Sborník přednášek z konference Energie z biomasy XIV
Vydavatel: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství
Vydání: první
Rok vydání: 2013
Náklad: 45 ks
Počet stran: 90
ISBN 978-80-214-4775-2

Články lze stahovat jednotlivě v obsahu pod jejich názvy nebo je pod tímto odkazem celý sborník.

O b s a h 

BENIAK J., KRIŽAN P., MATÚŠ M.
Energetická bilancia obnoviteľných zdrojov energie
Biomasa je v súčasnej dobe veľmi populárna, a čoraz viac sa skloňuje vo všetkých pádoch v kontexte obnoviteľných zdrojov energie, alebo ako náhrada za fosílne palivá. Príroda ale aj ľudia produkujú veľké množstvo bioproduktov, ktoré môžeme zahrnúť do skupiny biomasa. Rovnako aj obnoviteľné zdroje energie, ako je slnečná, veterná, vodná energia, majú svoje miesto v každodennom živote a majú veľkú popularitu. Tieto zdroje energie sú vo veľkej miere podporované a dotované na úrovni národnej legislatívy, grantov a projektov. Rovnakú podporu majú aj na globálnej úrovni Európskej únie, ktorá investuje ročne miliardy eur na výskum, vývoj, propagáciu a stavbu zariadení na spracovanie biomasy, alebo premenu obnoviteľných zdrojov energie na elektrickú. V tomto článku budú popísané možnosti využitia rôznych obnoviteľných zdrojov energie a biomasy a energetická bilancia týchto zdrojov energie.

BIATH P.       
Porovnanie energetickej efektívnosti peletovacích lisov s výkonom do 500kg/hod.
Príspevok sa venuje porovnaniu energetickej efektívnosti peletovacích lisov, ktoré majú hodinový výkon do 500 kg. Analýza peletovacích lisov bola vykonaná na globálnej úrovni. Medzi peletovacie lisy boli zaradené aj guľové peletovacie lisy vyvíjané na SjF STU v Bratislave. Základnými parametrami, ktoré sme potrebovali zistiť bol hodinový výkon stroj, príkon stroja a typ konštrukcie peletovacieho lisu. Lisy boli rozdelené do troch kategórií – lisy s horizontálnou, vertikálnou matricou a guľové peletovacie lisy. Výstupom príspevku je graf kde je popísaná závislosť energetickej efektívnosti od hodinového výkonu jednotlivých strojov.

HÁDKOVÁ K.
Membránové moduly a jejich využití pro úpravu bioplynu
Bioplyn patří mezí významné alternativní zdroje energie. Bioplyn je možné upravit na biomethan a využít pak jako náhradu za zemní plyn. Jednou z možností, jak bioplyn takto upravit, je membránová separace. Tato práce uvádí základní informace o bioplynu a dále se věnuje membránám, membránovým modulů a provozním parametrům, které proces ovlivňují.

HAVLÍK J., DLOUHÝ T.      
Sušení biomasy pro energetické využití
V článku je prezentován energetický přínos integrace kontaktního sušení biomasy s využitím tepla brýdové páry do systému teplovodní výtopny. Ve srovnání se standardními metodami sušení je navrhované řešení energeticky úspornější a umožňuje efektivní využití tepla odpadní brýdové páry, což vede k výraznému zvýšení energetické účinnosti. Sušením je navíc možné využít druhy biomasy s velmi vysokým obsahem vody, které jsou samostatně nespalitelné. Realizovatelnost navrženého systému je prokázána ekonomickým hodnocením. Ekonomická efektivnost se zvyšuje se zvyšujícím se vstupním obsahem vody a se zvyšujícím se stupněm vysušení biomasy.

JÍLKOVÁ L., CIAHOTNÝ K., KUSÝ J.       
Pyrolýza hnědého uhlí s následným katalytickým štěpením těkavých produktů
Pyrolýzní hnědouhelné dehty lze využít k rafinační úpravě k získání látek vhodných k výrobě pohonných hmot. Rafinační úprava kapalin získaných pyrolýzou z hnědého uhlí je však obtížná, protože při zahřívání reagují některé složky těchto kapalin za tvorby vysoce molekulárních látek, což vede až ke ztuhnutí zahřívané tekutiny. Proto byla zkoumána možnost rafinační úpravy těkavých produktů pyrolýzy hnědého uhlí v parní fázi ještě před jejich kondenzací dvoustupňovou termicko - katalytickou rafinací. K rafinaci byla použita v prvním stupni alumina a ve druhém stupni katalyzátor na bázi W-Ni. Tyto látky byly umístěny ve vrstvách přímo do pyrolýzního reaktoru nad vrstvu pyrolyzovaného uhlí, takže všechny těkavé pyrolýzní produkty vznikající během pyrolýzy hnědého uhlí procházely postupně oběma vrstvami. Z provedených pyrolýzních testů vyplývá, že použití katalyzátoru nemá výrazný vliv na výtěžky jednotlivých produktů, ale zlepšuje jak vlastnosti pyrolýzního plynu, tak organické fáze pyrolýzního dehtu, která je určena k dalšímu rafinačnímu zpracování.

