Testování biomasy a výrobků z biomasy (pelet a briket) určených ke spalování

Z hlediska dlouhodobého udržení kvality biomasy a výrobků z biomasy, tzn. pelet a briket, které jsou určeny pro spalování, je nezbytné znát jejich kvalitu a složení a také ji definovat. A na základě těchto daných specifikací pak provádět kontroly kvality.

Kontrolu kvality biomasy a výrobků z biomasy lze provádět převážně na základě specifikací, které uvádějí hodnoty pro jednotlivé fyzikálně chemické vlastnosti. V minulých letech existovaly pouze národní normy, které se těmito charakteristikami zabývaly (DIN, ÖNORM a další). V současné době se pracuje na evropských a mezinárodních normách, které nejenom specifikují požadavky na jednotlivé produkty, ale i popisují metody zkoušení jednotlivých vlastností. Evropské normy pro tuhá biopaliva jsou nyní ve statutu technických specifikací označovaných CEN/TS, které se postupně převádějí na prEN do podoby evropských norem EN. Nyní jsou k dispozici předběžné české technické normy označované ČSN P CEN/TS, které budou postupně převedeny na české technické normy, jež budou obsahovat evropské normy.

Zkoušení biomasy, pelet a briket z biomasy se tedy provádí podle norem ČSN P CEN/TS, DIN, ÖNORM a jiných národních norem. V naší republice ještě existují Technické směrnice, které vydává Ministerstvo životního prostředí ČR, které uvádí požadavky pro propůjčení ochranné známky „Ekologicky šetrný výrobek“.

Zkoušení biomasy by měla provádět laboratoř, která již má zkušenosti s touto činností. Jako u všech analýz jiných výrobků, i zde je primární správný odběr vzorků. Také tato činnost by měla být prováděna odbornými pracovníky, neboť nejen správný odběr vzorků, ale i uchování a transport vzorků může velmi ovlivnit výsledky analýzy. Vzorky se musí uchovávat tak, aby se nezměnil obsah vlhkosti a nedošlo k jejich kontaminaci. Odběry vzorků se provádějí podle obecné normy pro vzorkování tuhých biopaliv ČSN P CEN/TS 14778-1, jedná se o odběr vzorků z haldy, z proudu, z palet apod. nebo podle normy pro vzorkování z nákladních au, tj. ČSN P CEN/TS 14778-2.

Vzorky tuhých biopaliv dodaných ať už v původní formě, tj. dřevní štěpka, zrní, obilná sláma bez zrní nebo se zrním, len, řepková sláma a podobně nebo ve formě pelet či briket (např. šťovíkové pelety, pelety z výroby bioethanolu, pelety z vojtěškové slámy, ze sena, triticale, z dřevních pilin, brikety z dřevní štěpky) se většinou analyzují z hlediska následujících parametrů: Provádí se stanovení obsahu vody, popela, prchavé hořlaviny, spalného tepla a výhřevnosti, sypné hmotnosti, obsahu síry, obsahu dusíku, vodíku, uhlíku, obsahu chlóru, mechanické odolnosti pelet a briket, rozměrů pelet a briket, hustoty, zrnitostního rozdělení a obsah kovů.

Každý z výše uvedených parametrů je pro kvalitu tuhého biopaliva důležitý a to buď z pohledu kvality paliva pro spalování nebo z pohledu ochrany životního prostředí.

Jedním z nejdůležitějších parametrů je stanovení obsahu vody, která ovlivňuje výhřevnost paliva. Je to také důležitý parametr pro výrobu pelet z biomasy. Z materiálu s vyšším obsahem vody lze jen s problémy vyrobit kvalitní pelety nebo je to i zcela nemožné. Voda se v palivu tuhé biomasy stanovuje jako celková voda dle ČSN P CEN/TS 14774-1 až 3 nebo DIN 51 718. Prakticky se jedná o řízené vysušení vzorku při 105 °C a zjištění úbytku vážením.

