Sborník přednášek z konference Energie z biomasy XXII
Vydavatel: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství
Vydání: první
Rok vydání: 2022
Počet stran: 160
ISBN: 978-80-214-6129-1

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

O b s a h

ADAMEC Tomáš
Pyrolýza odpadních materiálů ze zpracování vlny
Předložený příspěvek popisuje možnosti pyrolýzy odpadů z ovčí vlny a z odpadu vznikajícího při recyklaci PET lahví. Vytvořené směsi jsou termicky zpracovány a sledován je energetický potenciál výstupních materiálů.

DVOŘÁK Michael, HRDLIČKA Jan, PILAŘ Lukáš
Adsorpce v CCS technologiích – konstrukce laboratorní jednotky
V tomto článku jsou porovnány jednotlivé procesy umožňující záchyt CO2 v rámci post-combustion technologií. Dále je popsán návrh jednotky pro záchyt CO2 pracující na principu PSA a popis funkce navrhované adsorpční jednotky. V článku je také představen 3D návrh adsorpční jednotky.

FARTÁK Josef, BEŇO Zdeněk
Moderní metody termické analýzy pro rychlou charakterizaci paliv z biomasy
Tento příspěvek se zabývá otázkou zkrácení času a zjednodušení technické analýzy paliv z biomasy. Pomocí termogravimetrické analýzy (TGA) devíti vzorků paliv z biomasy jsme zjistili, že je možné rychle a s přijatelnými výsledky charakterizovat hlavní parametry paliv z biomasy pro energetické využití, tj. obsah vody, prchavé hořlaviny, fixního uhlíku a obsahu popela. V současné době se tyto parametry získávají pomocí standardních měření, která jsou časově mnohem náročnější než navrhované metodiky. Testované metody spočívají v postupném zahřívání vzorku v inertní atmosféře při dílčí cílové teplotě 105 °C za účelem stanovení obsahu vody. Následně byl vzorek zahříván na 700 °C s rychlostí ohřevu 5 °C/min, resp. na 900 °C s rychlostí ohřevu 80 °C/min. Úbytek hmotnosti během této doby představuje obsah prchavé hořlaviny. Nakonec byla inertní atmosféra nahrazena vzduchem, což způsobilo spálení vázaného uhlíku a umožnilo stanovení nespáleného popela. Výsledky ukázaly, že výsledky technické analýzy biomasy lze zkrátit na přibližně 28 minut na jedno měření.

HVOŽĎA Jiří, BARTULI Erik, BOHÁČEK Jan
Srovnání kanálků tepelných výměníků různé geometrie při tepelném managementu plochých prvků
Během následujícího desetiletí dojde k výraznému rozšíření elektromobility. Jedním z největších problémů elektromobility je tepelné řízení baterií. Úroveň, profil a rovnoměrnost teploty výrazně ovlivňují elektrochemické reakce. Pro tepelný management plochých (prizmatických, nebo sáčkových) baterií jsou navrženy dva systémy kapalinového chlazení: 1) výměník z polymerních dutých vláknech a 2) výměník z plastového kartonu. Výměníky byly vloženy mezi hliníkové destičky, na které je přiváděn konstantní výkon (30 W) pomocí topných tělísek. Maximální teplota uvnitř destiček je pozorována při proměnném průtoku chladiva (1–10 l/h) výměníky. Výměníky jsou nejprve měřeny bez aplikace teplovodivé pasty, a poté s ní. Na základě experimentálních dat je vyhodnoceno, zdali dané výměníky potřebují aplikaci teplovodivé pasty a porovnáno, který výměník vede k nižší maximální teplotě a k menším tlakovým ztrátám.

