CZ2007559A3 - Palivo a zpusob získávání tepelné energie z výpalku z výroby bioetanolu - Google Patents
Palivo a zpusob získávání tepelné energie z výpalku z výroby bioetanolu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2007559A3 CZ2007559A3 CZ20070559A CZ2007559A CZ2007559A3 CZ 2007559 A3 CZ2007559 A3 CZ 2007559A3 CZ 20070559 A CZ20070559 A CZ 20070559A CZ 2007559 A CZ2007559 A CZ 2007559A CZ 2007559 A3 CZ2007559 A3 CZ 2007559A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- ash
- stillage
- weight
- mixture
- ratio
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 107
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 104
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 65
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 65
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 43
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims description 159
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 30
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims description 8
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 7
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 7
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 6
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims description 6
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 5
- 244000292697 Polygonum aviculare Species 0.000 claims description 5
- 235000006386 Polygonum aviculare Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 5
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 5
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 5
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 claims description 5
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 5
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 5
- 235000001018 Hibiscus sabdariffa Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000005291 Rumex acetosa Nutrition 0.000 claims description 4
- 240000007001 Rumex acetosella Species 0.000 claims description 4
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims description 4
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 4
- 235000003513 sheep sorrel Nutrition 0.000 claims description 4
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 claims description 3
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 claims description 3
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims description 3
- 238000009966 trimming Methods 0.000 claims description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 240000004661 Sporobolus indicus Species 0.000 claims 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 abstract 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 12
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 12
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 10
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 10
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 9
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 9
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 8
- 235000001465 calcium Nutrition 0.000 description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 8
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 8
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 4
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- -1 ore dusts Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 description 1
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010169 landfilling Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Je rešena palivová smes, jejíž jednu složku tvorícástecne odvodnené výpalky z výroby bioetanolu a druhou nadrcené látky, kde pomer výpalku z výroby bioetanolu a nadrcených látek je nastaven pro dosažení pomeru souctu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složekv popelu na hodnotu menší než 1 : 5,85 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popelesmesi nad 760 .degree.C. Rešen je rovnež zpusob získávání tepelné energie z této smesi, u nehož se nejdríve zjistí kritická teplota, zpusobující zalepení topenište a/nebo teplosmenných ploch a/nebo fluidní vrstvy roztaveným popelem, nacež se pomer výpalky z výroby bioetanolu a nadrcených látek nastaví v pomeru dávajícím teplotu tání popele výsledné smesi vyšší než je zjištená kritická teplota a pak se tato cástecne odvodnená smes spaluje ve spalovacím zarízení.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu získávání tepelné energie z výpalků z výroby bioetanolu a paliva získaného podle tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
Kotle sfluidním spalováním nebo roštové kotle zpravidla používají jako palivo klasické hnědé uhlí nebo biomasu. Byly konány pokusy spalovat různé odpadové materiály, aby se tak tyto materiály využily na výrobu energie namísto neužitečného skládkování. Problémem spalování odpadových materiálů bývají často jejich vlastnosti, které omezují spalování těchto materiálů v běžných kotlích. Konstrukce kotle a jeho provoz, které vyhovují pro spalování hnědého uhlí nebo biomasy, nemusí vyhovět tehdy, když se spalují materiály, které mají z hlediska spalování úplně jiné vlastnosti, i když představují energetický potenciál.
V současné době v souvislosti se snahou zbavit se závislosti na dovozu fosilních paliv, zejména ropy, vzrůstá zájem o produkci bioetanolu, který by mohl být vyráběn v tuzemsku ze zemědělských plodin a mohl by ropu z větší části nahradit. Pro výrobu bioetanolu lze využít cukematé a škrobnaté plodiny, zejména cukrovku a obiloviny. Vyrobený bioethanol se může přímo používat ve spalovacích motorech jako pohonná hmota, avšak zpravidla se dnes používá jako přísada, která se v množstvích 5 až 10 % přimíchává do konvenčních minerálních paliv. Pomocí ethanolu se zvyšuje oktanové Číslo a snižuje se množství emisí CO2.
Široké uplatnění má zejména třtinový alkohol v Brazílii, kde se používá jako automobilové palivo. V osmdesátých letech byly zhruba dvě třetiny automobilů v Brazílii vybaveny speciální úpravou motoru, která jim umožňovala jezdit na čistý alkohol. Dnes se nové automobily již takto neupravují, zato veškerý automobilový benzín v Brazílii obsahuje i
26% třtinového alkoholu. S touto směsí mohou pracovat běžné spalovací motory.
Bioethanol vyrobený z kukuřice se rovněž používá jako aditivum do většiny automobilových benzínů v USA, zpravidla jako 10% příměs.
Odpadem při výrobě bioetanolu z kukuřice, obilí nebo z cukrové třtiny, cukrové řepy jsou lihovamické výpalky. Dnes se po odstředění výpalky zpravidla vysuší ve speciální
D2332—
...14.M.200S--2< * i- a * a a ta aa a aa tm a aa sušičce na vedlejší výrobní produkt, kterým je krmná směs ve formě sušených granulí, nevyužívaná část se také sype do moře.
Větší část lihovamických výpalků, zejména při stále se zvyšující výrobě bioetanolu, však nemá využití, nestačí se již zkrmovat, a je třeba hledat další možnosti. Jejich přímé spalování není možné, neboť výpalky bez sušení mají malou výhřevnost a obvykle obsahují cca 9(1% vody. Pokud by se výpalky vysušily na obsah vlhkosti 40 - 30 -10%, potom by
A A výhřevnost stoupla na cca 9 -13 -17 MJ/kg. Takovéto vysušené výpalky jsou z energetického hlediska teplotně samonosné, což je jedním z předpokladů pro to, aby mohly být spalovány i v běžných kotlích.
Zjistilo se však, že tyto vysušené výpalky nelze bez dalšího spálit v běžných kotlích, alespoň se to doposud nikomu na světě nepodařilo, a to pro nízkou teplotu tavení popele. Nízká teplota tavení popele má za následek, že při spalování těchto výpalků, a to jak v roštových tak i ve fluidních kotlích, roztavený popel slepí íluidní vrstvu, zalepí topeniště či teplosměnné plochy kotle, což způsobí po několika minutách kolaps kotle, který je roztaveným popelem znefunkčněn.
Odborníci se doposud domnívali, že problém zužitkování bioodpadů lze vyřešit úpravou kotle. Ani tcvšak zatím nikomu nepodařilo.