Dalším důležitým parametrem je obsah popela, podle jehož charakteru lze usuzovat na vznik nánosů ve spalovacím prostoru a na charakter popelovin. Dále lze v popelu stanovit obsah prvků. Znalost výskytu a množství těžkých kovů a dalších prvků je důležitá hlavně z hlediska ochrany životního prostředí. Pro stanovení obsahu popela se u tuhého biopaliva používá norma ČSN P CEN/TS 14775 a DIN 51 790, jejichž podstatou je spálení vzorku a jeho vyžíhání do konstantní hmotnosti.

Kovy a jiné prvky se do tuhých biopaliv mohou dostat z konzervačních chemikálií (kontaminace As, B, Cl, Cr, Cu, F, P, Zn), barev (kontaminace Cd, Pb, Ti), použitých minerálních olejů a plastických maziv, zeminy (např. při skladování, transportu nebo manipulaci), dopravy (kontaminace solí k úpravě silnic), použitých nástrojů či strojů (kontaminace Fe, Cr, Ni), aditiv (např. vápenec – kontaminace Ca, kaolin – kontaminace Si, Al) či chemických přísad (louhy, lepidla, pojiva). Stanovení obsahu hlavních prvků v biopalivech se provádí podle ČSN P CEN/TS 15290 na přístrojové technice, např. ICP, AAS apod.

Důležitým parametrem je také obsah prchavé hořlaviny, jejíž vysoký podíl může ovlivnit emise. Stanovení prchavé hořlaviny se u biopaliv provádí podle ČSN P CEN/TS 15148, kdy se vzorek žíhá v muflové peci bez přístupu vzduchu na tak vysokou teplotu, aby unikla všechna prchavá hořlavina ze zbytku po karbonizaci.

Stanovení spalného tepla a přepočtem i výhřevnosti tuhých biopaliv je nezbytné pro zjištění využitelnosti daného paliva ve spalovacím procesu. Postupuje se dle normy ČSN P CEN/TS 14918 a DIN 51 900 část 1-3. Provádí se v kalorimetru, kde se po spálení vzorku v kyslíku stanovuje reakční teplo, které se při této reakci uvolní.

Pro stanovení hustoty energie se využívá i sypná hmotnost, což nám v praxi umožňuje posoudit požadovanou skladovatelnost nebo nároky na prostor při převozu. Stanovení sypné hmotnosti se provádí dle ČSN P CEN/TS 15103 nasypáním biopaliva do normované nádoby a zvážením.

Z hlediska ochrany spalovacího zařízení je vhodné znát koncentrace síry a chlóru, které jsou obsaženy v tuhých biopalivech, protože se tyto během hoření přeměňují na oxidy síry a chloridy. Ty pak jako chlorované aromatické sloučeniny a další emise mohou být nebezpečné životnímu prostředí. Stanovení celkového obsahu síry a chloru se pro tuhá biopaliva provádí podle ČSN P CEN/TS 15289. Stanovení může být prováděno elementárními analyzátory nebo jinými metodami.

Stanovení dusíku, uhlíku a vodíku se provádí instrumentálními metodami podle ČSN P CEN//TS 15104.

Pro pelety a brikety pak jsou charakteristické zkoušky rozměrů, hustoty, otěru. Stanovení hustoty se provádí podle ČSN P CEN/TS 15150, kdy se peleta nebo briketa připevní na zkušební trojnožku a ponoří se do nádoby s vodou a na základě vztlaku se vypočítá hustota pelety nebo brikety

V neposlední řadě se provádí zkouška mechanická odolnost briket a pelet. Tento parametr je důležitý hlavně pro pelety dávkované do spalovacích zařízení. Tato se provádí podle norem ČSN P CEN/TS 15210-1 (pelety) a ČSN P CEN/TS 15210-2 (brikety). Vzorky se otáčejí v bubnu, kde narážejí na lopatku, kterou je buben rozdělen, a tím dochází k otěru. Součástí této zkoušky může být i určení jemných částic pod 3,15 mm, které se z otěru vydělí sítováním.

U pelet je nutno také specifikovat, zda a jaká aditiva výrobce použil.

Z výše uvedeného výčtu zkoušek vyplývá, že tuhé palivo z biomasy již musí mít specifikované vlastnosti, které lze postihnout výše uvedenými zkouškami. Z hlediska výrobce i spotřebitele je nezbytné, aby byla kvalita tuhých biopaliv sledována a také na výrobcích deklarována.

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