Odborné články
Zkušenosti ze spalování alternativních peletek
Úvod
Využívání tvarově upravených paliv v energetických zařízeních lze rozdělit dle tepelných výkonů. U zařízení do 50 kW je to hlavně využívání těchto paliv ve formě peletek u automatických topidel či briket u topidel s ručním přikládáním již téměř standardem. Jedná se však zejména o paliva na bázi dřeva a dřevní kůry. U velkých zařízení je snaha používat palivo s co nejmenšími nároky na úpravu. Jedná se zejména o rozdruženou slámu či dřevní štěpku a minimálně je využívána např. štěpka ze šťovíku či rozdružené seno. Tyto paliva se často používají ve směsích.
Metody
Mezi reálná zařízení byl vybrán ve třetím roce řešeni projektu automatický kotel pro lokální vytápění o výkonu 20 kW. V průběhu řešení grantového úkolu byly využity různá spalovací zařízení a naším cílem bylo vždy ověřit spalitelnost těchto paliv na bázi trav a stanovit základní podmínky pro splnění emisních limitů.
Spalné zkoušky jsme provedli s peletkami z čistého psinečku, psinečku s 10% přídavkem hnědého uhlí a z tritikale zrna + slámy. Zkoušky proběhli na kotli s typovým označením KP 21. Je to teplovodní kotel ústředního vytápění se jmenovitým výkonem 11 kW. Kotel je určen pro spalování dřevních peletek o jmenovitém průměru 6 až 10 mm a podobných typů peletek z biopaliv. Ke kotli je připojen zásobník pelet o objemu cca 200 litrů z něhož je vyveden vynášecí šnekový dopravník. Regulace výkonu kotle se provádí přerušovaným provozem vynášecího šnekového dopravníku v závislosti na požadované výstupní teplotě topné vody. Přerušení chodu šnekového dopravníku je krátkodobé aby nedošlo ke kolísání složení spalin a zhoršení emisí CO. Množství spalovacího vzduchu je řízeno elektronicky otáčkami vzduchového ventilátoru v závislosti na požadovaném výkonu kotle.
Výsledky a diskuze
Palivo
Všechny zkoušené typy směsí a čistých trav jsou využitelné jako palivo. Horší výsledky některých směsí a trav jsou dány skutečností, že prakticky všechny menší kotle jsou vyvinuty na spalování čisté dřevní hmoty, případně dřevní hmoty s malým podílem kůry. Spalování jiných typů paliv je principiálně možné, ale je nutno si uvědomit, že spalovací podmínky vlivem jiných fyzikálně chemických vlastností vstupujícího paliva budou odlišné. Nelze jednoznačně rozhodnout, že některé paliva jsou pro spalování vhodnější případně méně vhodné, protože v různých kotlích se chovají různě. Pokud by vývoj kotle již od začátku směřoval rovněž ke spalování travních směsí, určitě by byly provedeny změny v konstrukci roštu pro tento typ paliva. Srovnávacím etalonem bylo spalování čisté dřevní hmoty v podobě suchých peletek. Výhřevnost dřevní hmoty je cca 19 MJ.kg-1. Výhřevnost psinečku je kolem 16,8 MJ.kg-1. Výhřevnost ostatních materiálů se pohybuje kolem 15 MJ.kg-1. Tyto rozdíly nejsou z hlediska energetického významné. Obsah vody je podle očekávání u všech paliv poměrně vyrovnaný.
Pro spalovací proces jsou podstatné popeloviny a jejich fyzikálně – chemické vlastnosti po spálení. Typ a charakter popela po spálení v podstatě u všech typů paliv způsob spalování a konstrukci ohniště. Kotel řady KP je určen pro spalování dřevní hmoty s obsahem popela kolem 1 % ( v suchém stavu). Tomuto se nejvíc přibližuje psineček s obsahem popela v sušině 1,92 %. Ostatní spalovaná paliva mají popel v sušině 7 až 10 %, kukuřičná sláma 14 %. Přesto je nutno konstatovat, že chemické složení popela psinečku způsobuje vznik spečených kusů stébel, která jsou na povrchu pokryta plastickým popelem, který je natavený a způsobuje jednak vzájemné lepení částic popela a jednak omezuje přístup spalovacího vzduchu ke zbytku uhlíku z organické hmoty. Tímto byl způsoben i vyšší obsah spalitelných látek v popelu pod roštem při spalování psinečku a jeho směsí. Při vyšší spalovací teplotě je ověřeno, že k prohoření veškeré organické hmoty spolehlivě dochází. Nebezpečí struskování kotle ovšem zůstává. Při spalování kukuřičné slámy s popelnatostí paliva 14 % se sklon k spékání projevil v menší míře. Oproti dřevní hmotě bylo ovšem nutno z kotle 2x denně vybírat popel. Spalování triticale prokázalo menší tendenci k lepení než u psinečku. Materiál zůstával v podstatě v sypkém stavu. Bylo zde však patrné pozdější zapalování a delší průběh odhořívání.
