David Andert, Jaroslav Kára, Volkhard Scholz: Spalování biomasy

V České republice pracuje mnoho kotlů určených pro spalování hnědého uhlí a na druhé straně též přes 30 tisíc kotlů na dřevo. Předmětem naší práce je odzkoušení spalování směsných paliv (biomasa - uhlí) v obou typech kotlů. První zkoušky spalování v uhelných kotlích přinesly vesměs příznivé výsledky.

In the present time, there are many wood combustion boilers in operation in the Czech Republic. The purpose of our work was to provide posibilities of combustion with use of straw, respectively to facilitate a substitution of coal on straw in coal boilers. In comparison with brown coal combustion, mutual combustion of straw and brown coal provides less emission of harmful substances (Co and NO_x).

V České republice pracuje mnoho kotlů určených pro spalování hnědého uhlí a na druhé straně též přes 30 tisíc kotlů na dřevo. Pro rozšíření možnosti použití různých druhů paliv bez negativního vlivu na životní prostředí byly přistoupeno ke spalovacím zkouškám směsných paliv (biomasa - uhlí) v obou typech kotlů. Naše pokusy jsou zaměřeny dvěma směry a to v uhelných kotlích spalovat uhlí s přídavkem biomasy a na druhé straně v kotlích na dřevo spalovat slámu s přídavkem uhlí.

Protože biomasa - sláma má velmi nízký obsah síry, organického dusíku a popela, lze očekávat při jejím spoluspalování s uhlím snížení emisí jak plynných tak pevných škodlivin. Vysoký obsah prchavé hořlaviny ve slámě spolu s nízkou popelnatostí podstatně přispěje ke snížení ztráty mechanickým nedopalem - tuhých zbytků spalování, takže vedle snížení emisí lze očekávat i zvýšení celkové účinnosti spalovacího procesu.

Spalovací zkoušky byly provedeny u kotle ARK 1000 s fluidním reaktorem. Jako palivo bylo používáno mostecké uhlí aditivované a pšeničná sláma.

Obsah			stav analyzovaného vzorku
Obsah			původní	bezvodý	hořlavina
- vody	W	%	13,1
- popela	A	%	5,08	5,84
- prchavé hořlaviny	V	%	66,43	76,36	81,10
- vodíku	H	%	4,89	5,62	5,97
- uhlíku	C	%	40,67	46,75	49,65
- síry organické	S^o	%	0,09	0,10	0,11
- dusíku	N	%	0,51	0,59	0,63
- kyslíku	O	%	35,75	41,10	43,64
- síry veškeré	S	%	0,09	0,10
Výhřevnost	Qi	MJ.kg^-1	14,66	16,87	18,08

Vliv současného spalování slámy a uhlí lze hodnotit kladně ze všech hledisek.

Podstatně klesla celková popelnatost v palivové směsi oproti popelnatosti samotného uhlí. Toto se příznivě projevuje v celkovém snížení tuhých zbytků spalování.

Uhlí		zkouška 1	zkouška 2
zrnění	mm	0-10	0-10
voda	%	27,0	27,0
popel	%	26,6	30,2
popel v sušině	%	36,5	41,5
síra	%	0,8	0,8
chlor	%	0,006	0,008
CaO+MgO	%	3,14	5,01
výhřevnost	MJ.kg^-1	11,8	10,3
Sláma:uhlí
hmotnostní	%	33 : 67	0 : 100
tepelný	%	37 : 63	0 : 100
Tepelná bilance
Tepelný výkon		847	679
příkon v palivu		1 218	1 036
účinnost kotle		62	61,4

Emise SO₂ byla v porovnání se spalováním samotného uhlí podstatně nižší.

Přes zvýšení teploty ve spalovací komoře nebyla zaznamenána zvýšená emise NO_x, naopak bylo zjištěno mírné snížení.

Popelová bilance vykázala podstatně vyšší zachycování popela v ohništi.

Podstatným nedostatkem zkoušek bylo použité zařízení, které vykazovalo netěsnost spalovací komory kotle

Závěrem lze konstatovat, že podíl slámy při současném spalování uhlí může být i vyšší.

Protože biopaliva mají obecně nižší energetickou hustotu než fosilní paliva, je snaha zvýšit energetickou hustotu biopaliva. Proto byla přistoupeno ke zkušební výrobě briket ze směsy 70 % sláma + 30% hnědé uhlí a 90 % sláma + 10 % hnědé uhlí pro kotle na dřevo.

Kára, J. : Stanovení možností využití odpadní biomasy ze zemědělské a potravinářské výroby pro výrobu tepla ekologicky šetrným způsobem. VÚZT Praha 1997.