Fluidní kotel MiniFluid
Jeden ze skleníkových plynů s největším potenciálem globálního oteplování je CO2. Nejvíce se na jeho produkci
podílejí spalovací procesy, které využívají uhlíkatá paliva, jako je uhlí nebo ropa, a řada průmyslových procesů.
Na produkci emisí ze spalovacích procesů se zaměřuje několik úkolů aplikovaného výzkumu na Fakultě strojní ČVUT
v Praze. Jedním z nich je výzkum optimalizace spalování se zaměřením na snížení emisí nejenom CO2, ale i jiných
znečišťujících látek, jako je SO2 nebo NOx. Pro ten účel tři studenti fakultního Ústavu energetiky v rámci doktorského
studia navrhli a postavili experimentální fluidní kotel MiniFluid s výkonem 30 kW. Je možné v něm spalovat dřevní
biomasu, uhlí a plánuje se i spalování nedřevní biomasy a alternativních paliv. Ve spolupráci s dalšími evropskými
univerzitami zkoumají především proces oxy-fuel spalování ve fluidní vrstvě, přestup tepla ve fluidní vrstvě a
fluidační vlastnosti různých materiálů.
Oxy-fuel spalování
Současnou prioritou je výzkum oxy-fuel spalování, což je jeden z perspektivních způsobů, jak zachytit CO2 ze spalin.
K okysličení paliva se používá místo vzduchu čistý kyslík. Díky tomu spaliny neobsahují žádný dusík, skládají
se převážně jen z CO2 a vodní páry. Pak je jednodušší CO2 separovat a dál využít v průmyslu, potravinářství
anebo uložit do geologických struktur, např. do vytěžených ložisek ropy a zemního plynu. Fluidní vrstvu tvoří
inertní materiál, kterou prochází plyn a všechny částice nadnáší. Částice jsou tak ve stavu silové rovnováhy,
to znamená, že součet odporové, tíhové a vztlakové síly je rovný nule a samotná vrstva se chová velice podobně
jako kapalina. Ve zkušebním MiniFluidu skutečně vzniká bublinková fluidní vrstva, která připomíná intenzivně vroucí
kapalinu.
Výsledky
MiniFluid slouží primárně pro výzkum a získané výsledky se pak dají ověřit na dalším zkušebním kotli vlastní
výroby, zvaném Golem. Ten má 15x větší výkon, dosahuje 500 kW, a rovněž jej lze provozovat v oxy-fuel režimu. Je
jedním z největších výzkumných zařízení svého druhu v Evropě. Výsledky z měření neslouží pouze vědeckým
účelům, ale i dalšímu vzdělávání a firmám, které se podílely na smluvním výzkumu. Ve spolupráci s průmyslem
fakulta například ověřovala vlastnosti aditiv pro snižování emisí SO2 , tato spolupráce probíhala s firmou United
Energy, a.s.
Kotle MiniFluid a Golem jsou součástí vzdělávání studentů. Malé skupiny se zaměřují zejména na laboratorní měření
fluidace, měření procesu spalování a tvorby plynných znečišťujících látek. Samozřejmě nejde jen o pouhé měření,
součástí výuky jsou také hodnotné experimenty. Výsledky měření i experimentů využilo v posledním akademickém
roce sedm studentů ve svých bakalářských nebo diplomových pracích a čtyři studenti v pracích doktorských.
Technická data kotle
-
Výkon: 30 kW
-
Průřez ohniště: 22,5 × 15 cm
- Výška zařízení: 2,8 m