Porovnání experimentálních výsledků oxy-fuel spalování ve fluidní vrstvě s numerickým modelem

Podobné dokumenty
Zkušenosti s oxy-fuel spalováním ve stacionární fluidní vrstvě

Model dokonalého spalování pevných a kapalných paliv Teoretické základy spalování. Teoretické základy spalování

Nedokonalé spalování. Spalování uhlíku C na CO. Metodika kontroly spalování. Kontrola jakosti spalování. Části uhlíku a a b C + 1/2 O 2 CO

Nedokonalé spalování. Spalování uhlíku C na CO. Metodika kontroly spalování. Kontrola jakosti spalování. Části uhlíku a a b C + 1/2 O 2 CO

Trysky pro distributor vzduchu fluidního kotle v úpravě pro spalování biomasy

Technologie přímého aditivního odsíření pro fluidní kotle malých a středních výkonů

Vliv provozních parametrů fluidního kotle se stacionární fluidní vrstvou na tvorbu emisí SO 2, NO x a CO při spalování hnědého uhlí

SPALOVÁNÍ PLYNU ZE ZPLYŇOVÁNÍ BIOMASY

HODNOCENÍ ROZDÍLNÝCH REŽIMŮ PŘI PROCESU SPALOVÁNÍ

PowerOPTI Poznat Řídit Zlepšit. Vyhodnocení a řízení účinnosti kotle

Perspektivní metody. PROČ sušení pevných paliv? Většina dodané energie se ztrácí. Klasická metoda sušení horkými spalinami

Zplyňování biomasy. Sesuvný generátor. Autotermní zplyňování Autotermní a alotermní zplyňování

MĚŘENÍ EMISÍ A VÝPOČET TEPELNÉHO VÝMĚNÍKU

Výzkum vysokoteplotní sorpce CO 2 ze spalin s využitím karbonátové smyčky

Úvod do teorie spalování tuhých paliv. Ing. Jirka Horák, Ph.D.

Metodický pokyn odboru ochrany ovzduší Ministerstva životního prostředí

SPOLUSPALOVÁNÍ TUHÉHO ALTERNATIVNÍHO PALIVA VE STANDARDNÍCH ENERGETICKÝCH JEDNOTKÁCH

Tepelně vlhkostní posouzení

Provozní charakteristiky kontaktní parní sušky na biomasu

Vlhkost 5 20 % Výhřevnost MJ/kg Velikost částic ~ 40 mm Popel ~ 15 % Cl ~ 0,8 % S 0,3 0,5 % Hg ~ 0,2 mg/kg sušiny Cu ~ 100 mg/kg sušiny Cr ~ 50

SMART kw. Čistota přírodě Úspora klientům Komfort uživatelům

Optimalizace teplosměnné plochy kondenzátoru brýdových par ze sušení biomasy

Spalovací vzduch a větrání pro plynové spotřebiče typu B

Výzkum vysokoteplotní sorpce CO 2 ze spalin s využitím karbonátové smyčky

Problematika řízení automatických kotlů na biomasu se zaměřením na kotle malého výkonu pro domácnosti

SPALOVÁNÍ ENERGOPLYNU NA VUT BRNO

Projekt vysokoteplotní karbonátové smyčky, jeho hlavní aktivity a dosažené výsledky

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Výzkumné energetické centrum 17. listopadu 15/ Ostrava Poruba

NF-CZ08-OV STUDIE PILOTNÍCH TECHNOLOGIÍ CCS PRO UHELNÉ ZDROJE V ČR

Seznámení s experimentální jednotkou určenou pro výzkum metod snižovaní emisí při spalování fosilních paliv i bio paliv

MŽP odbor ochrany ovzduší

TÉMATA pro OBOROVÝ PROJEKT pro TZSI 2014/2015 Ú 12115

Energetické využití odpadu. 200 let První brněnské strojírny

SPALOVÁNÍ KOMPOZITNÍCH BIOPALIV

STANOVENÍ KONCENTRACE PLYNNÝCH ŠKODLIVIN NA VÝSTUPU ZE SPALOVACÍCH ZAŘÍZENÍ

Výpočet objemu spalin

Smlouva o DÍLO na realizaci akce

METODICKÝ POKYN MINISTERSTVA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ ODBORU OCHRANY OVZDUŠÍ

Jak to bude s plynovými spotřebiči?