KRACÍK P., ŠNAJDÁREK L., POSPÍŠIL J.  
Teorie varu na skrápěném horizontálním trubkovém svazku
Tento článek shrnuje základní fyzikální poznání v oblasti výpočtu součinitele přestupu tepla při varu na skrápěných výměnících, kde skrápěcí kapalinou je voda. Uplatnění těchto výměníků je široké, vzhledem k tomu, že díky vytvoření tenkého kapalného filmu dochází k efektivnímu oddělení kapalné od plynné fáze, resp. dochází i k efektivnímu přenosu tepla z povrchu skrápěných trubek směrem do skrápěcí kapaliny. Tento typ výměníků je využíván například při destilaci slané vody, či s další chemickou látkou jako absorbentem v absorpčních jednotkách, kde v obou dvou případech lze využít nízko potenciální teplo za předpokladu, že v prostředí kolem skrápěcí kapaliny je vytvořen podtlak, tj. sníží se teplota bodu sytosti vody.

KRIŽAN P., MATÚŠ M., BENIAK J.
Doba stabilizace výliskov resp. dilatácia výliskov z biomasy
V predkladanom príspevku chceme prezentovať vplyv doby stabilizácie resp. dilatácie výlisku z biomasy na výslednú kvalitu výlisku z biomasy. Okrem všeobecne známeho vplyvu technologických parametrov procesu lisovania na výslednú kvalitu výliskov je veľmi dôležité definovať a kvantifikovať aj vplyv uvedených parametrov na dilatáciu výliskov po lisovaní. Dilatácia výliskov ovplyvňuje výslednú kvalitu výliskov. Úvodná časť príspevku je venovaná popisu rozdielu medzi dobou stabilizácie výliskov a dilatáciou výliskov z biomasy. V príspevku sú prezentované výsledky experimentov, ktoré boli realizované na našom pracovisku. Hlavným cieľom experimentov bolo získať relevantné informácie o vplyve technologických parametrov procesu lisovania na dilatáciu výliskov z biomasy.

LISÝ M., BALÁŠ M., ŠPILÁČEK M., SKÁLA Z.     
Technicko-ekonomická optimalizace mikrokogenerační jednotky využívající energie z biomasy
Příspěvek se zabývá porovnáním několika variant řešení mikrokogenerační technologie s využitím spalování nebo zplyňování biomasy ke kombinované výrobě elektrické energie a tepla pro jednotku o výkonu 200 kW. Bylo zpracováno celkem šest základních variant, pro které bylo zpracováno několik alternativních řešení, jež byly následně porovnány a vyhodnoceny.

MATÚŠ M., KRIŽAN P.        
Vplyv veľkosti frakcie drevnej biomasy na energetickú náročnosť procesu výroby tuhých biopalív
Partikulárna látka z biomasy akou sú drevné piliny je veľmi rôznorodá. Základným parametrom vypovedajúcim o lisovanej partikulárnej látke je jej stlačiteľnosť kvantifikovaná súčiniteľom stlačiteľnosti. Poznanie tohto súčiniteľa pre konkrétny materiál je základným predpokladom aplikácie rovníc stlačiteľnosti pri popise procesu lisovania a výpočtoch potrebného pracovného zaťaženia. Príspevok sa zaoberá metodikou stanovenia súčiniteľa stlačiteľnosti drevných pilín a realizovanými experimentmi na jeho kvantifikovanie pre borovicové piliny. Experimenty sú realizované v dvoch úrovniach. V prvej úrovni je experimentálne skúmaný vplyv veľkosti frakcie na konečnú stlačiteľnosť borovicových pilín. Dosiahnuté výsledky hovoria o správaní sa tlakového zaťaženia pri zmene parametrov partikulárnej látky. V druhej úrovni sú vyhodnotené experimenty a jednotlivé parametre optimalizované tak, aby sa dosiahla minimálnu energetická náročnosť procesu pri maximálnom stupni zhutnenia. Výsledky výskumu budú využité na vývoj nových technológií a zariadení pre zhutnenie biomasy do formy tuhého ušľachtilého biopaliva.

MOSKALÍK J., ŠTELCL O., ŠNAJDÁREK L.          
Využití termogravimetrické analýzy pro zjišťování vlastností paliv
Správná znalost energetických vlastností paliv se ukazuje jako velice podstatná pro správný návrh spalovacích i zplyňovacích zařízení. Mezi energetické vlastnosti paliv v tomto ohledu nepatří pouze výhřevnost a obsah vody, ale patří sem také např. množství prchavé hořlaviny, zápalná teplota paliva, vlastnosti a množství popelovin a jiné. Termogravimetrická analýza (TGA) představuje jednu z vyspělých metod testování materiálu a paliv při nárůstu teploty. V termogravimetrickém analyzátoru lze nasimulovat teplotní podmínky, se kterými se palivo setká při průběhu hoření nebo procesu zplyňování. Díky přesnému záznamu měření úbytku hmotnosti lze usuzovat změny, které materiál paliva prodělá při těchto procesech.

OPATŘIL J., HRDLIČKA J.  
Výpočet adiabatického fluidního ohniště se stacionární vrstvou
Článek se zabývá problematikou spalování paliv ve fluidních kotlích se stacionární fluidní vrstvou. Popisuje idealizovaný výpočet adiabatického ohniště, který umožňuje stanovit fluidizační rychlosti a teploty ve vrstvě a dohořívacím prostoru. Výstupy ukazují základní charakter chování paliv v adiabatické komoře. Výpočet je zjednodušen základními předpoklady a to že palivo kompletně vyhoří ve vrstvě, přičemž se předpokládá nulový tepelný tok do stěn ohniště. Na druhou stranu je počítáno s recirkulací, sekundárním vzduchem a přisáváním falešného vzduchu.

PEER V., NAJSER J., CHLOND R.                                      
Syntéza kapalných paliv
Syntéza kapalných paliv představuje zajímavou alternativu využití syntézního plynu, tj. směsi oxidu uhelnatého a vodíku, běžně využívanou zejména pro pohon spalovacích motorů či turbín kogeneračních jednotek. Zatímco přímá spotřeba plynu k výrobě elektrické energie a tepla má v porovnání s jinými způsoby produkce těchto energií vyšší účinnost, stále se jedná o okamžité využívání tohoto média, které lze obtížně skladovat. Technická zařízení pro dlouhodobé uchovávání energie, která by měla být v budoucnu součástí inteligentních sítí (smart grids), jsou zatím ještě ve stavu vývoje. Proto představuje využití syntézního plynu pro výrobu kapalných paliv možnost, díky níž je možno i při dnešních znalostech a stavu techniky skladovat energii v podobě kapalných organických sloučenin s vysokým obsahem energie. V případě získávání plynu z biomasy či zemního plynu se navíc jedná o výrazné zvýšení energetické hustoty materiálu, čímž se snižují náklady spojené s transportem a skladováním těchto druhů paliv.

SKOPEC P., HRDLIČKA J., OPATŘIL J., ŠTEFANICA J.   
Studium problematiky využití fluidní vrstvy pro spalování biomasy a alternativních paliv
Tento článek pojednává o projektu zaměřeném na studium stacionární fluidní vrstvy pro spalování biomasy a alternativních paliv. Součástí projektu je i stavba experimentálního zařízení, které je koncipováno tak aby umožnilo zkoumání široké škály elementárních jevů spojených s problematikou spalování paliv ve fluidní vrstvě. Jedná se o chování a vlastnosti samotné fluidní vrstvy a tvorbu emisí ve spalovací komoře. Projekt se také zaměřuje na nekonvenční metody spalování typu oxyfuel. Článek dále pojednává o návrhu distributoru, což je jedna z důležitých součástí celého zařízení.

ŠPILÁČEK M.
Multi-stage biomass burning water heater control and regulation
This article describes the composition of multi-stage biomass burning water heater and its controlled inputs and outputs. Further, it analyzes possible ways to replace the cRIO system with LabVIEW for more economical suitable solution, choosing between mechanical regulation, PLC and intelligent relay. The last mentioned seems to be the most suitable. At the end is outlined what must the required control provide and how it is achievable.

ŠTEFANICA J., HRDLIČKA F., PETR V.    
Využití dimenzionální analýzy pro predikcie mise NOX z fluidních kotlů
Spolehlivá predikce emise NOX může být užitečným zdrojem podkladů pro výběr kotle a vhodného paliva. Kinetické modely, které jsou v současnosti preferované pro fluidní kotle, jsou příliš složité a vyžadují rozsáhlou výpočetní kapacitu. Navzdory veškerým opatřením ke zvýšení spolehlivosti kinetických modelů ještě stále existuje relativně velká nejistota způsobená vysokou komplexností dějů ve fluidní vrstvě. Mnohem jednodušší empirické modely dosahující obdobné spolehlivosti jsou běžně používány pro práškové kotle, jejich aplikace pro fluidní kotle však v literatuře nalezena nebyla. Modifikace empirických modelů pro fluidní kotle může být problematická vzhledem k odlišným mechanismům jejich tvorby. Stávající empirické modely pro práškové kotle jsou založeny na parametrech, které byly na základě zkušenosti vyhodnoceny jako relevantní. Volba těchto parametrů se liší dle autora. Absence jejich teoretického zdůvodnění má za následek omezené podmínky použití empirických modelů, často pouze pro jeden konkrétní typ kotle. Dimenzionální analýza může poskytnout teoretický základ pro volbu parametrů semiempirických modelů jak obecně, tak pro aplikaci na fluidní kotle, a zvýšit tak jejich spolehlivost a rozsah jejich aplikovatelnosti.

ZÁRYBNICKÁ M., POSPÍŠIL J.
Prachové částice v ovzduší
Příspěvek obsahuje základní informace o vzniku a rozdělení aerosolových částic. Uvedeny jsou i negativní účinky na zdraví člověka a přírodu. Článek se zabývá i tuhými znečišťujícími částicemi, které jsou přítomny v plynných produktech po spalování. Pro zajímavost jsou uvedeny konkrétní výsledky prašného aerosolu z měřících stanic v Brně.