Briketování odpadů z dendromasy a zjištění mechanických parametrů briket

Anotace: Cílem měření je zjištění mechanických parametrů dřevního odpadu, které jsou ve formě briket. Vstupní frakce drti má velikost 8 mm. Vstupní vlhkosti dendromasy jsou: kůra = 10%, topolová drť = 8%.

Abstract: Aims measurement is findings mechanical parameter ligneous waste, which they are in matrixes briquette. Input fraction crushed dendromass has size 8 mm. Input dampness dendromass they are: crust = 10%, poplar gravel = 8%.

1. Úvod

Technologie briketování využívá mechanických a chemických vlastností materiálů, které se použitím vysokotlakého lisování zhutňují do kompaktních tvarů bez přídavku pojiva s využitím pryskyřic obsažených v materiálu. Působením vysokého tlaku a tepla se uvolní z buněčných struktur dřeva lignin a spojí tak jednotlivé částice do kompaktní brikety.

Při briketování bez pojidel proběhne přiblížení jednotlivých částeček na minimální molekulovou vzdálenost. Mluví se o vzdálenosti, při které jsou účinné síly ve formě Van der Waalsových sil. Uvedené pohyby molekul mohou proběhnout jen za velmi vysokých tlaků.

Základním vstupním parametrem je vlhkost, která je důležitá pro lisování dendromasy. Pokud vlhkost přesáhne hranici 20%, tak se dendromasa v lisovací komoře nezhutní do požadovaného rozměru a briketa se rozpadne. Maximálně se doporučuje vlhkost do 15% (Plíštil, 2003).

Progresivním způsobem zpracování různých dřevních odpadů je jejich briketování. V současné době, kdy vzrůstá poptávka po ekologicky šetrném palivu, je briketování řešením, neboť Ministerstvo životního prostředí uděluje výrobcům briket ochrannou známku "Ekologicky šetrný výrobek". Dalšími klady dřevěných briket je jejich využitelnost a technické vlastnosti. Na druhou stranu je nutné počítat s poměrně vysokými investičními náklady a delší dobou jejich návratnosti (Lignum, 1998).

2. Materiál a metoda

Dendromasa je upravena na desintegrátoru na jemnější frakci, která propadla oky síta kruhového průřezu o velikosti 8 mm. Jedná se o tuto dendromasu: kůra a topolová drť. Dendromasa je poté slisována do briket o průměru 65 mm. Lisování je prováděno na briketovacím lisu HLS 50 od firmy Briklis s.r.o. Základním vstupním parametrem je vlhkost, která je důležitá pro lisování fytomasy. Vstupní velikosti vlhkostí jsou: kůra = 10%, topolová drť = 8%.

Lisovací tlaky si briketovací lis volí v závislosti na vstupu lisovaného materiálu. Velikost lisovacího tlaku závisí na materiálu, který lisujeme a na jeho vlhkosti, která je po dobu měření neměnná. Výstupní průměr briket je 65 mm. Průměr lisovacího pístu je 140 mm. Pro určité materiály, které se nezhutnily při dosažitelném lisovacím tlaku, musíme použít vyšších lisovacích tlaků. Pokud je briketa z dendromasy více zhutněna, tak síla, která je potřebná na porušení bude vyšší. Čím více rozdružené dendromasy se dostane do lisovací komory, tím bude briketa delší, a odporem, který vznikne v zúžené části matrice lisování, vznikne vyšší lisovací tlak.

Měření mechanické zkoušky na rozštěp je provedeno podle metody popisované v literatuře (Brožek, 2001) na trhacím univerzálním stroji ZDM 5 t.

3. Výsledky a diskuse

Grafické znázornění závislosti hustoty briket na lisovacím tlaku v závislosti na velikosti vstupní frakce 8 mm je zobrazeno v grafu 1. Grafické znázornění závislosti síly porušení na lisovacím tlaku v závislosti na velikosti vstupní frakce 8 mm je zobrazeno na grafu 2.

V porovnání s literaturou od autorů, který měřili lisování briket v laboratorních podmínkách, lze usoudit, že nedosáhli tak kvalitního zhutnění dendromasy při lisování stejnými lisovacími tlaky. Toho dosáhli v případě vyšších tlaků, které ovšem zbytečně prodražují lisování. Lisovaná dendromasa v reálném lisu má lepší mechanické parametry než lisovaná dendromasa v laboratorních podmínkách. V laboratořích se pouze zjišťují závislosti mechanických parametrů, aniž by byl brán zřetel na náročnost a efektivitu tohoto výzkumu. Proto je lepší se věnovat měření na reálných briketovacích lisech, které mají již lépe zhotovenou lisovací komoru a jsou díky výzkumu, zkonstruovány pro lisování dendromasy.

Se zvyšujícím se zatížením u briket z dřevěného odpadu se docílí:

• Růstu síly na porušení brikety.
• Uvolnění ligninu, který má funkci pojiva.
• Zvýšení aroma odpadu.

Měřená dendromasa má tyto mechanické hodnoty:

• topolová drť: hustota 810-880 kg.m^-3, síla na porušení 55-115 N;
• kůra: hustota 960-1010 kg.m^-3, síla na porušení 55-70 N.

4. Závěr

Z výsledků měření lze usoudit, že lepší hustotu briket má kůra. Na rozdíl od topolové štěpky je u ní zapotřebí vyvinout 2x větší energii na její zhutnění. Topolová drť má při nižších briketovacích tlacích lepší soudržnost a je zapotřebí vyvinout značnou sílu na porušení briket. Brikety z kůry nemají ani při vyšších briketovacích tlacích lepší soudržnost.

5. Literatura

1. Brožek M.: Briketování nekovového odpadu. In.: Sborník mezinárodní konference XIV Diamatech 2001, Univerzita Radom 2001. s. 84 – 87. ISBN 83-7204-221-7.
2. Plíštil, D.: Briketování biomasy. In Sborník VUZT: Sborník přednášek z odborného semináře Zemědělská technika a biomasa, VÚZT, 2003, ISBN 80-903271-1-7.
3. Plíštil, D.: Briquetting of depending on input dampness. Didmattech XVI, 2003, ISBN: 80-7220-150-6, p.: 143-146.
4. Lignum 2/1998, redakce, Ročník 78 č.2/99

Poděkování

Tento příspěvek vznikl za finanční podpory grantu č. 31140/1313/313138, s názvem: Automatizované řízení dávkování briketovacího lisu s výstupem na mechanické vlastnosti finálního produktu. "Celouniverzitní interní grantová agentura České zemědělské univerzity v Praze".

Článek byl publikován ve sborníku k akci: Materiálové a energetické využití odpadů.

Tweet

Odpadové hospodářství: Pozitivní trendy a výzvy do budoucna

Novinky z Prodevalu: zkapalňování CO2, Valopur DFM a nová výrobní linka na jihu Francie

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky