Prezentace - technika a technologie zpracování odpadů

Spalování tuhých paliv
Spalovací zařízení
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Spalování tuhých paliv ve vrstvě
Při posuzování spalovacího zařízení pro spalování ve vrstvě je zapotřebí
mít na zřeteli základní funkční prvky, které musí splňovat každé roštové
ohniště:
•přívod paliva na rošt a přívod spalovacího vzduchu do ohniště,
•přemisťování (rozhrabání) palivové vrstvy na roštu,
•odstraňování tuhého zbytku (škváry) po spálení a odvod plynných zplodin
hoření (kouřových plynů) z ohniště.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Roštové spalovací zařízení
Roštové spalovací zařízení se skládá ze soustavy roštnic, které mají různý tvar,
přizpůsobený vlastnostem spalovacího paliva (zejména jeho zrnění) a
podmínkám spalovacího procesu. Složením jednotlivých roštnic k sobě vznikne
souvislá roštová plocha, na které během spalování spočívá vrstva paliva.
Současně rošt umožňuje přívod spalovacího vzduchu k palivu mezerami, které
v něm vzniknou při skládání roštnic k sobě.
Podle způsobu přemisťování paliva v roštovém ohništi se dělí rošty na:
•rošty s nehybnou vrstvou paliva (rošty pevné),
•rošty s občasným přemístěním paliva (rošty stupňové přesuvné),
•rošty s trvalým přemisťováním paliva (rošty řetězové a pásové).
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Pece s pevnými rošty
Tyto pece, určené pro malé výkony (do 200 až 300 kg.h-1), existují ve
značném množství variant, lišící se konstrukčním uspořádáním roštu, vhozů a
systému dohořívání. Pece pracují periodicky a obvykle se sestávají z reakční
(spalovací) komory, na niž navazuje komora dodatečného spalování. Tuhé palivo je
dávkován do reakční komory nejčastěji pomocí vhozové šachty umístěné ve stropě
nebo v horní části reakční komory a uzavřené pecními dvířky, spalovací vzduch je
přiváděn (pomocí ventilátoru nebo tahem exhaustoru) pod rošt (nejčastěji rovný,
šikmý nebo stupňový), případně je přiváděn i sekundární vzduch nad rošt pomocí
speciálních trysek.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Pece se stupňovými a přesuvnými rošty
Stupňové rošty měly odstranit některé nedostatky rovinných roštů, jako například
nedostatečné promíchávání hořící vrstvy, propadávání jemnozrnného paliva
vzduchovými mezerami mezi roštnicemi apod. Stupňové rošty se umisťovaly
zpravidla do předtopeniště. Ze stupňových roštů vznikly mechanické přesuvné
rošty. Jsou vytvořeny z příčných stupňů, z nichž každý je složen z roštnic
řazených rovnoběžně vedle sebe. Celý povrch roštu je skloněn pod úhlem asi 15
až 18°. Jednotlivé stupně roštu jsou upevněny na nosné tyči tak, že konce
roštnic jednoho stupně se opírají o povrch roštnic stupně následujícího, po
kterém při pohybu kloužou. Pohyb vykonává buď každý stupeň roštu, nebo jen
liché stupně, kdežto sudé jsou upevněny nehybně, což záleží na konstrukci a
typu roštu. U mechanického přesuvného roštu se palivo přemisťuje ze stupně na
stupeň jejich pohybem. Při přesouvání a přesypu z jednoho stupně roštu na
druhý se palivo částečně převrací a smíchává se s palivem ještě nevzníceným.
Při pohybu vrstvy se rozlámou spečené kusy škváry a posouvající se vrstva
vytlačuje vyhořelou škváru z konce roštu do škvárové výsypky.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Rošty řetězové a pásové
Řetězový rošt je v podstatě nekonečný pás, jehož horní plocha, na které spočívá
vrstva paliva, tvoří roštovou plochu. U řetězového roštu je roštový pás složen z plochých
deskovitých roštniček, které jsou vlastně články mohutného Gallova řetězu.
