CZ24034U1 - Směsné biomasové palivo s přídavkem aditiva - Google Patents
Směsné biomasové palivo s přídavkem aditiva Download PDFInfo
- Publication number
- CZ24034U1 CZ24034U1 CZ201226209U CZ201226209U CZ24034U1 CZ 24034 U1 CZ24034 U1 CZ 24034U1 CZ 201226209 U CZ201226209 U CZ 201226209U CZ 201226209 U CZ201226209 U CZ 201226209U CZ 24034 U1 CZ24034 U1 CZ 24034U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- ash
- biomass
- additive
- sio
- straw
- Prior art date
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims description 88
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims description 48
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims description 36
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 22
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 64
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 55
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 33
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 31
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 16
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 claims description 5
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 133
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 61
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 25
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 25
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 24
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 21
- 241000209219 Hordeum Species 0.000 description 20
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 description 20
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 18
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 18
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 17
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 15
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 15
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 15
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 15
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 12
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 10
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 8
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 4
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 3
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 3
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 3
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 3
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 230000000699 topical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 2
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000018783 Dacrycarpus dacrydioides Nutrition 0.000 description 1
- 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 description 1
- 240000007049 Juglans regia Species 0.000 description 1
- 235000009496 Juglans regia Nutrition 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 235000008124 Picea excelsa Nutrition 0.000 description 1
- 240000000020 Picea glauca Species 0.000 description 1
- 235000008127 Picea glauca Nutrition 0.000 description 1
- 240000007263 Pinus koraiensis Species 0.000 description 1
- 235000008578 Pinus strobus Nutrition 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019017 PtRh Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 229910000953 kanthal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000003238 silicate melt Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000020234 walnut Nutrition 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká směsného biomasového paliva s přídavkem aditiva, určeného k zamezení nalepování biomasového popela ve formě nežádoucích nápeků na exponovaných částech spalovacího zařízení, zejména roštového spalovacího zařízení.
Dosavadní stav techniky
Díky požadavkům na výrobu ekologické energie byla v posledních letech postavena řada spaloven, jejichž palivem je dřevní a rostlinná biomasa.
Při spalování slámy a znečištěné hnědé štěpky dochází v hořácích ke vzniku nápeků a nánosů, io které způsobují zapékání hořákového roštu, což představuje velký problém pro kontinuální provoz kotle, neboť se musí odstraňovat za plného provozu při vysoké teplotě. Při takovéto údržbě dochází k poškození kovového povrchu hořáků a šneků hořáků, jejichž opravy jsou velmi nákladné, a vyžadují odstávku celého spalovacího zařízení.
Tyto problémy se řeší různými způsoby, např. přídavkem vhodných aditív za daných podmínek, což řeší řada patentů.
CN 101 775 324 A (publikace 14. 7. 2010) popisuje aditivum pro omezování vzniku strusky při spalování pevné biomasy a způsob jeho přípravy. Řešení patří do technické oblasti obnovitelných zdrojů energie a tížívá sc k řešení problémů, kdy biomasa tvořená slámou má vysoký obsah alkalického kovu. Aditivum zahrnuje zejména 15 % až 25 % MgCCh, 20 % až 30 % AkOj a 45 % až
65 % CaCOi. Volba složení aditiva se provádí podle různých vstupních surovin biomasy. Přísada c přidává do různých surovin z biomasy v množství I % až 5 %. Způsob přípravy se skládá z následujících kroku: uhličitan vápenatý se nejprve vloží do speciální suché nádoby, pak se přidá oxid hlinitý, a nakonec uhličitan horečnatý, složky jsou míchány 10 až 15 minut na částice menší než 1 mm, a tak je získán hotový výrobek. Přísada múze vyřešit problém vzniku strusky ve spa25 lo vací ni procesu a zvyšuje účinnost spalování.
Řešení využívá běžných snadno dostupných vstupních surovin jako je CaCO3. který zvyšuje bod tání biomasového paliva. Nevýhodou je dodávání CaO formou uhličitanu, protože rozkladné teplo CaCOi je poměrné vysoké, čímž se významně snižuje účinnost kotfe.
CN 102 041 130 A (publikace 4. 5. 2011) si klade za cíl způsob zlepšení bodu tavení biomaso30 vého popela. Nárokovaný způsob se provádí smícháním přísad s biomasovým palivem. k množství na 100 hmotnostních dílů biomasového paliva se přidává přísada, která obsahuje následující komponenty v hmotnostních dílech: 5 až 20 dílů kaolinu, 0 až 15 dílů kyselého jílu, 0 až 15 částí kíemeliny, 0 až 10 dílů bentonitu, 0 až 20 částí uhlí a 0 až 25 části hlušiny uhlí. Biomasové palivo a přídavné látky jsou rozdrceny a poté jsou míchány. Bod tavení Ts (teplota měknuti) bioma35 sového paliva se výrazně zlepšil, muže dosáhnout zlepšení v rozsahu o 200 až 300 °C. Způsob je nenáročný, má nízké náklady, a muže být používán pro zlepšení bodu tání popela různých bioniasových paliv.
Přísada ke zvýšení bodu tavení popela z biomasového paliva obsahuje nenáročné a dostupné suroviny, základem je kaolin jakožto obligatomí komponentu přísady. Jako fakultativní kompo40 nenty jsou využity přírodní suroviny obtížně definovaného složení ve větším objemu. Při jejich aplikaci může složení těchto přírodních surovin významně kolísat, a proto mohou nastávat technologické potíže.
