Ekologické spalování tuhých paliv

Ekologické spalování tuhých paliv i odpadů v malých kotlích a vývoj bezobslužného kotle s účinností 95 %

 

Prof. Ing. Jaroslav Dobrozemský

Ing. Aleš Dobrozemský CSc.

EKOTERM Dobrozemský, Mírová 29, 703 00 Ostrava Vítkovice

Tel., fax: +420 595 952 488

E – mail : info@dobrozemsky.cz

www.dobrozemsky.cz

 

 

Anotace

 

            Panuje všeobecný názor, že malé kotle pro spalování tuhých paliv nemohou dosahovat lepších emisních hodnot , než kotle na plynná paliva , případně nemohou dosahovat menší emisní zátěže, než teplo vyrobené v teplárnách.

            Požadavky na kotle pro rodinné domky spalující tuhá paliva se rozšířily dvěma směry a to především k bezobslužnosti a vysoké účinnosti , což je při nízké pořizovací ceně a provozních nákladech požadavek zákazníka a minimalizaci emisí, což je požadavek společnosti.

 

 

Spalování tuhých paliv a odpadů v malých kotlích

 

Panuje všeobecný názor, že malé kotle pro spalování tuhých paliv nemohou dosahovat lepších emisních hodnot , než kotle na plynná paliva , případně nemohou dosahovat menší emisní zátěže, než teplo vyrobené v teplárnách.

 

U mnoha autorizovaných měření plynových kotlů o výkonu do 50 kW zapojených do kaskády  0,2 MW tyto jen ojediněle splňovaly emisní limity CO a dosahují hodnot obvykle přes 1 000 mg.m-3N (případně S NOx , CO, TZL … zjednodušeně v poměru dle 214/94 Sb. ) , nevyjímaje zde ani výrobky s nálepkou „Ekologický výrobek“.

Rovněž  u teplárenských celků , zahrneme – li do emisní zátěže i ztráty v rozvodech , je výsledek ještě horší.

 

Požadavky na kotle pro rodinné domky spalující tuhá paliva se rozšířily dvěma směry a to především k bezobslužnosti a vysoké účinnosti , což je při nízké pořizovací ceně a provozních nákladech požadavek zákazníka a minimalizaci emisí, což je požadavek společnosti.

 

Konstrukce kotle musí počítat i s přechodovými stavy v průběhu provozu , poruch a obsluhy.

 

  • Mezi přechodové provozní stavy patří

přikládání paliva

změna vlastností paliva i v průběhu vyhořívání

změna výkonu

změna tahových podmínek atd.

 

  • Poruchové přechodové stavy jsou specifické každému zařízení a jeho konstrukci. Průběh poruch musí být zcela bezpečný a bezobslužný , minimalizující případné další škody.

 

  • Přechodové stavy zaviněné obsluhou jsou

neodborné zásahy do regulace

nedostatečná údržba a opravy

spalování jiného paliva   ( případně odpadu ) než výrobcem přepsaný druh paliva

 

Spalování jiného paliva , případně domácího odpadu , samozřejmě zakazuje stavební zákon , zákon o ovzduší, zákon o odpadech a další zákony , zákazy a vyhlášky.

 

Především cena za vytápění  a jeho podíl na příjmu obyvatel  je rozhodující , budou – li se občané chovat ekonomicky , nebo ekologicky- v současné době pro majitele rodinných domků  35 – 40 tisíc korun ročně , dotuje se jen GJ pro obyvatelstvo v bytové zástavbě.

Vzpomeňme dobu relativně levného vytápění přímotopy a plynem, kdy se imisní koncentrace škodlivin v některých oblastech ročně snižovaly o stovky procent.

 

Řešit dnešní situaci lze dvěma způsoby a to buď komplexní ekologickou , ekonomickou a energetickou politikou, respektující EU, nebo nabídnout kotel , který by umožňoval spalování velkého spektra tuhých paliv při minimální emisní zátěži a co nejvíce eliminoval ekologické dopady i při případném nepovoleném spalování části domovního odpadu.

 

Stručný popis kotle

 

Teplovodní kotel D 25 je  určen k vytápění rodinných domků. Pracuje na  katalyticko pyrolytickém principu spalování.  Prototyp byl vyroben v OPOP s.r.o., Valašské Meziříčí.

 

Maximální účinnosti a minimálních emisí dosahuje v oblasti výkonů 15 až 30 kW.  Kotel může pracovat i v samotížné soustavě vytápění . Nízká  tlaková ztráta umožňuje provoz od cca – 6 Pa komínového tahu.

