CZ2004889A3 - Palivo pro kotle, zejména s fluidním spalováním - Google Patents

Abstract

Palivo pro kotle, zejména s fluidním spalováním, je vytvoreno z aerobne fermentované smesi jednoho hmotnostního dílu odvodneného cistírenského kalu osusine v rozmezí od 10 do 50 % hmotn. s 0,5 az 10hmotnostními díly tuhého bioodpadu. Bioodpad je tvoren alespon jedním odpadovým materiálem ze skupiny tvorené posecenou trávou, senem, orezy stromu, listím, stepky, repkovou slámou nebo jinými biologickými odpady vznikajícími v rostlinné zemedelské výrobe, s výjimkou obilní slámy, nebo jejich smesí. Aerobní fermentace probíhala po dobu 6 az 8 dní nebo jako rízená aerobní fermentace po dobu 2 az 4dní. Palivo je po smíchání vsech jeho slozek granulované na rotacním granulátoru.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká paliva pro kotle, zejména pro kotle s fluidním spalováním.

Dosavadní stav techniky

Kotle s fluidním spalováním zpravidla používají jako palivo klasické hnědé uhlí. Byly konány pokusy přidat ke hnědému uhlí různé odpadové materiály, aby se tak tyto materiály využily na výrobu energie namísto neužitečného skládkování. Problémem spalování odpadových materiálů však je dodržení limitů škodlivin ve spalinách. Konstrukce kotle a jeho provoz, které z hlediska do vzduchu vypouštěných škodlivin vyhovují pro spalování hnědého uhlí, nemusí vyhovět tehdy, když se do uhlí přidají materiály, které mají z hlediska spalování úplně jiné hodnoty.

Řešení tohoto problému lze dosáhnout dvojí cestou: buď se upraví kotel, aby daný materiál spaloval bez porušování norem pro ochranu životního prostředí, nebo se upraví palivo tak, aby je bylo možné spalovat ve stávajícím kotli s fluidním spalováním bez toho, že by spaliny neplnily normy pro ochranu životního prostředí.

Současná civilizace produkuje značné množství odpadu a jeho likvidace se stává čím dál tím palčivějším problémem. Zatímco odpadová tráva, seno, ořezy stromů, listí a podobně, které jsou odpadním produktem v zemědělství, sadařství nebo při správě například městských parků, nejsou problémem neřešitelným, neboť vhodně uloženy samy zmizí biodegradací, čistírenské kaly jsou problémem mnohem nesnadnějším, neboť jsou produkovány zejména v městských aglomeracích ve velkých množstvích a jejich likvidace není doposud uspokojivě vyřešena.

Dl 804

16.8.2004 ·· ·

2# # · · · · · · · · ·!· ·· ·· ·· ·· ·

Jsou známy pokusy o výrobu paliva z odpadových materiálů. Například patent č. 286614 popisuje způsob průmyslového zpracování čistírenských kalů ve směsi s tuhými bioodpady, jehož produktem je palivo. Směs čistírenských kalů s tuhým bioodpadem se podrobí krátké aerobní fermentací, zčásti odvodněná fermentovaná směs se vysuší a granuluje nebo briketuje.

Tento způsob se v praxi neosvědčil, a to pro vysoké náklady na výrobu paliva, které bylo v přepočtu na vyrobený gigajoule asi dvakrát dražší než dřevní štěpka a čtyřikrát dražší než hnědé uhlí.

Navíc se zjistilo, že krátkodobá fermentace, popisovaná v tomto patentu, trvající 2 až 4 dny, není dostačující. Teprve další zkoušky provedené v dalších letech ukázaly, že tato doba nestačila na to, aby výsledná směs po fermentací plnila hygienické normy. I z tohoto důvodu je postup podle patentu č. 286614 nevyužitelný. Doba i kvalita fermentace měly zásadní vliv i na kvalitu materiálu pro jeho granulaci. V patentu se hovoří, že tato směs byla granulována na granulačním lise s matricí průměru 8 mm a vlhkosti 15 % a na granulačním lise s matricí průměru 14 mm a vlhkosti 25 %. Ve skutečnosti však těchto parametrů nebylo dosaženo. Bylo dosaženo granulace s dobrou kvalitou granulí, to jest s dobrou soudržností, neboť rozpadlé granule jsou nevyužitelné, s vlhkostí 15 % na granulačním lise s matricí průměru 14 mm. Schopnost granulace končila s vlhkostí 18 %. Granulace a briketizace, tak jak jsou uvedeny v příkladech 1, 2 a 3, nebylo ve skutečnosti dosaženo, byly to pouze předpoklady.