CZ PV 2007-217 (publikace 1. 10. 2008) popisuje palivo pro kotle zejména s fluidním spalováním. Palivo je vytvořeno směsí jednoho hmotnostního dílu výpalku, přepočteno na obsah sušiny a
0,05 až 0,5 hmotnostních dílů nadrcených látek přepočteno na obsah jejích suchých nespalitelných složek. V prvním hlavním nároku vynálezu je uvedeno, že nadrcené látky mají teplotu tavení popele převyšující 1250 °C. Nadrcené látky jsou vybrány ze skupiny zahrnující vápenec, hydrát vápenatý, vápno, kámen, písek, popel po spalování, produkty po odsiřování, odprašky z
-1 CZ 24034 Ul výroby a úpravy rud nebo případně ze skupiny zahrnující fosilní paliva, jako uhlí ve formě kostky nebo ořechu nebo hruboprachu nebo průmyslové topné směsi nebo pevná paliva vyrobená z čistíren odpadních vod.
Vápenec a hydrát vápenatý jsou látky anorganické, které se teplem rozkládají, ale nevzniká z nich v žádném případě směsný popel, takže tyto komponenty nemohou mít teplotu tavení popela jakoukoliv. Není přesně uvedeno, ani v nárocích ani v příkladech provedení, o jaké výpalky se jedná a jaké je rozpětí chemického složeni jejich popela. Pouze ve stavu techniky jsou zmíněny výpalky, vznikající při výrobě biocthanolu z cukrové třtiny, kukuřice nebo cukrové řepy. Řešení se týká zejména ťluidního spalování.
io CZ 300 196 (publikace 11.3. 2009) popisuje palivo a způsob získání tepelné energie z výpalků z výroby bioethanolu. Je řešena palivová směs, jejíž jednu složku tvoří částečně odvodněné výpalky z výroby bioethanolu a druhou nadrcené látky, kde poměr výpalků z výroby bioethanolu 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, s výhodou nad 1200 C při poměru 1:15, nebo s výhodou až nad 1300 C při poměru 1:15. Palivo může být odvodněno na obsah sušiny více než 60 % hmotn., s výhodou více než 86 % hmotn.
Principem vynálezu je sledování vlivu nárokovaného poměru součtu hmotnosti Na a K ku hmotnosti zbývajících nespalitených složek popela. Čím je tento poměr vyšší ve prospěch zbývajících nespalitelných složek popela, tak teplota tání popela biomasové směsi je vyšší. Z 11 příkladných provedení se jedná o spalování výpalků ze zrn obilí, z toho v 10 případech jsou uváděna zrna kukuřice, obsahující kolem 70 % hmotn. SiO2. Překvapivě nárokované kritérium nezahrnuje vliv SiO2, který snadno vytváří sklotvorné taveniny, z nichž vznikají velmi pevné nápeky. Též není sledován vliv CaO, o němž je známo, že výrazně zvyšuje teplotu tání silikátových tavenin. Zís25 kávání tepelné energie z výpalků z výroby bioethanolu podle vynálezu se s výhodou uskutečňuje ve fluidním kotli.
CZ 301 071 (publikace 25. 2. 2009) popisuje způsob energetického využívání biomasy s nízkou teplotou tavení popele a palivové směsi, získané podle tohoto způsobu. Vynález řeší energetické využívání biomasy s nízkou teplotou tavení popela. Podstata řešení spočívá v tom, že se palivo z biomasy smíchá s nadrcenými látkami, které zvyšují teplotu tavení popela, přičemž teplota tavení této směsi se určí podle procenta obsahu Ka Na v popelu směsi.
Sledování teploty tání popela v závislosti pouze na procentech obsahu K a Na představuje pouze poměrně úzký pohled na tohoto složení na výslednou teplotu tání. Zřejmě se vynález věnuje určitým typům biomasy s vysokým obsahem alkalických kovů Na a K.
Podstata technického řešení
Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí u směsného biomasového paliva s přídavkem aditiva podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že tato směs obsahuje 90 až 99,5 % hmotn. sušiny biomasyjako je nadrcená sláma z obilovin nebo nadrcená rostlinná a dřevní biomasa, a 0,5 až 10 % hmotn. nadrceného aditiva v sušině, která obsahuje alespoň jeden oxid ze skupiny oxidů SiO2, A12O3, CaO, MgO a/nebo jejich sloučeniny. Množství aditiva je určitelné z příslušného temámího fázového diagramu oxidů, ovlivňujících vznik skelných a/nebo skelně krystalických nápeků, který simuluje fázovou rovnováhu biomasového popela a/nebo z měření eutektické teploty vzniku první taveniny biomasového popela a/nebo kritické teploty vzniku kritického množsví taveniny biomasového popela způsobující nalepování popela a vznik skelných a/nebo skelně krystalických nápeků na exponovaných místech spalovacího zařízení.
Hlavní výhodou je nárokovaný poměr sušiny a aditiva v biomasové palivové směsi, kde obsah a složení aditiva je objektivně určeno pomocí temámího fázového diagramu a/nebo měření eutektické teploty a/nebo kritické teploty. Aditiva jsou volena tak. aby se vyloučila přítomnost nežádoucích škodlivých látek v biomasovém popelu, které by zabránily jeho navrácení zpět do půdy.
- 7 .
CZ 24034 Ul
S výhodou obsah biomasového paliva a aditiva je nastaven pro dosaženi eutektické teploty nad 800 °C, a s výhodou nad 850 °C, a kritické teploty nad 900 °C, a s výhodou nad 950 °C. Eutektická teplota a/nebo kritické nárokované teploty jsou nastaveny podle provozních parametru spalovacího zařízení při běžném provozu a v odpovídají poloprovozním dlouhodobým zkušenostem pří spalování rostlinné a dřevní biomasy.
