CZ2008321A3

CZ2008321A3 - Palivo na bázi réví

Info

Publication number: CZ2008321A3
Application number: CZ20080321A
Authority: CZ
Inventors: Hutla@Petr; Mazancová@Jana; Havrland@Bohumil; Muzikant@Martin
Original assignee: Výzkumný ústav zemedelské techniky v.v.i.; Ceská zemedelská univerzita v Praze
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2010-02-03
Also published as: EP2123737A2; CZ304904B6; EP2123737A3

Abstract

Vynález se týká paliva na bázi réví, s obsahem energetických rostlin, kde podstata spocívá v tom, že palivo je tvoreno smesí, obsahující základní energetickou rostlinu ve forme réví s obsahem vody do 20 % hmotnostních, v podílu hmotnostním od 29,99 do 90 %, dále obsahující spalitelné prísady s podílem hmotnostním od 4,99 do 70 %, a to vybrané samostatne nebo v kombinaci ze skupiny zahrnující další energetické rostliny, drevo a stromová kura, uhlí, rostlinné odpady a další druhotné suroviny rostlinného puvodu, kde každá z použitých spalitelných prísad má obsah vody do 50 % hmotnostních, a ješte obsahující nespalitelné prímesi v podílu hmotnostním od 0,01 do 20 %.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká tuhých paliv, a sice paliv na bázi obnovitelných zdrojů, kde obnovitelným zdrojem jsou rostliny, které se pěstují, sklízejí a upravují za účelem vytvořeni či sestavení paliva, používaného pak spalováním k přeměně se získáním tepelné energie, použité následně především k vytápěni a k přípravě teplé užitkové vody, nebo rostliny či jejich části, pro které není jiné použití a je spíše problém s jejich likvidací.

Dosavadní stav techniky

V současnosti je známo používání paliv na bázi rostlin. Vedle dřeva se používá k topení také některých dalších rostlin, nebo jejich částí, 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 vtom, že pro nepravidelnost dodávky těchto materiálů se nevyplatí investovat do zpracovacího zařízení, a to ani pro případ drobnější výroby, 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 v běžných, nebo jednoduše upravených kotlích či kamnech. 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, ať již záměrně pro spalování pěstovaných, nebo určených ke spalováni jako jinak nevyužitelný odpad, 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 za cenu technologických komplikací a zvýšení výrobních nákladů. Jako energetické rostliny jsou známy například konopí, hyso, čirok, koriandr, Inička, 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 řepková sláma. Co se týče křídlatky, není zpravidla její pěstování povoleno, neboť je považována za invazivní rostlinu. Mezi energetickými rostlinami, záměrně k tomuto účelu pěstovanými, se jeví jako zvláště výhodný energetický šťovík, neboť dává jedny z nejvyšších výnosů. Pro případ peletizace a následného spalování ovšem šťovík vykazuje relativně nízkou teplotu tání popela, a sice 1160°C. Také soudržnost pelet vyrobených ze sušeného energetického šťovíku není v potřebné míre vyhovující. Ani z energetického pohledu není šťovík surovinou, resp. palivem, s mimořádně vysokou výhřevností. Jako enegeticky 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 emisi, 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 příkladné obilninami, vyskytují se ve větší míře neobdělávané pozemky, vhodné pro pěstování energetických rostlin.

• ···

Podstata vynálezu

Uvedené problémy se v podstatné míře řeší a současně vytvoření technologicky a ekonomicky výhodného paliva s příznivými jak skladovacími, tak i spalnými vlastnostmi se dosahuje palivem na bázi réví, s obsahem energetických rostlin, podle předkládaného vynálezu, kde podstata spočívá v tom, že palivo je tvořeno směsí, obsahující základní energetickou rostlinu ve formě réví, s obsahem vody do 20% hmotnostních, v podílu hmotnostním od 29,99 do 90%, dále obsahující spalitelné přísady s podílem hmotnostním od 4.99 do 70%, a to vybrané samostatně nebo v kombinaci z rozsahu: další energetické rostliny, dřevo a stromová kůra, uhlí, rostlinné odpady a další druhotné suroviny rostlinného původu, kde každá z použitých spalitelných přísad má obsah vody do 50% hmotnostních, a ještě obsahující nespalitelné příměsi v podílu hmotnostním od 0,01 do 20%. Výhodné je jestliže réví i spalitelné přísady jsou použity ve formě částic, o rozměrech od 0,1 do 50 mm. Jako další druhotné suroviny rostlinného původu jsou s výhodou použity obilní sláma a/nebo řepková sláma a/nebo luční porosty. Také může být výhodné, jestliže ve směsi se použije alespoň jednoho druhu spalitelné přísady, o podílu hmotnostním spalitelné přísady ve směsi v rozmezí 5 až 15%. V každém případě bude výhodou, jestliže podíl réví ve směsi bude v rozmezí od 30 do 60% hmotnostních. Jako spalitelné přísady jsou pak výhodně použity obilní sláma a/nebo luční porost. V každém případě je výhodné, jestliže směs je upravena ve formě briket nebo pelet o měrné hmotnosti od 0,4 do 1,6 g/cm³. Pelety mají s výhodou rozměry od 0,2 do 20 cm. Zejména je výhodné, mají-li pelety rozměry od 0,5 do 6 cm.