KREMPASKÝ Jakub, HAVLÍK Jan, DLOUHÝ Tomáš, ŠTECHER Daniel
Vyhodnocení vlivu hlavních provozních parametrů sprchového kondenzátoru
Sprchové kondenzátory jsou vhodnou technologií pro separaci vodní páry ze spalin při spalování biomasy v kyslíkovém režimu. Optimální provoz těchto zařízení je důležitý pro zajištění dostatečné čistoty oxidu uhličitého jako konečného produktu čištění spalin. V tomto článku jsou představeny identifikované hlavní provozní parametry sprchového kondenzátoru, které mohou mít významný vliv na chladicí výkon kondenzátoru a zkondenzované množství vodní páry. Je zde popsáno experimentální zařízení, na kterém bylo provedeno měření za účelem ověření výsledků z teoretického modelu. Z teoretického modelu byly identifikovány hlavní provozní parametry kondenzátoru, a to obsah oxidu uhličitého ve směsi, průtok chladicí vody, výška kondenzátoru, teplota a průměr kapek chladicí vody. U těchto parametrů pak byl vyhodnocen vliv jejich změny na chladicí výkon a zkondenzované procento vodní páry ze směsi.

KRIŽAN Peter, MATÚŠ Miloš, BÁBICS Jozef
Návrh opatrení pre zvýšenie životnosti drviacich nástrojov kladivového drviča
Dezintegrácia je proces, ktorým sa rozdrobuje vstupná surovina na menšie časti. Cieľom je redukcia objemu vstupnej suroviny pre následnú prepravu, manipuláciu, separáciu a zhutňovanie do formy tuhých palív. Kladivové mlyny patria medzi najrozšírenejšie typy dezintegračných strojov v drevárskom priemysle. Ich nevýhodou je prenášanie rázov vznikajúcich v procese dezintegrácie na ložiská uloženia rotora a ich citlivosť na vniknutie tvrdých nečistôt, ktoré spôsobujú v niektorých prípadoch poškodenie nie len nástroja ale celého dezintegračného stroja. Sprievodným javom dezintegračného procesu je vysoká miera opotrebovania drviacich nástrojov, čo spôsobuje výrazné zníženie životnosti nástrojov, a v konečnom dôsledku aj drviaceho stroja. Tento článok pojednáva o možnostiach zvýšenia životnosti drviacich kladív, definuje základné vzťahy medzi materiálových zložením drviacich nástrojov a mechanickými vlastnosťami nástrojov v procese dezintegrácie drevnej hmoty. Výsledky výskumu tu prezentované sa týkajú peletovania aj briketovania, keďže proces drvenia je nutným predpokladom pre úspešné zhutňovanie drevnej suroviny.

KRIŽAN Petr, MATÚŠ Miloš, BENIAK Juraj
Konštrukčný návrh štvorrotorového drviaceho stroja pre mechanickú úpravu biomasy
V dnešnej dobe vzniká veľké množstvo odpadov, ktoré je potrebné mechanicky upraviť pre ďalším energetickým spracovaním. Tieto odpady sú rôznych skupenstiev. Pri úprave odpadov, ktoré sú pevného skupenstva, je potrebné zmenšiť tieto materiály na menšiu frakciu. Na dosiahnutie potrebnej frakcie sa používajú drviace zariadenia. Zámerom autorov je prezentovať prácu konštrukčného návrhu štvorrotorového drviaceho stroja, ktorá bola zadaná na základe požiadaviek z praxe. Priemyselný partner požadoval navrhnúť stroj s inovačnými prvkami, ktoré sa doposiaľ na trhu nepoužívajú a môžu výrobu takýchto zariadení zjednodušiť a zlacniť. V tomto príspevku sa teda autori zaoberajú predstavením konštrukčného návrhu stroja pre dezintegráciu rôznych druhov materiálov, prioritne biomasy, pre ďalšie zhodnocovanie formou tuhých biopalív.