Vrstva paliva na roštu je nehybná, nepromíchává se a její zapalování a prohořívání
probíhá od povrchu směrem dolů do vrstvy. Proto jsou pásové rošty vhodné pro spalování
pouze kvalitnějších druhů tříděných paliv.
Teplý spalovací vzduch podporuje vysoušení paliva na začátku roštu a vyhoření
škváry na konci. Jeho teplota však nemá přestoupit 250 °C, aby se neopalovaly roštnice.
Přitom se tato hodnota připouští pouze u velmi vlhkých paliv. V ostatních případech se
ohřívá vzduch na teplotu 150 až 200°C.
Spalování paliva na pásovém roštu:
1-sušení
paliva,
2-odplynění
a
vzněcování paliva, 3-hoření tuhé
hořlaviny, 4-vrstva paliva, 5-dohořívání
škváry, 6-škvára.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Účinek složení tuhých paliv na provoz roštových ohnišť
Spalování tuhých paliv v roštových ohništích nepříznivě ovlivňují zejména nehořlavé
složky paliva, tj. voda a popeloviny. Dalším činitelem, který může ovlivnit ve větší míře
spalování tuhých paliv v roštových ohništích, je zrnitost (třídění) tuhých paliv.
Pro tvorbu nánosů mají zásadní význam ty složky popela, které mají nízkou teplotu
měknutí, a také ty, které se při spalovacím procesu v ohništi zplyní. Mezi složky s nízkou
teplotou měknutí patří především sloučeniny železa.
Obsahuje-li popel větší množství vápníku ve formě kysličníku vápenatého CaO nebo
síranu vápenatého CaSO4, probíhají při teplotách 800 až 900 °C reakce, při nichž vzniká
sirník vápenatý CaS, který je měkký a lepkavý.
Nánosy stmelené a slinuté
Stmelené nánosy se tvoří převážně v oblastech s nižšími teplotami spalin, tj. zejména
ohříváku vody a ohříváku vzduchu, a v některých případech také na varných trubkách.
Slinuté nánosy se často vyskytují u starších kotlů s nízkým a nedostatečně
vychlazeným ohništěm. Teplota plynných spalin bývá v těchto místech vyšší než teplota
měknutí popílku nebo některých složek v něm obsažených, takže rozměklý popílek se
přilepí na kovovou výhřevnou plochu.
Tvoření slinutých nánosů u popela určitých vlastností a určitého složení závisí
především na:
- teplotě spalin opouštějících ohniště,
- množství popílku ve spalinách odcházejících z ohniště,
- stupni vyhoření popílku.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Nepříznivý vliv vyššího obsahu vody v palivu na provoz roštových
ohnišť
Vyšší obsah vody v palivu způsobuje v ohništích roštových kotlů značné obtíže.
Za větší množství se považuje obsah vody nad 35 až 40 %. V takovém případě je
nutné zaměřit se na odstranění nadměrné vlhkosti z paliva.
K dosažení zápalné teploty paliva na roštu je zapotřebí větší množství tepla na
odpaření nadměrné vlhkosti. K tomu je ovšem nutná určitá delší doba, což způsobuje,
že se část plochy roštu nevyužije ke spalování, ale pouze k předsoušení paliva.
Kromě toho, že zvýšená vlhkost v palivu snižuje jeho výhřevnost o výparné teplo
vody, projevuje se její nepříznivý vliv ještě při tvorbě nánosů na výhřevných plochách
ohříváku vody a vzduchu.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Fluidní spalování
Fluidní jev (fluidizace), kterého se využívá při fluidním spalování, je možno
charakterizovat jako vznášení drobných hmotných částeček působením dynamického
účinku protékajícího, tzv. fluidizačního média. Fluidizačním médiem může být kapalina
nebo plyn. Pro fluidní spalování bude fluidizačním médiem nejčastěji vzduch.