 

Konstrukce kotle zajišťuje  ekologické a ekonomické spalování velkého spektra paliv , od černého a hnědého uhlí až po granulováním upravený dřevní odpad , podmínkou je jen dostatečný sypný úhel a granulometrie 9 – 100 mm.

 

Palivo z násypky jejíž velikost je možno si i zvětšit se přirozeným sypným úhlem sype na posuvný rošt , kde dochází za nedostatku primárního vzduchu ke zplyňování.

Vyvinutý plyn proudí do hořáku difuzorového typu, kde je tryskami přiváděn sekundární vzduch.

 

Dochází k dokonalému katalytickému spalování v šamotové části hořáku přecházející ve spalovací komoru. Tvar spalovací komory snižuje rychlost spalin a zvyšuje jejich teplotu až na 1 450 oC  .

 

Vysoká teplota hoření a dlouhá doba setrvání spalin v této oblasti zaručuje dokonalé spalování nejen CO , ale i  vázaného uhlíku ve většině uhlovodíků.

 

Rovněž anorganické látky procházející přes tuto teplotu a pak ochlazené o cca 1300 oC  tvoří stabilnější sloučeniny pevně navázané především na popeloviny  ( CaO, MgO, Al2O3 ) .

Nízké postupné rychlosti ve spalovací komoře a výměníku snižují rovněž podstatně i TZL a v kombinaci s cca nulovým nedopalem i zanášení kotle a kouřovodů.

 

U redukce emisí NOx  byly použity závislosti a zkušenosti z konstrukce velkých (  55 MW ) hořáků a denitrifikace energetik např. NH a.s. Ostrava.

 

Nízký nedopal v popelu a prakticky nulový v popílku zvyšuje jeho zásaditost a snižuje podstatně vyluhovatelnost a následně pak chrání především půdu a vodní zdroje po uložení zbytků po spalování.

 

Kotel byl zkoušen v poloautomatickém provedení na zkušebním zařízení firmy EKOTERM dle ČSN 07 0240 a ČSN EN 297, kdy bezobslužně pracoval několik dní a v plně automatickém provedení ,podle velikosti násypky ,nebude nutná obsluha i několik týdnů.

 

Palivová dvířka lze otevřít až po odjištění páky, kdy dojde k odsátí spalin z násypky a umožní bezpečné naložení paliva.

Velký zásobník je konstruován tak , že po naložení a zajištění je těžší vzduch s O2  vytlačen lehčím CO2 v několika sekundách . Toto řešení zajišťuje bezpečnou inertizaci velkého zásobníku paliva

 

 

Kotel v poloautomatickém provedení, kdy je jeho výkon regulován podle nastavené kotlové teploty  ( např. 70 oC ) v kombinaci s termostatickými hlavicemi radiátorů zajišťuje

nejjednodušší funkční variantu regulace vytápění.

Pružnost výkonu kotle  mezi 15 – 30 kW je 1 kW.min-1 a mezi 30 – 15 kW je 0,7 kW.min-1 .

V plně automatickém provedení regulace vytápění zajišťuje pokojový termostat , jak bývá obvyklé u plynových kotlů .

 

Tabulka naměřených hodnot

 

palivo výkon CO NOx účinnost
kW mg.m-3a mg.m-3N %
lisované piliny min. 12 0 – 4 232 93,8
max. 38 0 – 2 345 91,7
hnědé uhlí min. 14 0 – 5 168 95,2
max. 40 0 – 2 189 90,4
lisované slupky min. 16 0 – 4 221 95,1
max. 33 0 – 3 486 94,8
černé uhlí min. 14 0 – 5 171 95,3
max. 37 0 – 2 192 93,1
dřevní štěpky min. 13 0 – 5 130 94,6
max. 37 0 – 4 188 93,0
černé uhlí + plastový odpad 1/1 objemově min. 16 7 – 15 169 » 93,5
max. 36 0 – 9 184 » 90,1

 

 

 

Kontakt:

EKOTERM Dobrozemský, Mírová 29, 703 00 Ostrava Vítkovice

·       Autorizovaná laboratoř měření emisí

  • Vývoj , projekce a realizace energetických zařízení
  • Odborné a znalecké posudky

Tel., fax: +420 595 952 488

E – mail : info@dobrozemsky.cz

www.dobrozemsky.cz

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *