Mechanické vlastnosti palivových briket z logistického hlediska

Problematika výroby a využití biopaliv je z logistického hlediska velmi podnětná. Hlavním důvodem je, že místo a čas získání suroviny se zpravidla neshoduje s místem a časem spotřeby. Vstupní suroviny i výsledné produkty je proto nutné dopravovat a skladovat. Všechny tyto operace musí být realizovány nízkonákladově, ale přitom musí být zachovány vlastnosti důležité z hlediska jejich finálního využití.

V oblasti tuhých biopaliv jsou vedle palivoenergetických vlastností důležité i vlastnosti mechanické. Nevhodné mechanické vlastnosti totiž znamenají vyšší riziko znehodnocení produktu v průběhu skladování a při manipulaci.1

Dalším důležitým aspektem je, že konstrukce dopravních cest vychází z předpokládaného rozmezí tokových vlastností materiálu a každá významnější odchylka má zpravidla za následek problém se zajištěním průchodnosti dopravní cesty.2

Pojem dopravní cesta je nutno chápat nejen jako dopravu na delší vzdálenosti pomocí dopravních prostředků, ale i nutnou manipulaci s materiálem v souvislosti se zpracováním a využíváním. Klasickým případem jsou dopravníky a zásobníky na vstupu a výstupu technologií, dávkovací zařízení, systémy pneumatické dopravy atp. U všech těchto zařízení je nutné dodržet tokové vlastnosti materiálu v požadovaných mezích.

Z tokových vlastností tuhých biopaliv, která jsou z fyzikálního hlediska partikulární látkou, jsou jako nejdůležitější vnímány vnější a vnitřní úhly tření, měrná a sypná hmotnost a rozměry a tvar částic. V praxi tyto vlastnosti reprezentuje zejména mechanická odolnost, měrná a sypná hmotnost. Nízká mechanická odolnost (vysoký podíl odrolu) stejně jako nízká měrná hmotnost má za následek výrazný vliv na tendenci materiálu k tvorbě klenby v zásobnících a dopravnících, proto je nutné tyto vlastnosti u tuhých biopaliv a surovin používaných k jejich výrobě sledovat.

V rámci řešení dílčí etapy výzkumného záměru byla ve VÚZT v Praze, v. v. i., mimo jiné experimentálně zkoumána možnost korelace mezi uvedenými vlastnostmi ve směsných palivových briketách na bázi cíleně pěstované fytomasy a zbytkové dřevní hmoty. Při výzkumu problematiky výroby konkrétních směsných palivových briket byla mezi těmito vlastnostmi nalezena významná korelace.

Materiál a metody

Pro výrobu zkoumaných palivových briket byly využity směsi drcené chrastice rákosovité a hoblin získaných jako zbytková surovina z truhlářské výroby. Směsi byly lisovány na experimentální lince VÚZT, v. v. i. Směsi chrastice a hoblin byly lisovány v poměrech  1 : 1, 5 : 2, 100 % chrastice a 100 % hoblin.

K dezintegraci chrastice byl použit řezací šrotovník Kovo Novák RS 650. Toto zařízení představuje kombinaci nožového drtiče s kladívkovým šrotovníkem s úhlem opásání 360°. Velikost částic zpracovaného materiálu lze nastavit pomocí vyměnitelných sít o různých průměrech ok. V tomto případě bylo použito síto s průměrem ok 12 mm

Vlastní lisování bylo realizováno na briketovacím lisu Briklis HLS 50. Jedná se o hydraulický pístový lis s jednou lisovací komorou. Lis je vybaven násypkou o objemu 1 m3 s míchacím zařízením a pístovým vkládacím mechanizmem. Průměr lisovací komory je 65 mm. Lisovací tlak je způsoben pohybem pístu proti vytlačovaným briketám a pohybuje se od 0,4 do 1 MPa v závislosti na lisovaném materiálu a obsahu vody. Parametry udávané výrobcem jsou v tabulce.

Tab. – Parametry briketovacího lisu Briklis HLS 50 (Zdroj: www.briklis.cz4)

 

Parametr

Jednotka

Hodnota

Výkonnost

kg/h

50

Hmotnost

kg

520

Napájecí napětí

V

3×400

Instalovaný příkon

kW

4,3

Průměr brikety

mm

65

Délka briket

mm

30–50

Měrná hmotnost briket

kg/m3

700–1100

Vyrobené brikety byly podrobeny zkoušce mechanické odolnosti podle ČSN P CEN/TS 15210-2 na testovacím zařízení, využívaným v rámci spolupráce s Technickou fakultou ČZU (viz schéma). Stanovení měrné hmotnosti bylo realizováno objemově-gravitační metodou.

Výsledky a přínosy

Hodnoty mechanické odolnosti zkoumaných vzorků se pohybovaly od 93,13   (100 % chrastice) po 97,31  % (100 % hobliny). Nejvyšší měrné hmotnosti dosáhly brikety z hoblin (903,15 kg/m3) a nejnižší  brikety vyrobené pouze z chrastice (730,63 kg/m3).

Při porovnání hodnot v grafu je patrná a statisticky ověřená výrazná korelace mezi hodnotami stanovené objemové hmotnosti a mechanické odolnosti. S rostoucím podílem hoblin v lisovací směsi byl zaznamenán nárůst měrné hmotnosti i mechanické odolnosti.

Uvedená zjištění mají prvoplánově význam z hlediska technologie výroby směsných palivových briket s využitím agrosurovin na bázi trav. Přídavek vhodně upravené dřevní hmoty umožní výrobci zlepšit mechanické vlastnosti výrobku a vyhovět tak požadavkům odběratele na kvalitu výrobku.

V případě potvrzení a stanovení vlastností korelace uvedených veličin u palivových briket a pelet může být toto zjištění významným předpokladem pro zavedení online kontroly a řízení kvality tuhých biopaliv ve výrobních linkách, což je velmi významné z hlediska obchodního i logistického.

(Poděkování: Příspěvek vznikl v rámci řešení výzkumného záměru MZE 0002703102 Výzkum efektivního využití technologických systémů pro setrvalé hospodaření a využívání přírodních zdrojů ve specifických podmínkách českého zemědělství).

Jiří Souček, Martin Procházka, David Blažej, Dana Tomanová

Přehled literatury:

1Blažej, D., Souček J., 2012: Solid biofuels types from linseed stem comparison. In: Engineering for Rural Development: the Fifth International Scientific Conference. Jelgava, 24.–25. 5. 2012. Kaunas, Litva: Latvia University of Agriculture, s. 434-437. ISSN 1822-3230,

2Zegzulka, J., 2004: Mechanika sypkých hmot, VŠB-TU Ostrava, monografie, 186 str., ISBN 80–248–0699–1

Obrázek: Směsná palivová briketa chrastice-hobliny v poměru 1:1 (měřítko je v centimetrech). Foto archiv/autoři

Celý článek je uveřejněn v časopise Energie 21 č. 6/2013.*

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *