Hodnocení kvality práce štěpkovačů

Článek je převzat ze sborníku z mezinárodní vědecké konference "Zemědělská a zahradnická technika z hlediska environmentální politiky státu", která se konala 29.-30. května 2003 v Lednici.

Abstract

The evaluation of work quality of crushers is bone of this contribution. The crushers are used by crushing or shattering waste wood after maintenance bushes and trees for composting potted cloven timber.
It was made dimensional analysis of theoretical size of cloven timber. According the result, is selected dimension of botter for separation crushed fraction, which is suitable for composting. By five type of crushers, which were followed, was estimated dimensional spectrum of resultant cloven timber and was followed attain efficiency by crushing waste wood of artificial crop maintenance.
Keywords: crusher, size of cloven timber, composting

Abstrakt

Příspěvek se zabývá hodnocením 5 typů štěpkovačů využívaných při drcení či štěpkování odpadního dřeva po údržbě keřů a stromů, za účelem kompostování vyrobené štěpky.
Je zde proveden rozbor teoretické velikosti štěpky, na jeho základě je potom vybrán rozměr síta pro oddělení frakcí štěpkovaného materiálu vhodných pro kompostování. U sledovaných 5 typů štěpkovačů bylo hodnoceno rozměrové spektrum výsledné štěpky při štěpkování odpadního dřeva z údržby porostů.
Klíčová slova: štěpkovač, velikost štěpky, kompostování

Úvod

Kompostovací proces ovlivňuje řada faktorů, z nichž vedle surovinové skladby má velký význam zrnitost a homogenita materiálů v kompostovací zakládce. Zjednodušeně lze říci, že dostatek kyslíku pro mikroorganismy a dostatečná oxidační a styčná plocha částic výrazně intenzifikují celý proces. Drcení a štěpkování komponentů ale má vysoké energetické nároky, takže správná volba zařízení a jeho pracovního režimu výrazně ovlivní celkový efekt provozu. Pro zbytkovou biomasu uvádí řada autorů jako přijatelnou velikost částic objem 5 cm³ (RELOE, 1993) (JELÍNEK, 2002). Tato velikost vychází z předpokladu přijatelného poměru vložené energie pro rozdělení a celkové doby rozpadu částice na menší agregáty. Závisí také na charakteru materiálu (kůra, vlhké slabé větve, suché tvrdé dřevo atd.)

Materiál a metody

Tvar a velikost štěpky:

Tvar vzniklé štěpky nebude rovnoměrný, neboť u odpadní biomasy dochází k chaotickému (nerovnoměrnému) vkládání materiálu do pracovního ústrojí. U štěpkovačů se podle povahy materiálu nastavuje délka částic l_t v rozsahu 25-50mm, další snižování je pak provázeno rapidním nárůstem spotřebované energie.

Geometrické tvary štěpek budou tedy nejčastěji odpovídat válcovým tvarům (kolmá, nebo šikmá čela) o délce l_t. Průchodem přes pracovní ústrojí se tyto tvary ve většině případů rozštípnou ve směru vláken na dvě a více částí. Z těchto předpokladů lze teoreticky odvodit pro dané l_t charakteristické rozměry s pro různé geometrické tvary štěpky.

Budeme-li předpokládat, že štěpka má tvar krychle o objemu 5000 mm³ bude hodnota l_t= s =17,10 mm

 

Pro válcový tvar štěpky o délce l_t (30; 40 a 50mm) a objemu 5 000 mm³ bude s = d:

Za předpokladu max. velikosti štěpky 5000 mm³ budou po rozštípnutí válcových tvarů na dvě , nebo tři části odpovídat tyto hodnoty s = d.

Štěpkování odpadního dřeva předpokládá chaotický (neusměrněný materiál). Výsledkem štěpkování takového materiálu bude asi 25% částic kratších než l_t a 25% delších, což potvrzují i měření prováděná jinými autory. Při chaotickém vkládání materiálu ovšem nemusí dojít ke zvýšení skutečné délky štěpky nad l_t, protože je provázeno vyšším třením a stlačováním (pěchováním) vkládaného materiálu, a to v souhrnu vede ke snížení skutečné vkládací rychlosti v_m a tím k dalšímu zmenšení l_t.