Práce prováděné právě při tvoření tohoto patentu ještě zesílily všeobecně sdílený předsudek odborníků v oboru, že bioodpady i biomasu, jako štěpky, piliny, ořezy stromů apod., lze granulovat jen při vlhkosti mezi 12 až 14 %. Vládlo přesvědčení, že pokud byla směs vlhčí, musela se sušit, pokud byla směs sušší, musela se zavlhčit.

V průběhu tvorby tohoto řešení se zkoušelo vytvářet pelety ve směsi s uhlím i s energosádrovcem, nepodařilo se však vymyslet průmyslový postup.

Dl 804

16.8.2004

-3 Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry eliminuje palivo pro fluidní kotle podle vynálezu, jehož podstatou je, že palivo je vytvořeno z aerobně fermentované směsi jednoho hmotnostního dílu odvodněného čistírenského kalu o sušině v rozmezí od 10 do 50 % hmotn. s 0,5 až 10 hmotnostními díly tuhého bioodpadu. Výhodné přitom je, je-li bioodpad tvořen alespoň jedním odpadovým materiálem ze skupiny tvořené posečenou trávou, senem, ořezy stromů, listím, štěpky, řepkovou slámou nebo jinými biologickými odpady vznikajícími v rostlinné zemědělské výrobě, nebo jejich směsí. V dalším výhodném provedení technického řešení je toto palivo po smíchání všech jeho složek granulované na rotačním granulátoru.

Příklady provedení vynálezu

Palivo se podařilo připravit až poté, co bylo vhodně nadrceno na dezintegrátoru a podrobeno delší aerobní fermentací, případně řízené aerobní fermentací. Řízená aerobní fermentace je způsob, při němž se parametry fermentačního procesu řídí v závislosti na naměřených parametrech fermentátu.

Příklad 1.

Bylo připraveno palivo o složení:

- kalyzČOV18%

- řepková sláma 11%

- tráva 33%

- štěpka 15%

- listí 23%.

Směs byla podrobena aerobní fermentací po dobu 7 dnů. Výsledná směs nebyla podrobena granulaci a má tedy malou měrnou hmotnost, takže je obtížné spalovat ji ve fluidním kotli samostatně, neboť hrozí nebezpečí, že lehké

Dl 804

16.8.2004 • · • « • 9

-4částečky paliva sypané na fluidní vrstvu, do této fluidní vrstvy nedoletí a shoří ještě nad ní, v důsledku čehož se fluidní vrstva může začít ochlazovat až může zcela vyhasnout. Proto se takto vytvořené palivo spalovalo v kombinaci s uhlím v energetickém poměru výše popsaného paliva ku uhlí 70:30a50:50.

Příklad 2.

Bylo připraveno palivo o složení:

- kalyzČOV18%

- řepková sláma 11 %

- tráva 33%

- štěpka 15%

- listí 23%.

Směs byla podrobena aerobní fermentaci po dobu 7 dnů

V dalším kroku tato směs byla podrobena granulaci na rotačním granulátoru. Vlhkost paliva před granulaci byla 32% po granulaci 25 %. Takto vytvořené palivo má větší měrnou hmotnost a nehrozí nebezpečí, že by nedoletělo až do fluidní vrstvy. Proto je možné je spalovat nejen s příměsí uhlí, ale i bez příměsi uhlí.

Příklad 3.

Bylo připraveno palivo o složení:

- kalyzČOV18%

- řepková sláma 11%

- tráva 33%

- štěpka 15%

- listí 23%.

Palivo bylo podrobeno řízené aerobní fermentaci po dobu 2,5 dne. Výsledná směs nebyla podrobena granulaci a má tedy malou měrnou hmotnost, takže je stejně jako v příkladu 1 obtížné spalovat ji ve fluidním kotli samostatně, neboť

Dl 804

16.8.2004 ·· · • 99 «· 44

999 9 9 44 4 9 99

99 94 99 9999 •9 9 9 · ·· 9·9 99999

9999999999 2 999 99 99 99 99 · hrozí nebezpečí, že lehké částečky paliva sypané na fluidní vrstvu, do této fluidní vrstvy nedoletí a shoří ještě nad ní, v důsledku čehož se fluidní vrstva může začít ochlazovat až může zcela vyhasnout. Proto se takto vytvořené palivo spalovalo v kombinaci s uhlím v energetickém poměru výše popsaného paliva ku uhlí 70 : 30 a 50 : 50.

Příklad 4.

Bylo připraveno palivo o složení:

- kaly z ČOV 18%

- řepková sláma 11 %

- tráva 33%

- štěpka 15%

- listí 23%.

Palivo bylo podrobeno řízené aerobní fermentaci po dobu 2,5 dne.