Podstata vynálezu
Uvedený problém výroby paliva z výpalků z výroby bioetanolu a způsobu získávání tepelné energie se podařilo z větší části vyřešit vytvořením palivové směsí, jejíž jednu složku tvoří částečně odvodněné výpalky z výroby bioetanolu, kde podstatou vynálezu je, že další složkou směsi je alespoň jedna nadrcená látka, vybraná ze skupiny zahrnující vápenec, hydrát vápenatý, vápno, kámen, písek, popel po spalování, produkty po odsiřování, odprašky z výroby a úpravy rud, kameniva, fosilní pevná paliva jako uhlí, lignit, rašelina, pevná paliva vyrobená z kalů z čistíren odpadních vod, uměle vyrobená paliva ze skupiny petrolkoksů, biomasová paliva jako štěpka, řepková sláma, seno, tráva, ořezy stromů, energetické plodiny jako šťovík, křídlatka, přičemž poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek je nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 5,85 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 760 °C.
D2332
I4.li-.2OOS...
-3• t l| 4 ··· ·**» ti »·»*·«
4 I < 1tlil ti* 4 I I < I I mi i * ♦ · a a a a » i ’ ·
Ve výhodném příkladném provedení vynálezu je poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 :6,50 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1200 °C.
V ještě výhodnějším příkladném provedení vynálezu je poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek $4 nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1:15 a/nebo jé nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1300 °C.
Výhodné přitom je, je-li palivová směs odvodněna na obsah sušiny více než 60 % hmotn. Nebo ještě lepě na obsah sušiny více než 86 % hmota.
Problém výroby paliva z výpalků z výroby bioetanolu a způsobu získávání tepelné energie se podařilo z větší části vyřešit i způsobem získávání tepelné energie z výpalků z výroby bioetanolu, kde podstatou vynálezu je, že se smíchají/vypáíky z výroby bioetanolu s nadrcenými látkami, vybranými ze skupiny zahrnující vápenec, hydrát vápenatý, vápno, kámen, písek, popel po spalování, produkty po odsiřování, odprašky z výroby a úpravy rud, kameniva, fosilní pevná paliva jako uhlí, lignit, rašelina, pevná paliva vyrobená z kalů z čistíren odpadních vod, uměle vyrobená paliva ze skupiny petrolkoksů, biomasová paliva jako štěpka, řepková sláma, seno, tráva, ořezy stromů, energetické plodiny jako šťovík a křídlatka, zjistí se kritická teplota, způsobující zalepení topeniště a/nebo teplosměnných ploch a/nebo fluidní vrstvy roztaveným popelem, načež se poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek nastaví v poměru dávajícím teplotu tání popele výsledné směsi vyšší než je zjištěná kritická teplota a pak se tato částečně odvodněná směs spaluje ve spalovacím zařízení.
Ve výhodném příkladném provedení způsobu podle vynálezu se poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 5,85 a/nebo se nastaví pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 760 °C. V ještě výhodnějším příkladném provedení způsobu podle vynálezu se poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 :6,50 a/nebo se nastaví pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1200 °C, a v nejvýhodnějším výhodnějším příkladném provedení způsobu podle vynálezu se poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek & nastaví pro dosazení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu
Ό233Γ '14:11-.2008- ...
-4na hodnotu menší než 1 :15 a/nebo se nastaví pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1300 °C..
Částečné odvodnění směsi se provede procesem sestávajícím z alespoň jedné činnosti ze skupiny sestávající ze sušení, odstředění a lisování výpalků z výroby bioetanolu ještě před jejich smícháním s nadrcenými látkami nebo po jejich smíchání s nadrcenými látkami.
Částečné odvodnění směsi se provede s výhodou na obsah sušiny alespoň 60 % hmotn. nebo ještě lépe na obsah sušiny alespoň 86 % hmotn.
Ve výhodném provedení způsobu získávání tepelné energie podle vynálezu se směs z výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek před svým přivedením ke spálení do topeniště kotle zhomogenizuje.
V jiném výhodném provedení způsobu získávání tepelné energie podle vynálezu se do směsi výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek přimíchá další fosilní palivo pro zvýšení výhřevnosti spalované směsi na alespoň 7 MJ/kgnebo ještě lépe na alespoň 8 MJ/kg.
Toto nebo další fosilní palivo pro zvýšení výhřevnosti spalované směsi se do topeniště kotle přivádí s výhodou odděleně od směsi výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek a do této směsi se přimíchává až v topeništi kotle.
Ve výhodném provedení vynálezu se teplota tání výsledné směsi určí podle procenta obsahu draslíku a sodíku v popeli směsi.
Sušení výpalků se zpravidla provádí horkým teplonosným médiem, kterým může být s výhodou horký vzduch a/nebo horké spaliny a/nebo horká pára. Součástí procesu odvodnění může být i lisování výpalků.
Výhodné je, je-li směs výpalků z výroby bioetanolu s nadrcenými látkami teplotně samonosná.
Výhodné rovněž je, jestliže se směs výpalků z výroby bioetanolu s nadrcenými látkami před spalováním ve spalovacím zařízení granuluje.
Získávání tepelné energie z výpalků z výroby bioetanolu podle vynálezu se s výhodou uskutečňuje v roštovém kotli pro spalování palivové směsi, u něhož je ke spalovací komoře napojen alespoň jeden dávkovač palivové směsi z výpalků a nadrcených látek, jak byla popsána výše.
U takového roštového kotle je výhodné, je-li k jeho spalovací komoře dále napojen alespoň jeden dávkovač fosilního paliva, spolupracující s dávkovačem paliva ze směsi výpalků a nadrcených látek, pro namíchání paliva s výhřevností alespoň 7 MJ/kg nebo ještě výhodněji pro namíchání paliva s výhřevností alespoň 8 MJ/kg.
