze dřeva je málo.
Pro kotle VSB IV, původně koksových je nezbytné přistavět předtopeniště a změnit vyzdívku na “plynovou”. Jen tak je možné zachovat i při spalování biopaliva stejný výkon a nízké emise.
Nová tepelná zařízení
Z nejmenších topidel jsou to pokojová kamna na spalování pelet, dodávána firmou BECHYNĚ, Lány - výhledově i s vložkou na ohřev vody. Tepelný výkon je do 5 kW.
Nejrozšířenějšími topidly jsou dřevozplyňující kotle firem ATMOS, VERNER, STS Jindřichův Hradec a řady dalších s výkonem do 50 kW, jichž bylo prodáno už přes 30 000. Vyžadují suché palivo. Jen tak mohou být uživatelé plně spokojeni.
Střední tepelná zařízení, většinou s výkonem od 200 do 1000 kW, se v současné době staví především na spalování dřevní štěpky a drcené kůry. Hlavními výrobci jsou VERNER + STEP, VOP Nový Jičín, Šamata a TRACTANT FABRY, AGROMETAL a další. Sem patří i kotle na spalování slámy, původně dovážené PASSÁTY z Dánska, dnes i v několika kusech vyráběné u nás.
Výkonná tepelná zařízení přes 1 MW - většinou kolem 2,5 MW dodává firma VERNER, STEP, TRACTANT FABRY, CLAUHAN a další. Většinou jde o dovozce.
Co rozhoduje při zřizování zařízení na spalování biopaliv?
