Dřevní peletky - standardní fytopalivo budoucnosti

Dřevní peletky jsou perspektivním, vysoce komprimovaným, sypným fytopalivem (do 1,4 kg/dm³), s vysokou výhřevností (do18 MJ/kg), nízkým obsahem popelovin (0,5 až 1 %), malým obsahem vody (kolem 10 %), o průměrech od 6 do 20 mm, s délkou do 40 mm, odolným proti nárazu, s nízkými nároky na skladovací prostory a umožňujícím automatizaci procesů spalování. Vyrábějí se na protlačovacích matricových lisech hlavně z čisté dřevní hmoty někdy s malým přídavkem organických pojiv a splňují nejvyšší požadavky na kulturu a pohodlí vytápění objektů, při nákladech srovnatelných s ušlechtilými fosilními palivy a vysokým ekologickým efektem. Dnes je výroba peletek rychle se rozvíjejícím odvětvím paliv.

Wood pellets are pespective, high compressed, but loose fytomassfuel (up to 1,4 kg/dm³), with high heating value (up to18 MJ/kg), low ash content (0,5 -1,0 %) , low water content (10 %), with section diametr from 6 up to 20 mm and length up to 40 mm, shock resistent, with small demand on storing room and securing the automatization of burning processes. They are made on special machines - pelletizers mainly from clear sawdust with a small surplus of organic binding agent (up to 1,8 %). They fulfil the highest demands on culture of heating and comfort, with processing costs comparable with noble fosil fuels and high ecological effect. Today is the production of wood pellets the fastes developing branch of fytomass fuels.

Úvod

Zavedení výroby dřevních, kůrových pelet a pelet ze stébelnin bylo více méně náhodné, když jeden výrobce dřevních briket na základě okamžitého nápadu vyzkoušel zpracovat surovinu i na protlačovacím lise, určeném původně k výrobě tvarovaných krmiv. Ukázalo se, že drobné brikety, peletky mají výjimečně výhodné vlastnosti, zejména se hodí k automatickému plnění zásobníků paliv a malých topenišť, což brikety ani polínka neumožňovaly, stejně jako pro některé vlastnosti i dřevní štěpka. Odborný svět nové palivo však přijal se značnou skepsí a v prognózách se dlouho objevovaly jen štěpka a polínka, případně luxusnější brikety. Ale během několika let se vše obrací ve prospěch peletek, v loňském roce vyrábělo Rakousko už 60 000 tun, v roce 2001 to bude 90 000 tun a do roku 2005 má Rakousko spalovat už neuvěřitelných 350 000 tun peletek všeho druhu.. Ve Švédsku se vyrábí kolem 700 000 tun ročně a peletky se zde spalují nejen v malých topeništích, ale i ve velkých výtopnách. V České republice se odhaduje, že v roce 2001 bude vyráběno asi 15 až 20 000 tun peletek, zčásti určených na vývoz právě do Rakouska, případně do Bavorska. Také výroba kotlů na spalování peletek se rozvíjí u několika výrobců. Zavádění výroby těchto ušlechtilých forem fytopaliv není jednoduché a záměr vybudovat na každém okrese jednu peletárnu v časovém horizontu 10 let si vyžádá značného úsilí. Problémy spočívají především ve:

• vysoké finanční a technické náročnosti investic a kvalitě obsluhy,
• vysoké náročnosti na kvalitu a kvantitu suroviny v blízkém okolí,
• vytvoření trhu fytopaliv a topenišť s nutnými daňovými a dotačními předpoklady.

Menší problémy jsou s vývojem vhodných zařízení na spalování peletek, neboť v tomto směru existují u nás již zkušenosti od roku 1992, kdy v Agrostroji Jičín zkoušeli jako první zařízení na spalování peletek dovezené ze Švédska, doba však tehdy nebyla zralá, fosilní paliva byla příliš levná. Dnes se již kotle i peletky vyrábějí a do značné míry i vyvážejí. Účelem tohoto příspěvku je podat informaci o současném stavu a problémech dalšího vývoje. Směr mohou udat hodnoty evropských norem peletek vyrobených jak z čistého dřeva, tak z jiných surovin.

Tabulka 1: Evropské normy dřevních peletek - rozsahy hodnot

V současné době se pracuje na sjednocení norem v Evropě, čehož se zúčastňuje i VÚZT.

Porovnání užitných vlastností různých dřevních paliv uvádí tabulka 2, ve které je vysoká vhodnost oceněna číslem 3, dobrá a přijatelná číslem 2 a omezená vhodnost číslem 1.

Tabulka 2: Porovnání vhodnosti, tržních a užitných hodnot dřevních paliv

 

Technické a ekonomické aspekty výroby dřevních peletek

Na rozdíl od výroby dřevní štěpky, při které se vystačí s jednou soupravou - traktor a štěpkovačka, nebo výroby polínkového paliva, kde se vystačí s okružní pilou a sekerou, či sklizně palivové slámy, kde používáme traktor se sběracím lisem a příslušným dopravním prostředkem, je výroba peletek vázána na celou výrobní linku v hale s vysokými technickými a finančními nároky, která navazuje kromě toho na výrobu suroviny, na pilách a truhlářských závodech. Tato skutečnost vedla původně ke všeobecnému názoru, že peletky jsou zcela okrajovou, módní záležitostí a že pokud se budou biopaliva zpracovávat do standardních forem, bude převažovat polínko, štěpka a v nejlepším případě briketa. Tento názor se radikálně změnil a ukázalo se, že kulturnost vytápění na úrovni spalování ušlechtilých fosilních paliv může zajistit jen drobná, nenápadná peletka - třeba i dražší než ostatní formy fytopaliv.

Technologie výroby dřevních peletek

Surovinou pro výrobu peletek je čistá, homogenní dřevní hmota ve formě pilin s minimem dřevního prachu, který zhoršuje pevnost pelet. Optimální rozměry pilin jsou 2 až 3 mm. Obsah vody v surovině by se měl pohybovat kolem 10 %, tzn., že většinou se musí piliny od katru, které mají kolem 45 % vody, sušit. Proto ve velké výhodě jsou velké dřevozpracující podniky s truhlářskou výrobou, které do peletek zpracovávají suchý odpad.

Vlhké piliny se zpravidla suší v bubnových sušárnách přímo spalinami, ale v poslední době zahraniční zákazníci vyžadují sušení horkým vzduchem, čili přes výměník a to ještě s teplotami kolem 160°C, aby nedocházelo ke ztrátě spalitelných těkavých látek, ale odstranila se jen přebytečná voda. Potom také nedochází k náhodnému připalování nebo dokonce k zahoření sušárny, ale sušící zařízení je o investici do výměníku nákladnější. Výkonnost sušícího zařízení je zpravidla o něco větší než výkonnost hlavního peletovacího stroje, ale nerovnoměrnost výkonů stejně vyrovnává chladící mezizásobník suché suroviny. S ohledem na stupeň technické dokonalosti je spotřeba tepla na odpar 4 až 5 MJ / kg vody a podle obsahu vody vstupní suroviny do sušárny se stanoví potřeba paliva pro ohřev sušicího vzduchu. To odpovídá spotřebě asi 0,5 kg odpadového dřeva, nebo 0,12 kg LTO / kg vody.

Do výrobního procesu většinou nepřichází surovina v optimálním tvaru, ale jako piliny, hobliny, kousky dřeva, a proto je ji třeba před vlastní peletizací homogenizovat, upravit částice na vhodnou velikost. To se zajišťuje výkonným kladívkovým drtičem, zpravidla před peletizátorem. Jen výjimečně se tento stroj vynechává a nahrazuje třídičem. Příkon drtiče je několik desítek kW a svou spotřebou se přibližuje spotřebě peletizátoru. Pokud technologický stav suroviny dovoluje homogenizátor vynechat, docílí se značných úspor, investičních i provozních nákladů. Při dostatku suroviny postačuje k její úpravě vhodná soustava sít.

Hlavním strojem výrobní linky peletek je protlačovací, matricový lis. Vyrábí se v několika konstrukčních provedeních, jako talířový, plochý nebo prstencový. Protlačovací matrice je vyrobena z ušlechtilé oceli, je opatřena soustavou otvorů potřebného průřezu a nad ní v přesně stanovené nepatrné vzdálenosti se odvalují při jejím otáčení přítlačné rolny, které zpracovávaný materiál protláčejí otvory matrice. Při tom vzniká značné teplo, uvolňující a změkčující v surovině obsažený lignin. Ten je spolu s přídavným organickým pojivem, např. kukuřičnou moukou, hlavní zárukou pevnosti peletek. Před přestupem do prostoru matrice a rolen se surovina poněkud povrchově navlhčuje nebo dokonce u stébelnin propařuje, aby peletizace snáze probíhala. Nově se zkouší i jiné systémy, např. na bázi dvojice ozubených kol, kde každý druhý protilehlý zub je dutý. Výroba je levnější, ale peletky jsou nestandardní.

Chlazení peletek po výstupu z peletizátoru je zásadní nezbytností. Teprve potom peletka dostává potřebnou pevnost a trvanlivost neboť zatuhne lignin a pojivo. Použitý chladič musí mít odpovídající výkonnost, musí zajišťovat plynulý průtok značného množství materiálu bez toho, aby ještě málo pevné peletky poškozoval. Proto chladič patří nejen k objemově největším zařízením výrobní linky, ale bývá také po sušárně, drtiči a peletizátoru nejnákladnější. Tok vyrobených peletek směřuje buď přímo do expediční váhy nebo do koncového zásobníku. Všechny výrobní prvky peletárny propojuje soustava horizontálních a vertikálních dopravníků mechanických nebo vzduchotlakových. U vzduchotlakových je nezbytné použití rotačních uzávěrů - turniketů. K dopravním systémům se zařazuje odlučovač prachu a před expedicí je ještě zařazeno vibrační ploché nebo rotační síto, které z finálního výrobku odstraňuje prach a zlomky pelet. Z uvedeného přehledu technologie vyplývá, o jak složitý výrobní systém se jedná, který musí být v provozu neustále sledován, k čemuž slouží řada teplotních a hmotnostních čidel a operační počítač. Neopominutelné jsou elektrorozvody, vodovod a další příslušenství provozu.

Orientační přehled technických prvků peletárny

Příjem a sušení suroviny:

• Skladovací a provozní hala , 60 x 16 (18) x 10 m
• Přihrnovací šnekový dopravník suroviny
• Vynášecí, šikmý dopravník
• Oddělovací, kalibrační síto (podle potřeby a stavu suroviny)
• Šnekový, dávkovací dopravník suroviny do sušárny
• Rotační buben sušárny
• Topeniště, hořák, dohořívací komora
• Odtahový ventilátor sušárny
• Oddělovací cyklon suroviny za sušárnou s turniketem
• Dopravník suché suroviny ke kondicionéru nebo drtiči
• Odlučovač prachu před komínem
• Komín

Peletování:

• Drtič suroviny přicházející v suchém stavu ze "suché výroby", (podle potřeby)
• Zásobník suché suroviny
• Kondicionér, zvlhčovač, napařovač se zdrojem media
• Dávkovací šnekový dopravník suroviny do peletizátoru
• Peletovací lis s elektromotorem (40 až 90 kW),a výměnnou matricí a příslušenstvím
• Protiproudý chladič vyrobených pelet s ventilátorem a turniketem
• Dopravníky vertikální a horizontální, síto oddělovače prachu a zlomků
• Zásobník ochlazených pelet s dávkovačem a expediční váhou expediční obaly
• Ovládací a regulační systém, elektrorozvody
• Mobilní manipulátor

V cenové úrovni představuje investiční náklad na uvedenou soustavu provozní budovy a strojního zařízení s příslušenstvím bezmála 14 milionů korun pro výkonnost kolem l tuny peletek za hodinu, tj. kolem 5 000 tun peletek za rok. Do určitého zvyšování kapacity se zvyšují náklady jen na přídavné zařízení spojené se zdvojením části s peletovacími lisy, hala a sušárna postačují i vyšším nárokům. Reálné investiční náklady projektu peletárny závisí na tom, zda se provoz buduje jako zcela nový "na zelené louce", nebo zda se využívá staršího vhodného objektu a starších, repasovaných zařízení nebo levnějších tuzemských strojů místo zahraničních. Uvedené investice je možno pak snížit až na polovinu, to má pak vliv i na výrobní náklady.

Některé ekonomické aspekty výroby dřevných, topných peletek

Příklad investiční nákladovosti samotné výrobní linky dřevních peletek bez sušárny a provozní haly s dodávkou všech potřebných strojů ze zahraničí podle nabídky firmy CPM, Holandsko, s výjimkou českých elektromotorů, uvádí tabulka 3.

Tabulka 3. Ceny strojů výrobní linky dřevních pelet podle CPM pro výkon 5000 t/rok.

Při běžných odpisových a úrokových sazbách, nákladech na opravy a údržbu, nákladech na pracovní síly( bez nákladu na surovinu) vychází provozně nákladová kalkulace peletovací linky:

V přepočtu na 1 vyrobenou tunu peletek vychází měrný náklad jen na linku peletizace, bez dalších nákladů na surovinu, sušení a halu na 684,-Kč a to ještě za předpokladu trvalého třísměnného provozu. Náklad na surovinu pro 5 000 tun peletek činí 6,6 mil. Kč, včetně sušení a nákladů na sušárnu potom 7,9 mil. Kč ročně, což v přepočtu na l tunu představuje 1 657,- Kč, což je 64,5 % všech přímých výrobních nákladů. Jejich celkovou strukturu uvádí tabulka č. 4.

Tabulka 4 . Struktura přímých výrobních nákladů dřevních peletek vyráběných ve zcela novém provozu se zahraničními stroji.

Při běžných 20 % správní režie se výrobní cena zvyšuje na 3 081,2 Kč/tuna.
Při 5 % DPH se výrobní cena zvyšuje na…………………3 235,2 Kč/tuna.

Na nezbytnou dopravu do obchodní sítě a spotřebiteli a na obchodní přirážku nezbývá prakticky nic, protože cena dosažená v ČR v roce 2000 včetně dopravy ke kotli spotřebitele dosahovala maximálně 3 200,- Kč/t a většinou se pohybovala kolem 2 500,- Kč/t. Stejnou výkupní cenu nabízejí i zahraniční odběratelé (l 000 ATS/t). Je jasné, že potenciální investor musí hledat investiční i provozní úspory, má-li reálně uvažovat o zavedení výroby dřevních peletek.

Možné úspory investičních a provozních nákladů výroby dřevních peletek

Jak vyplývá z tabulky č.4 tvoří největší podíl výrobních nákladů náklad na nakupovanou surovinu. Investorem každé peletovací výrobny by proto měl být velký zpracovatel dřeva, který disponuje levnějším vlastním odpadem, pokud možno suchým, s malými nároky na přepravu.

Velmi nákladově náročné je sušení suroviny pokud se použije zcela nová sušárna a jako topné medium zemní plyn nebo LTO. Sušit by se mělo vytříděným hrubým odpadem ze suroviny a jako sušárna starší, repasované zařízení.

Homogenizátor je při dostatku paliva s vyšším obsahem vody nahraditelný vstupním dvoustupňovým sítem, které může kalibrovat surovinu bez toho, aby se musela drtit. Naopak sušárna může být vynechána při zpracování dostatečně suchého odpadu z hlavní truhlářské výroby podniku, ale nemůže být vynechán pak homogenizátor, drtič, pokud se má zpracovat do pelet veškerý suchý, a tudíž velmi cenný odpad, často obsahující větší kousky dřeva.

V České Republice bylo v zemědělských podnicích dříve v provozu kolem 200 výroben tvarovaných krmných směsí a výroben krmiv na bázi slámy, většinou osazených bubnovými sušárnami BS, které jsou ještě mnohde k dispozici. Jejich cena po repasi nemusí přesáhnout 1 mil. Kč, což je 25 % sušárny nové.

Úspor může být dosaženo i ve spotřebě elektřiny vhodným nesouběhem činnosti elektromotorů a případným vynecháním některého prvku, např. právě sušárny, náhradou vzduchových dopravníků mechanickými atd.

Značných úspor bude možno dosáhnout využitím repasovaných granulátorů české výroby (původní výrobce TMS Pardubice), jejich inovací a zvládnutím technologie výroby pelet na nich, která je poněkud odlišná od zahraničních.

Reálná cena topných peletek tak může dosáhnout hodnoty kolem 2 500,- Kč/t, což v přepočtu na GJ pro spotřebitele může být výhodnější než spalování zemního plynu.

Výrobci zařízení pro výrobu biopeletek v České republice

• PELLETIA, s.r.o. Srdínkova 338, 500 04 Hradec Králové, ředitel Petr Šukala, tel.: 049 5600073
• STOZA, s.r.o. Lány u Dašic 63, 530 02 Pardubice, ředitel Ing. Karel Václavík, tel.: 040 6951359
• BIOMAC - TRADE, s.r.o. 783 91 Uničov, ředitel Ing. Zdeněk Černý, tel.: 0603 503 279

Výrobci topných biopeletek v České republice

• PELLETIA, Hradec Králové
• BIOMAC TRADE, Uničov - Závod Žďírec, okres Žďár nad Sázavou

Výzkum technologie výroby a spalování kompozitních topných peletek v ČR

• Výzkumný ústav zemědělské techniky, 106 01 Praha 6 Ruzyně, Drnovská 507, ředitel Ing. Zdeněk Pastorek, CSc., řešitelé: Ing. P. Hutla, CSc., tel. 02 33022 238, Ing. Václav Sladký, CSc., tel. 02 33022 275

Výrobci kotlů na spalování biopeletek v ČR

• CANKAŘ a syn Bělá pod Bezdězem
• HAMONT, s.r.o Frýdek Místek - Sedliště
• VERNER, a.s. Červený Kostelec
• TRACTANT FABRI, Kolín
• NUCLEA,a.s. Třebíč
• BENEKOVterm, s.r.o. Horní Benešov
• VIADRUS, a.s. Bohumín
• BIOPAL, s.r.o Frýdek - Místek

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

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