D2332'
14:11.200,8
Získávání tepelné energie z výpalků z výroby bioetanolu podle vynálezu se s výhodou uskutečňuje i ve fluidním kotli pro spalování palivové směsi, opatřeném fluidním topeništěm se stacionární fluidní vrstvou, která je tvořena vrstvou inertního materiálu o výšce do 1,5 m a o velikosti granulí v rozmezí od 0,3 do 2,5 mm, kde fluidní topeniště je z boků ohraničeno vzduchotěsnou chlazenou stěnou aje ve své spodní části opatřeno fluidním roštem s tryskami, k němuž je připojeno přívodní potrubí spalovacího vzduchu přivedeného pod tlakem 3 až 25 kPa, měřeno při normální teplotě a tlaku, pro dosažení rychlosti fluidace 0,3 až 1,2 m/s, měřeno při normální teplotě a tlaku, k fluidnímu roštu je napojen vysokotlaký ventilátor s nastavitelným průtokem fluidačního spalovacího vzduchu a k výstupu kotle je napojen alespoň jeden odtahový ventilátor pro vytvoření řízeného podtlaku v kotli, kde podstatou vynálezu je, že ke spalovací komoře je napojen alespoň jeden dávkovač paliva tvořeného směsí výpalků a nadrcených látek.
U takového fluidního kotle je výhodné, je-li k jeho spalovací komoře dále napojen alespoň jeden dávkovač fosilního paliva, spolupracující s dávkovačem paliva ze směsi výpalků a nadrcených látek, pro namíchání paliva s výhřevností alespoň 7 MJ/kg.
Získávání tepelné energie z výpalků z výroby bioetanolu podle vynálezu se s výhodou uskutečňuje i v kotli s cirkulující fluidní vrstvou pro spalování palivové směsi, opatřeném fluidním topeništěm s cirkulující fluidní vrstvou, která je tvořena vrstvou inertního materiálu o velikosti granulí v rozmezí od 0,3 do 5 mm, kde fluidní topeniště je z boků ohraničeno vzduchotěsnou chlazenou stěnou aje ve své spodní části opatřeno fluidním roštem s tryskami, k němuž je připojeno přívodní potrubí spalovacího vzduchu přivedeného pod tlakem 10 až 50 kPa, měřeno při normální teplotě a tlaku, pro dosažení rychlosti fluidace 3 až 15 m/s, měřeno při normální teplotě a tlaku, k fluidnímu roštu je napojen vysokotlaký ventilátor nebo dmychadlo s nastavitelným průtokem fluidačního spalovacího vzduchu a k výstupu kotle je napojen alespoň jeden odtahový ventilátor pro vytvoření řízeného podtlaku v kotli, kde podstatou vynálezu je, že ke spalovací komoře je napojen alespoň jeden dávkovač paliva tvořeného směsí výpalků a nadrcených látek podle vynálezu.
U takového fluidního kotle je výhodné, je-lí k jeho spalovací komoře dále napojen alespoň jeden dávkovač fosilního paliva, spolupracující s dávkovačem paliva ze směsi výpalků a nadrcených látek, pro namíchání paliva s výhřevností alespoň 7 MJ/kg.
Příklady provedení vynálezu
Byly provedeny zkoušky, je-li možné spalovat výpalky z výroby bioetanolu ve stávajících kotlích, zejména s fluidním spalováním.
'D2332”
Ϊ4.1Ί72008
-6♦ · I · » 9 · »
« «
Při prvních třech pokusech se do výpalků nepřidávaly žádné příměsi.
Příklad č. 1
V laboratorních podmínkách byly spáleny odvodněné výpalky z kukuřice, a to bez jakýchkoliv příměsí. Po spálení byla zjištěna hmotnost popele, která v tomto případě činila 2,07 % hmotnosti spalovaných výpalků. Při analýze popele bylo zjištěno, že procento obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, z celkové hmotnosti popele bylo 18,32 %. Teplota tavení popele byla menší než 630 °C. Tyto výpalky se ukázaly být zcela nevhodným palivem, neboť teplota topeniště je zpravidla vyšší než teplota tavení popele z těchto výpalků, takže roztavený popel by okamžitě slepil fluidní vrstvu či zalepil topeniště nebo teplosměnné plochy kotle.
Příkladě. 2
V laboratorních podmínkách byly spáleny odvodněné výpalky z obilí, a to bez jakýchkoliv příměsí. Po spálení byla zjištěna hmotnost popele, která v tomto případě činila 3 % hmotnosti spalovaných výpalků. Při analýze popele bylo zjištěno, že procento obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, z celkové hmotnosti popele bylo 30 %. Teplota tavení popele byla menší než 600 °C. Tyto výpalky se ukázaly být zcela nevhodným palivem, neboť teplota topeniště je zpravidla vyšší než teplota tavení popele z těchto výpalků, takže roztavený popel by okamžitě slepil fluidní vrstvu či zalepil topeniště nebo teplosměnné plochy kotle.
Příkladě. 3
V laboratorních podmínkách byly spáleny odvodněné výpalky z kukuřice, a to bez jakýchkoliv příměsí. Po spálení byla zjištěna hmotnost popele, která v tomto případě činila 3,38 % hmotnosti spalovaných výpalků. Při analýze popele bylo zjištěno, že procento obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, z celkové hmotnosti popele bylo 21 %. Teplota tavení popele byla menší než 630 °C. Tyto výpalky se ukázaly být zcela nevhodným palivem, neboť teplota topeniště je zpravidla vyšší než teplota tavení popele z těchto výpalků, takže roztavený popel by okamžitě slepil fluidní vrstvu či zalepil topeniště nebo teplosměnné plochy kotle.
Po provedení testů s výpalky bylo zjištěno, že hlavní příčinou nepoužitelnosti těchto výpalků jako paliva jsou jejich špatné vlastnosti, zejména extrémně nízká teplota tavení popele. Měření ukázalo, že u běžných výpalků se teplota tavení popele pohybuje okolo 620 °C, mnohdy i značně níže. Pochopitelně takovéto palivo se v kotlích nedá spalovat, protože roztavený popel by okamžitě, slepil fluidní vrstvu či zalepil· topeniště nebo teplosměnné plochy kotle. Bez vyřešení problému nízké teploty tavení popele tedy nelze dospět k dobrému
D2332I4.ll.2Q08 » t
-7výsledku. Vyřešení problému nalezení způsobu získávání tepelné energie z výpalků z výroby bioetanolu tak předpokládalo nejdříve vyřešení problému nízké teploty tavení popele.
Pokusy a měřením bylo zjištěno, že teplota tavení popele je funkcí přítomnosti sodíku a draslíku v palivu. Není přitom důležité, kolik je sodíku a draslíku v palivu, toho bývá relativně málo, zpravidla 0,2 až ť%. Pro teplotu tavení popele je podstatné, kolik je sodíku a draslíku v popeli, a u výpalků z výroby bioetanolu dosahuje koncentrace sodíku a draslíku v popeli jednotek až desítek procent, což způsobuje extrémně nízkou teplotu tavení popele.