U biomasového popela vzniklého spálením biomasy a/nebo u skelných a skelně krystalických nápeků ze spalovacího zařízení se provádí jejich kompletní chemická analýza, při níž se stanoví obsah nespalitelných složek ve formě oxidu/oxidů, jako jsou SiO2, P2O5, K2O, NaO, A12O3, CaO, MgO, Fe2Oj či FeO. Z těchto složek se vyberou oxidy K2O, CaO, SiO2 ovlivňující vznik skelných a/nebo skelně krystalických nápeků pro volbu temámího fázového diagramu K2O, CaO, SiO2> který simuluje fázovou rovnováhu biomasového popela. Z temámího fázového diagramu soustavy K2O, CaO, SiO2 se určí teoretická eutektické teplota vzniku první taveniny biomasového popela daného složení známým způsobem.
Výhodou je rychlé určení eutektické teploty vzniku první taveniny pomocí fázového diagramu, do něhož se vynese složení daného biomasového popela, získané jeho chemickou analýzou. Diagram popisuje fázovou rovnováhu systému tří hlavních oxidů K2O, CaO, SiO2, tj. množství a složení taveniny vznikajícího z biomasového popílku v závislosti na teplotě.
Pokud je v biotnasovém popelu vyšší obsah dalších nespalitelných oxidů, jako jsou SiO2, P2O5, K2O, NaO, A12Oj, CaO, MgO, Fe2O3 či FeO, je výhodné, když se v temámím fázovém diagramu K2O, CaO, SiO2 vynese složení daného biomasového popela, a to v případě koncentrace K2O jako součet koncentrací K2O a Na2O, koncentrace CaO jako součet CaO a MgO, a koncentrace SiO2 jako součet SiO2 a AbOj, nebo jako součet SiO2 a ΑΤθι a P2O5 případně jako součet SiO2 a P2O5 Toto zjednodušení umožňuje přesnější vynesení daného složení biomasového popela do fázového diagramu, a tím přesnější odečtení eutektické teploty a přesnější určení množství a složeni taveniny v závislosti na teplotě.
Mimo chemické složení popela a jeho eutektickou teplotu se dá určit i kritická teplota biomasového popela a/nebo skelných a skelně krystalických nápeků ze spalovacího zařízení, měřením. Měří se eutektická teplota a/nebo kritická teplota. Při kritické teplotě vzniká kritické množství taveniny biomasového popela způsobující nalepování popela a vznik skelných a/nebo skelně krystalických nápeků. Zjištění kritické teploty přináší vyšší jistotu určení množství taveniny, nebezpečné pro nalepování na exponovaná místa spalovacího zařízení.
Stanovení eutektické a/nebo kritické teploty biomasového popela se může provádět měřením jeho teplotní závislosti elektrickou komplexní impedancí, čímž se tyto hodnoty velmi přesně a rychle určí. Tím se i přesněji určí optimální množství aditiva tak, aby bylo dosaženo požadovaného a bezpečného zvýšení těchto teplot nad teplotu spalovacího zařízení.
Pokud je eutektická a/nebo kritická teplota biomasového popela nižší než je nejvyšší teplota ve spalovacím zařízení, následně se z příslušného fázového diagramu určí teoretické potřebné množství aditiva, které se přidá k biomasovému popelu a které je nutné pro zvýšení eutektické a/nebo kritické teploty biomasového paliva nad nejvyšší teplotu ve spalovacím zařízení. Z příslušného fázového diagramu se určí teoretické potřebné množství aditiva, které je nutné pro zvýšení eutektické a/nebo kritické teploty biomasového popela nad nejvyšší teplotu ve spalovacím zařízení, a které obsahuje alespoň jeden oxid ze skupiny oxidů SiO2, A12Oi, CaO, MgO a/nebo jejich sloučeniny. Předností oxidu SiO2 a AbOj v aditivu je, že zvyšují viskozitu vysoce křemičitých taveni n, čímž znesnadňují vytékání taveniny ze směsi popela a aditiv, a tím potlačují nalepování popela na exponovaná místa. Částice SiO2 a A12Oj obalí zárodky nízkoviskózních tavenin a potlačí jejich spojování a vytváření souvislé kapalné fáze taveniny, způsobující nalepování. Předností oxidů alkalických zemin CaO a MgO v aditivu je, že přerušují můstkové kyslíkové vazby a tím rozrušují polymerní síť sklotvomých tavenin na bázi SiO2 nebo SiO2 v kombinaci s P2O5. Tím potlačují nežádoucí sklotvomost a zvyšují krystalízační schopnosti těchto tavenin, což se projeví vyšší eutektickou a/nebo kritickou teplotou, což výrazně omezí vznik nápeků.
Teoretické množství aditiva se může navýšit 1,01 krát až 1,30 krát, což zajišťuje případnou rezervu při kolísání složení biomasy.
-3CZ 24034 Ul
Přehled obrázku na výkresech
Předložené technické řešení je podrobně popsáno dále na příkladných provedeních a je blíže osvětleno pomocí obrázků, z nichž představuje obr. 1 temámí fázový diagram pro 10 druhů biomasových popelů, obr. 2 temámí fázový diagram základní pro K2O, CaO, SiO2, obr. 3 temámí fázový diagram pro popel ze ječné slámy bez a s aditivem, a obr. 3 temámí fázový diagram pro popel z pšeničné slámy bez a s aditivem.
