Mezi regionální obnovitelné zdroje energie s velkým potenciálem patří zejména biomasa. Přesto, či právě proto, je třeba ji využívat s co největší účinností. Maximální efekt může přinést výroba tepla nebo kombinovaná výroba elektřiny a tepla (KVET). Nutnou podmínkou je dostatek vhodné suroviny a kvalitní technologie pro spalování.
Jednou z významných předností biomasy je, že energii v ní uloženou je možné dobře skladovat a využít až v době aktuální poptávky. V tomto ohledu jsou zatím málo doceněnými zdroji sláma (obilná, kukuřičná, řepková) a seno z trvalých travních porostů, případně z energetických trav. Využití těchto surovin pro výrobu tepla je ale závislé, kromě jiného, na dostupné a pokud možno univerzální technologii..
Ochrana před popelem
Spalování biomasy, zvláště slámy, nicméně přináší i technologické problémy. Především je to nízká eutektická teplota vznikajícího popela, což způsobuje zanášení trubkovnic kotlového výměníku a korozi žárobetonových vyzdívek. Důsledkem je snížení účinnosti kotle v důsledku zmenšení teplosměnných ploch. Popel se svým složením u některých typů biomasy blíží složení sklářského kmene, tj. směsi surovin pro výrobu skla. Z této podobnosti vyplývá i tendence ke tvorbě strusky a za jistých okolností až k tvorbě skloviny, která narušuje žárovzdorné vyzdívky kotlového tělesa.
Na odstranění těchto problémů pracují jak výrobci kotlů, tak jejich uživatelé. Dobrým příkladem je aktivita společnosti Žlutická teplárenská, a. s., která provozuje Centrální výtopny na spalování biomasy ve Žluticích. Sláma je zde spalována také ve dvou kotlích Verner o výkonu 1,8 MW. Provozovatel výtopny úzce spolupracuje s VŠCHT Praha: V roce 2008 byla v reálném provozu výtopny zpracována disertační práce zabývající se problematikou chování biomasového popela během spalovacího procesu. Jedním z výstupů byl vývoj speciální ochranné vrstvy, která se nyní aplikuje na povrch vyzdívek. V provozu to znamená podstatné ulehčení čištění kotle, zkrácení doby odstávky a ekonomický přínos prodloužením životnosti žárobetonových vyzdívek.
Spalování celých balíků
Problémem může být i nutnost úpravy biomasy před vstupem do kotle. Sláma a seno se skladují a přivážejí ve formě kulatých či hranatých balíků. Až donedávna se balíky před vstupem vždy musely rozřezat nebo rozdružit. Některé nové typy kotlů ale spalují i celé balíky biomasy, aniž přitom dochází k nadměrnému zanášení armatur a tvorbě nálepů. To je důležité zejména při spalování sena z energetických trav s vysokým výnosovým potenciálem. Příkladem jsou teplovodní kotle Step ve výrobní řadě od 100 do 1000 kW od výrobce Step Trutnov, a.s.
Tyto kotle mají předkomoru, spalovací komoru a spalinový kanál se zaústěním do vertikálního žárotrubného výměníku. Hranaté balíky slámy jsou v horizontální poloze dopraveny řetězovým smýkadlem na sklopená vrata předkomory. Vrata pomocí hydrauliky postaví balík do vertikální polohy, balík se zasune do předkomory a předkomora se uzavře. Přesuvný rošt pak posouvá slámu ze spodní části balíku do spalovací komory, kde postupně dohořívá. Popel na konci roštu je vynášen šnekovým dopravníkem ven.
Spalovací komora je opatřena otvory pro přívody sekundárních vzduchů k dokonalému spalování s nízkým obsahem CO.
Co ukázaly zkoušky
Výzkumem a využitím energetických trav se zabývá i společnost Oseva Pro, s.r.o., Výzkumná stanice travinářská Rožnov – Zubří. Ve spolupráci s VÚZT Praha a Vysokou školou báňskou – Technickou univerzitou v Ostravě provedli praktické ověření technologie spalování celých balíků slámy a sena v kotelně skleníkového areálu Florcentra, s. r. o., Olomouc, která je vybaven dvěma kotli Step Trutnov o výkonu
Z výsledků zkoušek vyplynuly tyto závěry:
- Doprava paliva do kotle probíhala plynule, bez poruch a výpadků. Problémy by mohly nastat pouze při nestandardním rozměru balíku.
- Emise CO při spalování obilné slámy z pšenice byly kolem 582 mg/m3N při 11% O2 ve spalinách. Z hlediska spalování je proschlá obilná sláma pro kotle tohoto typu vhodným palivem.
- Emise NOx byly 437 mg/m3N při 11% O2 ve spalinách. Tyto hodnoty jsou příznivě nízké a svědčí o seřízeném spalovacím procesu s nízkým přebytkem vzduchu. Obsah spalitelných látek v popelu byl 10%, což je nízká hodnota.
- Emise CO při spalování lučního sena byly kolem 550 mg/m3N při 11% O2 ve spalinách. Z hlediska spalování je i travina lučního sena pro kotle tohoto typu vhodným palivem.
- Emise NOx byly 383 mg/m3N při 11% O2 ve spalinách. Tato hodnota je příznivě nízká a svědčí o seřízeném spalovacím procesu s nízkým přebytkem vzduchu.
- Obsah spalitelných látek v popelu byl 11%, což je nízká hodnota.
- Z hlediska dosažených výsledků se jeví spalování obilné slámy a lučního sena v kotli typu STEP jako rovnocenné.
Připravil Jiří Trnavský
