Laboratoř zplyňování je zaměřena na výzkum a vývoj v oblasti fluidního zplyňování biomasy, alternativních paliv a vybraných typů odpadů. Výzkumné aktivity jsou zaměřeny na oblasti výzkumu zplyňování různých typů paliv a zplyňovacích medií, výzkum v oblasti čištění produkovaného energoplynu a v neposlední řadě na výzkum spalování nízkovýhřevného plynu.

Experimentální výzkum probíhá na atmosférickém fluidním zplyňovacím generátoru BIOFLUID v areálu FSI VUT v Brně. Zařízení je schopno zplyňovat biomasu, alternativní palivo a odpady ve formě pelet, štěpky, drtě do velikosti cca 2-3 cm. Jako zplyňovacího media lze využít celé řady alternativ: vzduch, vodní páry, kyslík, spaliny a samozřejmě kombinace výše uvedených medií. Technologie umožňuje přesné dávkování jednotlivých medií a realizaci přesně definovaných směsí. Všechna média, včetně páry možno předehřívat na teplotu až 600°C.

V rámci vývoje a výzkumu se zaměřujeme na testování nových paliv, ale zejména na vliv provozních podmínek na složení plynu a obsah nečistot.

Experimentální jednotka je dále osazena bariérovým katalytickým filtrem, který využívá dolomitové náplně pro čistění plynu a krakování dehtu. V rámci výzkumu čištění plynu probíhal na zařízení opakovaně také výzkum a vývoj v oblasti čištění pomocí mokrých vypírek plynu vodou i organickými rozpouštědly. Jedním z výstupů výzkumu je mimo jiné poloprovozní trať pro mokrou vypírku.

Produkovaný plyn je možné spalovat v připojené nechlazené spalovací komoře, osazené měřením teplotního a tlakového pole. Komora umožňuje sledovat podmínky spalovacího procesu. Komora je osazena vířivým hořákem s tříúrovňovým přívodem přesně definovaného množství spalovacího vzduchu. Komora slouží zejména k výzkumu spalování nízkovýhřevného plynu, zejména s ohledem na stabilitu hoření a množství produkovaných emisí.

Pro realizaci testů jsem schopni Vámi dodané palivo v přiměřeném množství mechanicky upravit drcením, případně také zpeletovat či zbriketovat.

U paliv také zajistíme základní palivový rozbor – viz Palivová laboratoř, který může být doplněn také o analýzu tepelného rozkladu paliva pomocí TGA technologie.

Při měření sledujeme on-line složení plynu (CO, CO2,CxHY, H2, O2) a provádíme standartní odběr vzorků pro detailní off-line analýzu pomocí plynové chromatografie. Dále provádíme odběry vzorků dehtů záchytem do organických rozpouštědel a následnou analýzou pomocí chromatografu. Více v popisu přístrojového vybavení.

Co nabízíme

• Výzkum a vývoj v oblast fluidního zplyňování, včetně matematických modelů
• Zplyňovací zkoušky různých typů tuhých paliv, včetně rozborů a analýzy paliva
• Zplyňovací zkoušky s využitím různých medií (vzduch, vodní páry, kyslík, obohacený vzduch a jejich kombinace)
• Výzkum a vývoj v oblasti čištění produkovaného plynu mokrou i suchou, katalytickou metodou
• Výzkum a vývoj v oblasti spalování nízkovýhřevných plynů
• Konzultace v oblasti zplyňování tuhých paliv a energetického využívání biomasy a odpadů 
• Odběry a analýzy plynných produktů zplyňování a dehtů
• Odborné přednášky z dané problematiky

Vybavení

V rámci měření, výzkumu a vývoje je využívána celá řada zařízení:

• Atmosférický fluidní zplyňovací generátor Biofluid o výkonu 100 kW
• Horký dolomitický filtr plynu
• Peletizér JPE 200 a drtič materiálu
• Termogravimetrický analyzátor (TGA) Jupiter 449 F3 – NETZSCH
• Online analyzátor plynu
• Spalovací komora plynu
• Elektrický vyvíječ páry do teploty 600°C
• Analyzátor spalin
• Plynový chromatograf MASTER pro analýzu dehtů
• Plynový chromatograf PERKIN ELMER a HPST 8811 pro analýzu plynů
• Vybavená palivová laboratoř – viz. Palivová laboratoř.

 Podrobnější informace o uvedených přístrojích naleznete v přehledu přístrojového vybavení.