Příklady provedení technického řešení
Příklad 1 (Obr. 1,2)
Žlutická teplárenská a.s. má instalovanou výtopnu, v níž se již přes 10 let spaluje dřevní štěpka a sláma ve spalovacích kotlích typu VERNER společnosti VERNER a.s., Červený Kostelec. Základní části spalovacího kotle na biomasu jsou hořák, dohořívací komora a výměník tepla. Dohořívací komora může být integrována v jeden celek s výměníkem tepla, a tvoří plamencovou část výměníku tepla. Dohořívací komora a výměník tepla jsou vytvořeny jako v podstatě válcovité těleso, jejichž vnitřní strana přivrácená ke spalovacímu prostoru je opatřena žáruvzdornou vyzdívkou.
Dále podrobněji.
Při spalování slámy a hlínou znečištěné, tzv. hnědé štěpky, docházelo u štěpky z lesních těžebních zbytků při spalování ve spalovacích kotlích k vytváření nežádoucích nápeků, které představovaly velký problém pro kontinuální provoz tohoto spalovacího zařízení. Vedle zapékání roštu hořáku způsoboval popel z tohoto biomasového paliva rovněž vznik nežádoucích vrstev nápeků v plamencové části kotlového výměníku tepla. Vrstvy nápeků vznikaly ze snadno tavitelných nízkoviskózních taven i n biomasového popela o nízké eutektické teplotě, např. kolem 600 až 700 CC. Překvapivě se ukázalo, že tato nízkoviskózní tavenina je často sklotvomá. Tato tavenina dobře smáčí celý povrch dna vyzdívky a snadno reaguje s žárovzdomým materiálem vyzdívky. Na ní se snadno nalepují anorganické nečistoty ze slámy i dřevní štěpky, jako je hlína a kaménky. Nízkoviskózní taveniny z biomasového popela snadno zatékají do spár a pórů žáruvzdorné keramiky vyzdívky a po čase se s ní velmi pevné spojí. Nízkoviskózní taveniny z biomasového popela, chemicky reagující s žáruvzdorným povrchem vyzdívky, vytváří kompaktní vrstvu velmi často sklovité povahy, od povrchu žáruvzdorné vyzdívky prakticky neoddělitelné. Během provozu tak docházelo k postupnému zanášení prostoru spalovacího kotle, a tím se snižoval prostup tepla na teplosměnných plochách, což vedlo k poklesu jeho účinnosti. Za účelem odstranění těchto nápeků se vždy muselo celé zařízení po čase odstavit z provozu a nechat zchladnout. Poté se musely nápeky o tloušťce 10 až 15 cm velmi pracně mechanicky odstraňovat vysekáním za použití pneumatických kladiv, což představovalo velké riziko pracovního úrazu. Současné s nápeky se vždy odloupla i přilepená žáruvzdorná vyzdívka, běžně v tloušťce minimálně 5 mm. Po několika takových odstávkách docházelo k narušení celistvosti a nežádoucímu ztenčení keramické žáruvzdorné vyzdívky, která se pak musela vyměnit. Takováto výměna keramického žáromateriálu vyzdívky pak vždy představuje významné vícenáklady.
Vznik nápeků tedy představoval závažné provozní komplikace. Proto bylo cílem zaměřit se na nalezení příčin a způsobu, jak zabránit zmíněnému napékání popela. Za tímto účelem byly systematicky sledovány pracovní cykly spalovacích kotlů, shromažďovány vzorky popela a nánosů z problematických zón kotlů. Byla hledána cesta k zamezení či omezení vzniku nápeků, a k jejich snadnému odstraňování. Pro zjištění příčiny vzniku těchto vrstev nežádoucích nápeků byl proveden jejich chemický rozbor 180 odebraných vzorků skelných a skelně-krystalických nápeků rentgenovou fluorescenční analýzou (XRF) a byla měřena teplota vzniku jejich nízkoviskózní taveniny na VŠCHT (Vysoká škola chemicko-technologická v Praze), Praha.
-4CZ 24034 Ul
Tabulka 1
Chemické složení skelných a skelně krystalických vrstev v plamencové části výměníku kotle při spalování různých druhů biomasy, slámy a dřevní štěpky z provozu:
| Složky | % hmotn. | |||
| Sláma z pšenice | Sláma z ječmene | Sláma z řepky a pšenice | Dřevní štépka | |
| Na2O | 0,4 | 1,7 | 0,7 | 1,0 |
| K2O | 20,1 | 25,2 | 10,2 | 5,5 |
| MgO | 3,0 | 1,5 | 4,4 | 3,4 |
| CaO | 15,8 | 16,2 | 36,1 | 15,7 |
| MnO | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 1,2 |
| AI2O3 | 2,1 | 1,5 | 3,5 | 12,8 |
| Fe2O3 | 1,0 | 0,4 | 0,8 | 8,9 |
| p2o5 | 2,5 | 3,3 | 2,9 | 1,4 |
| TiO2 | 0,2 | 0,1 | 0,2 | 2,8 |
| SiO2 | 54.8 | 50,0 | 41,1 | 47,3 |
| Suma | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
Z Tabulky 1 je patrné, že vrstvy nápeků 2 mají poměrně vysoký obsah oxidů SiO2, CaO a K2O, Tyto oxidy velmi snadno vytvářejí sklo, ve kterém SiO2 hraje významnou roli sklotvomého oxidu a zvyšuje viskozity taveniny; oxidy CaO a K2O pak snižují viskozitu vzniklé sklotvomé taveniny. Též P2O5 snadno vytváří sklo. Zbývající oxidy jsou v křemičitém skle rozpustné a většinou napomáhají jeho vzniku.
ío Následovně byly provedeny analýzy biomasového popela vznikajícího pri spalování shora uvedených druhů biomasy. Pro získání biomasového popela byl vytvořen následující laboratorní postup řízeného spalování. Biomasa o hmotnosti přibližně 200 g byla spalována v korundovém kelímku ve speciálně zkonstruované elektrické peci s odporovým kanthalovým vinutím. Teplota uvnitř spalovacího prostoru byla měřena PtRh termočlánkem a řízena přesným programovatel15 ným regulátorem. Maximální dosahovaná teplota pri spalování byla 1200 °C. Získaný popel v pevném stavu byl analyzován rentgenovou fluorescenční analýzou (XRF).
-5CZ 24034 Ul
Tabulka 2
Příklady chemického složení popela vzniklého spálením uvedených druhu slámy a sena v laboratoři:
| Složky | % hmotn. | |||||
| Pšenice (2) | Pšenice (21) | Ječmen (1) | Žito (3) | Řepka (4) | Seno (5) | |
| Na2O | 0,8 | 0,4 | 1.6 | 2,7 | 1,0 | 1,5 |
| K2O | 27,1 | 10,4 | 26,7 | 45.2 | 34 | 29,2 |
| MgO | 2,7 | 2,3 | 3,6 | 3,1 | 2,9 | 4,5 |
| CaO | 11.1 | 6.1 | 17,4 | 10,1 | 56,2 | 8.1 |
| ai2o3 | 0,3 | 0,7 | 0,5 | 5,0 | 0,3 | 2,9 |
| P2O5 | 1.2 | 1,5 | 5,1 | 8,9 | 4,9 | 12,5 |
| SiO2 | 56,8 | 78,6 | 45,1 | 25 | 0,7 | 41,3 |
| Suma | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
Z Tabulky 2 je zřejmý markantní rozdíl mezi dvěma vzorky pšeničné slámy. Vzorky slámy totiž mohou mít výrazně odlišné složení a popelnatost, což závisí na typu jednotlivých polí, krajů, a též je ovlivněno počasím. Např., pokud je určitý rok více srážek, potom má sláma z obilí více oxidu alkalického kovu K2O, a to až několikanásobně, jak je vidět na vzorcích popela z pšeničné slámy, označených jako 2 a 21.
-6CZ 24034 Ul
Tabulka 3
Příklady chemického složení popela vzniklého spálením uvedených druhů dřevní štěpky v laboratoři:
| Složky | % hmotn. | |||
| Smrk (6) | Borovice (7) | Směs bílá (8) | Směs hnědá (9) | |
| Na2O | 0,5 | 0,3 | 1,2 | 1,2 |
| K2O | 9,2 | 7,6 | 10,0 | 5,7 |
| MgO | 8,6 | 4,5 | 5,7 | 3,2 |
| CaO | 49,6 | 34,4 | 41,3 | 17,2 |
| AI2O3 | 67 | 12,2 | 9,8 | 13,0 |
| P2O5 | 11,4 | 5,2 | 2,6 | 2,6 |
| SiO2 | 14,0 | 35,8 | 29,4 | 57,1 |
| Suma | 100.0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
V Tabulce 2 a 3 je uvedeno v závorkách číselné označení popela z nich vzniklého, které se vztahuje k obr. 1, 3 a 4.
V Tabulce 3 označuje „smrk“ čistou dřevní štěpku získanou z kmene smrku, „borovice“ označuje čistou dřevní štěpku z kmene borovice. „Směs bílá“ označuje dřevní štěpku získanou z čistého smrkového a borovicového dřeva. „Směs hnědá“ označuje dřevní štěpku z lesních těžebních ío zbytků po těžbě smrkového a borovicového lesa, znečištěnou hlínou a pískem.
Z tabulek 2 a 3 je zřejmé, že existují významné rozdíly ve složení popela, vzniklého spalováním různých druhů slámy a dřevní štěpky. Biomasový popel z řepky a ječmene je bohatý na CaO. Popel z žita je zase bohatý na K2O a vyšší obsah tohoto oxidu má také popel ze sena, řepky a ječmene. Popel z pšenice je zase často bohatý na SÍO2. Výrazně odlišné složení má především popel z řepkové slámy, který obsahuje jen velmi malé množství sklotvomého SiO2. Výrazné rozdíly jsou i ve složení biomasového popela ze smrku a borovice, kde je největší rozdíl v obsahu SiO2 a významný rozdíl v obsahu AI2O3. V případě směsí dřevin představuje směs bílá smrkovou a borovicová štěpku, která nebyla znečištěna např. hlínou, a směs hnědá naštěpkované smrkové a borovicové větve znečištěné hlínou. Mezi těmito štčpkami je největší rozdíl v obsahu SiO2 a
CaO. Všechny uvedené druhy dřevní biomasy jsou obecně chudé na K2O a též na Na2O.
Po spálení biomasy ze vzorků pšeničné a žitné slámy vznikla ztuhlá tavenina se zbytky popela. Lesklý charakter povrchu této ztuhlé taveniny a její částečná průhlednost v tenké vrstvě svědčí o skelném charakteru vrstvy. Bylo zjištěno, že vznikají nejen skelné, ale i skelně krystalické vrstvy nápeků 2, v plamencové části kotle při spalování pšeničné slámy, ječné slámy, směsi pšeničné a řepkové slámy nebo hnědé dřevní Štěpky. Dřevní biomasa s nízkým obsahem K2O a nižším obsahem SiO2, jako např. smrk, a směs bílá nevytvářejí skelné nebo skelně-krystalické nápeky 2.
