OHNIŠTĚ S ŘÍZENÝM SPALOVÁNÍM PRO EXPERIMENTÁLNÍ STANOVENÍ ENERGETICKÝCH PARAMETRŮ BIOMASY

Podobné dokumenty
HODNOCENÍ ROZDÍLNÝCH REŽIMŮ PŘI PROCESU SPALOVÁNÍ

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

PROTOKOL o autorizovaném měření emisí a o akreditované zkoušce číslo: 38/13

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

KONTINUÁLNÍ MĚŘENÍ VLHKOSTI BIOMASY

EKOME, spol. s r.o. Měření emisí a pracovního prostředí Tečovská 257, Zlín - Malenovice

TEPELNÁ BILANCE EXPERIMENTÁLNÍCH KAMEN

Protokol č. 23/02/18. Datum měření: Datum vydání zprávy:

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

Tel.: P R O T O K O L. o autorizovaném měření emisí. číslo protokolu: 02 / 2016 zakázka č.

Příloha 4. Metody řešení monitoring malých spalovacích zdrojů

STANOVENÍ KONCENTRACE PLYNNÝCH ŠKODLIVIN NA VÝSTUPU ZE SPALOVACÍCH ZAŘÍZENÍ

Zpráva ze vstupních měření na. testovací trati stanovení TZL č /09

Zkušenosti s testováním spalovacích ízení v rámci ICZT Kamil Krpec Seminá : Technologické trendy p i vytáp

Mgr. Šárka Tomšejová, Ph.D. Řešeno v rámci projektu Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

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

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

PROTOKOL O AUTORIZOVANÉM MĚŘENÍ EMISÍ

SPALOVÁNÍ PLYNU ZE ZPLYŇOVÁNÍ BIOMASY

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

Stanovisko Technické komise pro měření emisí

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

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

Návrh vyhlášky o zjišťování emisí ze stacionárních zdrojů a o provedení některých dalších ustanovení zákona o ochraně ovzduší

Tepelně vlhkostní posouzení

METODICKÝ POKYN MINISTERSTVA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ ODBORU OCHRANY OVZDUŠÍ

Jednorázové měření emisí Ing. Yvonna Hlínová

Seminář KONEKO k vyhlášce č. 415/2012 Sb. Praha, 23. května Zjišťování a vyhodnocování úrovně znečišťování ovzduší

ET EKOTERM s.r.o. Útvar měření emisí. Zkušební laboratoř měření emisí č 1558 akreditovaná ČIA podle ČSN EN ISO/IEC 17025:2005

TECHNICKÉ SLUŽBY OCHRANY OVZDUŠÍ BRNO SPOL. S R.O. Zkušební laboratoř měření znečišťujících látek č akreditovaná ČIA Zeleného 50, Brno

SMART kw. Čistota přírodě Úspora klientům Komfort uživatelům

TECHNICKÉ SLUŽBY OCHRANY OVZDUŠÍ BRNO SPOL. S R.O. Zkušební laboratoř měření znečišťujících látek Zeleného 50, Brno

ZPRÁVA O KONTROLE KOTLŮ A ROZVODŮ TEPELNÉ ENERGIE

Protokol o autorizovaném měření emisí

Zplynovací kotle na uhlí a dřevo

Petr Jíně Protokol č.: 23/2015 Ke Starce 179, Roudné List č: 1 tel: , , Počet listů: 7.

TECHNICKÉ SLUŽBY OCHRANY OVZDUŠÍ BRNO SPOL. S R.O. Zkušební laboratoř měření znečišťujících látek č akreditovaná ČIA Zeleného 50, Brno

Ing. Radek Píša, s.r.o.

MĚŘENÍ EMISÍ A VÝPOČET TEPELNÉHO VÝMĚNÍKU

SPALOVÁNÍ ENERGOPLYNU NA VUT BRNO

VZORRV PROTOKOL O AUTORIZOVANÉM MĚŘENÍ EMISÍ A O AKREDITOVANÉ ZKOUŠCE č. AM

PROTOKOL O AUTORIZOVANÉM MĚŘENÍ

METODICKÝ POKYN MINISTERSTVA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ ODBORU OCHRANY OVZDUŠÍ

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

PROTOKOL O AUTORIZOVANÉM MĚŘENÍ EMISÍ

Identifikace zkušebního postupu/metody IP 100 (ISO 9096, ČSN EN )

Vysoká škola báňská-technická univerzita Ostrava VÝZKUMNÉ ENERGETICKÉ CENTRUM

Zplynovací kotle s hořákem na dřevěné pelety DC18S, DC25S, DC24RS, DC30RS. C18S a AC25S. Základní data certifikovaných kotlů