Tím se dosáhne vytvoření směsného paliva, na bázi réví jako základní energetické rostliny, přičemž se jednak využijí další materiály, které jsou navíc často samy odpadem, a kterým se ve směsi s réví zlepšuje v každém případě soudržnost materiálu, je-li palivo provedeno jako pelety. Také složení spalin se ve směsi nezhoršuje, ale 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 samotných hlavních přísad, tedy obilní slámy a lučních porostů, ke zvýšení teploty tavení popela, což je výhodné pro prevenci zanášení roštu v kamnech či v kotli. Přitom také cena paliva, podle

předkládaného vynálezu, bude vždy příznivá, neboť základem je v podstatě energetická rostlina, vinná réva, pěstovaná ale sama o sobě k jinému účelu, ze které se použije část, která se pravidelně odstříhává a je jinak pouze odpadem. Přísadami jsou bud 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 energetických rostlin. 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 zlepšení soudržnosti pelet.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1 - složení paliva v procentech hmotnostních

Réví

50%

Sláma obilní pšeničná..... 50%

Přiklad 2 - složení paliva v procentech hmotnostních

Réví

45%

Sláma obilní žitná

55%

Příklad 3 - složení paliva v procentech hmotnostních

Réví

50%

Luční porost

50% • · ·· ·· ···· ·· • ·♦·

Příklad 4 - složení paliva v procentech hmotnostních

Réví

Luční porost

40%

60%

Příklad 5 - složení paliva v procentech hmotnostních

Réví

40%

Luční porost

30%

Sláma obilní pšeničná... 30%

Ve všech shora uvedených příkladných složeních byla zjištěna příměs nehořlavých materiálů, a sice částic prachu a zeminy, v množství okolo 0,25% hmotnostních, kde tato příměs nebyla záměrná a v jednotlivých složeních v příkladných provedeních není uváděna.

V těchto případech bylo také provedeno měření bodu tání popela s tím, že proti bodu táni popela ze samotné slámy nebo lučních porostů, který i pod 900°C, bylo zde dosaženo bodu tání popela, vzniklého spálením směsi podle těchto příkladů, o hodnotě přes 1.100°C. Také nebylo zjištěno spékání popela a zanášení roštu.

Co se týče složení emisí, bylo zjištěno, že u všech směsí dle příkladných provedení je ve spalinách nižší podíl CO, než ve spalinách ze spalování samotných jednotlivých složek z oblasti přísad, tedy především slámy, apod. To je zřejmě dosaženo jako důsledek obsahu réví ve směsi, neboť při spalování samotného réví byl zjištěn nižší podíl CO ve spalinách, ve srovnání např. se spalováním samotné slámy. Překvapivě ale také byl zjištěn snížený podíl CO ve spalinách směsi proti podílu CO ve spalinách ze spalování samotného réví, čímž se zlepšení vlastností paliva jeví jako ještě vyšší.

·♦·· ··

Hospodářská využitelnost

Vynález má využití v oblasti získávání obnovitelných energetických zdrojů, především se pak využije pro topení a ohřev teplé užitkové vody. Výroba jiných druhů energie, například mechanické či elektrické, tím ovšem není vyloučena, pokud by se použil kotel na palivo, se složením paliva podle předkládaného vynálezu, pro výrobu páry, užité následně v parním stroji či turbíně k pohonu elektrického generátoru, nebo při užiti v kogenerační jednotce na bázi parního stroje či turbíny.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY **·· ··

1. Palivo na bázi réví, s obsahem energetických rostlin, vyznačené tím, že palivo je tvořeno směsi, obsahující základní energetickou rostlinu ve formě réví, s obsahem vody do 20% hmotnostních, v podílu hmotnostním od 29,99 do 90%, dále obsahující spalitelné přísady s podílem hmotnostním od 4.99 do 70%, a to vybrané samostatně nebo v kombinaci z rozsahu: další energetické rostliny, dřevo a stromová kůra, uhlí, rostlinné odpady a další druhotné suroviny rostlinného původu, kde každá z použitých spalitelných přísad má obsah vody do 50% hmotnostních, a ještě obsahující nespalitelné příměsi v podílu hmotnostním od 0,01 do 20%.
2. Palivo na bázi réví, podle nároku 1, vyznačené tím, že réví i spalitelné přísady jsou použity ve formě částic, o rozměrech od 0,1 do 50 mm.
3. Palivo na bázi réví, podle nároků 1a 2, vyznačené tím, že jako druhotné suroviny rostlinného původu jsou použity: obilní sláma a/nebo řepková sláma a/nebo luční porosty.
4. Palivo na bázi réví, podle nároků 1 až 3, vyznačené tím, že ve směsi se použije alespoň jednoho druhu spalitelné přísady, o podílu hmotnostním spalitelné přísady ve směsi v rozmezí 5 až 15%.
5. Palivo na bázi réví, podle nároků 1 až 4, vyznačené tím, že podíl réví ve směsi je od 30 do 60% hmotnostních.
6. Palivo na bázi réví, podle nároku 5, vyznačené tím, že jako spalitelné přísady jsou použity obilní sláma a/nebo luční porost.

···· ..
7. Palivo na bázi réví, podle nároků 1 až 6, vyznačené tím, že směs je upravena ve formě briket nebo pelet o měrné hmotnosti od 0,4 do 1,6 g/cm³.
8. Palivo na bázi réví, podle nároku 7, vyznačené tím, že pelety mají rozměry od 0,2 do 20 cm.
9. Palivo na bázi réví, podle nároku 8, vyznačené tím, že pelety mají rozměry od 0,5 do 6 cm.