Dále, bylo ověřeno, že pevnost spojení ztuhlé taveniny skelného charakteru se žáruvzdorným materiálem souvisí s chemickým složením popela a vznikem nízkotavitelných eutektik. Z tabulek
-7CZ 24034 Ul a 3 je zřejmé, že řada popelů ze slámy a z borové štěpky leží v oblasti obsahu SiO2 nad 40 % hmotn. a CaO do 30 % hmotn..
Pro zabránění vzniku taveniny je proto třeba výhodné mít v popelu vyšší obsah CaO a současně buď nízký obsah K2O nebo SiO2.
Na obr. 1 je znázorněn temámí fázový diagram, v němž jsou zakreslena složení 10 popelů z rostlinné a dřevní biomasy odpovídající Tabulce 2 a 3. Tyto popele obsahují různé koncentrace oxidů SiO2, P2O5, K2O, Na2O, A12O3, CaO, MgO v % hmotn..
Tyto hodnoty koncentrací z Tabulky 2 a 3 byly vyneseny do temámí ho fázového diagramu, znázorněného na obr. 1.
ιο V Tabulce 2 a 3 i na obr. I je shodně číselně označen popel z dané biomasy, a to jako:
popel zječné slámy,
2, 21 popel z pšeničné slámy, popel z žitné slámy, popel z řepkové slámy,
5 popel ze sena, popel ze dřevní štěpky z čistého smrku, popel ze dřevní štěpky z čisté borovice, popel z čisté dřevní štěpky směsi bílé, ze smrku a borovice a popel ze znečištěné dřevní štěpky hnědé, ze smrku a borovice.
Na základě chemických rozborů více jak 180 vzorků popelů z biomasy bylo zjištěno, že oxidy, které nejvíce přispívající ke vzniku sklotvomé biomasové taveniny. jsou Κ2θ, CaO a SiO2. Proto v tomto řešení byla využita známá oblast K2O - CaO - SiO2 temámího fázového diagramu, jak je znázorněno na obr. 2. Tento diagram je možno využít pro složení biomasových popelů blízká této temámí soustavě, jako např. popela (1) zječné slámy (Tabulka 1. obr. 3) a předpověď jejich fá25 zových rovnovah. V případě chemického složení biomasových popelů, které se od této temámí soustavy výrazněji odlišuje, je možné vycházet z tohoto diagramu, aleje nutno použít zjednodušení, které vychází z podobnosti vlastností oxidů, a z jejich podobných vlivů na vznik sklotvorných tavenin. Za tohoto předpokladu je možné vyjádřit v tomto diagramu koncentraci K2O jako součet koncentrací K2O a Na2O, koncentrace CaO jako součet CaO a MgO a koncentrace SiO2 jako součet SiO2 a Al2O3 a P2O5
Z diagramu na obr. 1 byly pro jednotlivé druhy popelů biomasy odečteny následující teoretické eutektické teploty, při nichž vzniká první tavenina z biomasového popela:
800 °C pro popel (l) zječné slámy,
800 °C pro popel (2 ) z pšeničné slámy,
700 °C pro popel (21) z pšeničné slámy,
850 °C pro popel (3) z žitné slámy, nad 1200 °C pro popel (4) z řepkové slámy,
800 °C pro popel (5) ze sena, nad 1200 °C pro popel (6) ze dřevní štěpky z čistého smrku,
850 °C pro popel (7) ze dřevní štěpky z čisté borovice,
1180 °C pro popel (8) z čisté dřevní štěpky směsi bílé, ze smrku a borovice a 1100 °C pro popel (9) ze znečištěné dřevní štěpky hnědé, ze smrku a borovice.
V hořáku spalovacím zařízení se nejvyšší teploty pohybují v rozpětí 800 až 860 °C.
V dohořťvací komoře plamencové části spalovacího zařízení se teplota pohybuje okolo 1150 °C.
Biomasový popel, který nevytváří nápeky ve spalovacím zařízení, a to ani v hořáku ani ve spalovací komoře, a tudíž nevyžaduje přidání aditiv, je popel (4) z řepkové slámy, popel (6) z dřevní štěpky ze smrku a popel (8) z čisté dřevní štěpky směsi bílé. Jejich eutektické teploty jsou vyšší než je nejvyšší teplota ve spalovacím zařízení.
-8CZ 24034 Ul
Popel biomasy, který nevytváří nápeky v hořáku, ale vytváří nápeky v dohořívací komoře, je popel (9) ze znečištěné dřevní štěpky směsi hnědé. Eutektická teplota popela (9), která je vyšší než nej vyšší teplota v hořáku, nevyžaduje nutně přídavek aditiv k biomase při jejím spalování, aby se zabránilo vzniku napeku v hořáku. Eutektická teplota tohoto popela (9) je však nižší než v dohořívací komoře, takže vznik nápeků v této části spalovacího zařízení se může řešit buď aditivy a/nebo jiným vhodným technologickým opatřením, např. ochrannou separační vrstvou podle CZ PV 2012-390, nebo korespondujícím CZ PUV 2012-26 206.
Zbývající druhy biomasových popelů vyžadují přidávání aditiv, aby se zabránilo vzniku skelných a skelně krystalických nápeků na exponovaných plochách spalovacího zařízení. Jedná se o popel ío (1) z ječné slámy, popel (2) a popel (21) z pšeničné slámy, popel (3) z žitné slámy, popel (5) ze sena a popel (7) z dřevní štěpky z čisté borovice. Jejich eutektické teploty jsou nižší než je nejvyšší teplota v hořáku spalovacího zařízení.
Příklad 2 (Obr. 3)
Určení množství potřebného aditiva pro spalování ječné slámy, jejíž eutektická teplota 800 °C je nižší než nejvyšší teplota ve spalovacím zařízení, a jejíž známé složení je uvedeno v Tabulce 2, a je zakresleno v temámím fázovém diagramu pod číselným označením (1) na obr. 3, se provádí následovně.