Vybrané realizované projekty

• Projekt OPVVV - Centrum výzkumu nízkouhlíkových technologií, zahájení: 01.01.2018, ukončení: 31.12.2022
• TH02030120, Termické zpracování zbytků po suché fermentaci, zahájení: 01.01.2017, ukončení: 29.02.2020
• TH02020032, Vývoj technologie pro čištění a úpravu syntézních plynů, zahájení: 01.01.2017, ukončení: 31.12.2019
• Grantová agentura České republiky 101/06/0650: Výzkum čištění energoplynu
• Doktorský projekt „Energie z biomasy“, GAČR 101/03/H064
• EUREKA OE 146: Horký filtr na čištění plynu vyrobeného zplyňováním
• Grantová agentura České republiky 10/04/1278: Energetické parametry biomasy
• Výzkumný záměr MŠMT č. MSM 0021630502 „Ekologicky a energeticky řízené soustavy zpracování odpadů a biomasy“
• Smluvní výzkum -  Test gasifikace pyrolýzního zbytku z agropelet ve fludním zplynovaci s přídavkem páry - AXIOM TECH s.r.o

Vybrané publikace a výsledky

• VAVŘÍKOVÁ, P.; BALÁŠ, M.; ELBL, P.; LISÝ, M.; MILČÁK, P.; KRACÍK, P.; SITEK, T. Syngas Cleaning Using Wet Scrubber with Water and Organic Liquid. In 27th European Biomass Conference and Exhibition Proceedings. EUROPEAN BIOMASS CONFERENCE AND EXHIBITION PROCEEDINGS. ETA Florence, 2019. s. 881-887. ISBN: 978-88-89407-19-6. ISSN: 2282-5819.
• VAVŘÍKOVÁ, P.; ELBL, P.; BALÁŠ, M.; LISÝ, M.; MILČÁK, P. Design of Syngas Cleaning by Wet Scrubber. TOP2018, 24th annual International Scientific Conference. M. Horvát. Bratislava: SPEKTRTUM STU, 2018. s. 35-35. ISBN: 978-80-227-4835-3.
• BALÁŠ, M.; LISÝ, M.; MILČÁK, P.; POSPÍŠIL, J. Assessment of four ways of gas purification by biomass gasification. In European Biomass Conference and Exhibition Proceedings. 2018. ETA-Florence Renewable Energies, 2018. s. 688-693. ISBN: 978-88-89407-18-9.
• ELBL, P.; LISÝ, M.; BALÁŠ, M.; MILČÁK, P.; VAVŘÍKOVÁ, P. Gasification of Biodegradable Wastes. TOP2018, 24th annual International Scientific Conference. M. Horvát. Bratislava: SPEKTRTUM STU, 2018. s. 8-8. ISBN: 978-80-227-4835-3.
• BALÁŠ, M.; LISÝ, M.; MILČÁK, P.; POSPÍŠIL, J. Influence of steam temperature on biomass gasification process. Waste forum, 2018, č. 5, s. 372-378. ISSN: 1804-0195
• BALÁŠ, M.; LISÝ, M.; KRACÍK, P.; POSPÍŠIL, J. Municipal solid waste gasification within waste- to energy processing. MM Science Journal, 2017, roč. 2, č. 2, s. 1783-1788. ISSN: 1805-0476.
• BALÁŠ, M.; LISÝ, M.; POSPÍŠIL, J. Steam Biomass Gasification - Effect of Temperature. Applied Mechanics and Materials, 2016, č. 832, s. 49-54. ISSN: 1662-7482.
• LISÝ, M.; BALÁŠ, M.; ŠPILÁČEK, M.; SKÁLA, Z. OPERATING SPECIFICATIONS OF CATALYTIC CLEANING OF GAS FROM BIOMASS GASIFICATION. Acta Polytechnica, 2015, roč. 55, č. 6, s. 401-406. ISSN: 1210-2709.

Vybrané diplomové a bakalářské práce

Při realizaci výzkumných a vývojových aktivit se snažíme spolupracovat se studenty bakalářských a magisterského studia, kdy výsledkem spolupráce jsou kvalitní bakalářské a diplomové práce. Při jejich realizaci mají možnost studenti využívat zázemí a vybavení laboratoře, zapojit do realizace řešených projektů, navázat kontakt s průmyslovými partnery a získat celou řadu praktických poznatků o měření a vývoji spalovacích technologií:

• DUBINOVÁ, Petra. Zplyňování biomasy v kyslíkové atmosféře. Brno, 2019. Diplomová práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, Energetický ústav. Vedoucí práce Marek Baláš.
• BUDAI, K. Zplyňování biomasy v atmosféře se zvýšeným obsahem oxidu uhličitého. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2019. 68 s. Vedoucí diplomové práce doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D..
• VYPUŠŤÁKOVÁ, V. Atmosferické zplyňování biomasy s přídavkem kyslíku a vodní páry. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2019. 71 s. Vedoucí diplomové práce doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D..
• ELBL, P. Optimalizace podmínek zplyňování biologicky rozložitelných odpadů. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2018. 69 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Martin Lisý, Ph.D.
• VAVŘÍKOVÁ, P. Návrh čištění energoplynu mokrou metodou. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2018. 86 s. Vedoucí diplomové práce doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.
• KUBÍK, M. Návrh čištění odpadních plynů. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2018. 95 s. Vedoucí diplomové práce doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.
• HNILIČKOVÁ, V. Zplyňování drcených dřevotřísek. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2012. 57 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Martin Lisý, Ph.D.

Kontakt

doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.
Energetický ústav, FSI VUT v Brně
e-mail: balas.m@fme.vutbr.cz
tel.: +420 541 142 583

Ing. Martin Lisý, Ph.D.
Energetický ústav, FSI VUT v Brně
e-mail: lisy@fme.vutbr.cz
tel.: +420 541 142 582