ENERGETICKÁ CHARAKTERISTIKA DREVNÝCH
ŠTIEPOK VYROBENÝCH Z ČERSTVEJ
DENDROMASY VŔBY RODU SALIX
Lukáš RIDZIK
Technická univerzita vo Zvolene / DF
ENEF2012 – Sekcia 3, 17. 10. 2012
Hotel LUX, Banská Bystrica
Palivo
Vyhláška MŽP SR č. 356/2010 Z. z., Príloha č. 4, časť I. odst. 1.7 a časť V.
odst. 1.1.1. písm. b, body 1 až 5 definuje palivo ako látky, ktoré sa smú
spaľovať v zariadeniach na spaľovanie palív. Patria sem hnedé a čierne
uhlie, lignit, rašelina, koks, brikety, nafta, vykurovacie oleje, zemný plyn
naftový, biomasa, bioplyn .
Podľa STN EN 14961–1 biomasou sú
označované produkty pochádzajúce
z poľnohospodárstva, alebo lesného
hospodárstva a možno ich využiť na
výrobu energie.
Drevný odpad a rastlinný odpad sú
tiež palivom, ak v dôsledku ošetrenia konzervačnými látkami, alebo
ochrannými nátermi neobsahujú halogénované zlúčeniny, alebo ťažké
kovy.
Plantážnicky pestovaných porastov s krátkou dobou rotácie (Simanov 1995)
1. Mini rotácia
Pri mini - rotácii je zber dendromasy realizovaný v cykloch kratších než 5
rokov, obvykle 2 ÷ 3 roky. Pri takejto krátkej dobe vývoja sa prírastky pohybujú okolo 10 t sušiny z ha. Dosiahnuť takýto prírastok sušiny je možné
len vo veľmi hustom poraste s počtom 16 000 až 20 000 stromčekov na
hektár. Takéto intenzívne pestovanie prináša vysokú hektárovú produkciu
vo forme veľmi tenkého dreva. Priemer kmeňov v prsnej výške pri ťažbe je
3 až 4 centimetre. Využitie takéhoto materiálu je možné výhradne pre energetické účely.
2. Midi rotácia
Zber dendromasy sa realizuje v intervale 5 až 10 rokov, obvykle 5 ÷ 6 rokov.
Za tento čas stromčeky dosiahnu priemer kmeňa 6 až 8 centimetrov. Pri
midi rotácii je preto možné počítať s menšou hustotou porastu pre zabezpečenie rovnakého výnosu. Optimálna hustota je od 8 000 až 12 000 kusov
na hektár.
Plantážnicky pestovaných porastov s krátkou dobou rotácie (Simanov 1995)
3. Maxi rotácia
Predpokladá zakladanie takých porastov, pri ktorých je plánovaný cyklus
ťažby najskôr po 10 až 20 rokoch. Plantáže sú určené pre produkciu dendromasy na výrobu vlákniny. Produkcia bude zabezpečená vďaka väčším
rozmerom už pri počte 1500 - 3000 stromov/ha. Priemer kmeňov v čase
ťažby je 20 - 25 cm.
Dendromasa
Suchá dendromasa, ako palivo je charakterizovaná stredne vysokou výhrevnosťou Qn = 18,5 MJ.kg-1, vysokým podielom prchavej horľaviny Vd =
85 [ %] a nízkym obsahom popola Ad = 0,5 – 1,5 [%].
Chemické zloženie horľaviny dreva [%]
Palivo
C
H
O
S
N
Drevo
50,7
6,3
42,9
-
0,03 – 0,23
Kôra
48,5
7,1
43,4
-
0,38 – 0,96
Obr. 1 Závislosť výhrevnosti dendromasy na vlhkosti
1 - relatívna vlhkosť dendromasy
2 - absolútna vlhkosť dendromasy
Podiel kôry v štiepke z dendromsy porastov pestovaných na plantážach
V ostatných 30-tych rokoch v záujme zvýšenia produkcie
dendromasy pre energetické účely sú zakladané plantáže
rýchlorastúcich drevín, ktorých minimálna ročná produkcia je 10 m3.ha-1.rok-1.
Energetická štiepka z porastov pestovaných na energoplantážach zbavená lístia (zelenej hmoty) je zmesou juvenílneho dreva a kôry.
Podiel kôry v energetickej štiepke dreviny Salix viminalis stanovený v zmysle STN 48 0058 „Sortimenty dreva – Listnaté
štiepky a piliny“ stanovený na Katedre obrábania dreva, Drevárskej fakulty, Technickej univerzity vo Zvolene..
XK 
mK
.100
mŠ
%
kde: mK – hmotnosť kôry vo vzorke štiepky [g],
mS – hmotnosť vzorky štiepky [g].
Analytický rozbor horľaviny dendromasy
Prvkový rozbor horľaviny vzoriek dreva a kôry bol vykonaný v NLC Zvolen.
Obsah uhlíka Cdaf [%], vodíka Hdaf [%] a dusíka Ndaf [%] vo vzorkách bol stanovený na analyzátore FLASH EA 1112. Obsah kyslíka Odaf vo vzorke bol stanovený výpočtom, pri predpoklade Sdaf = 0 zastúpenia síry v dendromase:
Odaf = 100 – Cdaf – Hdaf – Ndaf,
Obr. 1 NLC Zvolen
[ %]
Obr. 2 Analyzátor FLASH EA 1112
Chemické zloženie horľaviny energetickej štiepky pozostávajúcej z horľaviny dreva a horľaviny kôry bol stanovený výpočtom na základe podielu kôry
a dreva v štiepke a nameranej hodnoty zastúpenia daného prvku horľaviny
v dreve a kôre podľa vzťahov:
 100  X K
C Šdaf  
100