Fluidní ohniště:
1-přívod paliva, 2-šikmý řetězový rošt, 3přívod fluidizačního vzduchu, 4-spalovací
prostor, 5-odvod škváry.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Spalování paliv se škvárující fluidní vrstvou
Jak už označení tohoto způsobu fluidního spalování napovídá, dochází u něho v
důsledku vyšších teplot ve fluidní vrstvě ke spojení částic paliva ve větší kousky, tj. ke
škvárování.
Spalování paliv s bezškvárovou fluidní vrstvou
Podstatou fluidního spalování s bezškvárovou fluidní vrstvou je zajištění fluidizace
palivových a popelových částeček po celou dobu jejich prodlevy ve fluidním ohništi.
Základním znakem fluidního spalování je zplyňovací charakter tohoto procesu.
Součinitel přebytku vzduchu je vždy menší než 1. V důsledku toho odchází z fluidního
ohniště místo spalin hořlavý plyn, který je nutno spálit v druhém prostoru. Pro jeho další
zpracování je příznivá jeho vysoká teplota (800 až 950 °C) a to, že současně s ním
dohořívají žhavé částice úletu z fluidní vrstvy.
Ohniště tohoto typu neumožňují spalovat kaloricky kvalitnější paliva bez chlazení
fluidní vrstvy hlavně z důvodů nebezpečí škvárování. Zmenšené množství paliva podstatně
méně chladí fluidní vrstvu a snižování množství fluidizačního vzduchu může vést až k tzv.
sednutí vrstvy a zastavení fluidizace.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Spalování hořlavých odpadů
Základní konstrukční znaky hlavních druhů pecí na zneškodňování odpadů
Roštové pece
Roštové pece, u nichž základem je spalování na roštech, se člení na pece
s pevnými rošty (vhodné pro malé výkony) a pece s pohyblivými rošty (pro střední a
velké výkony).
Pece s pevnými rošty
Pece s pohyblivými rošty
Tento typ spalovacích pecí na zneškodňování odpadů je možno dále členit podle
konstrukce vlastního roštu, na jehož správné funkci závisí kvalita spalovacího procesu
i hospodárnost provozu, obvykle se rozlišují následující provedení pohyblivých roštů:
•
natřásací rošty,
•
pásové rošty,
•
posuvné rošty,
•
otočné rošty,
•
válcové rošty.
Tyto pece jsou velmi rozšířeny a jsou používány především ke spalování
komunálních odpadů, ale rovněž pro některé druhy tuhých odpadů průmyslových,
případně odpad kombinovaný.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Bubnové rotační pece
Bubnové rotační pece je možno považovat za univerzální agregát na spalování odpadů,
v němž je možno spalovat nejen prakticky všechny druhy průmyslových odpadů, ale i
odpady komunální, kaly, pastovité, kapalné i pevné odpady. Výhodou bubnových rotačních
pecí je nejen dobré přehrnování a promísení odpadů a dobrý přístup spalovacího vzduchu
v důsledku otáčení pece, ale i z toho plynoucí intenzivní přenos tepla jak sáláním a
konvekcí, tak i kondukcí otočné nístěje, a zvýšené reakční teploty.
Rotační spalovací zařízení
s dohořívací komorou:
1-hořák v pevné vstupní hlavě, 2sušicí
pásmo,
3-spalovací
pásmo, 4-vychlazovací pásmo,
5-sekundární
vzduch,
6dohořívací a usazovací komora,
7-kontrolní okénko.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Šachtové pece
Mezi šachtové pece pro zneškodňování odpadů počítáme kuplovnu a tzv. šikmou
pec.
Kuplovna pro spalování odpadů je tvořena šachtou vyzděnou šamotovými
tvarovkami, v jejíž spodní části je výsuvný rošt a pod ním uzávěr, jehož střídavým
otevíráním a zavíráním je odstraňován popel.
Šikmá pec pro spalování odpadů je tvořena vyzděným pevným, šikmo uloženým
válcem v dolní části ukončeným vynášecím roštem.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Etážové pece
V důsledku spirálového postupu pecí je zajištěna dlouhá doba průchodu odpadu, což
umožňuje zpracování odpadů s vysokou vlhkostí, zejména kalů. Vrchní etáže jsou určeny
k sušení odpadu, střední ke spalování a dolní ke chlazení zbytků (popela). Spalovací
vzduch je přiváděn zespodu, tedy v protiproudu vůči směru postupu odpadu, spaliny jsou
odváděny v horní části etážové pece. Teploty v reakčním prostoru jsou 800 oC až 900
oC.
Etážová pec:
a-sušící pásmo, b-spalovací pásmo, cchladící pásmo, 1-přídavné spalování
odpadních kapalných paliv, 2-ventilátor
chladícího vzduchu,
3-výstup ohřátého
vzduchu, 4-ohřátý vzduch do hořáků, 5přívod odpadního materiálu, 6-odvod
plynných spalin, 7-etáže sušícího pásma,
8-odvod tuhých zbytků po spalování.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Muflové pece
Muflové pece jsou pece bezroštové, v nichž je odpad ukládán na nístěj tvaru vany nebo na
keramickou desku s vaničkovým provedením (jež je ze spodu topena) a to buď skrze vhazovací
šachtu nebo vrchním vhozem. Do spalovacího (reakčního) prostoru tvaru kvádru je zaústěn
hlavní (stabilizační) hořák, který současně slouží pro spalování kapalných odpadů.
Fluidní pece
Fluidního principu lze pro termické zneškodnění odpadů využít jak pro kapalné, tak i
pevné odpady, u těchto nutno zajistit předběžné nadrcení či rozemletí na stejnou zrnitost. Pro
spalování kapalných odpadů je nutno zajistit cizí nosné lože (nejčastěji uhelné nebo
keramické).
Komorové pece
Pece komorové se vyznačují pracovním prostorem tvaru komory s umístněním
podpůrných hořáků nejčastěji v bočních stěnách, odtahem spalin v zadní stěně a manipulačním
otvorem (pecními dveřmi) v přední stěně pece. Z hlediska způsobu práce je tepelný režim
těchto pecí periodický, tuhý odpad (nejčastěji velkorozměrový, který není možno bez úpravy
sázet do běžných typů spalovacích pecí) je nasazen na pevnou či výjezdnou nístěj (komorová
pec vozová), a po ohřátí na zápalnou teplotu podpůrnými hořáky probíhá vlastní režim
termického zneškodnění odpadu za teplot 800 oC až 1000 oC.
Prostorové pece
Prostorové pece jsou vhodné pro spalování kapalných odpadů a používají se především
v chemickém průmyslu.
Z konstrukčního hlediska jsou tvořeny buď ležatou nebo stojatou spalovací komorou
velkém objemu, v níž je rozprašován a následně spalován kapalný odpad za teplot 900 oC až
1200 oC.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Spalování biomasy
Biomasa je definována jako substance biologického původu (pěstování rostlin
v půdě nebo ve vodě, chov živočichů, produkce organického původu, organické odpady).
Biomasa je buď záměrně získávána jako výsledek výrobní činnosti, nebo se jedná o využití
odpadů ze zemědělské, potravinářské a lesní výroby, z komunálního hospodářství, z údržby
a péče o krajinu.
Způsob využití biomasy k energetickým účelům je do značné míry předurčen
fyzikálními a chemickými vlastnostmi biomasy. Velmi důležitým parametrem je vlhkost,
resp. obsah sušiny v biomase. Z technologického hlediska existují dvě hlavní skupiny zdrojů
energetické biomasy:
1. Biomasa záměrně produkovaná k energetickým účelům (energetické plodiny)
2. Biomasa odpadní
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Spalování dřevných odpadů
Dřevařský průmysl zpracovává ročně velké množství dřeva, ať už surového (pilařská
kulatina, dýhárenská a sirkárenská kulatina, sloupovina, prkna, fošny atd.), nebo
polotovarů a dřevařských výrobků (nábytek, chaty, domky atd.). Při této výrobě vzniká
značné procento dřevného odpadu, který nelze jinak zpracovat a nezbývá než ho
likvidovat spalováním.
Charakter a jakost dřevného odpadu jsou závislé na technologickém zpracování dřevné
hmoty. Pro volbu způsobu spalování a druhu spalovacího zařízení je rozhodující
především vlhkost odpadu a velikost částic odpadu ("zrnění" odpadu).
Spalovací zařízení na spalování dřevních odpadů
•spalovací zařízení na suchý dřevní odpad do obsahu vody W = 30% (pro spalování
dřevních odpadů, které vznikají při zpracování vysoušené dřevní hmoty např.
z nábytkářského průmyslu, výroby sportovních potřeb, hudebních nástrojů a pod.),
•spalovací zařízení na vlhký dřevní odpad do obsahu vody W = 30 až 40% (spalování
kůry, lesní štěpky a dřevních odpadů ze surové dřevní hmoty např. vlhké piliny od
rámových pil a pod.).
Spalovací proces dřeva probíhá v následujících čtyřech fázích:
• fáze sušení, odpařování vody z paliva,
• fáze uvolňování plynné složky paliva,
• fáze spalování plynné složky paliva,
• fáze spalování pevných látek, zejména uhlíku
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Spalovací zařízení na suchý dřevní odpad
•
Nižšímu obsahu vody v palivu odpovídá kratší doba potřebná pro jeho vysušení. Za
touto etapou pak probíhá uvolňování prchavé hořlaviny, kterou je nutno mísit se spalovacím
vzduchem, aby došlo k jejímu dokonalému vyhoření. V případě dopravy paliva vzduchem
(pneumatickou dopravou) do spalovací komory bude palivo obklopovat vrstva transportního a
současně spalovacího vzduchu.
•
Při vyšším obsahu vody v palivu bude doba potřebná pro vyhoření částice delší, než
doba jeho setrvání ve vznosu. Tím pak zmizí i žádoucí vliv obalové vrstvy spalovacího
vzduchu a takto mokré palivo nebude již možné spalovat ve vznosu.
•
Brusný prach, suché piliny nebo hobliny se spalují v ohništích ve vznosu.
•
Spalování suchého dřevného prachu, případně pilin se uskutečňuje v roštových kotlích
jako přídavné topení.
•
Prachový dřevný odpad se zavádí do spalovacího prostoru kotle prostřednictvím
štěrbinových hořáků, kde shoří ve vznosu.
•
Kombinované spalování uhlí na roštu a dřevného odpadu ve vznosu má příznivý vliv na
snížení tuhého úletu (popílku) z ohniště do komína.
•
Pro spalování suchého a drobného dřevného odpadu (piliny, hobliny, prach), který je
dále nezpracovatelný, vyrábí se cyklónová předtopeniště k plamencovo-žárotrubným baleným
kotlům.
•
Dalším typem kotlů na spalování suchých dřevních odpadů (piliny, brusný prach a
drcený dřevní odpad) jsou kotle se spodním přívodem paliva.
•
Pro menší tepelné výkony teplovodních kotlů cca do 100 kW se používají kotle na
kusový dřevní odpad, které pracují na principu zplyňování dřevní hmoty.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Spalovací zařízení na vlhký dřevní odpad
Maximální obsah vody v dřevním odpadu, s ohledem na spalování, je
ohraničen požadavkem, aby teplota ve spalovací komoře byla minimálně 900 °C.
Tento požadavek je z toho důvodu, že při podkročení teploty 900 °C dochází při
nevyhořelých plynech ve spalinách k reakci:
CO2 + C = 2 CO,
která při teplotě pod 900 °C probíhá směrem vlevo a přechází na tvar:
2 CO = CO2 + C,
kde uhlík C se vylučuje ve formě sazí. To je však velmi nežádoucí jev, kterému
chceme během provozu zabránit.
• Pro spalování dřevních odpadů při součiniteli přebytku spalovacího vzduchu n = 1,3
a teplotě spalovacího vzduchu 20 °C pak vychází maximální hranice obsahu vody v
palivu Wmax = 60 %.
• Pokud bude vyšší součinitel přebytku spalovacího vzduchu např. n = 1,5 bude i
maximální obsah vody v palivu snížen na hodnotu Wmax = 55 %.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Kotle o výkonu 20 - 60 kW
Principiálně (z dnešního pohledu) je možné vyrobit kotel na dřevo o minimálním
výkonu asi 17 kW při splnění podmínek účinnosti spalovacího procesu a ekologických
parametrů. V těchto kotlích je nejobvyklejším palivem kusové dříví (polena).
Spalování probíhá třístupňovým procesem v jednotlivých zónách:
1. zóna - vysoušení a zplynování dřevní hmoty
2. zóna - hoření dřevního plynu na trysce s přívodem předehřátého sekundárního
vzduchu
3. zóna - dohořívání v nechlazeném spalovacím prostoru.
Schéma spalovacího zařízení se spodním přívodem paliva:
1-přívod paliva, 2-pásmo sušení, 3-pásmo uvolňování prchavé hořlaviny, 4-pásmo
vyhořívání prchavé hořlaviny, 5-pásmo vyhořívání koksového zbytku.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Kotle s většími tepelnými výkony 100 kW až 5 MW se spodním přívodem
paliva
Konstrukce kotlů s výkony cca 100 kW až 5 MW a více jsou velmi podobné. Použiti kotlů
vyšších výkonů si vzhledem k automatizaci procesu spalování vyžaduje úpravu paliva ve
formě štěpky (v případě spalování dřevních odpadů je palivo už obvykle připraveno ve formě
špalíků, odřezků, hoblin nebo pilin). Pro dopravu paliva se pak obvykle používají šnekové
dopravníky a podávací zařízení.
Tento typ spalovacího zařízení plně respektuje vlastnosti dřevních odpadů jako paliva, to
je vysoký obsah vody a prchavé hořlaviny. Proto tato zařízení dosahují velmi dobrou tepelnou
účinnost.
Pásmo hoření je v nejhořejší části vrstvy. Předpokládá se, že částice dřevního odpadu
jsou
v okamžiku výstupu na povrch vrstvy již většinou ve formě dřevěného uhlí, když
předtím prošly stádiem uvolňování prchavé hořlaviny, spékání a nakypření spečených částic
dřevěného uhlí působením mechanizmu, kterým se posouvají zdola nuceně nové dávky
dřevního odpadu.
Spalovací zařízení pro spalování mokré kůry:
1-šnekový podávač, 2-pevný rošt, 3-vertikální cyklónové
ohniště, 4-primární spalovací vzduch, 5-sekundární spalovací
vzduch, 6-horké spaliny, 7-parní kotel.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Spalování slámy
Počátky využití slámy pro energetické účely byly samozřejmě u zemědělců.
Jednalo se o spalovací zařízení menších výkonů, kolem 50 - 100 kW pro potřeby
rodinných farem. Tvar spalovací komory byl přizpůsoben balíkům slámy. Původní kotle
byly na ruční přikládání, lepší kotle měly zásobník balíků, aby nebylo potřeba často
přikládat.
