Technologie

Technologie pro přípravu a energetické využití biomasy - hlavní body studie

Prostředky pro sklizeň

Obecně platí, že pro sklizeň bylinné biomasy určené pro energetické využití, myšleno termochemické využití – spalování, zplyňování pyrolýza, lze užít širokou škálu technologických postupů, které se používají pro sklizeň a úpravu plodin určených pro potravinářské, krmivářské nebo průmyslové účely.

Způsob sklizně stébelnin
Způsob sklizně stébelnin

  • Sekačky - K sekání bylin s nejčastěji používají bubnové a diskové sekačky. Princip spočívá v rotaci bubnu nebo disku, který je osazen noži.
  • Řezačky - Pro sklizeň rostlin ve formě řezanky se používají řezačky.
  • Žací mlátičky a mačkače - Žací mlátičky jsou stroje pro sklizeň zrna, a to buď zrna obilovin, olejnin nebo luštěnin. Typy pro jednotlivé plodiny se samozřejmě liší.
  • Shrnovače - Shrabovače slouží ke shrabování proschlé biomasy do řádku.
  • Lisy - Svinovací lis se používají pro lisování slámy, sena a senáže. Rozlišujeme dva základní typy lisů, a to lisy tvořící válcové balíky nebo lisy tvořící hranaté balíky.
  • Kombajny – Kombajny na sklizeň brambor a řepy oddělují podzemní část rostliny od nadzemní a od hlíny a kamení, a následně hlízy dopravují do zásobníku nebo na dopravní prostředek.

Dřevní biomasa může pocházet z několika zdrojů, a to z lesů, z plantáží rychlerostoucích dřevin (RRD) a jako odpad z péče o krajinu – z parků apod. Pro sklizeň se užívají:

  • profesionální křovinořezy,
  • motorové pily,
  • řezačky dimenzované na větší tuhost materiálu a
  • běžná těžební technika - lesnické motorové pily, harvestorové těžební stroje, lesnické traktory, nakládací a vyvážecí soupravy.

Prostředky pro úpravu

Pevná biomasa se upravuje co se týče vlhkosti a formy. Upravení vlhkosti směrem k nižším hodnotám se provádí sušením. Sušení se provádí pro termochemické využití, ostatní procesy probíhají ve vodním prostředí, proto je naopak vhodné sklízet rostliny ve stádiu, kdy mají dostatek vody. Úprava formy se děje mechanickou úpravou, kdy je možné biomasu formovat do větších objemnějších tvarů nebo naopak do jemné formy. Pro biochemické a fyzikálně-chemické procesy se biomasa zvlášť neupravuje, úprava je součástí procesu zpracování a výroby biopaliva v plynném nebo kapalném skupenství.

Balíkovací a paketovací lisy

Lisy na válcové balíky mají svinovací komorou s proměnným objemem a lisují balíky šířky 1,2 m a průměru od 0,9 m do 1,5 m. Lisovací komoru tvoří 6 až 13 formovacích válců. Lisy váží do provázku, ale je možné je doplnit o vázání do sítě.

Princip lisu na hranaté balíky je odlišný. Řezací ústrojí má až 25 nožů, které je možné rozestavit tak, aby se přizpůsobily požadavkům a podmínkám sbíraného materiálu. Samotné lisování se děje pístem v lisovací komoře, který má okolo 40 zdvihů za minutu. Tyto rychlosti zaručují vysokou průchodnost materiálu při vyrovnaném a kultivovaném chodu lisu.

Ve velkých kotlích určených na spalování dřevního odpadu se spaluje nejčastěji štěpka, jejíž výroba je poměrně ekonomicky náročná, a přitom jsou některé kotle schopny spalovat dřevní biomasu v objemnější formě. Z těchto důvodů byly vyvinuty tzv. paketovací lisy na lesní odpad. Princip je podobný jako u lisování slámy, při paketování však dochází k lisování pod většími tlaky, jelikož kladou větvě mnohem větší odpor.

Štěpkovače a drtiče

Štěpkovače (sekačky) jsou strojní zařízení sloužící k beztřískovému dělení dřeva pomocí sekacích nožů napříč vlákny tak, aby výsledná štěpka měla požadované rozměry.

Podle sekacího mechanismu se štěpkovače dělí na:

  • Diskové štěpkovače - Tento druh štěpkovačů je nejrozšířenější a nejvýkonnější a vyznačují se i kvalitou vyráběné štěpky. Nože jsou umístěny na rotujícím disku.
  • Bubnové štěpkovače - Bubnové sekačky mají nože umístěny po obvodu rotujícího válce, takže štěpkovač pracuje na principu hoblovačky. Je vhodný pro suroviny menších rozměrů, např. pro lesní odpad.
  • Šroubové štěpkovače - využívají se pouze pro malé štěpkovače zahradního typu.

Dále mohou být štěpkovače děleny podle způsobu podávání materiálu, podle způsobu pohonu a podle celkového technického řešení a uspořádání.

Peletovací a briketovací lisy

Pelety a brikety je možno vyrábět jak z dřevní tak z bylinné biomasy, peletovat se dají i kaly z čističek odpadních vod. Látkou, která dokáže materiál spojit, je lignin. Ligninu obsahuje mnohem více dřevní biomasa, proto jsou dřevní peletky mnohem kvalitnější co se týče pevnosti a otěruvzdornosti. Do biomasy, která je přirozeně nepojivá, se přidávají různá aditiva, která působí jako pojivo (2 % melasy, kukuřičná mouka, škrob).

Dílčí části se skládají ze sušení, rozdrcení, úpravy, vlastní peletizace, chlazení a balení. Principiálně můžeme zařízení na briketování a peletování rozdělit na tyto typy.

  • Pístové hydraulické nebo mechanické lisy
  • Šnekové lisy jednovřetenové nebo
  • Protlačovací lisy (granulační)

Podrobnější informace o jednotlivých typech paletizačních a briketovacích lisů, jejich konstrukcích a výkonnostech jsou uvedeny v předchozí studii tohoto projektu: Potenciál biomasy, druhy, bilance a vlastnosti paliv z biomasy [2] na stranách 72 až 88. V uvedené studii jsou rovněž popsány vlastnosti pelet a briket z různých materiálů (dřevo, byliny, kaly ČOV).

Peletovací linka
Peletovací linka