Např. dodávaný velkoobjemový balík ječné slámy o vlhkosti cca 10 % hmotn. váží 270 kg pre20 počteno na sušinu. Popelnatost této ječné slámy je cca 4,4 % hmotn.. Spálením jednoho balíku této ječné slámy vznikne 11,9 kg popela, o složení zakresleném pod označením (1) v temámím fázovém diagramu K2O - CaO - SiO2, který byl využit vhledem ke zjištěnému chemickému složení popela. Teoretická eutektická teplota popela z ječné slámy odečtená z tohoto diagramu je S00 °C a je nižší než je nejvyšší teplota v horáku spalovacího zařízení. Takže, tento popel by zce25 la jistě vytvářel skelné nebo skelně krystalické nápeky.
U popela z této ječné slámy byla měřena eutektická teplota a kritická teplota na zařízení a způsobem podle CZ PV 2012-391 nebo korespondujícím zařízením CZ PUV 2012-26 207, a to měřením a vyhodnocením elektrické komplexní impedance. Eutektická teplota vzniku první taveniny biomasového popela, zjištěná tímto měřením, byla 785 °C. Kritická teplota kritického množství taveniny popela z ječné slámy, zjištěná tímto způsobem byla 810 °C.
Z temámího fázového diagramu vyplývá, že pro zabránění vzniku nápeků je třeba posunout složení popela z bodu (1) do bodu (1A) přednostně zvýšením obsahu CaO (viz obr. 3), Teoretická eutektická teplota směsi popela a aditiva o daném složení, odpovídajícím bodu (1A) je 1180 °C, což je teplota dostatečně vysoká, aby se zabránilo vzniku nežádoucích nápeků.
Směs musí být vytvořena z 77,5 % hmotn. popela a 22,5 % hmotn. CaO, což v tomto případě představuje 3,5 kg CaO na 1 balík ječné slámy. Tento oxid CaO byl při poloprovozních zkouškách dodáván ve formě Ca(OH)2, v odpovídajícím množství 4,6 kg na 1 balík slámy. To představuje teoretické množství 1,7 % hmotn. aditiva a 98,3 % hmotn. ječné slámy v sušině.
Vzhledem k předpokládanému kolísavému složení ječné slámy a její kolísavé vlhkosti se doporu40 čuje minimální nadbytek kolem 1,2 násobku, tj. cca 2,0 % hmotn. aditiva a 98,0 % hmotn. ječné slámy v sušině.
Takto získaný popel z ječné slámy a aditiva neobsahuje žádné těžké kovy a je jej možné použít na pole jakožto minerální hnojivo. Biomasový popel vrací zpátky na pole, a tím se obsah minerálních látek může udržovat na stejné úrovni, a nedochází k postupnému vyčerpávání pole o tyto minerální látky. To je možné proto, že biomasový popel s aditivy neobsahuje žádné sledované jedovaté látky.
-9CZ 24034 Ul
Příklad 3 (Obr. 4)
Určení množství potřebného aditiva pro spalování pšeničné slámy, jejíž eutektická teplota 800 °C je nižší než nejvyšší teplota ve spalovacím zařízení, a jejíž známé složení je uvedeno v Tabulce 2, a je zakresleno v temámím fázovém diagramu pod číselným označením (2) na obr. 4, se provádí následovně.
Např., dodávaný velkoobjemový balík pšeničné slámy o vlhkosti cca 13 % hmotn. váží 261 kg přepočteno na sušinu. Popelnatost této pšeničné slámy je cca 3,4 % hmotn.. Spálením jednoho balíku této pšeničné slámy vznikne 8,9 kg popela, o složení zakresleném pod označením (2) v temámím fázovém diagramu (Na2O + K2O ) - (MgO + CaO) - ( A12O3 + P2OS + SiO2), který byl využit vhledem ke zjištěnému chemickému složení popela. Teoretická eutektická teplota popela z této pšeničné slámy, odečtená z tohoto diagramu je 800 °C a je nižší než je nejvyšší teplota v hořáku spalovacího zařízení. Tudíž, tento popel se bude zcela jistě lepit na exponované vnitřní stěny spalovacího zařízení a vytvářet tam skelné a skelně krystalické nápeky.
U popela z této pšeničné slámy byla měřena eutektická teplota a kritická teplota na zařízení a způsobem podle CZ PV 2012-391 nebo CZ PUV 2012-26 207, a to měřením a vyhodnocením elektrické komplexní impedance, Eutektická teplota vzniku první taveniny biomasového popela, zjištěná tímto měřením, byla 770 °C. Kritická teplota vzniku kritického množství taveniny popela z ječné slámy, zjištěná tímto způsobem byla 805 °C.
Z temámího fázového diagramu vyplývá, že pro zabránění vzniku nápeků je třeba posunout složení popela z bodu (2) do bodu (2A), přednostně zvýšením obsahu CaO a SiO2 + A12O3, v hmotn. poměru 3 ku 7 (viz obr. 3). Teoretická eutektická teplota směsi popela a aditiva o daném složení, odpovídajícím bodu (2A) je 1100 °C, což je teplota dostatečně vysoká, aby se potlačil vznik nežádoucích vrstev nápeků.
Směs musí být vytvořena z 47,1 % hmotn. popela a 52,9 % hmotn. směsného aditiva, což v tomto případě představuje 3,9 kg Ca(OH)2 a 7,0 kg kaolinu Al2O3.SiO2 na 1 balík pšeničné slámy. To představuje teoretické množství 4,0 % hmotn. aditiva a 96,0 % hmotn. pšeničné slámy v sušině.