Každé palivo, pokud je označováno jako palivo je většinou charakterizováno těmito základními údaji:
- výhřevnost paliva v MJ/kg
- obsah popele v %
- obsah síry v %
- obsah vody v %
- spalné teplo v MJ/kg
- obsah prchavé hořlaviny v %.
Někdy se mezi základní parametry počítá i stanovení obsahu uhlíku, vodíku, dusíku, kyslíku, v některých případech i obsah chlóru a fluoru.
Z těchto základních parametrů paliva lze obvykle orientačně určit, jaké emise mohou spaliny obsahovat a lze také doporučit typ kotle. Tyto parametry však vůbec nepostačují k tomu, aby bylo možno jednoznačně rozhodnout, je-li palivo trvale spalovatelné v daném zařízení. U daného potenciálního paliva je potřeba také znát chemické složení popelovin, zejména obsah křemíku, hliníku, železa, hořčíku, vápníku, ostatních prvků včetně sodíku a draslíku. Ze složení popelovin lze usuzovat na jeho další vlastnosti. Přitom za podstatnou vlastnost, určující, je-li palivo trvale spalovatelné v daném zařízení či ne, lze považovat tavitelnost popela. Tavitelnost popela je charakterizována čtyřmi teplotami:
- teplota deformace DT
- teplota měknutí ST
- teplota tavení HT
- teplota tečení FT.
Prvky jako sodík a draslík snižují teplotu tavení popele, ostatní prvky, nebo jejich kysličníky jako křemík, hliník, železo, mangan, vápník teplotu tavení zvyšují. Podle jejich obsahu je možno usuzovat, jaká bude teplota tavení popele, zda nízká čí vysoká. Stanovení teploty z chemického složení bude však v tomto případě obtížné a teplotu tavení popele lze
D2332'
Τ4.ΰ,2ΰοΤ··
-8pouze odhadovat. Nejjednodušší je stanovit teplotu tavení popele na konkrétním vzorku např. analyzátorem dle ČSN ISO 540. Popel je připravován např. dle normy ČSN 441358.
V dalších pokusech byly proto k výpalkům přimíchávány další nadrcené látky, které by mohly pomoci při zvyšování teploty tavení popele. Použitelnou palivovou směs se podařilo připravit až poté, co byly do výpalků namíchány vhodné nadrcené látky.
Přiklad č. 4
V laboratorních podmínkách byly spáleny odvodněné výpalky z kukuřice s příměsí nadrceného vápence. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele bylo 1 : 5,91, z čehož vyplývá 14,5 % z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla 805 °C. Podobných výsledků bylo dosaženo i při použití oxidu vápenatého CaO namísto vápence. Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, ovšem pouze při extrémně pečlivém dodržování technologické kázně, neboť při jakékoliv náhodné změně poměru výpalků a vápence či CaO ve směsi by se teplota topeniště mohla zvýšit nad teplotu tavení popele palivové směsi, načež by roztavený popel okamžitě slepil fluidní vrstvu či zalepil topeniště nebo teplosměnné plochy kotle.
Přiklad č, 5
V laboratorních podmínkách byly spáleny odvodněné výpalky z kukuřice s příměsí nadrceného vápence. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele byl 1 : 6,5, z čehož vyplývá 13,3 % z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla 1230 °C. Podobných výsledků bylo dosaženo i při použití oxidu vápenatého CaO namísto vápence.Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, ovšem i zde by bylo třeba pečlivě dodržovat technologickou kázeň, neboť při náhodné změně poměru výpalků a vápence či CaO ve směsi nelze vyloučit, že by se teplota topeniště mohla zvýšit nad teplotu tavení popele palivové směsi, načež by roztavený popel okamžitě slepil fluidní vrstvu či zalepil topeniště nebo teplosměnné plochy kotle.
Příklad č. 6
V laboratorních podmínkách byly spáleny odvodněné výpalky z kukuřice s příměsí nadrceného vápence. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele bylo 1 : 8,41, z čehož vyplývá 10,6 %
D2332— ta i ι · »· i π tát* i « *t«a* i • t · i «»·«*
I í t * * i · » «« i
9λ i » i a * i * « i no ta i» a a a i » li z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla 1240 °C. Podobných výsledků bylo dosaženo i při použití oxidu vápenatého CaO namísto vápence.Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, ovšem i zde by bylo třeba pečlivě dodržovat technologickou kázeň, neboť při náhodné změně poměru výpalků a vápence či CaO ve směsi nelze vyloučit, že by se teplota topeniště mohla zvýšit nad teplotu tavení popele palivové směsi, načež by roztavený popel okamžitě slepil fluidní vrstvu či zalepil topeniště nebo teplosměnné plochy kotle.
Příklad č. 7
V laboratorních podmínkách byly spáleny odvodněné výpalky z kukuřice s příměsí nadrceného vápence. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele bylo 1 : 15,17, z čehož vyplývá 6,2 % z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla vyšší než 1340 °C. Podobných výsledků bylo dosaženo i při použití oxidu vápenatého CaO namísto vápence.Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, přičemž tato směs byla již odolná vůči náhodné změně poměru výpalků a vápence či CaO ve směsi. U této palivové směsi již nehrozí, že by se teplota topeniště mohla zvýšit nad teplotu tavení popele palivové směsi, takže odpadá hrozba slepení fluidní vrstvy či zalepení topeniště nebo teplosměnných ploch kotle.
Příklad č. 8
V laboratorních podmínkách byly spáleny odvodněné výpalky z kukuřice s příměsí odprašků z úpravy kamene. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíků, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele bylo 1 ; 15,01, z čehož vyplývá 6,25 % z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla vyšší než 1340 °C. Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, přičemž tato směs byla již odolná vůči náhodné změně poměru výpalků a vápence ve směsi. U této palivové směsi již nehrozí, že by se teplota topeniště mohla zvýšit nad teplotu taveni popele palivové směsi, takže odpadá hrozba slepení fluidní vrstvy či zalepení topeniště nebo teplosměnných ploch kotle.