KOMBINACE FVSYSTÉMU A TEPELNÉHO ČERPADLA (PRO TÉMĚŘ NULOVOU BUDOVU)

SMART kw. Čistota přírodě Úspora klientům Komfort uživatelům

VŠB- Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra energetiky- 361

Citlivost součinitele přestupu tepla ve fluidní vrstvě na použitý střední průměr částic

METODICKÝ POKYN MINISTERSTVA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ ODBORU OCHRANY OVZDUŠÍ

PEVNÁ PALIVA. Základní dělení: Složení paliva: Fosilní-jedná se o nerostnou surovinu u našich výrobků se týká jen hnědouhelné brikety

Technická směrnice č Teplovodní kotle průtočné na plynná paliva do výkonu 70 kw

Parogenerátory a spalovací zařízení

1/6. 2. Stavová rovnice, plynová konstanta, Avogadrův zákon, kilomol plynu

Základní analýza energetického monitoru

NEKONVENČNÍ ZPŮSOBY VÝROBY TEPELNÉ A ELEKTRICKÉ ENERGIE. Ing. Stanislav HONUS

Smlouva o DÍLO na realizaci akce

CCS technologie typu pre-combustion v podmínkách České Republiky

Tepelné zpracování odpadu

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ - ENERGETICKÝ ÚSTAV ODBOR TERMOMECHANIKY A TECHNIKY

NORSKÉ FONDY výzva CZ08 Zachycování a ukládání oxidu uhličitého

PARNÍ KOTEL, JEHO FUNKCE A ZAČLENĚNÍ V PROCESU ENERGETICKÉHO VYUŽITÍ PRŮMYSLOVÝCH A KOMUNÁLNÍCH ODPADŮ

Směšovací poměr a emise

Strana 1 / /2012 Sb. VYHLÁŠKA. ze dne 20. prosince o energetickém auditu a energetickém posudku

HNĚDOUHELNÝ MULTIPRACH V TECHNOLOGICKÝCH PODMÍNKÁCH VÝROBY EXPANDOVANÉHO KAMENIVA

Vliv chemické aktivace na sorpční charakteristiky uhlíkatých materiálů

SESUVNÝ ZPLYŇOVAČ S ŘÍZENÝM PODÁVÁNÍM PALIVA

Seznam údajů souhrnné provozní evidence zdrojů znečišťování ovzduší

Analýza provozu obecní výtopny na biomasu v Hostětíně v období

AUTOMATICKÝ KOTEL SE ZÁSOBNÍKEM NA SPALOVÁNÍ BIOMASY O VÝKONU 100 KW Rok vzniku: 2010 Umístěno na: ATOMA tepelná technika, Sladkovského 8, Brno

FLUIDNÍ KOTLE. Fluidní kotel na biomasu(parní) parní výkon t/h tlak páry 1,4 10 MPa teplota páry C. Fluidní kotel

Emisní limity pro zvláště velké spalovací zdroje znečišťování pro oxid siřičitý (SO 2 ), oxidy dusíku (NO x ) a tuhé znečišťující látky

Čl. 1 Úvod. Čl. 2 Postup výpočtu. E = E e + E t + E CH4

Kogenerační jednotka se spalovací turbínou o výkonu 2500 kw. Stanislav Veselý, Alexander Tóth

SPALOVÁNÍ A KOTLE. Fosilní paliva a jejich vlastnosti BIOMASA. doc. Ing. Tomáš Dlouhý, CSc. Obnovitelné palivo

Univerzální středotlaké parní kotle KU

SPALOVÁNÍ A KOTLE. Fosilní paliva a jejich vlastnosti. Přírodní a umělá paliva BIOMASA. Doc. Ing. Tomáš Dlouhý, CSc.