LACHMAN Jakub, KALIVODOVÁ Markéta, NÁBĚLEK Jakub, BALÁŠ Marek, DIVIŠ Pavel
Emise a vlastnosti prachových částic ze spalování nedřevní biomasy
Hmotnostní koncentrace prachových částic ve spalinách je z environmentálního hlediska jedním z hlavních sledovaných faktorů při spalování tuhých biopaliv. Pro komplexní vyhodnocení dopadu prachových částic na životní prostředí je dále vhodné tato měření doplnit jejich velikostní distribucí, morfologií a prvkovým složením. V rámci studie byly tyto faktory souběžně sledovány při spalování tří různých biopaliv: smrkového dřeva, slunečnicových slupek a zbytků ze zpracování kukuřice. Zdaleka nejvyšší koncentrace byly naměřeny při spalování slunečnice (375,2 mg·m-3). Při spalování dřeva byly koncentrace podstatně nižší (28,2 mg·m-3), u kukuřice potom 177,2 mg·m-3. Dále bylo zjištěno, že provoz kotle na sníženém výkonu má vliv nejenom na celkovou hmotnostní koncentraci, ale i na velikostní distribuci prachových částic.

LANG Filip, BARTULI Erik, HVOŽĎALA Jiří
Zvyšování měrného tepelného toku v tepelném výměníku z polymerních dutých vláken pomocí vytvořeného programu v jazyce Python
Vlastnosti tepelných výměníků z polymerních dutých vláken naznačují potenciál pro možné nahrazení konvenčních kovových výměníků v určitých aplikacích. Polymerní dutá vlákna jsou lehká, snadno tvarovatelná a méně energeticky náročná na výrobu (nižší produkce CO2). Jejich další výhodou je odolnost proti korozi, respektive chemická odolnost, a elektrická nevodivost. Za účelem zvyšování měrného tepelné toku, respektive součinitele prostupu tepla, ve výměníku z polymerních dutých vláken, a tedy i růstu konkurenceschopnosti v porovnání s kovovými tepelnými výměníky byl v rámci práce navržen program v jazyce Python řídící navíjecí zařízení vyrábějící tepelné výměníky z polymerních dutých vláken. Program generuje řídící G-kód na základě parametrů zadaných uživatelem. Správná funkčnost navíjecího zařízení zajistí zvýšení součinitele prostupu tepla, respektive tepelného výkonu, a snadnější aplikaci optimalizace struktury vláken jádra výměníku.

MATÚŠ Miloš, KRIŽAN Peter, PLOSKUŇÁKOVÁ Lucia
Výskum vlastností kompozitných peliet na báze kakaových šupiek pre energetické využitie
Tlak na diverzifikáciu surovinovej základne tuhých biopalív vo svete neustáva. Obrovský no doposiaľ málo využívaný energetický potenciál predstavuje odpad z poľnohospodárskej produkcie a následného spracovania. Využitie takéhoto odpadu prináša mnohé technické problémy pri spracovaní ako aj pri spaľovaní. Príspevok je orientovaný na výskum zvyšovania fyzikálnych a mechanických ukazovateľov kvality kompozitných peliet na báze zmesi kakaových šupiek a smrekových pilín. Cieľom výskumu je optimalizácia hmotnostného pomeru surovín na základe dosahovaných výsledkov parametrov kvality a minimalizácie nákladov na surovinu. Skúmané boli zmesi s narastajúcim hmotnostným podielom drevnej zložky od 0 % do 40 % v slnečnicových šupkách. Kvalita týchto palivových peliet bola vyhodnocovaná prostredníctvom normou definovaných parametrov – hustota peliet, sypná hustota, vlhkosť peliet, tvrdosť, mechanická odolnosť. Výsledky experimentov preukázali, že zvyšovaním podielu drevnej hmoty v kakaových šupkách je možné takúto homogenizovanú zmes nielen úspešne transformovať do paliva vo forme peliet, ale zvyšujú sa aj kvalitatívne parametre samotného paliva. Výsledky výskumu preukázali, že optimálny pomer smrekových pilín v kompozitnom palive z kakaových šupiek je 20 % vychádzajúc z výsledkov mechanických ukazovateľov kvality paliva a ekonomiky produkcie.

MATÚŠ Miloš, KRIŽAN Peter, BENIAK Juraj, ONDRUŠKA Juraj, ŠOOŠ Ľubomír
Konštrukcia lisovacích nástrojov pre briketovacie lisy
Príspevok sa venuje veľmi aktuálnej problematike produkcie tuhých ušľachtilých biopalív technológiou briketovania. Podrobne opisuje samotnú technológiu briketovania, požiadavky na spracovávaný materiál, ale aj technologické a prevádzkové požiadavky na produkčné stroje a nástroje. Nosná časť príspevku je zameraná na konštrukciu briketovacích nástrojov a lisovacích komôr pre jednotlivé konštrukčné princípy briketovacích strojov. Cieľom príspevku je zhrnúť základné požiadavky na konštrukciu lisovacích nástrojov a konštrukčnou praxou nadobudnuté vedomosti o nich, čo môže prispieť k rozvoju tejto oblasti technológií pre spracovanie biomasy ako obnoviteľného zdroja energie.

MATÚŠ Miloš, KRIŽAN Peter, BÁBICS Jozef
Analýza porúch lisovacích nástrojov pri briketovaní biomasy
Biomasa ako zdroj energie je dôležitou súčasťou energetického mixu a celosvetové nároky na využívanie obnoviteľných zdrojov energie vedú k masívnemu rozvoju technológií na jej úpravu do formy tuhých ušľachtilých biopalív. Príspevok sa venuje technológii briketovania biomasy so zameraním na lisovacie nástroje briketovacích strojov. Lisovacie nástroje zhutňovacích strojov sú výkonným jadrom celej technologickej linky na produkciu tuhých biopalív. Cieľom príspevku je podrobná analýza najčastejších príčin porúch briketovacích nástrojov. Poruchy môžu byť príčinou nekvalitnej produkcie, ale aj nezvratnou haváriou celého zhutňovacieho stroja a výrobnej linky. Skúmanie príčin opotrebenia či poruchy nástroja a zlepšovanie podmienok prevádzky má zásadný vplyv na výkon a kvalitu výroby, a zároveň na zníženie spotreby energie a výrobných nákladov. Publikované informácie majú veľký praktický význam pre rozvoj technológie briketovania a pre posun pri konštrukčnom návrhu lisovacích nástrojov.

MATÚŠ Miloš, ŠVECOVÁ Miroslava
Energetický potenciál digestátu z bioplynových staníc pre produkciu tuhých biopalív
Vo svetle súčasnej energetickej a plynovej krízy sa energia vo forme bioplynu z bioplynových staníc stáva veľmi žiadanou. Súčasný trend výrazného nárastu počtu bioplynových staníc v Európe prináša so sebou aj značný nárast nevyužívaného energetického potenciálu vedľajšieho odpadného produktu – digestátu, ktorý sa vo väčšine prípadov využíva iba ako hnojivo, čo však prináša aj nepriaznivý dopad so zvyšujúcim sa dusíkom v pôde. Cieľom príspevku je poukázať na vysoký energetický potenciál digestátu a možnosti jeho ekonomicky efektívneho spracovania do formy tuhého biopaliva. Príspevok prináša zhrnutie výskumu v oblasti energetického zhodnocovania digestátu z bioplynových staníc.

MOŠKO Jaroslav, BEŇO Zdeněk, HUŠEK Matěj, KOMÁREK Michael, VÍTKOVÁ Martina, POHOŘELÝ Michael
Porovnání vlastností biocharů na bázi různých typů čistírenských kalů
Používání čistírenských kalů na zemědělskou půdu je stále více diskutovaným tématem, a to zejména z důvodu principu předběžné opatrnosti vůči obsahu anorganických, organických a mikrobiálních polutantů. Jedním z postupů úpravy/zpracování kalů před použitím na půdě je jejich pyrolýza, při které jsou produkovány biochary z čistírenských kalů, které jsou za předpokladu správného vedení procesu stabilní a prosté od organického a mikrobiálního znečištění. Cílem příspěvku bylo ověřit vlastnosti biocharů z čistírenských kalů, které byly podrobeny různému typu stabilizace. Kaly byly pyrolyzovány při teplotách v rozmezí 600–650 °C a byla zjištěna jistá korelace mezi stupněm stabilizace kalu a vlastnostmi biocharů (texturní vlastnosti, prvkové složení, energetická hodnota).