Příklad č, 9
V laboratorních podmínkách byly spáleny odvodněné výpalky z kukuřice s příměsí popelovin ze spalování uhlí z fluídního kotle. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr
D2332 * 14:1'1:2008
-10obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele bylo 1 :20, z čehož vyplývá 4,76 % z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla vyšší než 1340 °C. Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, přičemž tato směs byla již odolná vůči náhodné změně poměru výpalků a vápence ve směsi. U této palivové směsi již nehrozí, že by se teplota topeniště mohla zvýšit nad teplotu tavení popele palivové směsi, takže odpadá hrozba slepení fluidní vrstvy či zalepení topeniště nebo teplosměnných ploch kotle.
Příkladě. 10
V laboratorních podmínkách byly spáleny odvodněné výpalky z kukuřice s příměsí prachového uhlí s obsahem popela v sušině 32 %. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele bylo 1 : 25, z čehož vyplývá 3,85 % z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla vyšší než 1340 °C. Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, přičemž tato směs byla již odolná vůči náhodné změně poměru výpalků a vápence ve směsi. U této palivové směsi již nehrozí, že by se teplota topeniště mohla zvýšit nad teplotu tavení popele palivové směsi, takže odpadá hrozba slepení fluidní vrstvy či zalepení topeniště nebo teplosměnných ploch kotle popelem.
Příklad č. U
V laboratorních podmínkách byly spáleny odvodněné výpalky z kukuřice s příměsí mletého vápna. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele bylo 1 : 14, z čehož vyplývá 6,67 % z celkové π hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla vyšší než 1340 °C. Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, přičemž tato směs byla již Odolná vůči náhodné změně poměru výpalků a vápence ve směsi. U této palivové směsi již nehrozí, že by se teplota topeniště mohla zvýšit nad teplotu tavení popele palivové směsi, takže odpadá hrozba slepení fluidní vrstvy či zalepení topeniště nebo teplosměnných ploch kotle popelem. Pro zjištění závislosti rozhodných teplot na koncentraci přidávaného vápence pak byla provedena série měření těchto teplot na zkušebních vzorcích popele z paliva, obsahujícího od 0,5 do 3 % vápence z hmotnosti sušiny paliva.
Měřily se přitom následující teploty:
DT - teplota, při které nastávají první příznaky zaoblení hrotu, nebo krajů zkušebního tělíska · D2332---- ~14:11-.·200ί1—.
-11ST - teplota, při které v případě zkušebního tělíska ve tvaru jehlanu je výška stejná jako šířka základny. (Softening temperature)
HT - teplota, při které zkušební tělísko vytváří polokouli, tj. kdy výška se rovná 1/2 průměru základny, (Hemispherical temperature)
FT - teplota, při které se popel rozteče na podložce ve vrstvě, jehož výška je 1/3 výšky zkušebního tělíska při teplotě tavení. (Fluid temperature)
Stanovení tavitelnosti bylo provedeno na analyzátoru dle ČSN ISO 540 snímáním deformačních změn zkušebního tělíska ve tvaru trojbokého jehlanu pomocí elektronického videosystému, a pozorováním operátora během analýzy. Výsledkem jsou hodnoty deformačních teplot.
Popel byl připraven dle ČSN 441358, přičemž popel se připravoval při 600 °C.
Zkušební vzorky popele byly označeny takto:
7104 k palivu se přidá vápenec v množství 0,5% hmota, z hmotnosti sušiny paliva
7105 k palivu se přidá vápenec v množství 1,0 % hmota, z hmotnosti sušiny paliva
7106 k palivu se přidá vápenec v množství 1,5% hmota, z hmotnosti sušiny paliva
7107 k palivu se přidá vápenec v množství 2,0 % hmota, z hmotnosti sušiny paliva
7108 k palivu se přidá vápenec v množství 3,0 % hmota, z hmotnosti sušiny paliva
| Typ atmosféry | Oxidační | ||||
| Deformační teploty | DT Teplota deformace | ST Teplota měknutí | HT Teplota tání . . | FT Teplota tečení | obsah sodíku a draslíku |
| Označení vzorku | °C | °C | °C | °C | % |
| 7104 | 660 | 750 | 800 | 930 | 15,08 |
| 7105 | 730 | 1140 | 1220 | 1350 | 12,73 |
| 7106 | 780 | 1200 | 1340 | 1400 | 10,94 |
| 7107 | 860 | 1290 | 1380 | 14’10 | 10,50 |
| 7108 | 1280 | 1300 | 1340 | 1410 | 8,18 |
Stejné měření pak proběhlo na dalších vzorcích výpalků, knimž však byly přimíchány namísto vápence popeloviny, tj. produkty po spalováni uhlí a bylo dosaženo následujících výsledků:
Zkušební vzorky popele:
D2332— '14:11.2003.^.
7109 k palivu se přidaj í popeloviny v množství 0,5% hmota, z hmotnosti sušiny paliva
7110 k palivu se přidají popeloviny v množství 1,0 % hmota, z hmotnosti sušiny paliva
7111 k palivu se přidají popeloviny v množství 1,5% hmota, z hmotnosti sušiny paliva
7112 k palivu se přidají popeloviny v množství 2,0 % hmota, z hmotnosti sušiny paliva
7113 k palivu se přidají popeloviny v množství 3,0 % hmota, z hmotnosti sušiny paliva
| Typ atmosféry: | Oxidační | ||||
| Deformační teploty | DT Teplota deformace | ST Teplota měknutí | HT Teplota tavení | FT Teplota tečení | obsah sodíku a draslíku |
| Označení vzorku | °C | °C | °C | °C | °C |
| 7109 | . 700 . . | 760 | 940 | 1130 | 15,1 |
| 7110 | 790 | 860 | 1150 | 1310 | 13,1 |
| 7111 | 1020 | 1160 | 1240 | 1340 | 11,7 |
| 7112 | 1130 | 1180 | 1260 | 1380 | 11,4 . |
| 7113 | 1210 | 1250 | 1310 | 1390 | 9,86 |
U vzorku výpalků z popelovinami jsou patrné mírně vyšší teploty tání již při malém procenta přidání popelovin, při přidání více jak 3 %, lépe více jak 5 % popelovin jsou teploty tavení popele již poměrně vysoké, že umožňují relativné bezpečný provoz kotle a odpadá bezprostřední hrozba zalepení fluidní vrstvy či topeniště nebo teplosměnných ploch kotle.
Pokusy se zpracováním paliva z výpalků z výroby bioetanolu tak bylo zjištěno, že získávání tepelné energie z výpalků z výroby bioetanolu je možné, když se výpalky z výroby bioetanolu částečně odvodní a smíchají se s nadrcenými látkami v poměru dávajícím teplotu tavení popele výsledné směsi vyšší než je kritická teplota, způsobující zalepení topeniště a/nebo teplosměnných ploch a/nebo fluidní vrstvy roztaveným popelem, načež se tato směs spaluje ve spalovacím zařízení. Ukázalo se přitom možné nejen nejdříve výpalky z výroby bioetanolu odvodnit a teprve pak smíchat s nadrcenými látkami ale i nejdříve výpalky z výroby bioetanolu smíchat s nadrcenými látkami a odvodnit teprve tuto směs. O něco výhodnější se však zdá být první z těchto způsobů.
Má-li být u způsobu získávání tepelné energie z výpalků z výroby bioetanolu dosaženo co nejlepší účinnosti, tedy toho, aby se spalování výpalků z výroby bioetanolu vyplatilo, je třeba provádět proces odvodnění tak, aby bylo vloženo co nejméně energie, respektive nejméně tepelné energie. Nejlépe je použít dvoustupňového odvodňování, při němž se jako prvního stupně použije mechanické odvodnění, při něm se tekuté výpalky odstředí, a to nejlépe na vysokoúčinné dekantakční odstředivce, na které lze dosáhnout odvodnění na ' D2332-—147)1.2008— « · · * < ♦ • · v * » • · « I t úroveň 30-(36 % sušiny. Dalším možným typem mechanického odvodnění je lisování výpalků. Další stupeň odvodnění se obvykle provádí sušením, a to nejlépe v bubnové sušárně. Na sušině lze dosáhnout úplného odvodnění, tj. až do 100% sušiny, ale obvykle se v sušárně suší na úroveň 86488 % sušiny. Sušicím médiem mohou být spaliny z hořáku na zemní plyn nebo na bioplyn, či jiné médium. K sušení je také možno použít horký vzduch ohřátý párou nebo spalinami. K sušení výpalků je také možné použít odparku, kde sušícím médiem bývá obvykle pára.
Na stupni odvodnění závisí stupeň teplotní samonosnosti výpalků. Při vysokém stupni odvodnění mohou mít výpalky výhřevnost až cca 19 MJ/kg.
Pro granulaci výpalků se doporučuje obsah sušiny mezi 86-88 %. Granulace se provádí obvykle na rotačních granulátorech.
Podstatnou částí úpravy výpalků z výroby bioetanolu je k těmto výpalkům namíchat vhodné nadrcené látky tak, aby výsledná směs byla homogenní a aby poměr výpalků a nadrcených látek byl konstantní. Granulometrické složení nadrcených látek by mělo být srovnatelné s granulometrickým složením původních výpalků, což s výhodou představuje velikost částic nadrcené látky od 0 až do 2 mm, přičemž částice jsou v celém spektru tohoto rozmezí. Pokud se použije vápenec, potom je v terminologii cementářů označován jako „krupice“. Slovem krupice v cementářském pojetí je definován přesný materiál i jeho granulometrické složení.
Palivovou směs, u níž je poměr výpalků a nadrcených látek nastaven pro dosažení výsledné teploty tavení HT popele směsi okolo 760 °C, případně u níž je poměr výpalků a nadrcených látek nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu o málo menší než 1 : 5,85, je sice možné spalovat v kotlích, ale je obtížné udržet s touto palivovou směsí kotel v chodu, neboť při spalování takového paliva je kotel na hranici provozovatelnosti, a hrozí nebezpečí, že se neudrží na provozuschopných parametrech tak, aby nezkolaboval. Je také obtížné vyrobit skutečně homogenní palivo tak, aby každá další dávka paliva přidaná do kotle měla stejný poměr výpalků k přimíchaným nadrceným látkám. Nerovnoměrností namíchaných látek může vzniknout místní napékání popelovin v topeništi či na teplosměnné plochy, či slepování fluidní vrstvy.
Takový kotel však i při nízkých teplotách, tj v teplotě nepříliš vzdálené od teploty tavení, provozovat lze, čehož důkazem je vlastní náběh kotle. Například fluidní kotel lze provozovat a topit jím, i když teplota fluidní vrstvy bude jen 500 nebo 600 °C. U roštového či granulačního kotle je to podobné, provoz však není optimální, i když je možný.
,D2332--14:11-2008-...
-14Lepší výsledky dává palivová směs, u níž je poměr výpalků a nadrcených látek nastaven pro dosažení výsledné teploty tavení (HT) popele směsi nad 1200 °C, případně u níž je poměr výpalků a nadrcených látek nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 6,50. V takovém případě bude provozování kotle již méně náročné na dodržení technologické kázně. Vzhledem k tomu, že palivo se i v tomto případě stále nachází v citlivé oblasti, kde každá změna koncentrace nadrcené látky může způsobit technické problémy, doporučuje se řešit výrobu paliva navržením palivové směsi, u níž je poměr výpalků a nadrcených látek nastaven pro dosažení výsledné teploty tání (HT) popele směsi nad 1300 °C, případně u níž je poměr výpalků a nadrcených látek nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 :15. Toto řešení totiž dává nej lepší výsledky jak co do provozování kotle, tak co do výroby paliva.
Nej lepších výsledků se docílí u paliv, u nichž přidané nadrcené látky obsahují vápník, jako jsou vápenec, pálené vápno nebo hydrát vápenatý. Výpalky totiž obsahují značné množství síry, a to cca 0,6 %, i chlóru, a to 0,12 f 0,4 %, který by způsobil vysokoteplotní korozi kotle. A tyto vápník obsahující látky jsou schopny odsiřovat spaliny a také snižovat obsah chlóru ve spalinách. Účinek těchto látek, zvláště u kotlů sfluidním spalováním, výrazným způsobem snižuje riziko vzniku dioxinů a furanů, i riziko vzniku vysokoteplotní chlórové koroze. Látky bohaté na vápník kromě toho snižují u kotlů s fluidním spalováním obsah dalších halogenových prvků ve spalinách.
U roštových kotlů má vápník na emise malý vliv.
Jako vhodné nadrcené látky lze také s výhodou použít palivo vyrobené z kalů ž čistíren odpadních vod podle Českého užitného vzoru č. 16624 „Palivo pro kotle, zejména s fluidním spalováním“.
Jako vhodné nadrcené látky lze použít i petrolkoksy což jsou tuhé zbytky po rafmaci ropy. Jako další nadrcené látky je možno použít štěpku, řepkovou slámu, seno, šťovík, křídlatku apod., zde je však jistou nevýhodou, že tyto látky obsahuji malé množství popele a tudíž musí být namíchány ve značně větších množstvích než např. vápenec. Zde uvedený výčet je pouze příkladný a lze samozřejmě použít i jiné nadrcené rostliny s obdobným účinkem. Obilná sláma je nevhodná, neboť teplota tavení popele z obilné slámy bývá kolem 800 °C a jejím přimícháním by byl účinek malý, nebo spíše záporný.
Jako nejvýhodnější pro spalování palivové směsi získané výše popsaným způsobem se jeví kotle s fluidním spalováním, zejména se stacionární fluidní vrstvou. Tyto kotle jsou
... D2332—
14;lh200l·---* t11 • ♦♦ ♦ «* a »« lift*»
a » t · ta * · n i ··« t * «» i « * V «»··*· • * ·· « « »»« · a +♦ a i zejména vhodné při spalování paliva s nadrcenými látkami bohatými na vápník, neboť kromě toho, že se tato paliva dají spálit v kotli, tak je zde účinek vápníku, který snižuje obsah síry, chlóru a jiných halogenových prvků ve spalinách. Snižování obsahu chlóru ve spalinách má podstatný vliv na potlačení vysokoteplotní chlórové koroze, která u jiných kotlů než s fluidním spalováním může způsobit značné provozní potíže tj. chlórovou korozi, která významným způsobem zkracuje životnost tlakového celku kotle. Kotle se stacionární fluidní vrstvou jsou vhodné pro výkony .1-50 MW. Kotle s cirkulující fluidní vrstvou mají obdobné účinky jako se stacionární fluidní vrstvou, používají se však od výkonu 50 MW a výše. Z roštových kotlů se jeví jako nevýhodnější použít roštové kotle s vodou chlazeným roštem. Pro spalování výše uvedené palivové směsi je možno použít i kotle granulační.
Claims (13)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Palivo, tvořené směsí, jejíž jednu složku tvoří částečně odvodněné výpalky z výroby bioetanolu, vyznačující se tím, že další složkou směsi je alespoň jedna nadrcená látka^ vybraná ze skupiny zahrnující vápenec, hydrát vápenatý, vápno, kámen, písek, popel po spalování, produkty po odsiřování, odprašky z výroby a úpravy rud, kameniva, fosilní pevná paliva jako uhlí, lignit, rašelina, pevná paliva vyrobená z kalů z čistíren odpadních vod, uměle vyrobená paliva ze skupiny petrolkoksů, biomasová paliva jako štěpka, řepková sláma, seno, tráva, ořezy stromů, energetické plodiny jako Šťovíky Cl/ křídlatka, přičemž poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek je nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 5,85 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 760 °C.
- 2. Palivo podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek je nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 6,50 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1200 °C.
- 3. Palivo podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek je nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než l : 15 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1300 °C.
- 4. Palivo podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že je odvodněno na obsah sušiny více než 60 % hmotn.
- 5. Palivo podle nároku 4, vyznačující se tím, že je odvodněno na obsah sušiny více než 86 % hmotn.
- 6. Způsob získávání tepelné energie z výpalků z výroby bioetanolu, vyznačující se tím, že se smíchají Částečně odvodněné výpalky z výroby bioetanolu s nadrcenými látkami/ vybranými ze skupiny zahrnující vápenec, hydrát vápenatý, vápno, kámen, písek, popel po spalování, produkty po odsiřování, odprašky z výroby a úpravy rud, kameniva, fosilní pevná paliva jako uhlí, lignit, rašelina, pevná paliva vyrobená z kalů z čistíren odpadních vod, uměle vyrobená paliva ze skupiny petrolkoksů, biomasová paliva jako štěpka, řepková sláma, seno, tráva, ořezy stromů, energetické plodiny jako- D2332— ! 4:11.2008—.• t-17šťovík a křídlatka, zjistí se kritická teplota/způsobující zalepení topeniště a/nebo teplosměnných ploch a/nebo fluidní vrstvy roztaveným popelem, načež se poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek nastaví v poměru dávajícím teplotu tání popele výsledné směsi vyšší než je zjištěná kritická teplota a pak se tato částečně odvodněná směs spaluje ve spalovacím zařízení.
- 7. Způsob získávání tepelné energie podle nároku 6, vyznačující se tím, že poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek se nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1:5,85 a/nebo se nastaví pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 760 °C, načež se tato částečně odvodněná směs postupně přivádí ke spálení do topeniště kotle.
- 8. Způsob získávání tepelné energie podle nároku 6, vyznačující se tím, že poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek se nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1:6,50 a/nebo se nastaví pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1200 °C.
- 9. Způsob získávání tepelné energie podle nároku 8, vyznačující se tím, že poměr výpalků z výroby bioetanolu a nadrcených látek se nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1:15 a/nebo se nastaví pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1300 °C.
- 10. Způsob získávání tepelné energie podle nároku 6, vyznačující se tím, že částečné odvodnění směsi se provede procesem sestávajícím z alespoň jedné činnosti ze skupiny sestávající ze sušení, odstředění a lisování výpalků z výroby bioetanolu.
- 11. Způsob získávání tepelné energie podle nároku 6, vyznačující se tím, že částečné odvodnění směsi se provede procesem sestávajícím z alespoň jedné činnosti ze skupiny sestávající ze sušení, odstředění a lisování směsi výpalků z výroby bioetanolu s nadrcenými látkami.
- 12. Způsob získávání tepelné energie podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že Částečné odvodnění směsi se provede na obsah sušiny alespoň 60 % hmotn.
- 13. Způsob získávání tepelné energie podle nároku 12, vyznačující se tím, že částečné odvodnění směsi se provede na obsah sušiny alespoň 86 % hmotn.
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20070559A CZ2007559A3 (cs) | 2007-08-17 | 2007-08-17 | Palivo a zpusob získávání tepelné energie z výpalku z výroby bioetanolu |
| PL08801028T PL2222821T3 (pl) | 2007-08-17 | 2008-08-14 | Metoda produkcji paliwa i pozyskiwania energii cieplnej z biomasy o niskiej temperaturze topnienia popiołów, w szczególności z wywaru gorzelnianego powstałego w procesie przetwórczym bioetanolu |
| UAA201003011A UA100703C2 (ru) | 2007-08-17 | 2008-08-14 | Топливо и способ получения тепловой энергии из биомассы с низкой температурой плавления золы, в частности из барды, из обработки биоэтанола, и устройство для выполнения способа |
| RU2010109199/04A RU2505588C2 (ru) | 2007-08-17 | 2008-08-14 | Топливо, способ и установка для получения тепловой энергии из биомассы |
| CA2696660A CA2696660C (en) | 2007-08-17 | 2008-08-14 | Fuel and method of obtaining thermal energy from biomass with low ash-melting temperature, in particular from stillage from bioethanol processing, and apparatuses for the implementation thereof |
| US12/673,863 US8721745B2 (en) | 2007-08-17 | 2008-08-14 | Fuel and method of obtaining thermal energy from biomass with low ash-melting temperature, in particular from stillage from bioethanol processing, and apparatuses for the implementation thereof |
| PCT/CZ2008/000091 WO2009024100A2 (en) | 2007-08-17 | 2008-08-14 | Fuel and method of obtaining thermal energy from biomass with low ash- melting temperature, in particular from stillage from bioethanol processing, and apparatuses for the implementation thereof |
| EP08801028.5A EP2222821B1 (en) | 2007-08-17 | 2008-08-14 | Method of production of fuel and of obtaining thermal energy from biomass with low ash- melting temperature, in particular from stillage from bioethanol processing |
| US14/224,296 US9260675B2 (en) | 2007-08-17 | 2014-03-25 | Fuel for obtaining thermal energy from biomass with low-ash melting temperature, in particular from stillage from bioethanol processing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20070559A CZ2007559A3 (cs) | 2007-08-17 | 2007-08-17 | Palivo a zpusob získávání tepelné energie z výpalku z výroby bioetanolu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ300196B6 CZ300196B6 (cs) | 2009-03-11 |
| CZ2007559A3 true CZ2007559A3 (cs) | 2009-03-11 |
Family
ID=40419406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20070559A CZ2007559A3 (cs) | 2007-08-17 | 2007-08-17 | Palivo a zpusob získávání tepelné energie z výpalku z výroby bioetanolu |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2007559A3 (cs) |
| UA (1) | UA100703C2 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2015772A3 (cs) | 2015-11-03 | 2017-05-10 | Milan Ptáček | Způsob zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolihu a palivo a zařízení pro provádění tohoto způsobu |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1444833A (en) * | 1920-02-19 | 1923-02-13 | Us Ind Alcohol Co | Apparatus for obtaining potash from distillery waste by burning the same |
| NL8005147A (nl) * | 1980-09-12 | 1982-04-01 | Hollandse Const Groep | Werkwijze en inrichting voor het verwerken van vinasse. |
| CZ12378U1 (cs) * | 2002-05-11 | 2002-06-25 | Milan Ing. Ptáček | Kotel s fluidním spalováním |
| CZ300046B6 (cs) * | 2005-08-24 | 2009-01-14 | PROKOP INVEST, a.s. | Zpusob komplexního využití výpalku z velkovýroby biolihu |
| CZ16005U1 (cs) * | 2005-09-12 | 2005-11-07 | Spolek pro ekologické bydlení - obcanské sdruzení | Palivo a/nebo krmivo na bázi rostlinných materiálů |
-
2007
- 2007-08-17 CZ CZ20070559A patent/CZ2007559A3/cs not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-08-14 UA UAA201003011A patent/UA100703C2/ru unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA100703C2 (ru) | 2013-01-25 |
| CZ300196B6 (cs) | 2009-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2222821B1 (en) | Method of production of fuel and of obtaining thermal energy from biomass with low ash- melting temperature, in particular from stillage from bioethanol processing | |
| Hein et al. | EU clean coal technology—co-combustion of coal and biomass | |
| Matúš et al. | The effect of papermaking sludge as an additive to biomass pellets on the final quality of the fuel | |
| Masghouni et al. | Energy applications of olive-oil industry by-products:—I. The exhaust foot cake | |
| Vershinina et al. | Combustion and emission behavior of different waste fuel blends in a laboratory furnace | |
| Kułażyński et al. | Technological aspects of sunflower biomass and brown coal co-firing | |
| Schönnenbeck et al. | Combustion tests of grape marc in a multi-fuel domestic boiler | |
| Laursen et al. | Some implications of co-combustion of biomass and coal in a fluidized bed boiler | |
| Heschel et al. | Abatement of emissions in small-scale combustors through utilisation of blended pellet fuels | |
| Matin et al. | Valorization of sunflower husk after seeds convection drying for solid fuel production | |
| US6666154B2 (en) | Methods for controlling ignitability of organic waste with mineral by-products | |
| Atimtay et al. | Co-combustion of peach and apricot stone with coal in a bubbling fluidized bed | |
| Sun et al. | Experimental study on cotton stalk combustion in a circulating fluidized bed | |
| JP4396843B2 (ja) | 籾がらの多段流動層燃焼法 | |
| Vershinina et al. | Promising components of waste-derived slurry fuels | |
| Marques et al. | Analysis of kinetic and diffusive data from the combustion of char pellets made with hybrid mixtures | |
| JP2005114261A (ja) | バイオマス系燃料の燃焼方法 | |
| CZ2007560A3 (cs) | Zpusob energetického využívání biomasy s nízkou teplotou tavení popele, palivové smesi získané podle tohoto zpusobu a kotle pro spalování této palivové smesi | |
| CZ2007559A3 (cs) | Palivo a zpusob získávání tepelné energie z výpalku z výroby bioetanolu | |
| CN110791342A (zh) | 一种用生活污泥改善煤炭燃烧的方法 | |
| CN116951426A (zh) | 一种市政污泥的焚烧系统及方法 | |
| Alnasur et al. | A Study of the Chemical and Physical Properties of Cane as a Biofuel After Thermal Treatment Processes (Tarification) | |
| Kaczyński et al. | Characteristics of agro and wood biomass combustion in the stream of inert material | |
| Kosowska-Golachowska et al. | Oxy-fuel combustion of wheat straw pellets in a lab-scale fluidized bed combustor | |
| Środa et al. | Oxy-fuel Combustion of Wheat Straw |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20190817 |