Ing. David Kupka, Ph.D. Řešeno v rámci projektu Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

Kondenzace brýdové páry ze sušení biomasy

Vysokoteplotní karbonátová smyčka moderní metoda odstraňování CO 2 ze spalin

NA FOSILNÍ PALIVA: pevná, plynná, kapalná NA FYTOMASU: dřevo, rostliny, brikety, peletky. SPALOVÁNÍ: chemická reakce k získání tepla

Emise oxidu uhličitého

Výroba páry - kotelna, teplárna, elektrárna Rozvod páry do místa spotřeby páry Využívání páry v místě spotřeby Vracení kondenzátu do místa výroby páry

VÝBĚR INERTNÍCH MATERIÁLŮ PRO FLUIDNÍ SPALOVÁNÍ BIOMASY

OCHRANA OVZDUŠÍ VE STÁTNÍ SPRÁVĚ listopadu Malé spalovací zdroje. Milan Kyselák

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Výzkumné energetické centrum Zkušební laboratoř 17. listopadu 15/2172, Ostrava - Poruba

H4EKO-D ekologický zplyňovací kotel na dřevo malých rozměrů o výkonech 16, 20, 25kW v 5. emisní třídě a v Ekodesignu.

ROŠTOVÝ KOTEL NA SPALOVÁNÍ UHLÍ A NEBO DŘEVNÍ BIOMASY O PARAMETRECH 200 T/H, 9,3 MPA, 520 C

Stanovení vody, popela a prchavé hořlaviny v uhlí

Příloha č. 8 Energetický posudek

TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

Červeně jsme Vám označili jednoduchý a srozumitelný text z daných požadavků viz. níže. Kdo chce může toto přečíst kompletně.

Jan Port Protokol č.: 23/2013 Kašparova 1844, Teplice tel: , List č: 1.

Matematické modely v procesním inženýrství

Spotřeba paliva a její měření je jedna z nejdůležitějších užitných vlastností vozidla. Měřit a uvádět spotřebu paliva je možno několika způsoby.

IST 03 C ITACA KB Důležité informace pro výpočet. Překlad původních instrukcí (v italštině)

VÝSLEDKY MĚŘENÍ EMISÍ LOKÁLNÍCH KOTLŮ V JIHOČESKÉM KRAJI

KONTROLA KOTLŮ A ROZVODŮ TEPELNÉ ENERGIE

Závěsné kondenzační kotle

RNDr. Barbora Cimbálníková MŽP odbor ochrany ovzduší telefon:

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Výzkumné energetické centrum 17. listopadu 15/2172, Ostrava - Poruba

TEPELNÁ BILANCE EXPERIMENTÁLNÍCH KAMEN

Výfukové plyny pístových spalovacích motorů

Problematika koncentrací Hg ve spalinách vzniklých po spalování pevných fosilních paliv

Novela nařízení vlády č. 352/2002 Sb. Kurt Dědič, odbor ochrany ovzduší MŽP

Testo Tipy & triky. Efektivní a bezpečné provádění měření na otopných zařízeních.

Transkript:

Porovnání experimentálních výsledků oxy-fuel spalování ve fluidní vrstvě s numerickým modelem Pavel SKOPEC 1*, Jan HRDLIČKA 1, Matěj VODIČKA 1 1 České vysoké učení technické v Praze, Fakulta strojní, Ústav energetiky, Technická 4, Praha 6, 166 07 * Email: p.skopec@fs.cvut.cz Oxy-fuel spalování je jednou z možných cest vedoucích ke snižování emisí vyprodukovaného oxidu uhličitého ze stacionárních energetických spalovacích zdrojů. V tomto článku jsou zanalyzována experimentálně získaná data ze dvou zařízení se stacionární fluidní vrstvou schopných pracovat v oxy-fuel režimu spalování a porovnána se stechiometrickými bilančními výpočty. Z porovnání vyplývá, že výsledky z měření velice dobře korespondují s teoretickými výpočty. V článku je rovněž zpracováno vyhodnocení přisávání vzduchu do spalovacího procesu, které se v případě menšího zařízení MiniFluid pohybuje na úrovni 5 až 10 %, v případě většího zařízení Golem na úrovni 10 až 15 %. Klíčová slova: oxy-fuel spalování, fluidní vrstva, bilance 1 Úvod Jedním z hlavních témat v posledních letech je snižování emisí oxidu uhličitého a rozvoj tzv. CCS technologií (Carbon Capture and Storage nebo Carbon Capture and Sequestration) zachycování a ukládání oxidu uhličitého produkovaného z termochemické konverze uhlíkatých paliv, především spalování. Konvenční spalovací technologie využívají ke spalování vzduch. Ten obsahuje 79 % dusíku, který ředí vzniklý oxid uhličitý, vznikající oxidací uhlíku v palivu. Zachytávání takto zředěného CO2 je ale možnými technologiemi (např. postcombustion CCS aminovou vypírkou) poměrně složité a energeticky náročné. Při oxy-fuel spalování se jako spalovací médium používá směs čistého kyslíku, obvykle s technickou čistotou 95 %, a recirkulovaných spalin. Spaliny pak tvoří převážně směs vodní páry a CO2 a následné zpracování CO2, kdy jsou odstraňovány ostatní složky, je jednodušší. Spaliny z oxy-fuel spalování mají jiné látkové vlastnosti, které významně ovlivňují proces sdílení tepla, a významná je také změna spalovací teploty. Oxyfuel spalování je charakteristické zcela odlišnými objemovými toky spalin a okysličovadla v porovnání se spalováním se vzduchem, jak je demonstrováno na obrázku 1. Hlavním rozdílem je použití vysoké míry recirkulace spalin, která slouží jako nahrazení objemu dusíku a tím zajištění dostatečného množství teplonositele, a u fluidních kotlů navíc zajištění fluidace. Toky jednotlivých médií jsou na tomto obrázku zobrazeny v reálném měřítku, vztažené na 0 C a 101,325 kpa. Cílem tohoto článku je analýza experimentálně získaných dat ze dvou spalovacích zařízení se stacionární fluidní vrstvou schopných pracovat v oxy-fuel režimu a jejich porovnání 105

s teoreticky vypočítanou bilancí. Na základě této bilance je vyjádřeno i množství přisávaného vzduchu. Obr. 1. Porovnání průtoků plynů při vzduchovém (část A) a oxy-fuel spalování (část B) [1] 2 Teoretická analýza oxyfuel spalování ve fluidní vrstvě Jak již bylo uvedeno v úvodu, nahrazením spalovacího vzduchu kyslíkem dochází k redukci objemu spalin a ke zvýšení spalovací teploty. Proto je nutné zavést poměrně velké množství recirkulace spalin tak, abychom se ve smyslu teplotních a fluidačních podmínek přiblížili podmínkám spalování se vzduchem. Pomocí metodiky pro výpočty spalování a fluidaci se vzduchem upravené pro spalování kyslíkem a s recirkulovanými spalinami je možné bilančně určit objemy všech průtoků uvedených na obrázku 1, tedy objem okysličovadla VO, objem spalin VFG, objem recirkulovaných spalin VREC, celkový objem spalin VTFG a objem fluidačního média VFM [1]. Prvním krokem pro bilanční výpočty je správné určení složení okysličovadla. Pro případ oxyfuel spalování, kdy je kyslík dodáván do spalovacího zařízení z tlakových lahví, je uvažováno s jeho 100 % čistotou. Objem spalin je roven součtu složek, které vzniknou dokonalým spálením paliva (CO2, SO2, N2 uvolněný z paliva, H2O) a složek, které jsou obsaženy v okysličovadle, ale neúčastní se spalování a procházejí procesem jako inert (přebytečný obsah O2, N2, Ar, H2O ze vzdušné vlhkosti). Je nutné si uvědomit, že objem vodní páry ve spalinách je v oxy-fuel podmínkách spalování výrazně ovlivněn kondenzací vodní páry v recirkulaci spalin. Problematika kondenzace vodní páry je konkrétněji řešena v článku [1] a je důležitou součástí v bilančních výpočtech oxy-fuel spalování. Dále v článku nebude s kondenzací vodní páry v recirkulaci spalin uvažováno. Množství recirkulovaných spalin lze vyjádřit pomocí součinitele poměrné recirkulace r [-] daným poměrem objemu recirkulovaných spalin k objemu spalin v místě odběru: 106