VLIV TOPNÉHO REŽIMU NA EMISE KRBOVÝCH KAMEN SPALUJÍCÍCH DŘEVO

14 Komíny a kouřovody

Technická směrnice č kterou se stanovují požadavky a environmentální kritéria pro propůjčení ekoznačky

Ekologické zplynovací kotle na dřevo

TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

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

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

SMART kw. Čistota přírodě Úspora klientům Komfort uživatelům

a-CZ. TECHNICKÁ DOKUMENTACE Novara Novara 17 s výměníkem

14 Komíny a kouřovody

ZPLYNOVACÍ KOTLE NA DŘEVO DC 20GS, DC 25GS, DC 32GS, DC 40GS, ATMOS Generator

Tematické okruhy z předmětu Vytápění a vzduchotechnika obor Technická zařízení budov

Technická dokumentace. Manta. Manta. Technická dokumentace. Krbová kamna f

Ty kotle SF15 240L SF15 400L

Projekční podklady. Dimenzování a návrh spalinové cesty kaskádových kotelen s kotli Logamax plus GB112-24/29/43/60

Větrání plynových kotelen. Komíny a kouřovody. 8. přednáška

SPALOVÁNÍ KOMPOZITNÍCH BIOPALIV

TECHNICKÉ SLUŽBY OCHRANY OVZDUŠÍ BRNO SPOL. S R.O. Zkušební laboratoř měření znečišťujících látek č akreditovaná ČIA Zeleného 50, Brno

PROTOKOL O AUTORIZOVANÉM MĚŘENÍ EMISÍ

SPALOVACÍ ZKOUŠKY VYBRANÝCH TUHÝCH PALIV V KOTLI VERNER A25

Vypracoval: Ing. Wasserbauer Radek

Ekotech ochrana ovzduší s.r.o. Zkušební laboratoř Všestary 15, Všestary. SOP 01, kap. 4 5 (ČSN EN )

Moderní způsoby vytápění domů s využitím biomasy. Ing. T. Voříšek, SEVEn, o.p.s. Seminář Vytápění biomasou 2009, Luhačovice,

Spotřebiče na pevná paliva KATALOG 2008/09

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

MOŽNOSTI TERMICKÉHO VYUŽÍVÁNÍ ČISTÍRENSKÝCH KALŮ V KOTLI S CIRKULUJÍCÍ FLUIDNÍ VRSTVOU

Optimalizace teplosměnné plochy kondenzátoru brýdových par ze sušení biomasy

Treviso II s výměníkem. Treviso II s výměníkem

Učební texty Diagnostika II. snímače 7.

Spalovací vzduch a větrání pro plynové spotřebiče typu B

Mantova AL II s výměníkem

Výsledky z testovacích měření na technologiích Ostravské LTS

PROTOKOL O AUTORIZOVANÉM MĚŘENÍ EMISÍ A O AKREDITOVANÉ. ZKOUŠCE č. AM Zákazník: Masokombinát Polička a.s. Provozovatel:

Instalace. Instalace

tel.: ,

(Text s významem pro EHP) (2017/C 076/02) Parametr ESO Odkaz/název Poznámky (1) (2) (3) (4) Lokální topidla na tuhá paliva

spotřebičů a odvodů spalin

Příloha 1. Metody měření - Emise. Popis aparatury VAPS (E)

ÚSPORY ENERGIE PŘI CHLAZENÍ VENKOVNÍHO VZDUCHU

PROTOKOL O AUTORIZOVANÉM MĚŘENÍ EMISÍ č. 010A/14

TŘI PRODUKTOVÉ ŘADY AQUADOR

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

Metodický pokyn odboru ochrany ovzduší Ministerstva životního prostředí

Kotel na zplynování dřeva s ventilátorem a generátorem

Kombi kolte na dřevo, pelety, ETO a zemní plyn

PROTOKOL O AUTORIZOVANÉM MĚŘENÍ EMISÍ A O AKREDITOVANÉ. ZKOUŠCE č. AM Zákazník: Masokombinát Polička a.s. Provozovatel:

SUCHÁ FERMENTACE V MALOOBJEMOVÉM

Tradiční zdroj tepla. Kotle na tuhá paliva

LADAN. Zplyňovací kotle na dřevo

THERM 28 KD.A, KDZ.A, KDC.A, KDZ5.A, KDZ10.A

Hydraulické posouzení vzduchospalinové cesty. ustálený a neustálený stav

VÝSLEDKY MĚŘENÍ EMISÍ LOKÁLNÍCH KOTLŮ V JIHOČESKÉM KRAJI

Transkript:

OHNIŠTĚ S ŘÍZENÝM SPALOVÁNÍM PRO EXPERIMENTÁLNÍ STANOVENÍ ENERGETICKÝCH PARAMETRŮ BIOMASY Ing. Pavel JANÁSEK V souladu s energetickou strategií zemí EU v podpoře obnovitelných energetických zdrojů bude uskutečněn výzkum termofyzikálních vlastností biopaliv. Pro tento projekt Energetické parametry biomasy bude mimo jiné využito ohniště s řízeným spalováním. Jeho popis a metodika měření jsou součástí tohoto příspěvku. Klíčová slova: biomasa, řízené spalování, parametry biomasy 1. EXPERIMENTÁLNÍ ZAŘÍZENÍ A METODIKA ZKOUŠEK Spalovací zkoušky budou prováděny v ohništi s řízeným spalováním o výkonu 8 kw (obr.1). Používané ohniště má objem cca 40 dm 3, vnitřní stěny jsou vyloženy keramikou, spalovací vzduch je jako primární přiváděn roštem a jako sekundární otvory ve stěnách ohniště. Ohniště je uzavřeno v přední části prosklenými dvířky. Takové řešení výrazně zvyšuje účinnost a zachovává možnost předávat teplo z plamene sáláním do okolí, což má svůj technický význam. Obr. 1 Ohniště s řízeným spalováním Nad kamny je napojen flexibilní kouřovod, jehož součástí je normalizovaný a tepelně izolovaný měřící úsek, sloužící k měření teploty spalin a odběru vzorků pro analýzu. Spaliny jsou dále vedeny přes regulační klapku ke kouřovému ventilátoru a dále vycházejí komínem mimo prostor zkušebny. Průtok spalin je měřen nainstalovanou clonou. Schéma měřící trati pro ohniště s řízeným spalováním je zobrazeno na obr.2. Ing. Pavel Janásek,VŠB Technická Univerzita, tř.17.listopadu 15, 708 33 Ostrava, pavel.janasek.fs@vsb.cz [27]

Obr. 2 Schéma měřící trati V průběhu zkoušky jsou zkoušená zařízení umístěna na tenzometrické váze, kterou je zaznamenáván úbytek paliva při každé zkoušce. 2. ANALÝZA PALIVA Na rozdíl od uhlí či plynu představuje biomasa v prvotním, přírodním stavu nehomogenní, značně různorodý materiál co do výskytu, tvaru, objemové hmotnosti, vlhkosti, atd. 2.1. VLHKOST Z hlediska využití pro ohniště s řízeným spalováním je pro nás důležitá vlhkost paliva, která ovlivňuje jeho výhřevnost. Toto tvrzení dokazuje obr.3. výhřevnost paliva Qi r (MJ.kg -1 ) 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 Qir = -0,2267.w + 18,5 0 10 20 30 40 50 60 vlhkost paliva w (%) Obr. 3 Závislost výhřevnosti paliva na vlhkosti [28]

Doba, po kterou se palivo musí vysušovat po přiložení do ohniště je delší, pokud je vlhkost vyšší.to má vliv na vyšší ochlazení spalovací komory v rámci odběru tepla pro překonání energetické bariéry pro vypaření dané vlhkosti, čímž se snižuje účinnost spalování.(viz. obr.4) Vlhkost v palivu [%] 45 40 35 30 25 20 15 10 20 30 40 50 60 70 Celková účinnost [%] Obr. 4 Závislost vlhkosti paliva na účinnosti spalování Určení vlhkosti dřeva je problematickou záležitostí. Hodnota vlhkosti se směrem ke středu polena zvyšuje. Odlišný obsah vody je také v různě velkých kusech paliva a to vlivem velikosti výparné plochy. Stanovení vlhkosti spalovaného paliva je důležitou součástí zkoušek. Používány budou dva postupy,které se od sebe liší jak náročností, tak přesností. Elektrický vlhkoměr pracuje na základě změny elektrických vlastností ( elektrického odporu a dielektrické konstanty ) vzorku v závislosti na množství obsažené vody. Použití elektrického vlhkoměru umožňuje jednoduché a pohotové měření bez výrazného porušení materiálu, ale jeho přesnost je poměrně malá. Tento odporový vlhkoměr se pro stanovení vlhkosti dřeva běžně používá, ale při stanovení vlhkosti u jiných druhů biomasy není tento způsob dostačující. Pro stanovení přesnější hodnoty vlhkosti bude použitý analyzátor vlhkosti HR73. Tento analyzátor může být použit ke stanovení obsahu vlhkosti prakticky jakékoliv látky.přístroj pracuje na principu termografie a na váhovém principu. Na počátku měření stanoví analyzátor vlhkosti počáteční hmotnost vzorku, vzorek je pak rychle ohříván zabudovanou halogenovou sušící jednotkou a vlhkost se odpařuje.během sušení přístroj stanovuje hmotnost vzorku.výslednou hodnotou je hodnota vlhkosti nebo sušiny. Díky zabudované databázi pro sušící metody, která ukládá nastavení parametrů pro specifický rozměr a také toho, že charakter sušení může být přizpůsoben typu vzorku, je tento analyzátor bezesporu tím nejefektivnějším přístrojem, který je možno využít při stanovení vlhkosti jednotlivých druhů biomasy. Vzájemné srovnání obou metod, tj.použití odporového vlhkoměru a analyzátoru vlhkosti HR73, je uvedeno v tab.1, ve které jsou uvedené dva odlišné principy zjištění vlhkosti paliva u vlhkoměru WHT 860 firmy Elbez, Velké Meziříčí (odporový princip) a Analyzátoru vlhkosti HR73 (princip termografie). Tab. 1 Výsledky měření vlhkosti dřeva odporovým a váhovým principem Odporový princip Princip termografie 10,6 % 8,9 % [29]