ONDRUŠKA Juraj, ŠOOŠ Ľubomír, BÁBICS Jozef, MATÚŠ Miloš
Prierez vývoja závitovkových briketovacích lisov na SjF STU BA
Príspevok sa zaoberá základným prierezom výskumu zhutňovania biomasy a vývoja závitovkových briketovacích lisov na Strojníckej fakulte STU v Bratislave od roku 1992 až do súčastonsti. Príspevok podrobne rozoberá genézu úspešného vývoja konštrukcií závitovkových briketovacích lisov.

OSIČKOVÁ Klára, SKOPEC Pavel, VODIČKA Matěj, HRDLIČKA Jan
Charakteristika spalování dřevní a nedřevní biomasy v bublinkové fluidní vrstvě
Tento článek se zabývá charakteristikou spalování dřevní a nedřevní biomasy v bublinkové fluidní vrstvě s důrazem na vznik plynných znečišťujících látek. Experimentální měření byla provedena na laboratorní jednotce kotle s bublinkovou fluidní vrstvou s použitím tří biomasových paliv. Ze získaných dat byl vyhodnocen a posouzen vliv teploty fluidní vrstvy a přebytku spalovacího vzduchu na vznik plynných znečišťujících látek při spalování. Ve sledovaném teplotním rozsahu 800 – 900 °C docházelo zvyšováním teploty k poklesu emisního faktoru CO a NOx a k nárůstu SO2. Při zvyšujícím se přebytku spalovacího vzduchu klesalo ve spalinách množství CO a rostly NOx, zatímco vliv na tvorbu SO2 nebyl pozorován.

SEDMIHRADSKÁ Anežka, SKOBLIA Siarhei, BEŇO Zdeněk, MOŠKO Jaroslav, FAJGAR Radek, SOUKUP Karel, POHOŘELÝ Michael
Vliv velikosti částic vysokoteplotního biocharu na jeho vlastnosti
Vysoko-teplotní biochar je čím dál používanější pomocná půdní látka, zvláště v místech, kde je potřeba zlepšit fyzikální vlastnosti půdy. Tento ekologicky slibný materiál byl zatím zkoumán hlavně v závislosti na výrobní teplotě nebo vstupního materiálu. Vliv velikosti částic na vlastnosti biocharu byly zatím studovány nedostatečně. Tato práce se snaží rozšířit znalosti právě v této oblasti.

ŠVECOVÁ Miroslava, MATÚŠ Miloš
Stav a možnosti využívania digestátu z bioplynových staníc
Súčasný trend výrazného nárastu počtu bioplynových staníc prináša so sebou aj značný nárast vedľajšieho odpadného produktu – digestátu. Ten sa vo väčšine prípadov využíva iba ako hnojivo, čo však prináša aj nepriaznivý dopad so zvyšujúcim sa dusíkom v pôde. Príspevok je zameraný na rozsiahlu analýzu možností využívania digestátu z bioplynových staníc s ťažiskom na jeho energetické zhodnotenie. Cieľom príspevku je poukázať na vysoký energetický potenciál digestátu a možnosti jeho ekonomicky efektívneho spracovania do formy tuhého biopaliva. Príspevok prináša zhrnutie výskumu v oblasti zhodnocovania digestátu z bioplynových staníc, vrátane jeho enrgetických vlastností ako paliva, a posúdenia spracovania digestátu z pohľadu zdravia.

ZLEVOROVÁ Tereza, LISÁ Hana, LISÝ Martin
Vliv skladování na spalné teplo paliva
Dlouhodobé skladování je důležitou součástí využívání biomasy jako alternativy k fosilním palivům. Hlavním požadavkem na skladování je zajištění stability vlastností biopaliv a ochrany před degradačními procesy. Biopaliva snadno podléhají okolním podmínkám, proto musí být zvážen vliv teploty, okolní vlhkosti, stejně jako možné šíření plísní a bakterií. Aby byla zajištěna kvalita materiálu, je nutné okolní vlivy sledovat a minimalizovat jejich dopad, to je také motivací tohoto článku, který se věnuje experimentálnímu zkoumání vlivu nevhodných podmínek při skladování na spalné teplo paliva.