Sborník přednášek z konference Energie z biomasy XXI
Vydavatel: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství
Vydání: první
Rok vydání: 2021
Náklad: 25 ks
Počet stran: 168
ISBN: 978-80-214-6624-1

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

O b s a h

FARTÁK Josef, BEŇO Zdeněk, SKOPEC Pavel, HRDLIČKA Jan, POHOŘELÝ Michael
Metodika odběru a analýzy popelotvorných a stopových prvků z fluidního spalování TAP
Za účelem možného efektivního snižování emisí těžkých kovů při spalování tuhých alternativních paliv (TAP), je nejprve nezbytně nutné zkoumat jejich chování a vlastnosti v reálných podmínkách. Článek se zaměřuje na celkovou problematiku odběru a analytiky popelovin včetně tuhých znečišťujících látek (TZL), jmenovitě popelotvorných prvků (PP), těžkých kovů (TK) a As z fluidního spalovaní TAP. TZL jsou ze spalin zachytávány na křemenných filtrech za izokinetických podmínek. Poté je proveden rozkladný proces mokrou cestou pomocí termického tlakového rozkladu s cílovou teplotou 220 °C v prostředí směsi kyselin. Rozkladné kyseliny se zvolí na základně původu vzorku, vhodná je buď koncentrovaná kyselina dusičná, nebo lučavka královská. V případě rozkladu křemenného filtru je potřeba přidat i kyselinu fluorovodíkovou pro jeho dokonalý rozklad. Na závěr je provedeno stanovení obsahu PP, TK a As pomocí AAS, AES a ICP-OES. Výsledky analýz následně slouží jako finální podkladový materiál pro uskutečnění hmotové a prvkové bilance, respektive pro návrh vhodných čistících tratí.

HALÍK Jan, DLOUHÝ Tomáš, HÝBEK Pavel
Fluidní sušení biomasy
Tento článek se zabývá možností fluidního sušení biomasy. Byla analyzována možnost využití fluidace pro dřevní štěpku, čímž by se dalo dosáhnout zintenzivnění sdílení tepla při procesu sušení ve vzduchových sušárnách. Byly provedeny experimenty s fluidací bukové a olšové štěpky s různými velikostmi částic tak, aby zde byly zastoupeny dobře fluidovatelné materiály skupiny B i špatně fluidovatelné materiály skupiny D dle Geldratova rozdělení fluidovaných materiálů. Z výsledků experimentů vyplývá, že pokud by proběhla předúprava dřevní štěpky zmenšením velikosti jejích částic tak, aby velikostně odpovídaly skupině matriálů B, lze tento materiál dobře fluidovat. V opačném případě pro štěpku, která odpovídá skupině materiálů D, dochází ve vrstvě materiálů v tvorbě kanálů s následným tzv. fontánovým pohybem částic. Pro aplikaci fluidního sušením by tak bylo nutné použít fluidní sušárny s přídavným promícháváním.

HUŠEK M., SKOBLIA S., MOŠKO J., BEŇO Z., SEMERÁD J., CAJTHAML T., POHOŘELÝ M.
Metodika experimentů pro studium chování perfluoroalkylových látek při pyrolýze čistírenských kalů
Zpracování stabilizovaných čistírenských kalů pomocí pyrolýzy představuje jednu z možností, jak s tímto materiálem nakládat. Čistírenské kaly na vstupu do pyrolýzní jednotky obsahují řadu polutantů v závislosti na místě produkce, což může představovat překážku pro bezproblémové využití pyrolýzních jednotek a vznikajícího karbonizovaného čistírenského kalu (dále sludge charu). Pyrolýzní jednotky jsou vhodné pro zpracování čistírenských kalů s nízkým obsahem těžkých kovů, jejich vhodnost pro zpracování kalů obsahující různé organické polutanty je ve výzkumu. V této práci diskutujeme problematiku per a polyfluoroalkylových látky (dále PFASs) (organická znečisťující látka) v čistírenských kalech a přípravu metodiky pro experimentální stanovení chování PFASs při pyrolýze čistírenských kalů, za účelem stanovení praktických podmínek pyrolýzy pro zpracování čistírenských kalů obsahující PFASs.

KREMPASKÝ Jakub, HAVLÍK Jan, DLOUHÝ Tomáš
Vliv nekondenzujícího plynu na kondenzaci vodní páry ve sprchovém a trubkovém kondenzátoru
V tomto článku jsou porovnány procesy kondenzace vodní páry v přítomnosti nekondenzujícího plynu ve sprchovém a trubkovém kondenzátoru. Nejprve jsou provedeny experimentální měření kondenzace čisté vodní páry, které jsou následně porovnány s měřeními kondenzace vodní páry v přítomnosti plynu. Výzkum kondenzace vodní páry v přítomnosti nekondenzujícího plynu je důležitý pro popis procesu kondenzace vodní páry ze spalin, ať už za účelem separace páry nebo z důvodu využití jejího kondenzačního tepla. V článku je také představen teoretický model pro trubkový kondenzátor založený na podobnosti mezi přenosem tepla a hmoty, pomocí kterého je provedena základní analýza zkoumaného jevu.

KRIŽAN Peter, MATÚŠ Miloš, BÁBICS Jozef
Výskum možností lisovania kakaových šupiek do formy tuhých biopalív
Existuje mnoho technologických a materiálových premenných, ktoré možno identifikovať počas lisovania biomasy. Tieto faktory majú významný vplyv na výslednú kvalitu biopalív (peliet alebo brikiet). Tento článok pojednáva o výsledkoch výskumu týkajúcich sa vzťahov medzi technologickými a materiálovými premennými pri lisovaní kakaových šupiek. Kakaové šupky sú bežným vedľajším produktom potravinárskych závodov ako nevyužitá surovina. Tento experimentálny výskum má za cieľ preskúmať možnosti lisovania kakaových šupiek a určiť vplyv lisovacieho tlaku a veľkosti častíc na konečnú kvalitu biopalív. Experimentálny výskum opísaný v tomto článku zahŕňal jednoosové lisovanie s využitím experimentálnej lisovacej stolice. Takto bolo možné určiť vplyv týchto premenných na konečnú hustotu peliet. Vplyv veľkosti častíc na výsledné biopalivá preukázal aj experimentálny výskum na poloprevádzkovej technologickej linke. Výsledky výskumu tu prezentované sa týkajú peletovania aj briketovania.

KRIŽAN Peter, MATÚŠ Miloš, ŠOOŠ Ľubomír
Experimentálne stanovenie veľkosti trecích síl v lisovacej komore počas zhutňovania
V tomto príspevku by sme chceli prezentovať výsledky výskumu týkajúce sa stanovenia veľkosti trecích síl v lisovacej komore pri zhutňovaní drevených brikiet. Vplyv lisovacieho tlaku a lisovacej teploty je veľmi dobre známy. Hlavným cieľom prezentovaného experimentálneho výskumu je však zistiť vplyv a vzťah medzi veľkosťou častíc a podmienkami lisovania (lisovací tlak a dĺžka lisovacej komory). Táto premenná ovplyvňuje aj úpravu vstupnej suroviny, zhutňovanie a tiež rozloženie lisovacích síl do lisovacej komory. Uvedený efekt možno pozorovať pri zhutňovaní v ukazovateľoch kvality. Experimentálne zistenia prezentované v tomto príspevku vychádzajú z realizovaného experimentálneho výskumu, ktorý sa uskutočnil na Strojníckej fakulte STU v Bratislave. Tento experimentálny výskum bol logickým výsledkom a na základe praktických skúseností autorov a rozsiahlych teoretických analýz vplyvu vybraných parametrov. Experimentálne zistenia boli získané pomocou jednoosového zhutňovania. Stanovil sa vplyv veľkosti častíc v interakcii s lisovacím tlakom a dĺžkou zlisovaného stĺpca materiálu na konečnú hustotu, a teda aj na veľkosť pôsobiacich trecích síl.

MATÚŠ Miloš, KRIŽAN Petr, ŠOOŠ Ľubomír, BENIAK Juraj
Dvojkomorový závitovkový lis – návrh konštrukcie a riadenia parametrov procesu briketovania
Príspevok je zameraný na vývoj novej patentovanej konštrukcie závitovkového briketovacieho stroja na zhutňovanie biomasy. Vyvinutá konštrukcia stroja vychádza z dosiahnutých výsledkov komplexného výskumu zložitého procesu zahutňovania biomasy. Patentovaná konštrukcia zabezpečuje dva hlavné ciele: elimináciu axiálnych síl, čo spôsobuje zvýšenie životnosti ložísk, a nový modulárny dizajn lisovacej komory a nástrojov s geometriou založenou na aplikácii matematického modelu. Výskum zhutňovania biomasy poukázal na potrebu modulárnej konštrukcie stroja, kde by bolo možné riadiť všetky významné parametre procesu zhutňovania. Cieľom tohto príspevku je predstaviť nový patentovaný dizajn závitovkového lisu, ktorý spĺňa všetky požiadavky na modularitu a riadenie parametrov procesu. Variabilita riadenia týchto parametrov umožňuje realizovať skúšky lisovania a optimalizáciu procesu lisovania pre širokú škálu materiálov, a to nielen z biomasy. Výsledky experimentálneho výskumu lisovania následne umožnia optimalizáciu konštrukcie produkčného stroja šitého na mieru zákazníkovi, pričom bude možné minimalizovať investičné, energetické a prevádzkové náklady. Vyvinutá konštrukcia závitovkového lisu je jedinečná svojou modularitou a vysokou spoľahlivosťou.

MATÚŠ Miloš, KRIŽAN Petr, ŠOOŠ Ľubomír, BENIAK Juraj, VETEŠKA Viliam
Konštrukcia nástrojov pre peletovacie
Celosvetový rastúci dopyt po energiách, a súčasne svetová požiadavka na vyšší podiel využívania obnoviteľných zdrojov energie, vedie k intenzívnemu rozvoju produkcie tuhých biopalív vo forme peliet. Technológia peletovania biomasy sa úspešne využíva na produkciu tuhého ušľachtilého paliva vo forme peliet. Toto biopalivo predstavuje v súčasnej dobe významný obchodný artikel na energetických trhoch. Rozvoj technológie peletovania prináša so sebou aj vyššie nároky na peletovacie lisy a lisovacie nástroje. Lisovacie nástroje sú výkonným jadrom celej technologickej linky na produkciu tuhých biopalív. Príspevok sa venuje technológii peletovania biomasy, opisuje požiadavky a limity tejto technológie. Veľmi podrobne sa zameriava na lisovacie nástroje peletovacích strojov. Práca podrobne skúma konštrukciu lisovacích matríc a lisovacích rolní. Uvedené poznatky vychádzajú z osobných skúseností autorov ako konštruktérov peletovacích strojov a nástrojov. Publikované informácie majú veľký praktický význam pre rozvoj technológie peletovania a pre posun pri konštrukčnom návrhu lisovacích nástrojov.

MATÚŠ Miloš, KRIŽAN Petr, BENIAK Juraj
Aditíva a ich efekt v procese peletovania biomasy n
Pri zhutňovaní biomasy do formy peliet, brikiet, či granulátu je z hľadiska dosiahnutia vysokej kvality výliskov mnohokrát nevyhnutné pridávať do lisovanej suroviny rôzne aditíva pozitívne vplývajúce na väzbotvorný mechanizmus, mechanické ale aj chemické parametre výliskov. Príspevok pojednáva o druhoch a typoch potenciálnych aditív pre dosiahnutie želateľného kvalitatívneho výsledku. Podrobná analýza aditív a ich vplyv na kvalitu výliskov podložená výskumnými výsledkami poskytuje podrobný odborný prehľad pre ich aplikáciu v praxi.

MATÚŠ Miloš, KRIŽAN Peter, PAVÚČKOVÁ Adriána
Lisovanie biomasy – definovanie, tvorba a význam silových väzieb medzi časticami biomasy
Príspevok podrobne opisuje proces zhutňovania partikulárnej látky z biomasy. Cieľom príspevku je identifikovať prevládajúce mechanizmy silových väzieb vo výlisku z biomasy počas celého procesu lisovania ako aj podrobne definovať deje a procesy pri spojovaní partikulárnej látky z biomasy do formy tuhých biopalív - brikiet a peliet. Vďaka porozumeniu týmto procesom počas produkcie tuhých biopalív je možné efektívne riadiť technologické parametre výroby tak, aby bola dosahovaná maximálna kvality produkcie.

MATÚŠ Miloš, KRIŽAN Petr, BENIAK Juraj
Konštrukcia peletovacích matríc a geometria lisovacích
Príspevok sa venuje špecifickej oblasti konštrukcie peletovacích nástrojov s ťažiskom na peletovacie matrice. Veľmi podrobne sa zameriava na rôzne geometrie lisovacích komôr a ich význam. Taktiež približuje oblasť materiálového inžinierstva pri návrhu týchto nástrojov. Publikované informácie sa opierajú o dlhoročné skúsenosti, vedomosti, a odborné informácie o peletovacích nástrojoch, ktoré nadobudli autori počas dlhoročnej konštruktérskej praxe v oblasti výskumu a vývoja peletovacích strojov a nástrojov. Uvedené informácie majú za cieľ vysvetliť túto špecifickú oblasť a konštruktérom pomôcť pri návrhoch lisovacích nástrojov.

