CZ16279U1 - Palivo na bázi lučních porostů - Google Patents

Description

Palivo na bázi lučních porostů

Oblast techniky

Technické řešení se týká pevných paliv, a sice paliv na bázi obnovitelných zdrojů, kde obnovitelným zdrojem jsou rostliny, které se pěstují, sklízejí a upravují za účelem vytvoření či sestavení paliva, používaného pak spalováním k přeměně se získáním tepelné energie, použité následně především k vytápění a k přípravě teplé užitkové vody. Případně se používají rostliny, nebo jejich části, pro které není jiné, ekonomicky výhodnější použiti.

Dosavadní stav techniky

V současnosti je známo používání paliv na bázi rostlin. Vedle dřeva se používá k topení také některých dalších rostlin, které se často přímo za účelem spalování i pěstují. Někdy dochází ke spalování travin či obilovin, a to ve formě úsušků či slámy. Použití těchto materiálů není všeobecně rozšířené a k jejich spalování dochází spíše výjimečně a nepravidelně, zpravidla v těch případech, pokud pro tyto materiály momentálně není jiné použití a stávají se v té chvíli odpadovým materiálem. Problém zde spočívá v tom, že pro nepravidelnost dodávky těchto materiálů se nevyplatí investovat do zpracovacího zařízení, a to ani pro případ drobnější, ani pro případ rozsáhlejší výroby. Takovým zpracovacím zařízení je zpravidla peletovací lis, který vysušené posledně jmenované materiály slisovává na tzv. pelety, tedy na útvary v podobě tablet či válečků, které jsou obvyklým a přijatelným způsobem skladovatelné, dopravovatelné a použitelné nejen v běžných, nebo jednoduše upravených kotlích ci kamnech, ale také jsou použitelné pro spalování v automatických kotlích. Z uvedených důvodů se začalo v poslední době s pěstováním tzv. energetických rostlin, kde s ohledem na záměrné pěstování plánovaného objemu takové suroviny již z ekonomického pohledu je reálné plánovat současně investici do peletizačních lisů. U energetických rostlin bývá ovšem problémem, pokud vykazují relativně nízkou teplotu tavení popela. Tím pak dochází dříve a ve větší míře k zanášení roštu v kotli, a to s velmi obtížným čištěním.

Také bývá problémem u již zhotovených pelet, pokud nemají dostatečnou soudržnost, resp. pokud mají příliš veliký otěr a odrol. Tak například je známo, že pelety na bázi slámy mají celkově malou soudržnost, takže se často rozpadají. To je sice řešitelné dalšími přísadami či úpravami, ale ovšem většinou za cenu technologických komplikací a zvýšeni výrobních nákladů. Jako energetické rostliny jsou známy například konopí, hyso, čirok, koriandr, lnička, šťovík, chrastice, křídlatka, případně i řepka, resp. řepková sláma. Z energetických rostlin, vedle dřeva a dřevných odpadů, se zejména jeví jako vhodný energetický šťovík, chrastice, křídlatka, nebo obilní sláma. Co se týče křídlatky, není zpravidla její pěstování povoleno, neboť je považována za invazivní rostlinu. Mezi energetickými rostlinami se jeví jako zvláště výhodný energetický šťovík, neboť dává jedny z nejvyšších výnosů. Pro případ peletizace a následného spalování ovšem energetický šťovík vykazuje relativně nízkou teplotu tání popela, a sice 1160 °C. Také soudržnost pelet vyrobených z energetického šťovíku není dostatečně vyhovující. Ani z energetického pohledu není energetický šťovík surovinou, resp. palivem, s mimořádně vysokou výhřevností. Jako energeticky výhodnější, resp. s vyšší výhřevností, se jeví peletizované dřevní odpady, příkladně pelety z pilin, ze štěpků a z kůry. Takových surovin ale nebývá často k dispozici velké množství, pouze v okolí dřevozpracujících podniků, přičemž navíc piliny a štěpky se v poslední době stále více zpracovávají, příkladně na nábytkové, interiérové či podlahové desky. Byly též činěny pokusy naopak s přidáváním menších množství energetických rostlin do uhelných briket, a to s cílem zlepšovat vlastnosti těchto briket, pokud jde o složení emisí, vznikajících při spalování. Takové brikety, vyráběné stále na bázi uhlí, ale neřešily podstatné a masovější zapojení energetických rostlin jako zdroje obnovitelné energie. Na druhé straně v poslední době přibývá jednak stébelnatých materiálů, zbývajících jako odpad, příkladně obilní sláma nebo sláma z řepky, jednak, v návaznosti na útlum osévání části zemědělských ploch příkladně obilninami, vyskytují se ve větší míře neobdělávané pozemky, vhodné pro pěstování energetických rostlin, kde nejjednodušší je pěstování, resp. sklízení přirozeně vyrostlých lučních porostů. Luční porosty se také v po50 slední době stávají materiálem, kde při redukci živočišné výroby je problém, jak nyní likvidovat

- i CZ 16279 Ul dříve zkrmované posečené luční porosty, resp. usušené, ve formě sena. Využití posledně jmenovaného materiálu naráží při spalování pro energetické účely na problém nevyhovujícího složení spalin.