V dalším kroku tato směs byla podrobena granulaci na rotačním granulátoru. Vlhkost paliva před granulaci byla 31 % po granulaci 24 %. Takto vytvořené palivo má podobně jako v příkladu 2 větší měrnou hmotnost a nehrozí nebezpečí, že by nedoletělo až do fluidní vrstvy. Proto je možné je spalovat nejen s příměsí uhlí, ale i bez příměsi uhlí.

Příklad 5.

Bylo připraveno palivo o složení:

kaly z ČOV 40% sláma řepková 60 %

Palivo bylo podrobeno řízené aerobní fermentaci po dobu 7 dní. Vlhkost paliva před fermentaci byla 61 % po fermentaci 30 %.

Příklad 6.

Bylo připraveno palivo o složení:

Dl 804

16.8.2004

-6• ·· 4· 44 ·· ·

4«·· 4 444 444 • ·4 44 44 4444

4 444 44 444 44444 ··· 4 4 4 4 44 4

444 44 44 44 44 4 kaly z ČOV 30 % sláma řepková 40 % dřevní štěpka zelená 30 %

Palivo bylo podrobeno řízené aerobní fermentací po dobu 7 dní. Vlhkost paliva před fermentací byla 59 % po fermentací 30 %.

Příklad 7.

Bylo připraveno palivo o složení;

kaly z ČOV 30 % hobliny a piliny 30 % tráva 25 % listí 15%

Palivo bylo podrobeno řízené aerobní fermentací po dobu 7 dní. Vlhkost paliva před fermentací byla 60 %, po fermentací 30 %.

Příklad 8.

Bylo připraveno palivo o složení:

kaly z ČOV 25 % sláma řepková 35% zelená štěpka 30 % řízky vyslazené cukrovky 10 %

Palivo bylo podrobeno řízené aerobní fermentací po dobu 7 dní. Vlhkost paliva před fermentací byla 60 % po fermentací 31 %.

Příklad 9.

Bylo připraveno palivo o složení:

kaly z ČOV 50 % rákos a orobinec suchý 30 % kůra j ehličnatá 10 %

Dl 804

16.8.2004

• to to · · to · to · • · · · · » · to · ·· · ··« · ·♦· to toto· ·· ·>· · ··· ·· ···· ·· · • to ·· to· «to to štěpka zelená 10%

Palivo bylo podrobeno řízené aerobní fermentaci po dobu 7 dní. Vlhkost paliva před fermentaci byla 60 % po fermentaci 30 %.

Příklad 10.

Bylo připraveno palivo o složení:

kaly z ČOV 40 % klasy a sláma kukuřičná 30 % štěpka zelená 20 % hobliny a piliny 10 %

Palivo bylo podrobeno řízené aerobní fermentaci po dobu 7 dní. Vlhkost paliva před fermentaci byla 53 % po fermentaci 31 %.

Příklad 11.

Bylo připraveno palivo o složení:

kaly z ČOV 50 % starý papír nestandardní 25 % sláma řepková 25 %

Palivo bylo podrobeno řízené aerobní fermentaci po dobu 7 dní.

Vlhkost paliva před fermentaci byla 50 % po fermentaci 25 %.

Paliva vyrobená podle uvedených příkladů byla úspěšně spalována v kotli s fluidním spalováním, přičemž spaliny plnily normy ochrany životního prostředí.

Průmyslová využitelnost

Palivo podle vynálezu lze průmyslově spalovat v kotelnách s kotlích s fluidním spalováním.

Claims (5)

1. Patentové nároky

   1. Palivo pro kotle, zejména s fluidním spalováním, vyznačující se tím, že je vytvořeno z aerobně fermentované směsi jednoho hmotnostního dílu odvodněného čistírenského kalu o sušině v rozmezí od 10 do 50 % hmotn. s 0,5 až 10 hmotnostními díly tuhého bioodpadu.
2. 2. Palivo podle nároku 1, vyznačující se tím, že bioodpad je tvořen alespoň jedním odpadovým materiálem ze skupiny tvořené posečenou trávou, senem, ořezy stromů, listím, štěpky, řepkovou slámou nebo jinými biologickými odpady vznikajícími v rostlinné zemědělské výrobě, s výjimkou obilní slámy, nebo jejich směsí.
3. 3. Palivo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že aerobní fermentace probíhala po dobu 6 až 8 dní.
4. 4. Palivo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že aerobní fermentace byla řízenou aerobní fermentací, která probíhala po dobu 2 až 4 dní.
5. 5. Palivo podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že je po smíchání všech jeho složek granulované na rotačním granulátoru.