Kotel na obří balíky s řízeným
spalováním:
1-spalovací prostor, 2-ventilátor, 3rozvaděč, 4-teplovodní čidlo, 5-přívod
spalovacího vzduchu, 6-odvod spalin.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Spalování slámy
Při výhradním spalování slámy, která má větší obsah chloru než dřevo, dochází u
parních kotlů k zvláštnímu jevu, při kterém se zaznamenává zvýšená koroze přehřívačů
páry, kdy teplota kovových teplosměnných částí překračuje 500°C, což je vzhledem k
potřebné účinnosti požadováno.
Tavící poměry popela jsou podstatně ovlivněny koncentrací vápníku, hořčíku a
draslíku. Zatímco Ca a Mg bod tavení zvyšuje, vedou K i chloridy k poklesu. Proto vykazují
biopaliva odvozená od dřevní fytomasy vlivem vysokého obsahu Ca a Mg vyšší body
tavení než stébelniny.
Problémem je i znečištění teplosměnných ploch, draslem bohatý popel se již od cca
850 °C spéká ve sklovitou hmotu, která velmi pevně přilne k vyzdívce a k roštu. Při
mechanickém čištění se odlupují vrstvy vyzdívky, samotné vyklízení popele je obtížné.
Proto, zejména u větších topenišť, jakými právě zařízení místních tepláren jsou, by vždy
mělo být zplynování paliva (teplota 600oC) a dohoření spalných plynů (teplota do 1100oC)
od sebe odděleno.
Teploty měknutí, tavení a tečení popelovin u dřevin a stébelnin.
Jednotka
Dřevní biopaliva
Stébelniny
Teplota měknutí
oC
1 100 – 1 160
890 – 950
Teplota tavení
oC
1 250 – 1 340
1 050 – 1 150
Teplota tečení
oC
1 300 – 1 350
1 150 – 1 200
Parametr
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Zplyňování
Zplyňování je proces, kde biomasa pod vlivem tepla a s minimálním nebo žádným
přívodem kyslíku vytváří spalitelný plyn, který by mohl být použit jako palivo v např.
plynové turbíně nebo spalovacím motoru. Ve zplyňovači je biomasa vysušena,
pyrolyzována, spalována a redukována v různých zónách procesu zplyňování. Teplota
zplyňování biomasy je 800 - 900 oC a vyrobený plyn obsahuje z podstatné části kysličník
uhelnatý, vodík a metan.
Atmosférické zplyňování
Jestliže ke zplyňování dochází za atmosférického tlaku, musí být plyn ochlazován na
nízkou teplotu a pečlivě čištěn dříve, než může být stlačen na tlak požadovaný pro
plynovou turbínu. Kompresor musí tlakovat plyn. Chlazení horkého plynu ze zplyňovače
snižuje tepelnou účinnost, pokud nelze vyrábět teplo.
Tento proces umožňuje krakování dehtu a čištěni plynu, proto se zdá, že zajišťuje
dobré možnosti pro výrobu plynu požadované kvality pro plynovou turbínu nebo spalovací
motor.
Zplyňování pod tlakem
Pokud ke zplyňování dochází za zvýšeného tlaku, plyn je možno přivést přímo k
plynové turbíně nebo motoru bez stlačování. Plyn se musí pouze ochladit na méně než
400 oC a filtrovat. Pro stlačení vzduchu do zplyňovače se používá kompresor pro plynové
turbíny.
Přibližně 10 % průtoku vzduchu se odebírá z ventilu kompresoru a tlakové ztráty v
částech zplyňovače jsou kompenzovány v pomocném kompresoru. Zplyňovač je navržen
tak, aby zajišťoval základní krakování dehtu a prach je odstraňován ve vysokoteplotním
filtru za zplyňovačem. Potíž u tohoto procesu tkví v tom, že palivo musí být přiváděno do
zplyňovače navzdory vysokému tlaku, přibližně 20 bar.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
Technika a technologie zpracování odpadů
Ing. Jan Malaťák, Ph.D.