Dle tohoto srovnání jsme usoudili, že zaměnění metod jedné za druhou je velmi důležitým ovlivněním celého zkušebního procesu a proto jsme zvolili metodu přesnější. Stanovení potřebného množství paliva na hodinovou zkoušku nám udává rovnice (1), která je přejatá z normy ČSN EN 13229 [1]. m p P 3600 = r Qi η [kg/hod] (1) P výkon kamen [W], η účinnost kamen garantovaná výrobcem [%]. Q i r výhřevnost dřeva [kj/kg] Q r i ( 100 w) 18,5 2,44 w = [kj/kg] (2) 100 w obsah vody ve dřevě [%]. Například: 8000 3600 m p = 2,47 [kg/hod] (3) 18,5 ( 100 8,9) 2,44 8,9 6 70 10 100 100 Při vlhkosti 8,9 %, výkonu kamen 8 kw a jejich účinnosti 70 % je pro hodinovou zkoušku dávka paliva 2,47 kg. 2.2. ROZMĚR PALIVA A JEHO DŮSLEDKY NA SPALOVACÍ PROCES Předcházející normou bylo palivo pro spalovací zkoušky přesně definováno. V současné době specifikace chybí. Jelikož o rychlosti hoření paliva rozhoduje mj. velikost měrného reakčního povrchu, provedli jsme v rámci experimentu spalovací zkoušky, jejichž cílem bylo určit závislost rozměrů paliva na kvalitě spalovacího procesu. Za tímto účelem byly provedeny 4 hodinové zkoušky, které se lišily pouze rozměry paliva (viz.tab. 2) Tab. 2 Hodnoty paliva pro spalovací zkoušky Zkouška č. Délka [m] Poloměr Měrný povrch hmotnost Počet kusů v Měrný povrch průřezu [m] [m 2 ] [kg] dávce [cm 2 / kg] 1 0,24 0,045 0,08 0,7 4 0,12 2 0,24 0,037 0,06 0,5 6 0,13 3 0,24 0,03 0,05 0,3 9 0,17 4 0,24 0,007 0,01 0,016 177 0,68 [30]

Například pro zkoušku č.1 má palivo délku 0,24 m, průřez 0,045 m, měrný povrch 0,08 m 2 a hmotnost jednoho polena je 0,7 kg, přičemž byli použity čtyři kusy, což činí v měrném povrchu hodnotu 0,12 m 2 /kg. Reakční plocha je tím vyšší, čím více vzrůstá počet kusů paliva v hodinové dávce. Při vysoké hodnotě reakční plochy je spalovací proces rychlejší a méně ustálený.nevyhoření a větší nedopal je při hodinové zkoušce u velkých polen. Křivku vyhoření, pro různé velikosti paliva, znázorňuje obr. 5. Úbytek paliva v čase je pro nás důležitá veličina, protože nám definuje rychlost spalovacího procesu. Tato rychlost pak charakterizuje celý spalovací proces, kinetiku spalování a s tím související produkci tepla. Hmotnost (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 3 2 1 4 0 10 20 30 40 50 60 Čas (min) zk. 1 zk. 2 zk. 3 zk. 4 Obr. 5 Průběhy vyhoření paliva Ze srovnání výsledků spalovacích zkoušek vyplývá, že okamžik největší spalovací rychlosti je při zmenšujících se rozměrech paliva. To se odehrává z počátku spalovacího procesu (obr.6). Výše uvedené poznatky vyplívají ze zkoušek, které byli provedeny pro kamna o jmenovitém výkonu 8 kw. Pro tuto hodnotu výkonu je hodinová dávka 2,47 kg. Rychlost hoření [kg/min] 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 Čas [min] Obr. 6 Průběhy rychlosti hoření [31]

Na obr. 5 a 6 jsou uvedeny průběhy vyhořívání jednotlivých vzorků a z nich odvozených rychlostí hoření. Lze z nich usuzovat vliv velikosti spalovaného dřeva na průběh spalovacího procesu, průběh okamžitého tepelného výkonu, potřebnou četnost přikládání apod. Cílem je zobecnění získaných výsledků po provedení většího počtu spalovacích zkoušek. Pro hodnocení kvality průběhu spalovacího procesu je nezbytné stanovit jeho základní parametr, kterým je rychlost hoření. Je-li znám průběh vyhořívání paliva ( m p ), pak lze rychlost hoření určit derivací (w h ) křivky vyhoření a doplněním těchto dvou křivek časovým průběhem výstupní koncentrace kyslíku lze průběh spalovacího procesu popsat. U zmenšujícího se rozměru paliva je zřejmé, že spalovací rychlost roste. To přímo úměrně souvisí s množstvím kyslíku, kterého je více zapotřebí právě při začátcích zkoušky. Zvyšuje-li se rychlost hoření, spotřeba kyslíku roste. Průběh křivky koncentrace kyslíku v závislosti na čase a velikosti paliva je znázorněn na obr.7. Koncentrace kyslíku ve spalinách [%] 25 20 15 10 5 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 Čas[min] zk. 2 zk. 1 zk. 3 zk. 4 Obr. 7 Závislost koncentrace kyslíku ve spalinách na velikosti spalovaného dřeva 3. ANALÝZA PRŮBĚHU SPALOVACÍHO PROCESU Bereme-li v úvahu ovlivnění spalovacího procesu parametry paliva pro danou zkoušku, neznamená to ještě, že se nemusíme věnovat vlastnímu spalovacímu procesu. V průběhu spalovacího procesu u ohniště s řízeným spalováním kontrolujeme přívod vzduchu. Regulace vzduchu je snadná díky kulovým ventilům. Můžeme libovolně regulovat přívod primárního i sekundárního vzduchu. V rámci experimentu byly provedeny zkoušky, které měly ověřit vliv přívodu sekundárního vzduchu. Ukázalo se, že o účinku sekundárního vzduchu na kvalitu spalovacího procesu rozhoduje teplota v oblasti jeho přívodu. Teplota by měla být co nejvyšší, což je možné uskutečnit umístěním přívodních otvorů v blízkosti spodní části ohniště. V opačném případě, při přivádění sekundárního vzduchu v horní části ohniště (v oblasti nižších teplot) je důsledek negativní díky ochlazujícímu účinku na plamen. Teplota v ohništi se sleduje pomocí termoelektrických snímačů teploty (termočlánků) typu K firmy Degusa (NSR), které jsou umístěné v ohništi. Další termočlánky typu T pro měření povrchové teploty (dotykové teploměry) firmy Newport Omega, u kterých se signál automaticky ukládá speciálním počítačovým programem, jsou magneticky uchyceny na plášti ohniště (zadní stěně a bočních stěnách). Vedle zkoušek zaměřených na vlastnosti paliva byla provedena řada zkoušek, které nám umožnily více poznat zákonitosti spalovacího procesu. Pozoruhodné výsledky ukázaly zkoušky, při kterých byla pozornost věnována stanovení výkonové charakteristiky, což je závislost účinnosti kamen na tepelném výkonu. Tyto zkoušky byly provedeny u ohniště s jmenovitým výkonem 15 kw. [32]

Ukázalo se, že maximální účinnosti u těchto kamen lze dosáhnout při výkonu asi 35 kw (viz. obr. 8). Optimalizace ohniště pro oblast jmenovitého výkonu je nutná, jelikož díky nevhodné konstrukci ohniště je účinnost kamen nízká. Obr. 8 Výkonová křivka a charakteristiky spalovacího procesu Pokud mluvíme o ovlivnění spalovacího procesu, je třeba se zmínit o frekvenci přikládání. Ta se významně promítá do průběhu hoření. Je možné přikládat menší množství v kratších intervalech nebo například najednou celou hodinovou dávku. Průběhy charakteristických veličin jsou zachyceny na obr. 9, ze kterého vyplývá, že se parametry spalování zlepšují při častějším přikládání. Nutno přihlédnout taky k tomu, že při jednorázovém přikládání je dosaženo nepřijatelně vysoké vstupní teploty spalin a průměrná koncentrace CO je rovněž vysoká. Obr. 9 Průběhy hoření při hodinové zkoušce. Přikládání: a) třikrát za hodinu (CO=0,2%), b) jednorázově (CO=0,6%) Jmenovitý tepelný výkon kamen je zajištěn při provozním tahu 12 ± 2 Pa, který je stanovený normou. [33]

