Sborník přednášek z konference Energie z biomasy XIX
Vydavatel: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství
Vydání: první
Rok vydání: 2018
Náklad: 25 ks
Počet stran: 86
ISBN 978-80-214-5702-7

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

O b s a h

BALÁŠ M., MILČÁK P., LISÝ M.
Porovnání paliv pro fluidní zplyňování
Biomasa je velmi žádaný obnovitelný zdroj energie. Její velkou výhodou oproti jiným zdrojům (např. větru či slunečnímu záření) je její stabilita. Problém je, že jednotlivé druhy biomasy mají rozdílné vlastnosti, a to ovlivňuje možnosti jejich využití. Zplyňování je jednou z několika technologií, pomocí kterých lze biomasu energeticky využít. Cílem článku je souhrn poznatků z porovnávání aplikace separátu z bioplynové stanice na poloprovozním zplyňovacím zařízení s aplikací běžnějších druhů biomasy, zejména dřevní hmoty a agromateriálu. Pro porovnání byly provedeny a porovnány hrubý rozbor paliv a, prvkové složení. Dále jsou porovnány výsledky složení a dalších vlastností generovaného plynu.

FRANTÍK J., MIKESKA M., NĚMČEK O., KIELAR J.
Vývoj ORC systému
Využití tepla vznikajícího při kompresi vzduchu představuje ideální možnost pro použití systému ORC (organic rankine cycle). Pro výzkum byl použit kompresor ALUP LARGO 90 kW, ke kterému bylo připojeno zařízení ORC. Maximální množství tepla využitelného v ORC systému bylo vypočteno na základě měření energetické bilance kompresoru a dle výsledků byl navržen a sestaven systém ORC.

JENÍKOVÁ J., HRDLIČKA J., MICHALIKOVÁ K .
Návrh spalinového výměníku experimentálního fluidního kotle
Článek se zabývá návrhem spalinového výměníku s vířiči pro pilotní jednotku o výkonu 500 kW. Vířiče mohou být využity pro čištění výměníku a zároveň mají vliv na přestup tepla, který byl odvozen díky experimentům. Při experimentech se porovnával vliv absence a přítomnosti vířičů v trubkách výměníku, různé druhy vířičů, či jejich vliv při spuštěném nebo vypnutém provozu. Experimenty probíhaly na 150 kW zkušebním kotli vlastní výroby určeném pro spalování rostlinných paliv. Pomocí naměřených dat byl stanoven korekční součinitel ψ, který byl dále využit pro návrh nového výměníku pro pilotní jednotku s bublinkovou fluidní vrstvou.

KRIŽAN P., MATÚŠ M., BÁBICS J .
Výskum vplyvu zloženia materiálu na výslednú kvalitu peliet z biomasy
Vzájomná interakcia kvality peliet, ktorá je reprezentovaná fyzikálnymi vlastnosťami peliet, a zloženia vstupného materiálu je zaujímavou a dôležitou témou z pohľadu optimalizácie procesu zhutňovania a zníženie energetických nákladov produkcie peliet. Základným cieľom predloženého príspevku je stanoviť vzájomný vzťah medzi zložením materiálovej zmesi a výstupnou kvalitou peliet. Počas zhutňovania biomasy aj zloženie materiálovej zmesi ovplyvňuje kvalitu peliet a preto je dôležité stanoviť je vplyv na fyzikálne parametre peliet. V rámci tohto príspevku boli vyrobené a testované pelety z rôznych zmesí, kde boli použité smrekové piliny, pšeničná slama a smreková kôra v rôznych pomeroch (90/10, 80/20, 50/50, 80/10/10 a 50/30/20) a rôznych materiálových zmesí (piliny/slama, slama/kôra, slama/piliny/kôra). Spolu bolo v tejto výskumnej úlohe vyrobených a testovaných 14 rôznych materiálových zmesí. Úlohou autorov bolo stanoviť vplyv vyššie uvedených materiálových zmesí na fyzikálne vlastnosti peliet – sypnú hustotu, mernú hmotnosť, mechanickú odolnosť, oter a tvrdosť. Výsledky prezentované v tomto príspevku bolo získané realizáciou experimentálneho výskumu na Strojníckej fakulte STU v Bratislave, a tento výskum bol logickým vyústením širokej teoretickej analýzy a praktických skúseností autorov. Výroba vzoriek bola realizovaná na poloprevádzkovej technologickej peletovacej linke a testovanie parametrov prebiehalo v laboratóriu pre testovanie tuhých biopalív na ÚSETM. Snahou autorov bolo prezentovaním uvedených výsledkov poukázať na dôležitosť vyššie uvedených parametrov v procese peletovania.

MATÚŠ M., KRIŽAN P., BENIAK J .
Matematicko-fyzikálny model zhutňovania biomasy zohľadňujúci geometriu lisovacej komory
Hlavným cieľom realizovaného výskumu je navrhnúť matematicko-fyzikálny model lisovania biomasy pre rôznu geometriu lisovacej komory, ktorý umožní priamo optimalizovať parametre zhutňovania tak, aby bola dosiahnutá vysoká kvalita produkcie pri minimálnych energetických požiadavkach na výrobný proces. Presný a komplexný matematický opis procesu zhutňovania biomasy, konkrétne smrekových pilín, sa získal navrhovaním a hodnotením systematicky realizovaných experimentov. Inovatívny prístup k metodológii výskumu pozostáva z logickej postupnosti systematických krokov: (1) Na základe výsledkov experimentálneho výskumu definovať optimálnu hodnotu vlhkosti smrekových pilín ako základnú štrukturálnu vlastnosť suroviny pre dosiahnutie výliskov najvyššej kvality. (2) Experimentálnym výskumom stlačiteľnosti smrekových pilín s optimálnou vlhkosťou namerať a vyhodnotiť údaje o stlačiteľnosti tejto suroviny pre základné 4 rôzne veľkosti frakcie. Získanými údajmi sú definované krivky stlačiteľnosti skúmanej suroviny. (3) Na základe nameraných údajov o stlačiteľnosti skúmanej suroviny navrhnúť využitím matematických metód modul objemového pretvorenia pre smrekové piliny ako základnú charakteristickú vlastnosť tejto partikulárnej látky a definovať jeho matematický model aj s kvantifikáciou jednotlivých konštánt modelu pre skúmané 4 rôzne veľkosti frakcie. (4) Navrhnúť matematicko-fyzikálny model rovnice stlačiteľnosti pre smrekové piliny využitím matematických metód. (5) Definovať matematické modely tlakových pomerov pri lisovaní pre rôznu geometriu lisovacej komory využitím matematických metód. (6) Vychádzajúc z navrhnutého modelu rovnice stlačiteľnosti a modelov tlakových pomerov, navrhnúť matematicko-fyzikálne modely lisovania smrekových pilín pre rôzne geometrie lisovacej komory.

PEER V., NAJSER J., FRANTÍK J.
Ekologické zpracování průmyslových polymerních materiálů
Zvyšující se tlak na snižování dopadů průmyslové výroby v současnosti posouvá do popředí recyklační technologie. V případě, že není možno jednoduše materiál z výroby recyklovat, nastupují materiálové a energetické využívání. Z tohoto důvodu se na širší využití připravují také pyrolyzní technologie.

SABATINI M., HAVLÍK J., DLOUHÝ T.
Vakuové sušení biomasy – Úprava sušárny
Metoda vakuového sušení se zejména využívá pro sušení materiálů, kde nesmí být překročena určitá teplota, která je nižší, než by byla při atmosférickém sušení.  Tento článek popisuje přestavbu atmosférické kontaktní sušárny na vakuovou. Věnuje se nahrazení jednotlivých částí sušárny, které by způsobovaly netěsnosti systému. Při úpravě sušárny bylo řešeno i nahrazení původního míchadla, které by neumožnovalo zatěsnit nádobu, nebo by bylo vyjmutí hřídel příliš náročné. Pro umožnění zatěsnění je potřeba vést hřídel přesně, a tedy i vyřešit způsob uložení míchadla.  Následně byl volen vhodný způsob vytváření vakua v prostoru sušárny. Jedna kapitola je poté věnována kontrole těsnosti nádoby. Zařízení s těmito úpravami je poté připraveno pro sušení materiálu ve vakuu.

ŠPILÁČEK M., ŠTELCL O., LISÝ M.
Matematický model spalování agropelet
Příspěvek se zabývá tvorbou emisí při spalování různých druhů agropelet. Jee zde popsán matematický model spalování doplněn chemickým řetězcem atomu uhlíku a dusíku, který zobrazuje možnosti snížení emisí. V závěrečné části jsou diskutovány výsledky emisí ze spalování různých druhů agropelet. Sledovanými faktory byly emise CO, NO a tuhých znečišťujících látek (TZL).

VODIČKA M., HRDLIČKA J., SKOPEC P., MICHALIKOVÁ K., JENÍKOVÁ J.
Vliv stupňovitého přívodu kyslíku na tvorbu NOX při oxy-fuel spalování v bublinkující fluidní vrstvě
Tento článek předkládá experimentální studii snižování emisí NOX pomocí stupňovitého přívodu kyslíku při oxy-fuel spalování v experimentální zařízení s bublinkovou fluidní vrstvou o výkonu 30 kW. Bylo provedeno mnoho měření, v rámci, kterých byl zkoumán vliv relevantních provozních parametrů na účinnost snížení tvorby NOX. Při různých poměrech průtoků sekundárního a primárního kyslíku byla vždy zachovávána konstantní koncentrace kyslíku ve výstupních spalinách a poté buď konstantní teplota fluidní vrstvy, nebo konstantní poměr O2/CO2 v primární směsi. Navíc byl ověřován také vliv celkového přebytku kyslíku. Výsledky ukázaly, že stupňovitý přívod kyslíku je efektivní opatření k redukci emisí NOX. Během experimentů bylo dosaženo redukce NOX o téměř 50 % (ve srovnání s provozem bez stupňovitého přívodu kyslíku), a to pro poměr sekundárního a primární kyslíku 0,45, teplotu fluidní vrstvy 880 °C a 6 % kyslíku v suchých spalinách. Další zvyšování poměru sekundárního a primárního kyslíku již výrazně nezvyšovalo účinnost redukce NOX. Stupňovitý přívod kyslíku se ukázal jako efektivní opatření vedoucí k nižší produkci oxidů dusíku a současně ke zvýšení teploty v dohořívacím prostoru, čímž umožňuje účinné nasazení selektivní nekatalytické redukce k dalšímu snížení emisí NOX.

BĚLOHAV V., JIROUT T., KRÁTKÝ L., UGGETTI E., MONTERO R. D.
Numerická simulace hydrodynamických podmínek v hybridním trubkovém fotobioreaktoru
V práci bylo využito numerických simulací ke zkoumání hydrodynamických podmínek hybridního trubkového fotobioreaktoru, který zpracovává 11,7 m3 kultivačního média. Pro ověření spolehlivosti byl numerický model kalibrován a validován pomocí experimentálního měření. K měření byl použit ultrazvukový průtokoměr a metoda pulzní stopovací látky. Zkoumání hydrodynamických podmínek je zaměřeno na vyhodnocení hydraulické doby zdržení a režim proudění kultivačního média. Vhodné hydrodynamické podmínky jsou důležité z důvodu zamezení sedimentace vyprodukovaných řas ve fotobiorektoru a také z důvodu zajištění rovnoměrného ozařování všech buněk. Hydrodynamické podmínky jsou důležité také pro zajištění efektivního přenosu hmoty a k dosažení dostatečných smykových sil na povrchu transparentních ploch fotobioreaktoru. Smykové síly zajišťují, aby nedocházelo k tvorbě biofilmu na transparentních plochách, který by zabraňoval ozařování kultivačního média. Na základě validovaného numerického modelu byly navrženy úpravy stávajícího fotobioreaktoru. Model může být dále použit pro simulaci různých provozních podmínek a také pro scale-up zařízení.

SEGHMAN P., JIROUT T., KRÁTKÝ L.
Využití syntézního plynu produkovaného gasifikací
Prezentované výsledky se zabývají jednak problematikou složení výstupního plynu (resp. směsi) zplyňování a jeho závislosti na různých parametrech, dále pak i různými možnostmi využití takových směsí. V rámci prezentace budou uvedeny nashromážděné informace z kritické rešerše zaměřené na dané téma. Prezentace zároveň nastíní další kroky výzkumu dané problematiky – tedy vytvoření nástroje pro odhad složení syngasu v závislosti na různých parametrech, vypracování technologických a pfd. schémat různých konfigurací a problematiku porovnání těchto technologií mezi sebou (z ekologického i ekonomického hlediska).

SEGHMAN P., JIROUT T., KRÁTKÝ L.
Dizajn fotobioreaktorov a spósoby odstraňovania biofoulingu
V štúdií sa zaoberám dizajnom fotobioreaktorov a ich vývojom na poloprevázkovom a priemyselnom merítku, ktorý smeruje predovšetkým k doskovým a tubulárnym typom. Dôležitú úlohu hrajú procesné parametre a to najmä hydrodynamika a prestup hmoty, čo súvisí s privádzáním CO2 a odstraňovaním O2 zo systému. Ďalej je to vhodné osvetlenie aby kultivácia rias mohla vôbec prebiehať.V ďalšej časti sa zaoberám problematikou biofoulingu, ktorá má veľký vplyv na produkciu biomasy a zároveň na náklady celého procesu. Ako biofouling vzniká, aké sú konkrétne jeho vplyvy na rast mikrorias je potrebné vedieť a to preto aby sme ho vedeli účinnými metódami odstraňovať. Preto sú ďalej uvedené aj príklady z praxe a základné princípy ako zamedziť jeho tvorbu.