Emise při spalování
Kotel je určen pro spalování dřevní hmoty a emise při spalování dřevní hmoty vykazují nejlepší výsledky. Spalovací zkoušky s psinečkem vykazují nejmenší emise CO při spalování směsi psinečku s hnědým uhlím. Naopak směs peletek psinečku a dřevních peletek neznamenala žádné zlepšení v emisích CO. Poněkud překvapivý je nárůst těchto emisí u triticale a sójové slámy. Emise NOx jsou funkcí palivového dusíku, spalovací teploty a přebytku vzduchu. U všech směsí a trav došlo oproti dřevní hmotě k zvýšení emisí na dvojnásobek. Stále však z hlediska emisního vyhovují. Obsah SO2 v emisích je dán obsahem organické síry v palivu. V podstatě u všech travin jsou hodnoty přijatelně nízké, totéž se týká směsi psinečku a hnědého uhlí. Emise CxHy (TOC) jsou úměrné emisím CO. Při nárůstu emisí CO došlo i k úměrnému nárůstu emisí TOC. Hodnoty jsou však příznivě nízké.
Závěr
Provedené spalné zkoušky prokázali, že traviny lze na vybraných spalovacích zařízeních spalovat při dodržení emisních limitů. Prokázalo se, že vhodným palivem je psineček a kostřava. Zkoušky nepotvrdily předpoklad vycházející z měření při spalování briket na zplyňovácích kotlích, že přídavek uhlí zlepší proces hoření. Pro účely spalování je vhodné provádět sklizeň co nejpozději po technické zralosti na semeno a ne před. Spalování travin naráží ještě na legislativní problém a to, že kotel smí spalovat pouze to palivo na které je odzkoušen a schválen. Zatím jsou však velké kotle schváleny pouze na spalování dřeva a slámy a mále kotle pouze dřevo. Výjimkou je pouze automatický kotel A25 na spalování pelet, který je schválen i na obilní peletky a zde se bude soustředit naše pozornost v dalším období.
Poznámka
Příspěvek vychází z řešení výzkumného projektu MŽP č. SP/3g1/180/07 „Vývoj kompozitního fytopaliva na bázi energetických rostlin“.
Tento článek byl převzat v rámci spolupráce s magazínem Agritech Science.
TweetČlánek: Tisknout s obrázky | Tisknout bez obrázků | Poslat e-mailem
Související články:
Kotolňa na biomasu Dolný Kubín – Bysterec
Biomasový popel – prvkové složení a možnosti jeho využití
Emise při spalování biomasy
Nedoceněný zdroj energie: balíkovaná sláma
Model regionálního systému vytápění pevnými biopalivy
Mechanismus a podmínky dokonalého spalování biomasy
Zkušenosti z Rakouska – využití biomasy jako zdroje energie a tepla v oblasti Hradska a Štýrska
Kostřava rákosovitá
Současná situace trhu s lesní energetickou štěpkou a prognóza vývoje v kontextu návrhu nové státní energetické koncepce České republiky
Alternativní využití produkce lučních porostů s vysokou druhovou diverzitou pro energetické účely
Možnosti spoluspalování nefosilních paliv
Vytápění peletami v českých zemích
Využití travních směsí při anaerobní digesci
Topoly a vrby k energetickému užití
Dřevěné (dřevní) pelety
Zobrazit ostatní články v kategorii Pelety a brikety, Spalování biomasy
Datum uveřejnění: 27.1.2010
Poslední změna: 19.2.2010
Počet shlédnutí: 11510
Citace tohoto článku:
ANDERT, David: Zkušenosti ze spalování alternativních peletek. Biom.cz [online]. 2010-01-27 [cit. 2024-11-05]. Dostupné z WWW: <https://biom.cz/cz-pestovani-biomasy-obnovitelne-zdroje-energie-bioplyn/odborne-clanky/zkusenosti-ze-spalovani-alternativnich-peletek>. ISSN: 1801-2655.
Komentáře:
|
|
|
|
|