4. ANALÝZA SPALIN Při realizaci spalovacích zkoušek je ohniště napojeno na kouřovod. Součástí kouřovodu je odběrový kus, vyrobený dle normy ČSN EN 13229 [1], (obr. 10.), který je určen pro odběr spalin. Obr. 10 Schéma měřícího úseku spalin pro kamna se svislým hrdlem pro odvádění spalin Odběr vzorků spalin pro kontinuální analýzu je prováděn sondou s vytápěným keramickým filtrem pro odloučení tuhých částic a hadicí, která je vytápěna, aby odebíraný vzorek nezkondenzoval. Dále je vzorek několikrát filtrován a prochází přes chladnici plynu, v níž je odloučena vlhkost ze spalin, než dojde k vlastní analýze. 4.1 ANALÝZA CO, CO 2, NO X, O 2 Pro analýzu CO, CO 2, NO x je používán analyzátor Uras 14 od firmy Hartmann & Braun pracující na principu absorpce infračerveného záření. Analyzátor je před měřením kalibrován plynem, v kterém je obsaženo procentuální složení (nebo v ppm) pro danou složku. Kalibrace se provádí pro každou měřenou složku zvlášť a je nastavována nulová a maximální hodnota rozsahu pro měření. Koncentrace O 2 ve spalinách je měřena kontinuálním analyzátorem Magnos 16 od firmy Hartmann & Braun, využívajícím paramagnetických vlastností kyslíku. Tento analyzátor se před měřením kalibruje čistým dusíkem pro nastavení nuly (0 % O 2 ) a okolním vzduchem (21 % O 2 ) a měří na rozsahu 0 30 %. Naměřené hodnoty jsou vyjádřeny v objemových procentech O 2 ve spalinách a slouží jako vztažné veličiny pro referenční přepočty a výpočet součinitele přebytku vzduchu. Schéma aparatury pro kontinuální analýzu je uvedeno na obr. 11. [34]

kouřovod odběrová sonda vyhřívaný keramický filtr vytápěné vedení vzorku kyselinový filtr OUT IN chladnice plynu IN dopravní skřínka OUT IN OUT analyzátor O2 počítač IN konvertor OUT odvod měřených plynů IN OUT analyzátor CO, SO2, NOX, CO2 měřící ústředna Obr. 11 Schéma aparatury pro kontinuální analýzu Podle dosud převládajícího názoru představuje dřevo palivo konstantního složení hořlaviny a jednotlivé vzorky se liší pouze obsahem vody. Ten pak určuje aktuální výhřevnost a tím reálné podmínky spalovacího procesu. Opodstatněnost takového názoru padá při bližším pohledu na celou problematiku. Při spalování sehrává svou roli skutečnost, že se druhy dřeva liší svou hustotou a nepochybně je významný obsah dalších látek ve dřevu obsažených, např. pryskyřice. Kromě toho má každý táborník zkušenost, že je lepší přikládat tvrdé dřevo, protože hoří déle a čistěji. Pro ověření těchto spalovacích parametrů různých druhů dřeva byly provedeny spalovací zkoušky, při nich byly vybrané druhy stejných rozměrů zbaveny kůry, vysušeny na stejnou vlhkost a spalovány za jednotných podmínek (součinitel přebytku vzduchu, spalovací teplota atd). Byla přitom sledována koncentrace oxidu uhelnatého ve výstupních spalinách. Pozoruhodné rozdíly je možné zhlédnout na obr. 12. 1,8 Koncentrace CO v suchých spalinách při n=1 (%) 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 borovice jasan buk bříza olše třešeň javor modřín smrk topol akát habr hruška tůje Obr. 12 Emisní koncentrace CO při spalování různých druhů dřeva [35]