Vzhledem k předpokládanému kolísavému složení pšeničné slámy a její kolísavé vlhkosti se doporučuje minimální nadbytek kolem 1,1 násobku, tj. cca 4,4 % hmotn. směsného aditiva a 95,6 % hmotn. ječné slámy v sušině.
Takto získaný popel z pšeničné slámy a aditiva neobsahuje žádné těžké kovy a je jej možné dávat na pole jakožto minerální hnojivo. Tento způsob recyklace představuje další ekologické zhodnocení biomasového spalování a je příkladem bezodpadové ekologického technologie.
Průmyslová využitelnost
Je řešeno zabránění vzniku nežádoucích skelných a skelně krystalických nápeků v tepelně i mechanicky exponovaných vnitřních plochách spalovacího zařízení na spalování zejména rostlinné a dřevní biomasy, pomocí kontrolovaných vlastností biomasového popela a/nebo nežádoucích nápeků kontrolovaným přídavkem aditiva.
Claims (1)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Směsné biomasové palivo s přídavkem aditiva k zamezení nalepování biomasového popela ve formě nežádoucích nápeků na exponovaných částech spalovacího zařízení, zejména roštového spalovacího zařízení, vyznačující se tím, že obsahuje- 10CZ 24034 Ul- 90 až 99,5 % hmotn. nadrcené rostlinné a dřevní biomasy v sušině, jako je nadrcená sláma z obilovin nebo nadrcená rostlinná a dřevní biomasa vytvářející nízkoviskózní a sklotvomou taveninu biomasového popela a- 0,5 až 10 % hmotn. nadrceného aditiva v sušině, které obsahuje alespoň jeden oxid ze skupiny 5 oxidů SiO?, AUOi, CaO, MgO a/nebo jejich sloučeniny, pro dosažení eutektické teploty biomasového popela a aditiva nad 800 °C, a s výhodou nad 850 °C, a pro dosažení kritické teploty biomasového popela a aditiva nad 900 °C, a s výhodou nad 950 °C, k zamezení skelných a skelně krystalických nápeků. * io 4 výkresy- 11 CZ 24034 UlMgO + CaONa2O + K2OAI2O3 + P2O5 + SÍO2Obr. t-12 CZ 24034 UlCaOSiO2Obr.2- 13CZ 24034 Ul \CaOK2OObr.3- 14CZ 24034 UlObr.4Konec dokumentu
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201226209U CZ24034U1 (cs) | 2012-06-11 | 2012-06-11 | Směsné biomasové palivo s přídavkem aditiva |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201226209U CZ24034U1 (cs) | 2012-06-11 | 2012-06-11 | Směsné biomasové palivo s přídavkem aditiva |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ24034U1 true CZ24034U1 (cs) | 2012-06-25 |
Family
ID=46332771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201226209U CZ24034U1 (cs) | 2012-06-11 | 2012-06-11 | Směsné biomasové palivo s přídavkem aditiva |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ24034U1 (cs) |
-
2012
- 2012-06-11 CZ CZ201226209U patent/CZ24034U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Demir | Effect of organic residues addition on the technological properties of clay bricks | |
| Lindberg et al. | Thermal treatment of solid residues from WtE units: A review | |
| Boström et al. | Influence of kaolin and calcite additives on ash transformations in small-scale combustion of oat | |
| Monteiro et al. | On the production of fired clay bricks from waste materials: A critical update | |
| Teixeira et al. | Sugarcane bagasse: Applications for energy production and ceramic materials | |
| US20150065329A1 (en) | Methods of making glass from organic waste food streams | |
| Luan et al. | Synthesis of nucleated glass-ceramics using oil shale fly ash | |
| Pinatti et al. | Incorporation of the ash from cellulignin into vitrified ceramic tiles | |
| Andreola et al. | The possibility to recycle solid residues of the municipal waste incineration into a ceramic tile body | |
| ZA200204453B (en) | Method for producing a glass and glass produced thereby. | |
| CZ293242B6 (cs) | Způsob zpracování papírenského mletého kalu a obdobného organického kalu | |
| Silva et al. | A review on the production of porous ceramics using organic and inorganic industrial waste | |
| US20210395127A1 (en) | Submerged burner furnace | |
| ITBS20090131A1 (it) | Metodo per la produzione di laterizi, prodotto intermedio e laterizio | |
| Fouladi et al. | Application of biomass ash for brick manufacturing | |
| JP2014189439A (ja) | セメントクリンカーの製造方法 | |
| Olokode et al. | Optimization of the quantity of wood ash addition on kaolinitic clay performance in porcelain stoneware tiles | |
| CZ24034U1 (cs) | Směsné biomasové palivo s přídavkem aditiva | |
| Ribeiro et al. | Ash from a pulp mill boiler—characterisation and vitrification | |
| CZ2012392A3 (cs) | Způsob zamezení spékání biomasového paliva přídavkem aditiva | |
| CN1132794C (zh) | 一种由液态排渣锅炉灰渣直接转换成岩棉的方法 | |
| FI103691B (fi) | Leijupetimateriaali, menetelmä sen valmistamiseksi ja menetelmä leijuk errosprosessissa | |
| JP2024524578A (ja) | ガラスの製造方法およびガラス加工炉 | |
| WO2019172635A1 (ko) | 유리성분 첨가제가 포함된 미세먼지 저감용 신재생 고형화연료 및 그 제조방법 | |
| Moedinger | Advances in the utilization of waste materials and alternative sources of energy in clay brick making: A South Tyrolean case study investigating environmental and financial impacts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20120625 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20160611 |