Podstata technického řešení

Uvedené problémy se v podstatné míře řeší vytvořením technologicky a ekonomicky výhodného paliva s příznivými jak skladovacími, tak i spalnými vlastnostmi, kde palivo je vytvořeno na bázi lučních porostů, podle předkládaného technického řešení, a kde podstata spočívá v tom, že palivo je tvořeno směsí, obsahující základní energetickou rostlinu ve formě lučního porostu, s obsahem vody do 20 % hmotnostních, v podílu hmotnostním od 50 do 94 %, uhlí v podílu hmotnostním ío od 4 do 20 % a dále další spalitelné přísady s podílem hmotnostním od 0 do 25 %, a to s výhodou případně vybrané, samostatně nebo v kombinaci, z rozsahu další energetické rostliny, dřevo a stromová kůra, sláma obilní, sláma řepková, kde v každém případě každá z použitých spalitelných přísad má obsah vody do 50 % hmotnostních a nespalitelné příměsi v podílu hmotnostním od 0,01 do 10 %. Výhodné je, jestliže luční porosty i spalitelné přísady jsou použity ve formě částic o rozměrech od 0,1 do 10 mm. Také je výhodné, jestliže jako další energetické rostliny jsou použity rostliny z rozsahu: chrastice, křídlatka, energetický šťovík a laskavec. Výhodou je, jestliže se ve směsi použije alespoň jednoho druhu spalitelné přísady, o podílu hmotnostním ve směsi alespoň 5 %. Zejména je výhodné, jestliže každého druhu spalitelné přísady se použije ve směsi alespoň 5 % hmotnostních. Případně může být i výhodou, jestliže spalitelných přísad jsou alespoň dva druhy, kde jeden druh je zastoupen ve směsi v podílu hmotnostním alespoň 5 % a další použité druhy jsou ve směsi zastoupeny v podílu hmotnostním alespoň 1 %. Celkově je výhodou, je-li podíl lučních porostů ve směsi od 80 do 90 % hmotnostních. V každém případě je výhodné, jestliže směs je upravena ve formě briket nebo pelet o měrné hmotnosti od 0,2 do 1,8 g/cm³. Pelety mají s výhodou rozměry od 0,4 do 8 cm. Zejména je výhodné, mají-li pelety rozměry od 0,6 do 3 cm.

Tím se dosáhne vytvoření směsného paliva, na bázi lučních porostů jako základní energetické rostliny, přičemž se jednak využijí další materiály, které jsou navíc často samy odpadem, a které ve směsi s lučními porosty zlepšují v každém případě soudržnost materiálu, je-li palivo vyrobeno právě jako pelety. Také složení spalin se ve směsi nezhoršuje, nebo se naopak ještě zlepšuje, podobně jako i výhřevnost. Tyto výhody vynikají především u paliva v podobě pelet, i když v určité míře by se projevily při spalování popsaných materiálů bez peletizace, nebo při nižším stupni slisování, které by se z technického pohledu neoznačilo jako peletizace. Ve většině případů také dochází v popisovaných směsích, ve srovnání se spalováním samotného lučního porostu, ke zvýšení teploty tavení popela, což je výhodné pro prevenci zanášení roštu v kamnech či v kotli. Přitom také cena paliva, podle předkládaného technického řešení, bude vždy příznivá, neboť základem je poměrně levně pěstitelná energetická rostlina a přísadami jsou buď přímo odpadové materiály, nebo další energetické rostliny s obdobně nízkými výrobními náklady, kde navíc lze v poměrně širokém rozsahu dolaďovat množství a druhy takových přísad podle okamžité situace na trhu, podle okamžité nabídky odpadů, nebo podle úrody či přebytků dalších energetic40 kých rostlin. Navíc luční porosty ve většině případů nevyžadují zvláštní péči při pěstování, pouze se obecně jedná o náklady při sklizni, resp. o náklady s výkupem, pokud by se jednalo o luční porosty vykupované nebo svážené za cenu odvozu od malopěstitelů. Co se týče neenergetických přísad, bude se jednat na jedné straně o nehořlavé příměsi, které se do směsi dostanou nechtěně, například částečky zeminy, zachycené na rostlinném materiálu před sklizní a během sklizně, na druhé straně se může jednat o záměrně vnesené složky, určené pro zlepšení spalování nebo pro zlepšení spalin, příkladně obdobné, jako se užívají při spalování uhlí, nebo i jako složky pro další zlepšení soudržnosti pelet.