r = V REC V FG (1) Celkový objem spalin je skutečný objem, který prochází spalovacím zařízením. Je daný součtem objemu recirkulovaných spalin a objemu spalin vzniklých spálením paliva. Lze jej vyjádřit pomocí vztahu: V TFG = (1 + r) V FG (2) V případě spalování vzduchem se jako fluidační médium většinou uvažuje pouze vzduch a recirkulovanou část spalin lze zanedbat, neboť tvoří pouze menší část. V případě oxy-fuel spalování tvoří recirkulované spaliny podstatnou část fluidačního média. Pro správné určení fluidačních vlastností je nutné znát složení fluidačního média a koncentrace jednotlivých složek. V případě, kdy neuvažujeme kondenzaci vodní páry v recirkulaci, lze vyjádřit objem fluidačního média jako součet objemu okysličovadla a objemu recirkulovaných spalin. 3 Provedení experimentů a porovnání s výpočtem Experimentální práce probíhaly na dvou zařízeních. Menší laboratorní experimentální zařízení s označením MiniFluid je navrženo tak, aby splňovalo celou řadu požadavků a jistou univerzálnost použití. Tepelný výkon jednotky se pohybuje mezi 20 až 30 kw, což odpovídá 2-5 kg paliva hodinově, v závislosti na jeho výhřevnosti. Na obrázku 2 je schematicky naznačeno zapojení systému pro oxy-fuel spalování. Hlavním zařízením, zabezpečujícím průtok fluidačního média, je primární ventilátor, který slouží zároveň i jako ventilátor recirkulační. Takovéto zapojení umožňuje jednoduchý přejezd ze vzduchového do oxy-fuel režimu. Detailní popis zařízení je uveden např. v [2]. Obr. 2. Zjednodušené schéma laboratorní jednotky Druhé zařízení, na kterém byly prováděny oxy-fuel experimenty, je fluidní kotel s bublinkovou fluidní vrstvou o výkonu 250 kw. Jedná se o dvoutahový horkovodní kotel. Spaliny vycházející z kotle mají teplotu 180 až 250 C v závislosti na tepelném příkonu zařízení. Základní schéma spalování je podobné jako u předchozího příkladu (viz obr. 2). Pouze odběr spalin pro analýzu je umístěn ihned na výstupu z kotle a před cyklonem je zařazen spalinový ventilátor. Jelikož jsou spaliny na výstupu z kotle již schlazeny, systém recirkulačního spalinovodu je tepelně 107

zaizolovaný, aby nedocházelo ke kondenzaci vodní páry. Detailní popis jednotky byl publikován v [3]. Metodika bilančních výpočtů v oxy-fuel režimu uvedená v kapitole 2, umožňuje dobře popsat objemy a koncentrace spalin v různých částech spalovacího procesu. Aby bylo možné správně nastavit výpočtovou bilanci, je nutné použít do výpočtů pět základních vstupů, získaných z měření prvkový rozbor paliva, hmotnostní tok paliva, koncentraci kyslíku ve spalinách, koncentraci oxidu uhličitého ve spalinách a průtok recirkulovaných spalin. Prvkový rozbor paliva je nutný k základnímu výpočtu minimálního množství kyslíku potřebného pro spalování, který je základem pro další výpočty. Hmotnostní tok paliva je důležitý pro určení skutečných průtoků plynů v různých částech zařízení. Jeho určení v rámci měření na zařízení MiniFluid bylo provedeno kalibrací množství paliva dodávaného dopravníkem za určitý časový úsek. Do jednotky je přísun paliva řízen nastavením doby chodu a doby prodlevy dopravníku. Z doby chodu pak lze určit hmotnostní tok paliva. V případě zařízení Golem je hmotnostní tok paliva měřen úbytkem hmotnosti celého zásobníku paliva. Informace o koncentraci kyslíku ve spalinách slouží ke správnému nastavení přebytku okysličovadla ve výpočtu. Je měřena kontinuálně spolu s dalšími složkami spalin. Informace o koncentraci oxidu uhličitého je důležitá z hlediska určení přisávání vzduchu do zařízení. Obecná snaha oxy-fuel spalování je dosáhnout co možná nejmenšího množství přisávaného vzduchu, neboť již poměrně nepatrné množství vzduchu způsobuje snižování výstupní koncentrace CO2 a tím narušení hlavního významu oxy-fuel spalování. Jedinou možností, jak určit množství přisávaného vzduchu do kotle, je nepřímo a to měřením celkového složení spalin. Po sečtení koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého v suchých spalinách je zřejmé, že zbytek do celku tvoří dusík, který se dostal do kotle právě přisáním falešného vzduchu, neboť ostatní složky spalin jsou v řádově nižších koncentracích. Pro celkovou bilanci všech průtoků je nutné z měření určit i průtok recirkulovaných spalin, který je měřen na základě tlakové diference na clonce. Jako doplnění jsou z měření určovány teploty jednotlivých médií a to z důvodu možnosti přepočtu jejich objemových průtoků. Pro experimentální testování oxyfuel režimu bylo použito hnědé uhlí z dolu Bílina typ hp1, jehož základní kvalitativní znaky jsou uvedeny v Tab. 1. Tab. 1. Složení uhlí Bílina, typ hp1 C r [%] H r [%] N r [%] S r [%] A r [%] W r [%] Qi r [MJ/kg] 47,88 3,86 0,63 0,8 13 18 21,14 4 Výsledky a diskuze Na obou zařízeních byly provedeny série experimentů, jejichž cílem bylo porovnání teoretických výpočtů s naměřenými hodnotami. Z experimentálních dat na obou jednotkách byly vybrány takové stavy oxy-fuel spalování, které se jeví z hlediska budoucího provozu průmyslových jednotek jako nejpravděpodobnější. Výsledky získané ze spalování v zařízení MiniFluid jsou uvedeny v tabulce 2. Jedná se o střední hodnoty získané z hodinového měření v ustáleném stavu. Z dat je patrné, že přisávání vzduchu je relativně nízké, koncentrace dusíku ve spalinách se pohybuje okolo 4 %. Stechiometrickými výpočty bylo ověřeno, že množství okysličovadla se liší s měřeným množstvím pouze o 5,6 % relativně. Tento výsledek lze považovat za dobrou shodu mezi výpočtem a měřením. 108

Tab. 2. Porovnání měření a výpočtu u zařízení MiniFluid Vstupní hodnoty z měření do výpočtu Hmotnostní tok paliva kg/hod 4,4 Koncentrace O2 v suchých spal. % 6,19 Koncentrace CO2 v suchých spal. % 89,84 Průtok recirkulovaných spal. m 3 /hod 26 Teplota fluidní vrstvy C 885 Teplota recirkulovaných spal. C 101,6 Teplota fluidačního média C 76,4 Měření Výpočet Odchylka Průtok okysličovadla mn 3 /hod 5,6 5,3 +5,6 % Data uvedená v tabulce 3 jsou získaná měřením na větším zařízení Golem. Z měření je patrné, že množství přisávání vzduchu je pro toto zařízení výrazně vyšší. Je to dáno velikostí zařízení, které je v první řadě obtížné, vzhledem ke konstrukční složitosti, kompletně utěsnit a z důvodu bezpečnosti jej ani není možné provozovat plně v přetlakovém režimu, jako to lze v případě menší laboratorní jednotky. Přesto se koncentrace dusíku ve spalinách pohybuje na úrovni kolem 9 %, což je stále velice uspokojivý výsledek, který odpovídá budoucí realitě provozu těchto zařízení v průmyslovém měřítku. Tab. 3. Porovnání měření a bilančního výpočtu u zařízení Golem Vstupní hodnoty z měření do výpočtu Hmotnostní tok paliva kg/hod 51 Koncentrace O2 v suchých spal. % 6,63 Koncentrace CO2 v suchých spal. % 84,05 Průtok recirkulovaných spal. m 3 /hod 276,3 Teplota fluidní vrstvy C 876,3 Teplota recirkulovaných spal. C 127,5 Teplota fluidačního média C 85 Měření Výpočet Odchylka Průtok okysličovadla mn 3 /hod 54,16 68,9-21,4 % Po dosazení výsledků z měření do výpočtů bylo zjištěno, že na uvedené množství paliva by bylo třeba dodat o více než 20 % kyslíku více, než bylo skutečně spotřebováno. Proto bylo přistoupeno k ověření správnosti měření hmotnostního toku paliva. Vzhledem k tomu, že jsou zaznamenávána i data o vstupní a výstupní teplotě chladící vody a její průtok, je možné určit tepelný výkon kotle, který byl v proběhu experimentu 204 kw. Dále byly určeny všechny ztráty kotle, výsledky jsou shrnuty v tabulce 4. Ztráta mechanickým a chemickým nedopalem i ztráta sdílením tepla do okolí a ztráta fyzickým teplem tuhých zbytků byly odhadnuty. Ztráta komínová byla vypočítána pro měřenou teplotu spalin 146,3 C. Tab. 4. Určení účinnosti kotle Ztráta mechanickým nedopalem 1,5 % Ztráta chemickým nedopalem 0,5 % Ztráta sdílením tepla do okolí 2 % Ztráta fyzickým teplem tuhých zbytků 0,5 % Ztráta komínová 7,14 % Celková účinnost kotle 88,36% 109

Na základě výše získaných údajů byla spočítána spotřeba paliva: P m pal = r = 39,4 kg/hod (3) η K Q i Zadáním takto získané spotřeby paliva do výpočtového modelu byla určena spotřeba kyslíku 53,2 m 3 /hod, což se téměř shoduje s měřenou spotřebou kyslíku 54,16 m 3 /hod. Nepřesnost byla do měření zavedena pravděpodobně nepřesnou kalibrací vah, které váží úbytek hmotnosti paliva v násypce. 5 Závěr Hlavním cílem provedených prací bylo ověřit shodu mezi teoretickými výpočty oxy-fuel spalování a výsledky, získanými z měření na dvou experimentálních zařízeních. Na základě pěti vstupních veličin získaných z měření (prvkový rozbor paliva, hmotnostní tok paliva, koncentrace kyslíku ve spalinách, koncentrace oxidu uhličitého ve spalinách a průtok recirkulovaných spalin) byla spočítána celková bilance objemových toků v oxy-fuel spalování. V případě oxy-fuel spalování v zařízení MiniFluid dochází k relativně nízkému přisávání vzduchu, které se obvykle pohybuje okolo 5 %. Srovnání dat získaných z měření a z výpočtové bilance bylo ukázáno na průtoku kyslíku, kdy odchylka od vypočítaných a skutečných průtoků byla 5,6 %. Oxy-fuel spalování ve větším kotli Golem vykazovalo o něco vyšší přisávání vzduchu, které se pohybuje od 10 do 15 %. I toto lze považovat za stále velice uspokojivý výsledek, který odpovídá budoucí realitě provozu těchto zařízení v průmyslovém měřítku. V případě měření na kotli Golem bylo zjištěno, že měření spotřeby paliva je špatně kalibrováno. Po výpočtu množství paliva z příkonu a nepřímo určené účinnosti kotle vyšlo potřebné množství kyslíku téměř identicky s měřenou hodnotou průtoku kyslíku. Metodika měření se tedy jeví jako správná s přesností v jednotkách procent. Poděkování Tato práce byla podpořena grantem Studentské grantové soutěže ČVUT č. SGS16/211/OHK2/3T/12 s názvem Snižování emisí NOX při oxy-fuel spalování ve stacionární fluidní vrstvě a projektem TA03020312 Výzkum oxyfuel spalování ve stacionární fluidní vrstvě pro CCS technologie. Použitá literatura [1] Skopec, P.; Hrdlička, J. Specific features of the oxy-fuel combustion conditions in a bubbling fluidized bed. Acta Polytechnica, 2016, Vol 56, No 4, s. 336-43, ISBN 1805-2363 [2] Skopec, P.; Hrdlička, J.; Opatřil, J.; Štefanica, J. Studium problematiky využití fluidní vrstvy pro spalování biomasy a alternativních paliv. In Sborník přednášek z konference Energie z biomasy XIV. Brno: VUT v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2013, s. 69-73. ISBN 978-80-214-4775-2 [3] Hrdlička, J.; Skopec, P.; Opatřil, J. Specification of NOX emissions from combustion of lignites in a BFBC. In Proceeding 32th Annual International Pittsburg Coal Conference. 2015. ISBN 1-890977-32-2 110