Z uvedeného rozboru vyplývá, že převážná část takto definovaných částic má charakteristický rozměr s v hodnotách 10-22 mm. Přestože druhý rozměr štěpky může být větší tj.30-50mm, lze tvrdit, že při separaci na aktivních separačních ústrojích o dostatečné délce bude taková štěpka propadat přes separační plochu s otvory (oka, mezery, štěrbiny) odpovídající velikosti s_max = 20-25 mm. Tomuto závěru odpovídají i prakticky používané velikosti separačních ústrojí pro kompostovací zakládky (RELOE, 1993). Pro hodnocení rozměrového spektra štěpky u sledovaných štěpkovačů bude proto používáno síto s velikostí ok 24mm.

Hodnocení štěpkovačů:

1. Výběr strojů
Bylo vybráno 5 štěpkovačů, provozovaných při zpracování zbytkové biomasy určené do kompostových zakládek tj. při štěpkování odpadů z údržby zeleně ( části stromů a keřů ).

2. Odběr vzorků
U těchto strojů byl odebrán průměrný vzorek štěpky pro granulometrický rozbor. V průběhu 8 hodin práce bylo odebráno 5 vzorků o objemu 3 dm³, ty byly smíchány a ze směsi byl odebrán průměrný vzorek o hmotnosti 2,0 kg

3.Granulometrický rozbor
Pro stanovení a vyhodnocení zrnitostní struktury štěpky z jednotlivých štěpkovačů bylo použito dvou sít. První s oky tvaru šestiúhelníku o průměru 24 mm, kterým projde převážný podíl štěpky s charakteristickým rozměrem s < 24 mm, což je frakce označovaná jako účelně kompostovatelná. Druhé síto s oky čtvercového tvaru o průměru 8mm, jímž projde převážný podíl štěpky o velikosti s < 8 mm. Tato frakce představuje ideální částice pro okamžitý start kompostovací zakládky.

4. Zpracování výsledků
Výsledky budou zpracovány tabulkově a graficky.

Výsledky a diskuse

Cílem sledování bylo porovnání jednotlivých typů štěpkovačů z hlediska dosažené velikostní struktury částic. Praktické zkušenosti z provozu kompostáren ukazují, že dřevní štěpka vyrobená z odpadního dřeva po údržbě zeleně se ve většině případů dobře rozpadá v kompostovacím cyklu o délce cca 12 - 16 týdnů. To je způsobeno tím, že se jedná o slabší větve s vysokým podílem kůry a lýka a také intenzivním překopáváním s využitím moderních překopávačů.

U prosévacích ústrojí, které separují kompost před jeho aplikací do půdy, se používá velmi často rozměrů otvorů v rozsahu 20 - 25 mm. Nadsítná frakce se vrací přes drtič do nové zakládky.

Z těchto důvodů byl zvolen rozměr otvorů síta 24 mm pro oddělení 2 velikostních frakcí štěpek u sledovaných štěpkovačů.

Z tohoto hlediska dosahoval nejlepších výsledků stroj firmy GANDINI s diskovým pracovním ústrojím, který vykazoval 95,5 % částic vhodných pro kompostovací zakládku. Nejméně vhodný se ukázal štěpkovač firmy SASMO se šnekovým pracovním ústrojím, který měl pouze 52,7 % částic účelně kompostovatelných.

Z výsledků je dále zřejmá značná variabilita velikostní struktury částic u jednotlivých strojů při zpracování stejného materiálu. Ta je dána nejen konstrukčním provedením pracovního ústrojí, jeho technickým stavem, ale také nastavením pracovního režimu stroje.

Závěr

Při hodnocení kvality práce u 5 sledovaných typů štěpkovačů bylo použito sít o rozměrech otvorů 8 mm a 24 mm. U odebraných vzorků štěpky z odpadního dřeva po údržbě stromů a keřů bylo hodnoceno rozměrové spektrum. Z výsledků vyplývá, že u sledovaných strojů bylo dosaženo kompostovatelného podílu štěpek v rozmezí 52,7 % až 95,5 %. Toto hodnocení umožňuje rozlišit vhodné typy štěpkovačů pro zpracování odpadního dřeva do kompostovacích zakládek nebo například pro výrobu mulčovací štěpky.

Literatura

1. JELÍNEK, A., HEJÁTKOVÁ,K.: Faremní kompost vyrobený kontrolovaným mikrobiálním procesem. Realizační pomůcka pro zpracování podnikové normy. VÚZT Praha 2002. ISBN 80-238-8539-1
2. RELOE, H.: Perspektivy přípravy a úpravy kompostu. Mechanizace zemědělství-speciál, Praha 1993, ročník II., číslo1., str.33-37

Publikované výsledky jsou součástí řešení výzkumného záměru ZF MZLU v Brně, č. MSM 435100002.

Tweet

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu

Biometan se vyplatí a má budoucnost