-2CZ 16279 Ul

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1 - složení paliva v procentech hmotnostních

Luční porost 85 %

Chrastice 5 %

Sláma obilní 5 %

Drcené hnědé uhlí 4 %

Zemina 1 %.

Příklad 2 - složení paliva v procentech hmotnostních

Šťovík energetický 5 % ío Piliny 5 %

Kůra 5 %

Chrastice 5 %

Sláma obilní 5 %

Luční porost 70 %

Drcené hnědé uhlí 4 %

Zemina 1 %.

Příklad 3 - složení paliva v procentech hmotnostních

Sláma obilní 5,5 %

Luční porost 80 %

Drcené hnědé uhlí 14 %

Zemina 0,5 %.

Příklad 4 - složení paliva v procentech hmotnostních

Luční porost 80 %

Drcené černé uhlí 19,99%

Zemina 0,01 %.

V tomto případě bylo provedeno měření bodu tání popela s tím, že proti bodu tání popela ze samotného lučního porostu, který je 1150 °C, bylo zde dosaženo bodu tání popela, vzniklého spálením směsi podle tohoto příkladu 4, o hodnotě 1250 °C.

Hospodářská využitelnost

Technické řešení má využití v oblasti získávání obnovitelných energetických zdrojů, především se pak využije pro topení a ohřev teplé užitkové vody. Výroba jiných druhů energie tím ovšem není vyloučena, pokud by se použil kotel na palivo, podle předkládaného technického řešení, pro výrobu páry, užité následně v parním stroji či turbíně k pohonu elektrického generátoru.

Claims (11)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   35 1. Palivo na bázi lučních porostů, vyznačené tím, že je tvořeno směsí obsahující základní energetickou rostlinu ve formě lučních porostů, s obsahem vody do 20 % hmotnostních, v podílu hmotnostním od 50 do 94 %, uhlí v podílu hmotnostním od 4 do 20 %, a dále další spalitelné přísady s podílem hmotnostním od 0 do 25 %, a nespalitelné příměsi v podílu hmotnostním od 0,01 do 5 %.

   -3CZ 16279 Ul
2. 2. Palivo na bázi lučních porostů podle nároku 1, vyznačené tím, že spalitelné přísady jsou vybrány, samostatně nebo v kombinaci, z rozsahu další energetické rostliny, dřevo a stromová kůra, sláma obilní, sláma řepková, kde každá z použitých spalitelných přísad má obsah vody do 50 % hmotnostních.

   5
3. 3. Palivo na bázi lučních porostů podle nároku 1 nebo 2, vyznačené tím, že luční porosty i spalitelné přísady jsou použity ve formě částic o rozměrech od 0,1 do 10 mm.
4. 4. Palivo na bázi lučních porostů podle nároků 1 až 3, vyznačené tím, že jako další energetické rostliny jsou použity rostliny z rozsahu: chrastice, křídlatka, energetický šťovík a laskavec.

   ío
5. 5. Palivo na bázi lučních porostů podle nároků 1 až 4, vyznačené t í m , že ve směsi se použije alespoň jednoho druhu spalitelné přísady o podílu hmotnostním ve směsi alespoň 5 %.
6. 6. Palivo na bázi lučních porostů podle nároků 1 až 5, vyznačené tím, že každého druhu spalitelné přísady se použije ve směsi alespoň 5 % hmotnostních.
7. 7. Palivo na bázi lučních porostů podle nároků 1 až 6, vyznačené tím, že spalitel15 ných přísad jsou alespoň dva druhy, kde jeden druh je zastoupen ve směsi v podílu hmotnostním alespoň 5 % a další použité druhy jsou ve směsi zastoupeny v podílu hmotnostním alespoň 1 %.
8. 8. Palivo na bázi lučních porostů podle nároků 1 až 7, vyznačené tím, že podíl lučních porostů ve směsi je od 80 do 90 % hmotnostních.
9. 9. Palivo na bázi lučních porostů podle nároků 1 až 8, vyznačené tím, že směs je 20 upravena ve formě briket nebo pelet o měrné hmotnosti od 0,2 do 1,8 g/cm³.
10. 10. Palivo na bázi lučních porostů podle nároků laž9, vyznačené tím, že pelety mají rozměry od 0,4 do 8 cm.
11. 11. Palivo na bázi lučních porostů podle nároků 1 až 9, vyznačené tím, že pelety mají rozměry od 0,6 do 3 cm.