použití spalného tepla pro energii

konečným výsledkem spalování je užitečná energie-obvykle ve formě tepla,energie nebo tepla i energie. To může být použit pro vytápění budov, proces vytápění pro průmyslové potřeby, elektrické energie pro na místě použití nebo prodej do sítě, nebo současná výroba tepla a elektřiny (tzv. “kombinovanou výrobu tepla a elektřiny,” nebo CHP). Nejčastěji je spalovací teplo zachyceno ve formě horké vody, horkého vzduchu nebo páry.

většina farem nemá významné potřeby spalovacího tepla, s výjimkou vytápění statků v zimě v chladném podnebí. Zemědělské podniky by však měly zvážit možnost poskytovat spalovací palivo rezidenčním, komerčním nebo průmyslovým zákazníkům.

Spalovací Zařízení

Spalovací zařízení je k dispozici v různých velikostech a konfiguracích, i když výběr má tendenci být menší, než pro spalování fosilních paliv. Obvykle je dražší než zařízení na spalování ropy nebo zemního plynu, ale palivo z biomasy je obvykle levnější-což má za následek dlouhodobé úspory pro uživatele. Existuje mnoho příkladů spalovacích systémů biomasy, které se používají k vytápění skleníků na farmách.

dvě hlavní kategorie zařízení na spalování biomasy jsou obytné systémy a komerční / průmyslové systémy.

obytná spalovací zařízení

krb je nejčastější formou bytových spalovacích zařízení-bývá však také velmi neefektivní (většina tepla se ztrácí v komíně). K dispozici je mnoho dalších typů kamen a pecí, které poskytují metodu vyšší účinnosti pro použití spalovacího tepla v domácnosti. Obvykle je zařízení vhodné pouze pro jeden typ paliva z biomasy, proto je důležité vybrat vhodný sporák pro palivo, které chcete spálit.

Kamna na dřevo jsou účinnějším prostředkem pro spalování dřeva-řídí rychlost proudění vzduchu a maximalizují odsávání tepla ze spalovacího paliva. Tato zařízení jsou však obecně vhodná pouze pro spalování kordu.

Krbové vložky jsou v podstatě jen kamna na dřevo, která jsou instalována v otvoru stávajícího krbu. Vystupují podobně jako kamna na dřevo a mají podobné hodnocení účinnosti.

Kamna na pelety jsou určena ke spalování speciálně vyráběných pelet na dřevo. Tyto pelety jsou vyráběny na pečlivé specifikace, které umožňuje kamna provozovat efektivněji a spálit více čistě než typická kamna na dřevo. Některá kamna na pelety jsou schopna automaticky přivádět palivo do kamen,což je o něco jednodušší.

Kamna na biomasu jsou určena ke spalování palivových pelet vyrobených z jiných materiálů než ze dřeva, jako je pšeničná sláma, kukuřičná stover nebo trávy. Ujistěte se, že znáte druh paliva, které je kamna schopna spalovat, protože jiné typy paliva by mohly poškodit kamna nebo vést k nebezpečnému provoznímu stavu.

kukuřičná kamna-v některých částech země je populární spalovat kukuřici jako spalovací palivo. V některých ohledech jsou kukuřičná jádra přirozeně vyráběnou palivovou peletou. Kukuřice hoří překvapivě dobře, ale produkuje poměrně velké množství popela, který je více náchylný k “struskovací” (tvořící tvrdé kusy) než popel ze dřeva. Na rozdíl od většiny ostatních paliv z biomasy obsahuje kukuřice měřitelné množství síry (~0,1%, což je stále mnohem nižší než například uhlí). Proto kamna na dřevěné pelety obecně nejsou vhodná pro kukuřici a místo toho je třeba použít účelová kukuřičná kamna. Některé zprávy naznačují, že kukuřičná kamna také dobře fungují na biomasu, ale ujistěte se u výrobce kamen.

Komerční / průmyslová spalovací zařízení

Komerční spalovací zařízení je větší a složitější než obytná zařízení. Typicky je dodávka krmiva do spalovače automatizována pomocí dopravních pásů a / nebo šneků. Průtok paliva a vzduchu je pečlivě řízen a podmínky uvnitř spalovače jsou automaticky nastaveny tak, aby byla zajištěna maximální účinnost. Pokročilá zařízení pro regulaci znečištění (typicky cyklonový separátor jako minimum) se používají k udržení emisí částic v regulovaných mezích pro velká zařízení.

Tyto systémy jsou obvykle na zakázku, na základě požadavků na vytápění a dostupné palivo. Zatímco většina obytných systémů produkuje ohřátý vzduch, zařízení v komerčním měřítku je obvykle určeno k výrobě horké vody nebo páry.

Účinnost Spalování

účinnost spalovacího zařízení se rovná množství užitečného tepla vyrobeného děleno celkové množství tepla, k dispozici v palivu.

účinnost zařízení závisí na kvalitě zařízení a způsob, jakým je provozována. Většina spalovacích zařízení má nejvyšší účinnost, když je spuštěn na plný výkon-účinnost klesá, když se sníží tepelné zatížení. Typická účinnost spalování při plném zatížení různých typů zařízení je uvedena v následující tabulce.

Zařízení	Typická Účinnost (%)
Rezidenční Krb	-10 až 20	Hodně teplý vzduch “úniky” z komína
Rezidenční Vnitřní krbová Kamna	40-70	Novější modely mají tendenci mít mnohem vyšší účinnost než vintage sporáky. Suché palivo a vysoké teplo potřebné pro maximální účinnost.
Rezidenční Pelety Kamna	70-80	Konzistentní kvalita paliva umožňuje vysoké celkové účinnosti
Venkovní Dřevo Hořák	40-70	Účinnost je nižší, během provozu a doplňování paliva
Užitková Dřevní štěpku Spalovací	70-90	Počítačem řízené – pracuje dobře s různými palivy a obsah vlhkosti

Tyto hodnoty účinnosti jsou založeny na “vyšší výhřevnost” paliva. Mějte také na paměti, že účinnost těchto zařízení klesá, pokud je tepelný výkon nízký – jsou navrženy tak, aby fungovaly nejlépe při špičkovém nebo téměř špičkovém tepelném výkonu.

znečištění a otázky kvality ovzduší

biomasa je relativně čisté palivo, pokud jde o znečištění ovzduší, Pokud je spalováno efektivně. To se může zdát překvapivé pro lidi, kteří jsou zvyklí na kouřové ohně nebo hořáky na dřevo. Kouř z těchto neefektivních systémů však obsahuje velké množství nekombinovaného paliva, což je známkou nízké účinnosti. Zařízení s vysokou účinností obecně nemá žádné viditelné emise kouře a žádný detekovatelný zápach.

Tam jsou čtyři hlavní typy znečištění ovzduší, které může být produkován spalování biomasy: 1) normální produkty spalování (oxid uhličitý a voda), 2) “extra” chemické sloučeniny vznikající při spalování, například oxidů síry (SOx) a sloučeniny dusíku (NOx), 3) nespálených molekuly biomasy, jako jsou saze, a 4) částice popela, které jsou dostatečně malé, aby vznášet se ve vzduchu (popílek a prachové částice).

Oxid Uhličitý a Vodu

Oxid uhličitý a vodní pára jsou dva základní plyny, které jsou emitovány ze spalovací komory. Typické spalování biomasy produkuje asi 1,8 kg CO2 a 0,5 kg vodní páry na suchý kg paliva.

oxid uhličitý a vodní pára nebyly tradičně považovány za znečišťující látky. Zvýšené obavy z globálního oteplování však vedly k vládním obavám z emisí oxidu uhličitého. Některé vlády zavedly limity emisí CO2 pro spalovací zařízení. Nicméně, spalování biomasy je obvykle považován za “uhlíkově neutrální”, což znamená, že oxid uhličitý, který se vypouští při spalování biomasy je znovu absorbován rostoucí plodiny, které budou později použity pro palivo. Z tohoto důvodu nejsou emise oxidu uhličitého ze spalování biomasy obecně omezeny.

spalování Biomasy “komíny” často mají chocholy bílé, vzdouvající cloud rising z jejich vrcholy. Jedná se o vodní páru ve spalovacím výfukovém plynu, která při ochlazování kondenzuje na kapičky vody. Někteří lidé si mylně myslí, že oblak nad spalovačem biomasy je známkou znečištění; ve skutečnosti jsou plyny ze spalovače často velmi čisté.

NOx a SOx

Zatímco moderní biomasy spalovací komory, které mají obecně nízké emise ve srovnání s mnoha jinými palivy, tam jsou některé znečišťujících látek ze spalování biomasy, které se toho týkají.

hlavními znečišťujícími látkami, které je třeba při spalování biomasy znepokojovat, jsou oxidy dusíku-NO2 a NO3. Obvykle se označují jako emise” NOx ” a vznikají, když se dusík ve vzduchu chemicky kombinuje s kyslíkem během spalování. NOx v atmosféře se může kombinovat s vodní párou za vzniku kyseliny dusičné a byl identifikován jako významný zdroj kyselého deště. Teplejší spalování produkuje více NOx, zatímco chladnější podmínky produkují méně. Emise NOx z biomasy spalovací komory jsou obvykle podobné těm z uhelných spalovací nebo ostatní fosilní paliva systém, a obecně závisí více na konstrukci spalovacího zařízení než typ paliva.

oxidů Síry sloučeniny (“SOx”) jsou další spalovací produkt, který je věřil být zdrojem kyselých dešťů – molekuly se spojí s vodou za vzniku kyseliny sírové. Sloučeniny SOx se tvoří, když se síra v palivu kombinuje s kyslíkem během procesu spalování. Uhlí má obvykle vysoké hladiny síry, zatímco většina biomasy má velmi málo.

Saze a Kreozot

“Saze” je obecný termín pro nespálených nebo částečně spáleného částic ve výfukovém plynu. Na druhé straně “kreosot” označuje dehtovou kapalinu, která kondenzuje po neúplném spalování biomasy (uhlí může také produkovat kreosot). Zatímco obytné krby a kamna na dřevo jsou již dlouho zdrojem těchto znečišťujících látek, vysoce účinné spalovací zařízení produkuje malý nebo žádný z těchto materiálů.

částice (popel)

většina popela ze spalování zůstává ve spalovači. Malé množství nejjemnějšího popela (nazývaného “popílek”) je však vyfukováno ze spaliny výfukovými plyny. Komerční spalovací zařízení používá zařízení pro zachycení popela, jako jsou “cyklonové separátory” a “pytloviny”, k odstranění většiny tohoto popela před jeho uvolněním do atmosféry.

předpisy o kvalitě ovzduší

emise do ovzduší z velmi velkých spalovacích zařízení (tj. Menší zařízení je regulováno státními a místními pravidly. Tyto předpisy obvykle vyžadují předem souhlas a pravidelné testování zásobníku plynů, aby zajistily soulad s pravidly. Často nejmenší spalovací zařízení (tj. rezidenční zařízení) není tímto způsobem regulováno. Místo toho mohou být výrobci malých zařízení povinni osvědčit, že jejich zařízení splňuje určité minimální požadavky.

Další Informace

Spalování: Intro | Suroviny | Zpracování | Využití

• Zdroje z Wood2Energy, University of Tennessee:
  • Stavu Vědy a Techniky. Hloubková publikace o spalovacích technologiích. 2010.
  • databáze uživatelů biomasy ve Spojených státech a Kanadě. Databáze dřeva pro energetiku, výrobce a uživatele, Vyhledávání podle několika charakteristik. 2010.

• zdroje z BERC, biomasa Energy Research Center:
  • přehled technologií v komunitním měřítku.
  • výhody využití energie z biomasy pro školy a komunity. Přehled.
  • energie z biomasy a oxid uhličitý. Přehled.
  • přehled emisí spalování biomasy. Přehled.
  • 50 + případové studie nejlepších energetických systémů biomasy ve své třídě po celém světě.
  • průvodce ohřevem dřevní štěpky pro komerční a institucionální nastavení.
  • Národní databáze společenství měřítku biomasy energetických projektů

• Zdroje z Penn State Družstevní Rozšíření :
  • v Komerčním Měřítku Biomasy Vytápění.
  • Spoluspalování Biomasy S Uhlím.
• zdroje z Cornell Cooperative Extension, vytápění dřevem:
  • Srovnání Spalovací Zařízení
  • krbová Kamna Bezpečnost
  • Řádnou Údržbu
  • Nejlepší Hořet Postupy
  • Nákup Dříví
• Pelety Paliva Ústav: průmyslové standardy a dostupnost.
• Znečišťující Látky Při Spalování. Utah State University, Kooperativní Rozšíření.

ostatní výrobky z této spalovací řady:

• suroviny pro spalování biomasy
• kolik tepla má biopalivo?
• Úvod do Spalování Biomasy
• Zpracování Biomasy pro Spalování
• Shell Kukuřice jako Paliva pro emise Skleníkových Tepla
• Pomocí Spalné Teplo pro Energetiku
• Dřevo Teplo pro Skleníky

Přispěvatelů k Tomuto Článku

Autor

• Daniel Ciolkosz, Příponu Přidružit, Penn State

Peer Recenzenti