MATÚŠ Miloš, BÁBICS Jozef, KRIŽAN Peter, ŠOOŠ Ľubomír
Konštrukčný návrh modulárnej lisovacej stolice na simuláciu a výskum procesu lisovania biomasy
Príspevok sa zaoberá vývojom modulárneho lisovacieho zariadenia určeného na komplexný experimentálny výskum vplyvu súboru parciálnych parametrov na kvalitu výliskov a energetickú náročnosť procesu lisovania biomasy a ďalších partikulárnych látok a látok s vysokou viskozitou. Vývoj tejto konštrukcie je založený na čiastkových výsledkoch výskumu zhutňovania biomasy. Navrhnutá konštrukcia vybavená bohatým príslušenstvom zabezpečuje skúmanie vplyvu komplexného súboru parametrov na celkový proces lisovania a výslednú kvalitu produktu. Modularita zariadenia a senzorové vybavenie umožňuje realizovať komplexný výskum, ktorého výstupom môžu byť komplexné matematické modely procesu zhutňovania umožňujúce optimalizáciu jednotlivých parametrov.

NAJSER Tomáš
Plazmové zplyňování a separace vodíku ze syntézního plynu
Tato teoretická práce byla napsána v rámci probíhajícího projektu CEET, jehož výsledkem bude výstavba plazmového zplyňovače v prostorách VŠB-TU Ostrava s mikrovlnným plazmovým hořákem. Připravovaná technologie bude doplněna o technologii pro separaci vodíku ze vznikajícího syntézního plynu. Cílem příspěvku je provést určitou rešerši, poukázat na současný stav poznání a seznámit čtenáře s procesem plazmového zplyňování a širokými možnostmi vodíkových separačních technologií. Součástí příspěvku je také reálné blokové schéma připravované technologie.

SEDMIHRADSKÁ Anežka, SKOBLIA Siarhei, BEŇO Zdeněk, MOŠKO Jaroslav, POHOŘELÝ Michael
Výroba a charakterizace vysoko-teplotního biocharu
Biochar je pevný zbytek po termochemické přeměně biomasy, který je následně využitý, např. v zemědělství. Studovaný biochar byl vyroben ve dvoustupňovém dvouohňovém sesuvném zplyňovacím generátoru na odpadní dřevní biomasu za současné výroby tepla a elektrické energie. Biochar byl podroben řadě chemických analýz potřebných k posouzení možnosti jeho použití jako pomocné půdní látky. Výsledky analýz byly porovnány s limity danými platnou legislativou i organizacemi zabývajícími se dobrovolnou certifikací biocharu. Studovaný biochar všechny sledované parametry splňoval.

ŠRÁMEK Vít, SKOBLIA Siarhei, STAF Marek, BEŇO Zdeněk, POHOŘELÝ Michael
Vliv typu sorbentu na dehalogenaci redukčního plynu bez kondenzujícího podílu
Produkce plastového odpadu každoročně stoupá a přináší nové problémy v oblasti s jeho nakládáním. V současnosti neexistuje vysoce racionální řešení zpracování vytříděného odpadního plastu. Jedno z možných řešení by mohla být tzv. chemická (surovinová) recyklace, která by zvýšila množství recyklovaného plastového odpadu. Při chemické recyklaci dochází k přeměně odpadu na základní uhlovodíkovou surovinu, kterou lze následně použít v rafinérských nebo petrochemických procesech. Hlavním technologickým problém jsou halogeny, které se v plastech vyskytují jako součást samotného polymerního řetězu (atomy chloru v PVC) nebo jako aditiva/ zpomalovače hoření (v případě bromovaných látek). Při chemické recyklaci prostřednictvím pyrolýzy mohou halogenované látky přecházet do produktů a způsobit tak problémy v navazujících technologiích (koroze, otrava katalyzátorů apod.). Proto je nutné sloučeniny obsahující halogeny při pyrolýze odstranit. Jednou z cest by mohlo být jejich vysokoteplotní odstraňování z primárního pyrolýzního plynu na sorbentech před jeho kondenzací, což by mohlo vést k zabránění přechodu halogenovaných látek do pyrolýzního oleje a plynu. Aby bylo možné tento způsob realizovat, bylo nutné provést laboratorní experimenty s modelovými halogenovanými sloučeninami a různými anorganickými sorbenty při teplotách nad rosným bodem. Modelové nekondenzující složky tvořil plynný uhlovodík (metan) v kombinaci s plynným HCl v požadované koncentraci. Pracovní teplota byla cca 550 °C. Výsledkem měření byla časová závislost výstupní koncentrace HCl na době adsorpce. Získané výsledky umožnily zúžit okruh sorbentů vhodných k vysokoteplotní sorpci HCl z primárního pyrolýzního plynu vznikajícího při pyrolýze plastů.