B. S. Repi} i dr.: Istra`ivawe sagorevawa poqoprivredne biomase na ...
TERMOTEHNIKA, 2012, XXXVIII, 1, 25‡34
25
Branislav S. Repi}*, Dragoqub V. Daki},
Aleksandar M. Eri}, Dejan M. \urovi},
Ana D. Marinkovi}, Andrijana D. Stojanovi}
Laboratorija za termotehniku i energetiku,
Institut za nuklearne nauke „Vin~a”, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija
Istra`ivawe sagorevawa poqoprivredne
biomase na industrijskom vodogrejnom kotlu
Originalni nau~ni rad
U Laboratoriji za termotehniku i energetiku Instituta „Vin~a” ~ine se napori u razvoju ~istih tehnologija za kori{}ewe
balirane biomase u energetske svrhe. Kao rezultat toga napravqen
je vodogrejni kotao za grejawe plastenika i poslovnih objekata
toplotne snage 1,5 MW na kojem se sagorevaju velike bale sojine slame dimenzija 0,7 ´ 1,2 ´ 2,0 m. Kotao se sastoji iz lo`i{nog dela,
sistema od izolacionog materijala za akumulaciju toplote i
izmewiva~kih sekcija gas-voda. Kotlarnica je sme{tena u okviru
Korporacije PKB, u neposrednoj blizini kompleksa plastenika.
U radu su izlo`eni neki rezultati dobijeni tokom razvoja kotla i
tokom ispitivawa sagorevawa balirane poqoprivredne biomase po
principu sagorevawa cigarete. Kotao je testiran u ciqu istra`ivawa kvaliteta sagorevawa velikih bala sojine slame. Prose~na
dowa toplotna mo} ovog goriva bila je oko 13700 kJ/kg. Prakti~na
ispitivawa sprovedena su sa vi{e vrsta biomase, pre svega sa sojinom slamom i slamom uqane repice. Ispitivawa su bila propra}ena
odgovaraju}im merewima temperatura na vi{e mesta u kotlu, kao i
merewem sastava produkata sagorevawa. U radu su prikazane osnovne prednosti i pogodnosti cigaretnog sagorevawa balirane
poqoprivredne biomase, koje se preporu~uje kao optimalna tehnologija za sagorevawe velikih bala.
Kqu~ne re~i: biomasa, slama, kotao, sagorevawe, bale
Uvod
Prema podacima Srpske agencije za energetsku efikasnost (SEEA) [1],
Srbija tro{i godi{we oko 15 Mte (Mten ‡ milion tona ekvivalentne nafte). U isto
vreme Srbija raspola`e sa potencijalom od 3,5 Mten u obnovqivim vidovima energije
(biomasa, hidro, vetar, sunce, geotermalna). Od raspolo`ivih potencijala obnovqive energije na biomasu otpada 2,6 Mte, {to zna~i da je biomasa ubedqivo najve}i potencijal obnovqive energije u Srbiji. Od raspolo`ive biomase u Srbiji 60% se
* Odgovorni autor; elektronska adresa: [email protected]
26
B. S. Repi} i dr.: Istra`ivawe sagorevawa poqoprivredne biomase na ...
TERMOTEHNIKA, 2012, XXXVIII, 1, 25‡34
odnosi na biomasu iz poqoprivredne proizvodwe, dok ostalo predstavqa biomasa
{umskog porekla. Biomasa iz poqoprivredne proizvodwe je ve}inom raspolo`iva u
baliranom stawu {to va`i i ukoliko bi se na neobradivom i zapu{tenom zemqi{tu
zapo~ela proizvodwa energetskih biqaka.
U svetu su razvijeni sistemi za kori{}ewe {umske biomase tako da je stawe
razvoja u tom sektoru do{lo do veoma visokog nivoa. Nasuprot tome tehnologije za
kori{}ewe poqoprivredne biomase su jo{ u razvoju. Razlika u tehnologijama primene {umske i poqoprivredne biomase poti~e od same prirode te dve vrste biomase.
[umska biomasa je drvenasta i prilikom wenog uzgoja se ne koriste ve{ta~ka |ubriva. Poqoprivredna biomasa je ve}inom porozne, {upqikave strukture i pri
uzgoju se koristi ve{ta~ko |ubrivo. Upotreba |ubriva uti~e na karakteristike
sagorevawa kao i sama struktura biomase, tako da je te{ko u istim sistemima koristiti {umsku i poqoprivrednu biomasu u energetske svrhe. [umsku biomasu je neuporedivo lak{e koristiti, pogotovo u sistemima sa direktnim sagorevawem.
U procesu proizvodwe razli~itih ratarskih kultura nastaju ostaci biomase koji kod nekih vrsta nadma{uju i do tri puta koli~inu proizvedenih kultura. Ovi
ostaci mogu da se baliraju i daqe koriste tako da su danas u Srbiji proizvo|a~i balirane biomase uglavnom poqoprivredni proizvo|a~i koji dobijaju biomasu u baliranom obliku kao nus-proizvod osnovnog proizvoda. U praksi postoji mali broj kotlova i lo`i{ta koji koriste baliranu biomasu kao gorivo, jer se ve}ina ostataka
poqoprivredne biomase vra}a na wive. Glavni razlozi ovoga su da ne postoji organizovano tr`i{te energenata kao ni dovoqan broj potro{a~a. Tako|e, postoje i odre|eni problemi koji prate sam proces sagorevawa poqoprivredne biomase.
Postoji interesovawe poqoprivrednih proizvo|a~a da ostaci poqoprivredne biomase postanu dopunski proizvod koji bi koristili na svojim objektima ili
plasirali na tr`i{tu. Ovo je naro~ito zna~ajno kada cena energenata zna~ajno raste i kada mnoga gazdinstva zbog toga ne mogu da posluju ekonomi~no. Procewuje se da
je balirana biomasa najperspektivnije doma}e alternativno gorivo. Smatra se da bi
weno intenzivnije kori{}ewe doprinelo unapre|ewu poqoprivredne proizvodwe
jer bi se energija dobijena kori{}wem biomase najlak{e koristila u tehnologijama
koje podi`u nivo obrade poqoprivrednih proizvoda.
Mogu}nosti i tehnologije kori{}ewa biomase
Biomasa se mo`e koristiti na vi{e na~ina po~ev{i od upotrebe samlevene
biomase i sagorevawa u letu do transformacije po~etne forme u formu peleta i briketa [2]. Tehnologije koje zahtevaju promenu forme iziskuju veliku „sopstvenu” potro{wu elektri~ne energije, {to je u isto vreme pra}eno velikim investicionim i
eksploatacionim tro{kovima. Tehnologije koje koriste transformisane forme
biomase su pogodne za kori{}ewe u u`im urbanim celinama, ili ukoliko ve} postoji
usitwena biomasa. Nasuprot tome je tehnologija pomo}u koje se sagoreva biomasa u
formi kako se i prikupqa na wivama i skladi{ti, odnosno u baliranom stawu.
Postoje dve mogu}nosti upotrebe balirane biomase bez naknadnih priprema. Kako se
za obe mogu}e tehnologije direktnog sagorevawa balirane biomase ne iziskuju dodatne pripreme one tro{e neuporedivo mawu koli~inu elektri~ne energije za sopstvenu potro{wu.
B. S. Repi} i dr.: Istra`ivawe sagorevawa poqoprivredne biomase na ...
TERMOTEHNIKA, 2012, XXXVIII, 1, 25‡34
27
Prva od pomenutih tehnologija se odnosi na ubacivawe celih bala u lo`i{te, a druga je cigaretno sagorevawe [3]. Prva ne omogu}ava dobru kontrolu sagorevawa dok se pri cigaretnom sagorevawu proces mo`e boqe kontrolisati. Posledica
toga je boqi kvalitet sagorevawa manifestovan smawenom emisijom produkata
sagorevawa i pove}anim stepenom iskori{}ewa postrojewa. Tehnologija cigaretnog sagorevawa je preporu~ena od komisija Evropske Unije [4] kao najpogodnija za
sagorevawe balirane biomase (tabl. 1), pri ~emu su sistemi sagorevawa 1‡3 pogodni
za kotlove mawe snage, a 4‡10 pogodni za ve}a postrojewa.
Tablica 1. Biomasa za potrebe grejawa [4]
Drvo
Drvno
Drvna
Peleti Briketi Slama
iverje pra{ina
1
Otvoreno lo`i{te
0
‡
‡
‡
0
‡
2
Ru~no lo`ewe
+
‡
‡
‡
+
‡
3
Automatski gorionik
4
Sagorevawe u sloju
5
‡‡
+
‡
++
‡‡
+
0
‡‡
‡‡
‡‡
‡
+
Kosa nepokretna re{etka
‡‡
+
‡
+
‡
‡
6
Pokretna re{etka
‡‡
++
‡
++
‡
+
7
Vibraciona re{etka
‡‡
+
‡
+
‡
+
8
Dozirawe odozdo
‡‡
+
‡
+
‡‡
‡
9
Gorionik za pra{inu
‡‡
‡‡
+
‡‡
‡‡
‡
10
Cigaretno sagorevawe
‡‡
‡‡
‡‡
‡‡
‡‡
++
Legenda: (‡ ‡) ‡ nije mogu}e; (‡) ‡ nije pogodno; (0) ‡ prednosti i nedostaci se me|usobno potiru;
(+) ‡ pogodno; (+ +) ‡ veoma pogodno
Kotao za sagorevawe poqoprivredne biomase
Cigaretno sagorevawe balirane biomase predstavqa kombinaciju sistema
dozirawa bala i kotlova sa kosom re{etkom [5]. Nije potrebna nikakva priprema bala {to zna~ajno sni`ava eksploatacione tro{kove. Na razvoju kotlova baziranih na
ovoj tehnologiji radi se u nas zadwih nekoliko godina. Pri tome su istra`ivawa usmerena na cigaretno sagorevawe malih ~etvrtastih bala dimenzija 0,40 ´ 0,50 ´ 0,80 m
i velikih bala vaqkastog oblika (Æ1,80 ´ 1,20 m) ili ~etvrtastog oblika (0,80‡1,20 ´
´ 0,70 ´ 1,50‡2,50 m).
Na osnovu sprovedenih eksperimentalnih istra`ivawa je zakqu~eno da je
izbor tehnologije cigaretnog sagorevawa poqoprivredne biomase potpuno opravdan. Zato se i pristupilo izgradwi industrijsko-demonstracionog postrojewa za
sagorevawe baliranog poqoprivrednog ostatka u potisnom lo`i{tu za potrebe grejawa jednog hektara plastenika u Korporaciji PKB.
[ema postrojewa od 1,5 MW instalisane snage prikazana je na sl. 1. Baliran
ostatak (1) se pomo}u klipnog dodava~a (3) kroz vodom hla|eni uvodnik (2) uvodi u lo-
28
B. S. Repi} i dr.: Istra`ivawe sagorevawa poqoprivredne biomase na ...
TERMOTEHNIKA, 2012, XXXVIII, 1, 25‡34
`i{te (12). Klipni dodava~ je pogowen pomo}u odgovaraju}eg hidrauli~nog sistema
(5). Primarni vazduh za sagorevawe se obezbe|uje pomo}u ventilatora primarnog
vazduha (4) i on se deli na dva dela. Jedan deo primarnog vazduha se uvodi neposredno
ispod i iznad bale, a drugi deo kroz spremi{te pepela (7). Pomo}u dela primarnog
vazduha koji se uvodi kroz pepeo vr{i se fluidizacija i dogorevawe nesagorele
biomase, u sloju sopstvenog pepela, koja propadne kroz vodom hla|enu re{etku (11).
Pepeo se pomo}u pu`nog izvlaka~a (6) izvla~i iz sistema ~ime se odr`ava `eqena
visina fluidizovanog sloja.
Slika 1. [ema industrijsko-demonstracionog postrojewa
(1) ‡ balirana biomasa, (2) ‡ vodom hla|eni uvodnik, (3) ‡ klipni dozator,
(4) ‡ ventilator primarnog vazduha, (5) ‡ hidrauli~ni sistem, (6) ‡ pu`ni izvlaka~
pepela, (7) ‡ pepeo, (8) ‡ uvodnik skundarnog vazduha, (9) ‡ ventilator sekundarnog vazduha,
(10) ‡ pokrata~ uvodnika sekundarnog vazduha, (11) ‡ vodom hla|ena re{etka,
(12) ‡ {amotni ozid, (13) ‡ plameno-dimna cev, (14) ‡ izmewiva~ toplote ‡ prva promaja,
(15) ‡ izmewiva~ toplote ‡ druga promaja, (16) ‡ ciklonski pre~ista~ dimnih gasova,
(17) ‡ dimwak, (18) ‡ ventilator dimnog gasa
(sliku mo`ete videti u elektronskoj verziji u punom koloru)
Sekundarni vazduh se u proces sagorevawa uvodi kroz vodom hla|eni uvodnik
sekundarnog vazduha (8), neposredno u zonu sagorevawa koksnog ostatka. Ovaj uvodnik
ima mogu}nost translatornog i delimi~no rotacionog kretawa. Pomo}u translatornog kretawa uvodnika sekundarnog vazduha reguli{e se snaga lo`i{ta (omogu}avawem da mawa ili ve}a koli~ine biomase u~estvuje u procesu sagorevawa), a rotacionim kretawem skidawe pepela i delimi~no sagorele biomase sa vrha bale.
Sekundarni vazduh se obezbe|uje pomo}u ventilatora sekundarnog vazduha (9), a translaciono i rotaciono kretawe uvodnika pomo}u prenosnog mehanizma (10).
Dimni gasovi nastali u primarnoj komori sagorevawa nakon skretawa ulaze
u sekundarnu i tercijarnu komoru u kojima dogorevaju gasne faze, nakon ~ega preko
plameno-dimne cevi (13) ulaze u prvu i drugu promaju razmewiva~a toplote, (14) i
(15). Na izlasku iz razmewiva~a toplote, ohla|eni dimni gasovi najpre ulaze u
multiciklonski pre~ista~ (16), a nakon toga u dimwak (17).
B. S. Repi} i dr.: Istra`ivawe sagorevawa poqoprivredne biomase na ...
TERMOTEHNIKA, 2012, XXXVIII, 1, 25‡34
29
Rezultati eksperimentalnih istra`ivawa
Na opisanom industrijsko-demonstracionom kotlu izvr{eno je vi{e ispitivawa sagorevawa balirane biomase iz poqoprivredne proizvodwe. Ispitivani
vodogrejni kotao za sagorevawe balirane slame spada u kotlove namewene za grejawe
~vrstim gorivom tako da podle`e standardu JUS M.E6.110 [6] i DIN 4702. S obzirom
da su vr{ena ispitivawa prototipa kotla u razvojne svrhe, primewene su samo pojedine odredbe ovih standarda.
Ispitivawa su vr{ena sa baliranom biomasom iz poqoprivredne proizvodwe i to pre svega sa sojinom slamom i slamom uqane repice. Sa uzorcima slame
kori{}ene tokom ispitivawa ura|ene su tehni~ke analize i analiza topivosti
pepela (tabl. 2).
Sojina slama ima dosta
Tablica 2. Tehni~ka analiza uzoraka poqoprivredne biomase
visok sadr`aj vlage, nizak
sadr`aj pepela i vrlo viVeli~ina
Sojina slama
Slama uqane repice
sok sadr`aj sagorqivih i
W, [%]
8,35-39,95
8,84-18,19
isparqivih materija. DoPs, [%]
3,92-15,82
3,95-5,88
wa toplotna mo} je dosta
visoka i na nivou je topSus, [%]
0,17-0,36
0,23-0,24
lotne mo}i ugqeva. TemSps, [%]
0,07-0,23
0,04-0,05
perature topivosti pepeSsags, [%]
0,07-0,023
0,18-0,19
la koje su odre|ene na osKokss, [%]
18,60-30,94
22,47-23,76
novu standarda JUS B.H8.
325 [7] imaju vrlo visoke
Cfixs, [%]
14,06-20,27
17,88-18,52
vrednosti i ne o~ekuju se
Ids [%]
69,06‡81,40
76,24‡77,53
nikakvi problemi u radu
Sags [%]
83,95‡96,40
94,12‡96,05
postrojewa koja koriste
Hgs
[%]
17125‡20267
18517‡18903
za sagorevawe sojinu slamu. Zbirno sre|eni i meHds [%]
16448‡18630
17744‡17873
|usobno upore|eni rezult1 [°C]
1185
1100
tati tehni~ke analize sot2 [°C]
1310
1270
jine slame prikazani su
t
[°C]
1420
1400
na sl. 2.
3
Slama uqane repice
t4 [°C]
1450
1420
ima promenqiv sadr`aj
vlage (tabl. 2), nizak sadr`aj pepela i vrlo visok
sadr`aj sagorqivih i isparqivih materija. Dowa toplotna mo} je vrlo visoka. Temperature topivosti pepela slame uqane repice su vrlo visoke i ne treba o~ekivati
zna~ajnije probleme u radu postrojewa na kojima bi se koristila.
Ono {to je va`no za sam proces sagorevawa biomase je temperatura sinterovawa. To je temperatura na kojoj pepeo pokazuje po~etak sklonosti ka lepqewu.
Ukoliko se bilo koje gorivo koristi u postrojewima u kojima nema te~nog odvo|ewa
{qake ne smeju se prekora~iti temperature u lo`i{tu koje dovode do lepqewa pepela.
Nepovoqna okolnost za primenu biomase iz poqoprivredne proizvodwe je
ta {to pepeo tih biomasa po pravilu ima izra`enu sklonost ka lepqewu, odnosno
30
B. S. Repi} i dr.: Istra`ivawe sagorevawa poqoprivredne biomase na ...
TERMOTEHNIKA, 2012, XXXVIII, 1, 25‡34
Slika 2. Tehni~ka analiza sojine slame za vi{e uzorka (dostavni uzorak)
Wu [%] – ukupna vlaga, Pd [%] – sadr`aj pepela, Sagd [%] – sadr`aj sagorqivog,
Idd [%] – sadr`aj isparqivog, Hds [kJ/kg] – dowa toplotna mo} ‡ suv uzorak,
Hdd [kJ/kg] – dowa toplotna mo} ‡ uzorak sa dostavnom vlagom
temperatura sinterovawa pepela poqoprivredne biomase je znatno ni`a nego kod
{umske biomase. Ta pojava nije slu~ajna ve} je posledica primene ve{ta~kih |ubriva
u uzgoju poqoprivrednih kultura. Primena ve{ta~kih |ubriva povla~i za sobom
pove}anu koncentraciju sadr`aja kalijuma u mineralnom delu biqke (pepeo). S druge strane osnovni sadr`aj mineralnog dela biqke ili jedna od osnovnih komponenti
je silicijum dioksid ‡ kvarcni pesak. Temperatura topqewa silicijum dioksida je
1400‡1500 °C ali uz dodatak kalijuma ili natrijuma ta temperatura se mo`e spustiti
i ispod 800 °C. Opisane pojave su ujedno i uzrok za izra`enu sklonost ka lepqewu pepela biomase iz poqoprivredne proizvodwe u slu~aju wene primene u postrojewima
i sistemima za sagorevawe.
Na demonstracionom kotlu ura|eno je vi{e ispitivawa. Posledwa ispitivawa izvr{ena sa sojinom slamom i slamom uqane repice kori{}ewem hidrauli~kog
dozatora bala bila su vrlo uspe{na i pokazala su pogodnost cigaretnog sagorevawa
kod ovih vrsta biomase. Pri ovim ispitivawima protok goriva je iznosio oko 0,12 kg/s
(432 kg/h). Toplotna snaga kotla mewala se u opsegu od 1,32 do 1,59 MW, sl. 3(a). Toplotna
snaga kotla regulisana je brzinom ubacivawa bala u lo`i{te i promenom koli~ine
vazduha za sagorevawe ali tako da temperatura dimnih gasova bude odr`avana {to
konstantnijom. Jedini zna~ajniji problem koji je uo~en pri ovim ispitivawima je velika promena sadr`aja vlage u balama. Naime, kako je deo bala stajao na otvorenom
prostoru pokriven najlonom i izlo`en atmosferskim padavinama dolazilo je do
kva{ewa bala. Ispitivawa vi{e uzetih uzoraka je pokazalo da se vlaga u ovako neadekvatno sme{tenim balama kre}e od 11,83 do 68,98%. Realno je o~ekivati da sadr`aj
vlage u balama koje se sagorevaju ne bi trebao da bude iznad 25%.
Prilikom ovih ispitivawa obavqana su merewa neophodnih veli~ina da bi
se stekao uvid u procese koji se de{avaju na postrojewu i to:
‡ merewe temperature dimnog gasa na vi{e mesta: u zoni sagorevawa (t2 u lo`i{nom
prostoru, t4 u dowem delu lo`i{ta; t5 u levku), u zoni dogorevawa (t3 na izlazu iz
lo`i{ta) i t8 na izlazu iz kotla,
‡ merewe temperature vode na ulazu i izlazu iz izmewiva~kih povr{ina,
B. S. Repi} i dr.: Istra`ivawe sagorevawa poqoprivredne biomase na ...
TERMOTEHNIKA, 2012, XXXVIII, 1, 25‡34
31
Slika 3. Promena toplotne snage kotla (a) i temperatura dimnog gasa (b)
(sliku mo`ete videti u elektronskoj verziji u punom koloru)
‡ merewe sastava dimnih gasova (O2, CO2, CO, NOx i SO2) uzimawem uzorka gasa na
izlazu iz kotla, i
‡ merewe masenog protoka goriva.
Temperature gasova merene pri jednom radnom re`imu prikazane su na sl.
3(b). Vertikalne linije na slici predstavqaju trenutak ubacivawa novih bala.
Temperatura u lo`i{tu kotla kretala se od 700‡1000 °C, dok je temperatura dimnih
gasova na izlazu iz kotla iznosila oko 160 °C. Imaju}i u vidu da su temperature u
lo`i{tu kotla uglavnom ispod 900 °C lako je zakqu~iti da sojina i slama uqane
repice nemaju problema sa topivo{}u pepela s obzirom da je temperatura sinterovawa pepela ovih slama iznad 1100 °C.
Merewe sastava gasova uzorkovanih tokom ispitivawa je pokazalo da se
sadr`aj kiseonika u izlaznim dimnim gasovima kretao u opsegu 10‡16%, sl. 4(a), i da
je varirao zavisno od uslova sagorevawa ostvarenih u lo`i{tu kotla. U skladu sa
ovim izmerenim podacima mewao se i prora~unati vi{ak vazduha na izlazu iz kotla u
opsegu 1,90‡4, sl. 4(b).
Slika 4. Promena sadr`aja O2 i CO2; (a) i vi{ka vazduha, (b) u izlaznim dimnim gasovima
(sliku mo`ete videti u elektronskoj verziji u punom koloru)
32
B. S. Repi} i dr.: Istra`ivawe sagorevawa poqoprivredne biomase na ...
TERMOTEHNIKA, 2012, XXXVIII, 1, 25‡34
Slika 5. Izmerene koncentracije CO, NOx
i SO2 u izlaznim dimnim gasovima
(sliku mo`ete videti u elektronskoj verziji
u punom koloru)
Simultano sa merewem sadr`aja O2
i CO2 meren je sadr`aj CO, NOx i SO2
(sl. 5). Pravilnik o grani~nim vrednostima emisije [8] propisuje da lo`i{ta i kotlovi koji sagorevaju drvo,
brikete i otpadnu biomasu moraju da
zadovoqe odre|ene grani~ne vrednosti za CO i NOx. Sa sl. 6 se vidi da se emisija CO i NOx mewala u {irokom opsegu.
Emisija NOx u potpunosti zadovoqava
doma}e propise (500 mg/m3, svedeno na
11% O2) dok je emisija CO ~esto iznad
dozvoqenih grani~nih vrednosti emisije (250 mg/m3, svedeno na 11% O2.
Slika 6. Izmerene koncentracije CO i NOx svedene na 11% O2
Nesaglasnost doma}ih normi sa realnom situacijom do koje dolazi pri sagorevawu poqoprivredne biomase najboqe odslikavaju Danske norme [9]. Danska, koja je
jedna od vode}ih zemaqa u primeni poqoprivredne biomase ima znatno liberalnije
propise tako da je dozvoqeni sadr`aj CO emisije svedene na 10% O2 u dimnim gasovima i za nominalnu snagu postrojewa pri {ar`nom sagorevawu 0,80%, a pri automatskom dozirawu goriva 0,30%. Ispitivani vodogrejni kotao na poqoprivrednu
biomasu bi u potpunosti zadovoqio ove propise.
Zakqu~ak
Poqoprivredna biomasa predstavqa najzna~ajniji obnovqivi izvor energije u Srbiji koji se sada veoma malo koristi. U ciqu {ireg kori{}ewa ovog goriva napravqen je industrijski vodogrejni kotao u Korporaciji PKB toplotne snage 1,5 MW
koji slu`i za grejawe plastenika u kojima se uzgaja povr}e. Na ovom kotlu izvr{ena su
ispitivawa sagorevawa vi{e vrsta poqoprivredne biomase, a pre svega sojine slame i
B. S. Repi} i dr.: Istra`ivawe sagorevawa poqoprivredne biomase na ...
TERMOTEHNIKA, 2012, XXXVIII, 1, 25‡34
33
slame uqane repice. Ispitivawa su bila pra}ena odgovaraju}im merewima temperatura
i sastava gasova. Na osnovu sprovedenih istra`ivawa zakqu~eno je da su ispitana goriva
vrlo pogodna za tzv. cigaretno sagorevawe na kom principu po~iva izgra|eni kotao.
Zahvalnost
Rad je realizovan u okviru projekta Ministarstva prosvete i nauke Republike Srbije „Razvoj tehnologije cigaretnog sagorevawa balirane poqoprivredne
biomase sa analizom mogu}nosti kombinovane proizvodwe toplotne i elektri~ne
energije”, Evidencioni broj projekta TR-18216.
Literatura
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
Daki}, D., Kragi}, B., Biomass by Products Used as Fuel in PKB Corporation,
BIOSYNERGY Enlargement and Integration Workshop, April 17-18, 2008, JRC Institute
for Energy, Petten, Holland
Repi}, B. S., Daki}, D. V., Paprika, M. J., Mladenovi}, R. V., Eri}, A. M., Soya Straw Bales
Combustion in High Efficient Boiler, Thermal Science, 12 (2008), 4, 51-60
Mladenovi}, R., Daki}, D., Eri}, A., Mladenovi}, M., Paprika, M., Repi}, B., The Boiler Concept for Combustion of Large Soya Straw Bales, Energy, 34 (2009), 5, 715-723
Kavalov, B., Peteves, S. D., Bioheat Applications in the European Union: An Analysis and
Perspective for 2010, European Commission, Directorate-General Joint Research Centre,
Institute for Energy, 2004
Mladenovi}, R., Eri}, A., Mladenovi}, M., Repi}, B., Daki}, D., Energy Production Facilities
of Original Concept for Combustion of Soya Straw Bales, 16th European Biomass Conference
& Exibition From Research to Industry and Markets, June 2-6, 2008, Valensia, Spain, Proceedings on CD ROM, 1260-1270
***, JUS M.E6.110, Generatori toplote za grejawe, Kotlovi za ~vrsta goriva, Konstrukcija i zahtevi kvaliteta, Zavod za standardizaciju, Beograd, 1987.
***, JUS B.H8.325, ^vrsta mineralna goriva ‡ Metode ispitivawa ‡ Odre|ivawe
topivosti pepela, Zavod za standardizaciju, Beograd, 1985.
***, Republika Srbija, Pravilnik o grani~nim vrednostima emisije, na~inu i
rokovima merewa i evidentirawa podataka, Ministarstvo za{tite `ivotne sredine, Beograd, 1997.
***, BIOM-ADRIA Project, The Use of Biomass as a Primary Source of Energy in the Adriatic Basin Countries, Interreg IIIA, Document N, 2008
34
B. S. Repi} i dr.: Istra`ivawe sagorevawa poqoprivredne biomase na ...
TERMOTEHNIKA, 2012, XXXVIII, 1, 25‡34
Abstract
Investigation of the Agricultural Biomass
Combustion in the Industrial Hot Water Boiler
by
Branislav S. REPI]*, Dragoljub V. DAKI],
Aleksandar M. ERI], Dejan M. DJUROVI],
Ana D. MARINKOVI], and Andrijana D. STOJANOVI]
Laboratory for Thermal Engineering and Energy,
Vin~a Institute of Nuclear Sciences, University of Belgrade, Belgrade, Serbia
In the Laboratory for Thermal Engineering and Energy at the “Vin~a” Institute
efforts have been made to develop a clean technology for utilizing baled biomass for energy production. As a result, a real-scale hot water boiler for greenhouse and office heating, with thermal power of 1.5 MW and combustion of large soya straw bales with
dimensions 0.7 ´ 1.2 ´ 2.0 m, has been designed and built. The boiler consists of the furnace section, lined with refractory (heat-accumulating) material, and the gas-to-water
heat exchanger section. The boiler house is placed on the fields at PKB Corporation, in
the immediate vicinity of the greenhouse complex.
In the paper, some results obtained during the development of a boiler, with
combustion of baled straw from agricultural production based on the principles of cigarette combustion, are presented. The boiler had been tested in order to examine the quality of combustion of large soya straw bales. Average lower heating value of this fuel is
13.700 kJ/kg. Practical investigation performed with a few type of baled biomass, soya and
rape seed straw. The tests were followed by adequate temperature measurement in a several places of boiler, and with measurements of combustion gases composition. The main
advantages and capabilities of cigar burner method for baled straw, which can be seen as
an optimal technological way of combustion of large bales, are shown in the paper.
Key words: biomass, straw, boiler, combustion, bales
* Corresponding author; e-mail: [email protected]
Rad primqen: 11. aprila 2011.
Rad revidiran: 20. januara 2012.
Rad prihva}en: 17. februara 2012.
Download

Istraživanje sagorevanja poljoprivredne biomase na