4.2. ANALÝZA PCDD/F, PCB A PAH Odběr vzorku pro stanovení PCDD/F (polychlorovaný dibenzo-p-dioxin / dibenzofuran), PCB (polychlorované bifenyly) a PAH (polycyklické aromatické uhlovodíky) je prováděn na základě postupů uvedených v normách [2],. [3], [4]. Je použit vzorkovací systém: Filtračně-kondenzační. Plyn v potrubí je vzorkován izokineticky. Emise PCDD/F, PCB a PAH (které jsou zčásti obsaženy v plynné fázi a z části absorbovány na pevných částích) jsou zachycovány ve vzorkovací trati. Schéma systému zapojení je označeno jako obr. 13. 1 Kouřovod 2 Hubice 3 Odběrová sonda 4 Vyhřívaný filtr 5 Teplotní čidlo (spaliny) 6 Výstup chladící vody 7 Kondenzátor 8 Vstup chladící vody 9 Kondenzační baňka 10 Promývačka (roztok + spik) 11 Promývačka (roztok) 12 Promývačka 13 Sušící věž 14 Tlak na plynoměru 15 Teplotní čidlo (plynoměr) 16 Plynoměr 17 Regulace průtoku 18 Zdroj sání 19 Výstup vzorku do okolí 20 Váha 21 Odměrný válec 22 Barometr 23 Teplotní ústředna 24 Stopky 25 Teplotní čidlo (okolí) Obr. 13 Schéma aparatury pro odběr PCDD/F, PCB a PAH Vzorek plynu je prosáván hubicí, sondou a filtrem (teplota filtru je udržována pod 125 C, ale zároveň nad teplotou rosného bodu spalin). Dále plyn prochází kondenzátorem a kondenzační baňkou. Za ní jsou dvě promývačky naplněné směsí ethylenglykolmonoethylether/voda. Na konci odběrové trati (za sušící věží) je čerpadlo s plynoměrem a regulační člen. Vzorkovací plyn se v kondenzátoru chladí na teplotu pod 20 C. Vzorkovací trať je před vzorkováním spikována PCDF (polychlorované dibenzofurany) značenými 13 C 12 (filtr, první promývačka). Filtr (typ GF8 od fy Schleicher&Schuell) a prachové částice na něm zachycené jsou po ukončení odběru přeneseny do skleněné vzorkovnice. Filtr s tuhými částicemi tvoří první část složeného vzorku. Vnitřní část vyhřívané titanové sondy je po ukončení opláchnuta (dest. voda, aceton a hexan). Oplach sondy tvoří druhou část složeného vzorku a je transportován do laboratoře v uzavřené skleněné nádobě. [36]

Po ukončení odběru je obsah promývačky spojen s kondenzátem (hmotnost kondenzátu se stanoví vážením), všechny nevyhřívané části aparatury přicházející do styku s emisemi včetně promývačky jsou opláchnuty acetonem a hexanem a oplachová kapalina je také přidána ke kondenzátu. Tyto kapalné podíly tvořící třetí část složeného vzorku jsou transportovány do laboratoře v uzavřené skleněné nádobě. Kondenzát, absorpční roztoky a proplachovací roztoky jsou spojeny, a jsou k nim přidány izotopicky značené vnitřní standardy. Vzorky jsou naředěny vodou a třikrát extrahovány hexanem. Na exponovaný filtr jsou přidány izotopicky značené vnitřní standardy a filtr je extrahován 24 h v Soxhletově extraktoru toluenem. Po extrakci je hexanový i toluenový podíl spojen a převeden do hexanu. Z tohoto množství jsou odebrány aliquoty pro stanovení PAH (polycyklické aromatické uhlovodíky). PAH jsou stanoveny metodou HPLC-FLD (vysoce účinná kap. chromatografie s fluorescenčním detektorem) po převedení vzorku do metanolu. Vzorek pro stanovení PCDD/F a PCB je přečištěn kyselinou sírovou na koloně plněné aktivovaným silikagelem, silikagelem deaktivovaným kyselinou sírovou a silikagelem deaktivovaným roztokem hydroxidu sodného. Poté je vzorek frakcionován na koloně plněné kyselým a bazickým oxidem hlinitým do frakcí obsahující nonortho-substituované PCB a PCDD/F a do frakce obsahující ortho-substituované PCB. Obě frakce jsou zakoncentrovány a analyzovány metodou GC/MS/MS (plynová chromatografie ve spojení s tandemovou hm. spektrometrií). 4.3. ANALÝZA DEHTŮ Měření dehtu je prováděno podle modifikované švédské normy SP-METOD 1071. Schéma měřící aparatury je znázorněna na obr. 14. Obr. 14 Schéma aparatury pro odběr dehtu Vzorek emisí je odebírán izokineticky (spaliny jsou odebírány stejnou rychlostí jakou proudí v odběrovém místě) vyhřívanou sondou, tuhé částice jsou zachyceny vyhřívaným filtrem ze skelných vláken. Filtr musí být během odběru vzorku ohřátý na 200 C. Filtr se zachycenými prachovými částicemi je po odběru přenesen do vzorkovnice a tvoří první část vzorku transportovanou do laboratoře. [37]

Ihned za filtrem je zařazen sestupný protiproudý vodní chladič, v němž dochází k ochlazení emisí na teplotu pod 20 C, doprovázeného kondenzací vodní páry. Kondenzát obsahující dehtovité látky je jímán ve skleněné zábrusové baňce. Vzorek emisí zbavených kondenzátu prochází dále sorpční trubičkou obsahující pryskyřici, kde dochází k adsorpci zbytkových dehtovitých látek. Po ukončení odběru je sorpční trubička hermeticky uzavřena plastovými víčky a rovněž transportována do laboratoře jako druhá část vzorku. Veškeré nevyhřívané části odběrové aparatury až k sorpční trubičce jsou zhotoveny ze skla a teflonu, aby byla vyloučena sorpce dehtovitých látek na stěnách aparatury. Po odběru je tato část aparatury několikrát opláchnuta dichlormetanem a oplachová kapalina přidána ke kondenzátu. Kapalné podíly tvořící třetí část vzorku jsou přeneseny do laboratoře ve skleněné uzavřené nádobě. Všechny 3 části vzorku jsou tak připraveny k samotné analýze. Podle zkoušek, které byly v rámci experimentu provedeny, při zjišťování rozdílů emisních koncentrací CO u spalování různých druhů dřeva, byly zjištěny značné rozdíly u těchto paliv i pro dehtové páry (viz.obr.15). 350 Koncentrace dehtu při ref. podmínkách (mg.m -3 N ) 300 250 200 150 100 50 0 buk bříza akát jasan olše třešeň hrušeň borovice túje javor topol habr smrk modřín Obr. 15 Emisní koncentrace dehtových par při spalování různých druhů dřeva 5. ZÁVĚR Výzkumné energetické centrum, disponuje experimentálním ohništěm pro řízené spalování s možností měření rychlosti hoření paliva (hmotový úbytek), provozní teploty a kontinuální analýzou podstatných složek spalin (O 2, CO 2, CO, NO x, SO 2, N 2 O, C x Hy). V rámci akreditovaných měření je vybaveno pro stanovení obsahu polyaromatických uhlovodíků ve spalinách a pro kvalifikovaný odběr vzorků pro analýzu dioxinů. K dispozici je mobilní měřící laboratoř pro autorizovaná emisní, tepelně-technická a tepelně-energetická měření. K dispozici jsou také zkušební ohniště, z nichž bude snadné vybrat a upravit referenční ohniště pro provádění testů v rámci projektu. Je možné provést rozsáhlé a vysoce kvalifikované spalovací zkoušky vybraných cca patnácti druhů biomasy na zařízeních, odpovídajících současným vývojovým trendům, za podmínek umožňujících vzájemné srovnávání výsledků a zaměřit se na hodnocení vstupních parametrů suroviny, vlastností tuhých zbytků a kvality spalin. Výzkumné energetické centrum VŠB-TU Ostrava je plně připraveno na projekt Energetické parametry biomasy [38]

POUŽITÁ LITERATURA [1] ČSN EN 13229 Vestavné spotřebiče k vytápění a krbové vložky na pevná paliva Požadavky a zkušební metody [2] ČSN EN 1948-1 Stacionární zdroje emisí Stanovení hmotnostní koncentrace PCDD/PCDF Vzorkování [3] ČSN EN 1948-2 Stacionární zdroje emisí Stanovení hmotnostní koncentrace PCDD/PCDF Extrakce a čištění [4] ČSN EN 1948-3 Stacionární zdroje emisí Stanovení hmotnostní koncentrace PCDD/PCDF Identifikace a kvantitativní stanovení [5] SIMS, R.: The Brilliance of Bioenergy in Business and in Praktice, James & James, 2002. ISBN 1 902916 28X. [6] PRICE, B.: Electricy from Biomass, Financial Times Energy, London. [7] NOSKIEVIČ, P., STIOVOVÁ K.: Advacend turbace for wood combusion.(in Czech), Report of RD Project No. MPO FD K 097, VŠB TU Ostrava ERC, 2002. [8] NOSKIEVIČ, P., STIOVOVÁ K.: Investigation of aerodynamice of wood low energy combustors, VŠB TU Ostrava ERC, 2002. [9] HORÁK J.: Protokol z autorizovaného měření emisí č.01/03 Měření perzistentních organických látek, VŠB TU Ostrava VEC, 2003. [10] HOPAN F.: Emise organických látek při spalování biomasy:diplomová práce.ostrava : VSB-TU, Hornicko Geologická Fakulta, 2001.60 s., 6.příl. [39]