Niekoľko poznámok k energetike sušiarní v poľnohospodárstve SR

Abstrakt

V príspevku je riešená problematika vypracovania podkladov pre bilancovanie emisií v poľnohospodárskom sušiarenstve v podmienkach SR a stanovenia emisných faktorov pre rozhodujúce znečisťujúce látky pre technológiu "sušenie obilia". Má napomôcť k tomu, aby poľnohospodárske sušiarne boli prevádzkované hospodárne nielen z hľadiska energetického a kvality materiálu, ale i ekologického t.j. využitia všetkých možností na zníženie emisií.

Abstract

In the paper are solved the problem of working out of basic documents for balance sheet work of emission in the condition of Slovak Republic and the problem of determination of emission factors for critical pollution matters for technology "Grain dyer". The solution of these problems helps in order to the agricultural dryers were operated economically not only from point of view of energy and material quality but also from point of view of ecology i. e. the utilisation all alternative for decrease of emissions.

ÚVOD

V poľnohospodárstve je pri sušení potrebné zachovať žiadané konzumné a biologické vlastnosti sušených materiálov. Zásadne sa ale sušením, ktoré je na konci procesu produkcie, nemôžu vlastnosti materiálu zlepšiť. Sušenie poľnohospodárskych materiálov pritom predstavuje významný spotrebič tepla. V závislosti od druhu použitého paliva a jeho zloženia a od prítomnosti ďalších spolupôsobiacich faktorov vzniká pri spaľovaní celý rad tuhých a plynných potenciálne škodlivých látok. Najvýznamnejšie sú CO₂, tuhé častice rôznych veľkostí, vodná para, SO_x, NO_x, organické zlúčeniny a stopové prvky. Tieto škodliviny spôsobujú okrem iných, menej závažných javov, hlavne skleníkový efekt, kyslé dažde a narušovanie ozónovej vrstvy.

Látky ktoré znečisťujú ovzdušie sú charakterizované ako hmotné látky, ktoré priamo, alebo po chemickej zmene v atmosfére, alebo v spolupôsobení s inou látkou, nepriaznivým spôsobom ovplyvňujú životné prostredie. Je nutné pripomenúť, že takmer všetky zložky priemyselných exhalátov, napr. CO_x, NO_x, SO_x, H₂S, tuhé častice atď., sú prirodzenou súčasťou atmosféry (vznikli v dôsledku prírodných procesov) [1].

Príspevok sa zaoberá problematikou prevádzkovania sušiarní obilia z hľadiska ochrany ovzdušia, a to vypracovaním podkladov pre bilancovanie emisií pre poľnohospodárske sušiarne v podmienkach SR a stanovenie emisných faktorov pre rozhodujúce znečisťujúce látky pre technológiu "sušenie obilia" [2].

I. TYPY SUŠIARNÍ POĽNOHOSPODÁRSKYCH PRODUKTOV VO SVETE A V SR

I.1 Prehľad sušiarní vo svete

Pri popise technológií podľa výrobcov sa príspevok zameriava na tie, ktoré sú v súčasnosti ponúkané alebo sú v prevádzke v EÚ. Jedná sa o výrobky:

• Kovodružstva Strážov - sušiarne rady TS a SM;
• TMS Pardubice - sušiarne rady LSO a SUZ;
• VZT - Vzduchotechniky Nové mesto nad Váhom - sušiarne rady SO;
• Mathews Company - USA - sušiarne M-C výkonovej rady o 4,7 do 50 t.h-1;
• Laxhuber, KG - SRN - sušiarne rady Stela;
• Riela Getreidetechniky SRN - sušiarne rady GUT a GT;
• Pedrotti F. LII - Taliansko - obežné, prevažne mobilné sušiarne a
• CHIEF - USA - sušiarne zásobníkového typu.

Vo svetovom meradle sušiarní sú najviac rozšírené šachtové sušiarne;pre drobnozrnné obiloviny s kanálikovou vnútornou štruktúrou, pre kukuricu potom zvislé vedenie vrstvy medzi perforovanými stenami.

V sušiarenstve viac ako v iných oblastiach poľnohospodárstva sa na technike - sušiarňach - ukazuje rozdiel medzi podmienkami nášho poľnohospodárstva a poľnohospodárstva v iných krajinách.

V USA sa prvovýroba prakticky nesuší, sušiarne sú pri veľkých obchodných strediskách veľkých rozmerov a veľkého výkonu. Sušia sa obilniny, kukurica a ryža. V Európe sú koncentrované sušiarenské kapacity predovšetkým vo Francúzsku a to ako na kukuricu, tak na obilie. V Nemecku, Rakúsku i Anglicku je v produkcii, ošetrovaní a skladovaní obilnín rozdrobená malovýroba, preto i v sušiarenskej technike prevláda jednoduché riešenie často s priamym ohrevom a veľmi často v mobilnom prevedení, pretože sa sušiareň využíva vo viacerých podnikoch (pri niektorých sýpkach) v rámci strojných družstiev. V oblasti sušiarenskej techniky patríme (SR spolu s ČR) už dlhšiu dobu k "veľmociam". Je to dané ešte stále veľkou koncentráciou poľnohospodárskej výroby u nás [3].

Významné inovačné trendy sa sústreďujú na technológiu sušenia a využívania tepla odpadového vzduchu (sušiaceho prostredia na výstupe zo sušiarne). Od výskumného riešenia totálnej rekuperácie tepla (LAN, Francúzsko), tepelných izolácií, kontaktného predohrevu, predovšetkým k čiastočnej recirkulácii odpadného vzduchu a rôznych systémov dohrevu vzduchu v procese sušenia. Toto je možné však iba pri priamom ohreve, ktorý je ako v USA, tak v západnej Európe prevažujúci (tak ako je prevažujúce použitie plynu ako paliva). K priekopníkom inovácií v ohrievacích a doohrievacích systémov je popri amerických firmách CARTER, AMERICAN INC., FERELL - ROSS, v Európe predovšetkým firmy LAN Francúzsko a LAXHUBER Nemecko.

Ponúkané sušiarne (i prevádzkové) spĺňajú súčasné požiadavky na proces sušenia. V zostave sušiarní zrnovín na potravinárske účely je výmenník tepla kľúčovým prvkom, ktorý obmedzuje škodliviny v potravinárskom reťazci. Zabraňuje, aby sa do sušiaceho prostredia dostali produkty horenia, ktoré môžu obsahovať karcinogénne látky, predovšetkým benzo(a)pyrén a ostatné aromatické a alifatické uhľovodíky [8]. K ekologizácii prevádzky sušiarní podstatne prispievajú i použité odlučovače prachu (odstredivé, príp. odlučovacie komory) zo sušiaceho prostredia na výstupe zo sušiarne. Odlučovače sú nevyhnutnou súčasťou konštrukčných opatrení na dodržanie emisných limitov prachu, predpísaných Zákonom o ovzduší a jeho vykonávacími predpismi. Pri sušení obilia je najvýznamnejšou znečisťujúcou látkou prach a ľahké prímesi obilia, ktoré sú spoločne označované ako tuhé znečisťujúce látky (TZL). Ďalej sú to ostatné základné znečisťujúce látky: SO₂, NO_x a CO. Množstvo emisií závisí od použitého typu sušiarne, čistenia obilia, použitých odlučovačov a predovšetkým od použitého paliva.

I.2 Prehľad sušiarní v SR

Do analýzy stavu a počtu sušiarní v SR bolo zahrnutých cca 195 poľnohospodárskych podnikov, sledovaných bolo 14 typov sušiarní a ďalších 52 bolo zaradených do skupiny ostatné. Celkovo bolo analyzovaných 266 sušiarní, z ktorých 193 bolo starších ako 10 rokov, pozri obr. 1 [6].

Zo sušiarní starších viac ako 5 rokov, pozri obr. 2, je 20% funkčných, 35% funkčných opraviteľných, 12% nefunkčných, ale opraviteľných, 24% nefunkčných a len 9% mladších ako 5 rokov (obr. 2) [2].

V roku 1989 existovalo 301 sušiarní na krmoviny, v roku 1996 ich bolo len 212 ks (čo je 70,4% z roku 1996) a v roku 1997 ich bolo už len 184 ks (čo je 61,1% z roku 1996). Počet obilných sušiarní poklesol z roka 1996, kedy ich bolo 470 ks na 376 ks v roku 1997, čo je pokles o 20%, pozri obr. 3.

Pokles sušiarenských kapacít súvisí s ekonomickou situáciou drvivej väčšiny poľnohospodárskych podnikov, ktoré nemajú vzhľadom na vzrastajúce ceny energie dostatok prostriedkov na udržanie sušiarní v prevádzkovom stave, pozri Tab. 1 resp. obr. 4. V zátvorkách Tab. 1 sú uvedené hodnoty vypočítané z porovnania počtu sušiarní v podnikoch resp. u súkromníkov v %.

V nasledujúcej Tab. 2 je uvedená štruktúra resp. typy sušičiek poľnohospodárskych plodín v SR. Zároveň je táto štruktúra zobrazená aj na obr. 5.

II. EMISIE A EMISNÉ FAKTORY SUŠIARNÍ III.

Množstvo emisií závisí od použitého typu sušiarne, čistenia obilia a použitých odlučovačov. Množstvo ostatných znečisťujúcich látok závisí od použitého paliva.

Hodnoty emisných faktorov pre celkové množstvo TZL pre vybrané operácie na základe dostupných literárnych zdrojov sú k dispozícii z USA a sú uvedené v Tab. 3 (ročné koncentrácie prachu v SR sa uvádzajú pre vidiek 0,02 - 0,04 a pre mestá 0,06 - 0,1 mg. m^-3) [2], [5], [9].

Sušiarne sú tepelné zariadenia, ktoré spaľujú rôzne palivá. Emisné faktory pre zariadenia na spaľovanie palív sú už pomerne dobre spracované (Vestník MŽP SR čiastka 6/96), Tab. 4.

Prepočítané emisné faktory (z Tab. 4) na jednotku vysušeného obilia pre vybrané typy sušiarní sú uvedené v nasledujúcej tabuľke 5, [7].

Vplyv spaľovania zemného plynu ako technologického procesu, na hodnotu emisného faktora pre tuhé látky pri sušení je zanedbateľný. Podľa [1] je hodnota mernej emisie pre popolček pri spaľovaní zemného plynu 8,8 mg. MJ^-1. Problematikou zdrojov oxidov dusíka sa zaoberá [2] i vo vzťahu medzi kvalitou vonkajšieho vzduchu a vzduchu vo vnútornom prostredí budov.

V nasledujúcej Tab. 6 je uvedený prehľad sušiarní u rôznych prevádzkovateľov. Jedná sa o výňatok údajov z REZZO 1 a REZZO 2 [4], kde sú zoznamy sušiarní v SR podrobne uvedené.

Údaje uvedené v Tab. 6 boli spracované do databázy, ktorá bola ďalej za využitia GIS - geografického informačného systému a programového vybavenia spracovaná v Arc View do obr. 6 a obr. 7.

ZÁVER

Pre znižovanie emisií je dôležité používať špičkové horáky, správne nastavené, odborne udržované a prevádzkované, presné dodržiavanie technologického postupu, pravidelné ciachovanie snímačov, nepresušovanie materiálu, využívanie recirkulácie a rekuperácie tepla a sledovanie opatrení na znižovanie mernej spotreby tepla. Všetko horeuvedené následne vedie i k nižšej produkcii emisií.

Tento článok bol vytvorený za podpory grantovej agentúry VEGA č. úlohy 1/9398/02.

LITERATÚRA

1. Horbaj, P.: Ekologické aspekty spaľovania. Neografia. Martin 2000, s.71.
2. Vitázek, I.: Prevádzka poľnohospodárskych sušiarní a životné prostredie. In: Nové trendy v prevádzke strojov. Prešov 2000, s. 404 - 409.
3. Franková, E., Vitázek, I.: Ochrana ovzdušia pri prevádzkovaní technológií so zameraním na sušenie obilia. Rovinka, TSÚP 1997.
4. REZZO 1, REZZO 2.
5. AIF CHIEF CD ROM, v. 4, 07/95, FIRE - USEPA.
6. Vitázek, I., Havelka, J.: Optimalizácia spotreby energie pri sušení osív a sena. In: Pokroky v mechanizácií poľnohospodárstva. Nitra 1994. s. 307 - 314.
7. Kačík, F., Kačíková, D.: Všeobecná a analytická chémia. ES TU Zvolen 1997. s. 231
8. Marcinčin, J.- Karník, L.: Problematika zaradenia biorobotiky do štruktúry bioinžinierskych vedeckých disciplín. In: ROBTEP ` 97 - Automatizácia / Robotika v teórií a praxi, Prešov 1997. s. 74 - 76.
9. Ladomerský,J. et al.: Energetika a životné prostredie. ES TU Zvolen, 1999, s.255.

Obr. 2: Funkčnosť sušiarní starších viac ako 5 rokov
Obr. 3: Pokles počtu sušiarní krmovín a obilnín
Obr. 4: Počet sušiarní krmovín resp. obilia v rolu 1997
Obr. 5: Počty sušičiek zaradzovaných do prevádzky podľa rokov
Obr. 6: Typy sušiarní vybraných prevádzkovateľov sušiarní
Obr. 7: Prehľad vybraných prevádzkovateľov sušiarní a produkcia emisií

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