Perspektivní malé a střední zdroje na tuhá paliva
Příspěvek, který byl přednesen na konfrenci Vytápění Třeboň 2007 a nebyl zařazen do sborníku. Politika EU a zásady jejího vývoje, přehled současného stavu využívání biomasy v ČR, přehled emisních limitů pro střední zdroje na tuhá paliv s uvedením nejvýznamnějších výrobců kotlů pro spalování biomasy.
RYCHLÝ RŮST POTŘEBY ENERGIE
POLITIKA EU - ZÁSADY VÝVOJE
- Jaderná energie je zpochybňována a nemůže se rozvíjet bez politického konsensu. Především musí být vyřešena bolavá otázka odpadů uspokojivým transparentním způsobem. Evropa má 2% světových zásob uranu s kapacitou na 40 let.
- Uhlí je pouhou slavnou minulostí. Ačkoli nejsou zásadní problémy v dodávkách, nemá v EU ekonomickou budoucnost, technicky závisí jeho použití na odstranění negativního vlivu na životní prostředí. Náklady na produkci uhlí jsou v Evropě 4-5x vyšší než světové.
- Ropa je stále favoritem, v roce 2020 by závislost na ní mohla dosáhnout 90%. Je potřebné ji v dopravě nahradit jiným palivem a EU by měla docílit maximální ceny na hranici 20 USD. U ropy jsou v Evropě náklady na produkci 2-7x vyšší než světové a zásoby na 8 let.
- Zemní plyn znamená jen novou závislost. Přináší rizika dlouhodobých dodávek z Ruska a Alžírska, neboť evropské zásoby zemního plynu činí 2% zásob světových s kapacitou na 20 let.
- Nové a obnovitelné zdroje představují potenciál, který musí být využit. Cílem EU je, aby v roce 2010 činil jejich podíl 12% na celkové spotřebě primárních paliv. K tomuto vzrůstu je třeba zajistit finanční a daňové pobídky. Nové záměry uvažují podíl až 20 % do roku 1920.
SOUČASNÝ STAV VYUŽÍVÁNÍ BIOMASY V ČR (2004)
| Energie z obnovitelných zdrojů celkem (GJ) | Podíl na primárních zdrojích energie (%) | Podíl na energii z obnovitelných zdrojů (%) | |
|---|---|---|---|
| Biomasa - mimo domácnosti | 22 294 784 | 1,17 | 40,42 |
| Biomasa - v domácnostech | 19 500 000 | 1,01 | 34,88 |
| Vodní elektrárny | 7 269 840 | 0,38 | 13,00 |
| Tuhé komunální odpady (biologicky rozložitelná část) | 2 505 266 | 0,13 | 4.48 |
| Bioplyn | 2 102 446 | 0,11 | 3,76 |
| Kapalná biopaliva | 1 313 014 | 0,07 | 2,35 |
| Tepelná čerpadla (teplo prostředí) | 500 000 | 0,03 | 0,89 |
| Tepelné solární kolektory | 82 000 | 0,00 | 0,15 |
| Větrné elektrárny | 35 535 | 0,00 | 0,06 |
| Fotovoltaické systémy | 278 | 0,00 | 0,00 |
| Celkem | 55 903 164 | 2,89 | 100 |
HLAVNÍ PRVKY V POPELU Z BIOMASY
TEPLOTA MĚKNUTÍ A TÁNÍ POPELA
| Palivo | Teplota měknutí (°C) | Teplota tání (°C) |
|---|---|---|
| dřevo | 1150 | 1170 |
| šťovík | 1255 | 1280 |
| šťovík+chrastice 1:1 | 860 | 905 |
| šťovík+piliny 1:1 | 875 | 920 |
| obilní zbytky | 980 | 1035 |
| řepková sláma+uhlí 9:1 | 1255 | 1315 |
| seno | 1080 | 1170 |
MODERNÍ ENERGETICKÉ ZDROJE a zákon č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší
Rozdělení zdrojů:
- MALÉ ZDROJE DO 200 kW
- STŘEDNÍ ZDROJE 0,2 AŽ 5 MW
Legislativa pro ovzduší:
- NAŘÍZENÍ VLÁDY č. 350/2002 Sb.
- NORMA ČSN EN 303-5 PRO MALÉ ZDROJE
HLAVNÍ ZNEČIŠŤUJÍCÍ LÁTKY
- oxid uhelnatý - CO
- oxid siřičitý - SO2
- oxidy dusíku - NOX (suma NO + NO2, vyjádřená jako NO2)
- tuhé znečišťující látky (TZL) - tuhé částice ve spalinách
- organické látky (OL), vyjádřené jako celkový organický uhlík (TOC)
EMISNÍ LIMITY PLATNÉ ZE ZÁKONA 86/2002 SB. PRO STŘEDNÍ ZDROJE NA TUHÁ FOSILNÍ PALIVA O TEPELNÉM VÝKONU OD 0,2 MW DO 5 MW
| Jmenovitý tepelný výkon Pt (MW) | Emisní limit (mg/m3) | Ref. obsah O2 (%) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| TZL | SO2 | NOx jako NO2 | CO | Org. látky jako ΣC | ||
| Pt < 0,2 NÁVRH | 150 | 0,5 g/MJ | 650 | 1500 | nestan. | 6 |
| 0,2 ≤ Pt ≤ 1 | - | - | 650 | 650 | nestan. | 6 |
| 1 < Pt ≤ 5 | - | - | 650 | 650 | nestan. | 6 |
| 0,2 ≤ Pt ≤ 5 | 250 | - | 650 1 1001) |
- | nestan. | 6 |
| Pt = 0,2 až 5 MW | - | 2 500 | 650 | - | nestan. | 6 |
1) pro výtavná ohniště
EMISNÍ LIMITY PLATNÉ ZE ZÁKONA 86/2002 SB. PRO STŘEDNÍ ZDROJE NA DŘEVO A BIOMASU O TEPELNÉM VÝKONU OD 0,2 MW DO 5 MW
| Jmenovitý tepelný výkon Pt (MW) | Emisní limit (mg/m3) | Ref. obsah O2 (%) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| TZL | SO2 | NOx jako NO2 | CO | Org. látky jako ΣC | ||
| Pt = 0,2 až 5 MW | 250 | 2 500 | 650 | 650 | 502) | 11 |
1) rovněž tak nekontaminovaný dřevní odpad, kůru a podobné rostlinné látky
2) emisní limit platí pro tepelný výkon Pt > 1 MW
PRO MALÉ ZDROJE PLATÍ USTANOVENÍ NORMY ČSN EN 305-3
 SAMOČINNÉ PŘIKLÁDÁNÍ |
 RUČNÍ PŘIKLÁDÁNÍ |
 Hořák ATMOS IWABO si za pomocí šnekového dopravníku bere pelety ze zásobníku, který je vedle kotle nebo ve vedlejší místnosti. |
MODERNÍ REGULOVATELNÉ KOTLE S VYSOKOU ÚČINNOSTÍ NA TUHÁ PALIVA (UHLÍ, SMĚS)
OHNIŠTĚ KOTLE NA BIOMASU A KOTLE S ROTAČNÍM ROŠTEM
ROZSAH VÝKONŮ KOTLŮ S ROTAČNÍM ROŠTEM 24 kW až 650 Kw (EKOEFEKT, VARIMATIC, CARBOROBOT)
VÝROBCI KOTLŮ PRO SPALOVÁNÍ BIOMASY
- Verner, a.s.
krbová kamna, kotle na pelety a kusové dřevo; některé typy kotlů:A25, A50, V20(E), V(N)25(C), V(N)45, G(N)45 LS - 18 kW - 10 MW - Atmos
krbová kamna, kotle na dřevo a pelety, kombinované kotle; některé typy kotlů: DC15, DC20, DC18S, DC25S, DC32S, DC25GS, C20S, C30S, C40S, C40; 18-50 kW - Tractant Fabri
kotle na spalování štěpky, - kusové dřevo, pelety; některé typy kotlů: U26, Hercules ECO, ViaLING 26, Hercules BIO, připraven prototyp přestavby kotle VSB ECO - 8 - 357 kW - BENEKOV term, s.r.o.
kotle na biomasu, zplyňovací kotle na dřevo; některé typy kotlů: pelling 27, pyroling 25D - 10 - 50 kW - Dakon, s.r.o.
kotle na kusové dřevo, i zplyňovací; některé typy kotlů: FB, DOR, KP PYRO - 12 - 45 kW - STS, s.r.o.
kotle na spalování dřeva, dřevných odpadů a pelet; některé typy kotlů: PYROS-20, 28, 40, PYROS-PRIMA 32 - 15 - 40 kW
 |
 |
 |
 |
 |
MATERIÁLY PRO PELETKY:
- štěpka
- piliny
- obilí odpad
ENERGETICKÉ ROSTLINY:
- šťovík
- chrastice
- směsi
ROČNÍ PROVOZNÍ NÁKLADY NA VYTÁPĚNÍ PRO SPOTŘEBU TEPLA 70 GJ/rok, cenová úroveň 2005
ROSNÝ BOD SPALIN A TEPLOTA SPALIN DO KOMÍNU
konvekčnímu přenosu tepla u stěny
kde je q [W/m2] tepelný tok stěnou výměníku,
α1 [W/K.m2] přestupní součinitel na straně spalin,
α2 [W/K.m2] přestupní součinitel na straně otopné vody,
λ [W/K.m] tepelná vodivost stěny výměníku a
s [m] tloušťka stěny výměníku.
Teploty jsou postupně od teploty proudu tpr, přes teplotu stěny tst1, tst2 až po teplotu otopné vody tw
ROSNÝ BOD SPALIN PRO BĚŽNÉ PROVOZNÍ PODMÍNKY
| Palivo | Rosný bod bez síry [°C] | Zvýšení teploty rosného bodu [°C] | Výsledná teplota rosného bodu [°C] |
|---|---|---|---|
| dřevo | 44,3 | 9,5 | 53,8 |
| Bílina o2 | 42,8 | 64,3 | 107,1 |
| směs 1 : 1 | 43,6 | 53,2 | 98,8 |
OMEZUJÍCÍ PODMÍNKY PRO SPOLEHLIVÝ PROVOZ KOTLE BEZ RIZIKA KOROZÍ VÝMĚNÍKU
| Palivo | Min. teplota napájecí (vratné) vody [°C] |
Min. teplota spalin za kotlem [°C] |
|---|---|---|
| dřevo | 22 | 54 |
| Bílina o2 | 33 | 108 |
| směs 1 : 1 | 24 | 99 |
Výše uvedená tabulka však platí pro ustálený výkonový provoz kotle a v žádném případě nenahrazuje podmínky při zátopovém režimu!
ZÁVĚR
- 4 roky zaznamenávají uhelné společnosti enormní nárůst zájmu o tříděné uhlí
- ekologicky málo žádoucí návrat
- nezávislosti na importované energii vedou k logické snaze podporovat využívání domácích zdrojů paliv (i hnědé a černé uhlí)
- vývoj kotlů na biomasu předstihl vývoj kotlů na uhlí
- v oblasti kotlů na uhlí je situace výrazně horší - kotle s horním odhoříváním s η za sezónu 50 % nepřijatelné
- jen cca 3 resp. 4 výrobci automatických kotlů
- moderní automatické kotle na pevná paliva a standardizovaná paliva nutnost
EMISE PERSISTENTNÍCH LÁTEK
Vše přepočteno na 11% O2 a standardní podmínky
| Palivo | λ | PCDD/F [ng/m3] TEQ | PCB [ng/m3]TEQ | PAH [μg/m3] |
|---|---|---|---|---|
| šťovík | 1,75 | 0,0271 | 0,0002 | 3,411 |
| šťovík+chrastice(1:1) | 1,82 | 0,10 | 0,0047 | 20,148 |
| dřevo | 1,85 | 0,146 | 0,009 | 11,63 |
| Srovnávací limit | 0,1 | 200 | 200 |
Opakované měření:
| Palivo | λ | PCDD/F (ng/m3 TEQ) | PAH (μg/m3) |
|---|---|---|---|
| odpad žito | 1,61 | 1,107 | 87,2 |
| šťovík | 1,56 | 0,137 | 2,36 |