 daf X K daf
.C D  100 .C K

CŠdaf , H Šdaf , N Šdaf ,OŠdaf
 100  X K
H Šdaf  
100

 daf X K
daf
.H D  100 .H K

CDdaf , H Ddaf , N Ddaf ,ODdaf
obsah uhlíka, vodíka, dusíka, kyslíka v horľavine štiepky [%],
obsah uhlíka, vodíka, dusíka, kyslíka v horľavine dreva [%],
 100  X K
N Šdaf  
100

 daf X K daf
.N D  100 .N K

CKdaf , H Kdaf , N Kdaf ,OKdaf
obsah uhlíka, vodíka, dusíka, kyslíka v horľavine kôry [%],
 100  X K
OŠdaf  
100

 daf X K daf
.OD  100 .OK

XK – zastúpenie kôry v štiepke [%].
Stanovenie podielu popola z energetickej štiepky
Podiel popola v juvenilnom dreve a juvenilnej kôre bol stanovený podľa
normy STN ISO 1171 Tuhé palivá - Stanovenie popola. Pracovný postup
pozostáva z ohrevu suchej vzorky biopaliva o hmotnosti 2 g v Muflovej peci
pri teplote 500 ºC po dobu 30 min., a následnom ohreve na teplotu 815 ± 10
ºC po dobu 60 minút. Hmotnosť porcelánovej misky, ako i porcelánovej
misky so vzorkou pred a po skúške sa stanovuje vážením na váhach
s presnosťou 0,1 mg.
Muflova pec typu MLW elektro
Chemické zloženie horľaviny energoštiepky z plantážnicky pestovanej
dreviny Salix viminális – cyklus zberu 5 - 6 rokov
Klony dreviny
Salix viminalis
Salix viminalis
klon RAPP
Zastúpenie dreva
a kôry v štiepke [%]
Salix viminalis
klon 0RM
Cdaf
Hdaf
Odaf
Ndaf
Ad
Drevo
83,21
49,09
6,43
43,55
0,32
0,21
Kôra
16,79
50,19
6,30
42,20
1,27
3,24
100
49,27
6,41
43,32
0,48
0,72
Drevo
80,65
50,11
6,68
42,68
0,53
0,24
Kôra
19,35
50,41
6,30
41,58
1,70
2,74
Štiepka
100
50,16
6,61
42,46
0,75
0,72
Drevo
80,26
48,22
6,24
45,09
0,32
0,61
Kôra
19,74
49,39
6,12
42,73
1,76
2,93
100
48,45
6,21
44,62
0,60
1,06
Štiepka
Salix viminalis
klon ULV
Podiel
popola [%]
Chemické zloženie horľaviny [%]
Štiepka
Chemické zloženie horľaviny energoštiepky z plantážnicky pestovanej
dreviny Populus – cyklus zberu 5 - 6 rokov
Drevina
Populus klon
MAX 5
Populus klon
0XFORD
Populus klon
AF 2
Zastúpenie dreva
a kôry v štiepke [%]
Podiel
popola [%]
Chemické zloženie horľaviny [%]
Cdaf
Hdaf
Odaf
Ndaf
Ad
Drevo
78,67
50,30
6,01
43,36
0,33
0,30
Kôra
21,33
49,90
5,91
43,19
1,00
3,20
Štiepka
100
50,21
5,99
43,32
0,47
0,92
Drevo
73,33
49,60
6,04
44,09
0,27
0,49
Kôra
26,67
49,50
5,56
44,26
0,68
4,45
Štiepka
100
49,57
5,91
44,14
0,38
1,54
Drevo
73,33
49,60
6,04
44,09
0,27
0,52
Kôra
26,67
49,50
5,56
44,26
0,68
5,04
100
49,57
5,91
44,14
0,38
1,49
Štiepka
Chemické zloženie horľaviny energoštiepky z plantážnicky pestovanej dreviny
Robinia psedoacacia – cyklus zberu 12 rokov.
Drevina
Robinia psedoacacia L.
klon Nyirsegii
Zastúpenie dreva
a kôry v štiepke
[%]
Robinia psedoacacia L.
klon Rozaszin
Podiel
popola [%]
Cdaf
Hdaf
Odaf
Ndaf
Ad
Drevo
77,16
50,13
5,88
43,35
0,64
0,69
Kôra
22,84
47,15
5,71
43,47
3,67
8,50
100
49,45
5,84
43,37
1,33
2,47
Drevo
72,87
52,16
5,98
41,14
0,72
0,72
Kôra
27,13
51,49
6,14
39,03
3,34
6,94
Štiepka
100
51,98
6,02
40,68
1,43
2,41
Drevo
76,33
50,09
5,82
43,48
0,61
0,80
Kôra
23,67
49,51
6,02
40,52
3,95
7,73
100
49,95
5,87
42,78
1,40
2,44
Štiepka
Robinia psedoacacia L.
klon Gori
Chemické zloženie horľaviny [%]
Štiepka
Chemické zloženie horľaviny energoštiepky z konároviny plantážnicky
pestovanej dreviny Populus – cyklus zberu 18- 22rokov
Drevina
Populus alba
klon
cv. Palarikovo
Populus
klon
Kotlay
Zastúpenie dreva
a kôry v štiepke
[%]
Podiel
popola [%]
Cdaf
Hdaf
Odaf
Ndaf
Ad
Drevo
64,64
47,11
5,43
47,11
0,35
0,87
Kôra
35,36
48,47
5,72
45,06
0,75
8,80
100
47,59
5,53
46,39
0,49
3,67
Drevo
52,20
48,91
5,70
45,11
0,28
0,52
Kôra
44,80
48,55
5,62
45,10
0,73
6,83
100
48,75
5,66
45,11
0,48
3,36
Drevo
66,58
50,49
5,86
43,29
0,36
0,37
Kôra
33,42
47,71
5,65
45,99
0,65
5,73
100
49,56
5,79
44,19
0,46
2,16
Štiepka
Štiepka
Populus
klon
Panonia
Chemické zloženie horľaviny [%]
Štiepka
Záver
Podiel kôry v energetickej štiepke jednotlivých klonov s cyklom zberu 5-6
rokov nepresahuje prípustnú hodnotu XK = 30 %. Podiel kôry v zelenej štiepke
vyrobenej z konároviny rýchlorastúcich topolov je XK = 35 – 42 %.
Horľavina energetickej štiepky analyzovaných klonov z plantážnicky pestovanej dendromasy drevin: Salix viminalis, Populus a Robinia psedoacacia sa v porovnaní s horľavinou energetickej štiepky z dreva stromov
v zrelom veku daných drevín sa líši 2,5 až 7,5 násobným zvýšeným podielom exotermickej zložky horľaviny – dusíka, ktorého priemerné zastúpenie
je v palivovom dreve listnatých drevín je Ndaf ≈ 0,19 %. Z environmentálneho
aspektu sa uvedená skutočnosť premieta vo zvýšení produkcie emisií –
koncentrácie oxidov dusíka NOx v spalinách.
Podiel kôry v energetickej štiepke Ad = 0,72 – 3,67 % poukazuje na 1,4
až 7,3 násobné zvýšenie popolnatosti daného biopaliva v porovnaní s popolnatosťou
palivového dreva listnatých drevín. Napriek uvedenej skutočnosti energetická štiepka
z dendromasy pestovanej na plantážach sa radí medzi nízkopopoľnaté palivá.
Ďakujeme za pozornosť
E-mail: [email protected]
Telefón: 045 520 6365
Download

Snímka 1