Dřevní peletky - standardní fytopalivo budoucnosti

Datum: 11.12.2001  |  Autor: Ing. Sladký Václav CSc.  |  Organizace: CZ Biom - České sdružení pro biomasu

Dřevní peletky jsou perspektivním, vysoce komprimovaným, sypným fytopalivem (do 1,4 kg/dm3), s vysokou výhřevností (do18 MJ/kg), nízkým obsahem popelovin (0,5 až 1 %), malým obsahem vody (kolem 10 %), o průměrech od 6 do 20 mm, s délkou do 40 mm, odolným proti nárazu, s nízkými nároky na skladovací prostory a umožňujícím automatizaci procesů spalování. Vyrábějí se na protlačovacích matricových lisech hlavně z čisté dřevní hmoty někdy s malým přídavkem organických pojiv a splňují nejvyšší požadavky na kulturu a pohodlí vytápění objektů, při nákladech srovnatelných s ušlechtilými fosilními palivy a vysokým ekologickým efektem. Dnes je výroba peletek rychle se rozvíjejícím odvětvím paliv."


Úvod
Zavedení výroby dřevních, kůrových pelet a pelet ze stébelnin bylo více méně náhodné, když jeden výrobce dřevních briket na základě okamžitého nápadu vyzkoušel zpracovat surovinu i na protlačovacím lise, určeném původně k výrobě tvarovaných krmiv. Ukázalo se, že drobné brikety, peletky mají výjimečně výhodné vlastnosti, zejména se hodí k automatickému plnění zásobníků paliv a malých topenišť, což brikety ani polínka neumožňovaly, stejně jako pro některé vlastnosti i dřevní štěpka. Odborný svět nové palivo však přijal se značnou skepsí a v prognózách se dlouho objevovaly jen štěpka a polínka, případně luxusnější brikety. Ale během několika let se vše obrací ve prospěch peletek, v loňském roce vyrábělo Rakousko už 60 000 tun, v roce 2001 to bude 90 000 tun a do roku 2005 má Rakousko spalovat už neuvěřitelných 350 000 tun peletek všeho druhu.. Ve Švédsku se vyrábí kolem 700 000 tun ročně a peletky se zde spalují nejen v malých topeništích, ale i ve velkých výtopnách. V České republice se odhaduje, že v roce 2001 bude vyráběno asi 15 až 20 000 tun peletek, zčásti určených na vývoz právě do Rakouska, případně do Bavorska. Také výroba kotlů na spalování peletek se rozvíjí u několika výrobců. Zavádění výroby těchto ušlechtilých forem fytopaliv není jednoduché a záměr vybudovat na každém okrese jednu peletárnu v časovém horizontu 10 let si vyžádá značného úsilí. Problémy spočívají především ve:

  • vysoké finanční a technické náročnosti investic a kvalitě obsluhy,
  • vysoké náročnosti na kvalitu a kvantitu suroviny v blízkém okolí,
  • vytvoření trhu fytopaliv a topenišť s nutnými daňovými a dotačními předpoklady.

Menší problémy jsou s vývojem vhodných zařízení na spalování peletek, neboť v tomto směru existují u nás již zkušenosti od roku 1992, kdy v Agrostroji Jičín zkoušeli jako první zařízení na spalování peletek dovezené ze Švédska, doba však tehdy nebyla zralá, fosilní paliva byla příliš levná. Dnes se již kotle i peletky vyrábějí a do značné míry i vyvážejí. Účelem tohoto příspěvku je podat informaci o současném stavu a problémech dalšího vývoje. Směr mohou udat hodnoty evropských norem peletek vyrobených jak z čistého dřeva, tak z jiných surovin.

Tabulka 1: Evropské normy dřevních peletek - rozsahy hodnot

Údaj Hodnota Rozsah
Rozměry: průměr mm 4, 6, 8, 10, 20, 25
délka mm do 50, 100 nebo 4 - 6 x Ø
Hustota kg.l-1 (dm3) 1 - 1,4
Obsah vody % 10, 12 (u kůry 18)
Sypná hmotnost kg.m3 500 - 600
Obsah popele % 0,7 - 1,5 (u kůry až 8)
Výhřevnost MJ.kg-1 15,1 - 19,5
Obsah síry % 0,04 - 0,08
Obsah dusíku % 0,3 - 0,6
Obsah chlóru % 0,02 - 0,04
Obsah arsenu mg.kg-1 0,8
Obsah kadmia mg.kg-1 0,5
Obsah chrómu mg.kg-1 8,0
Obsah mědi mg.kg-1 5,0
Obsah rtuti mg.kg-1 0,05
Obsah olova mg.kg-1 10,0
Obsah zinku mg.kg-1 100,0
Obsah EOX mg.kg-1 3,0
Pojivo   jen ekologické nebo žádné

V současné době se pracuje na sjednocení norem v Evropě, čehož se zúčastňuje i VÚZT.

Porovnání užitných vlastností různých dřevních paliv uvádí tabulka 2, ve které je vysoká vhodnost oceněna číslem 3, dobrá a přijatelná číslem 2 a omezená vhodnost číslem 1.

Tabulka 2: Porovnání vhodnosti, tržních a užitných hodnot dřevních paliv

Ukazatel vhodnosti

Druh paliva

Polena,
polínka

Dřevní
štěpka

Brikety

Pelety

Pohodlí při využívání

1

2

1

3

Spolehlivost dodávek, 

2

1

2

2

Spolehlivost kvality

1

1

3

3

Náklady na kotel

2

2

2

3

Provozní náklady

3

3

1

2

-Venkovská výtopna 

1

3

1

2

-Venkovský domek

3

3

1

2

-Městský domek, ÚT

3

1

1

3

-Městský domek, lok.

3

1

2

3

-Městská výtopna

1

3

1

3

Celkem vhodnost

20

20

15

26

 

Organické složení pelet:

Chemické složení pelet: 

celulóza:

40 - 55 %

uhlík:

51 %

lignin:

20 - 35 %

kyslík:

42 %

glycidy:

18 - 25 %

vodík:

6 %

popel:

0,3 - 0,8 %

dusík:

1 %


Technické a ekonomické aspekty výroby dřevních peletek

Na rozdíl od výroby dřevní štěpky, při které se vystačí s jednou soupravou - traktor a štěpkovačka, nebo výroby polínkového paliva, kde se vystačí s okružní pilou a sekerou, či sklizně palivové slámy, kde používáme traktor se sběracím lisem a příslušným dopravním prostředkem, je výroba peletek vázána na celou výrobní linku v hale s vysokými technickými a finančními nároky, která navazuje kromě toho na výrobu suroviny, na pilách a truhlářských závodech. Tato skutečnost vedla původně ke všeobecnému názoru, že peletky jsou zcela okrajovou, módní záležitostí a že pokud se budou biopaliva zpracovávat do standardních forem, bude převažovat polínko, štěpka a v nejlepším případě briketa. Tento názor se radikálně změnil a ukázalo se, že kulturnost vytápění na úrovni spalování ušlechtilých fosilních paliv může zajistit jen drobná, nenápadná peletka - třeba i dražší než ostatní formy fytopaliv.


Technologie výroby dřevních peletek

Surovinou pro výrobu peletek je čistá, homogenní dřevní hmota ve formě pilin s minimem dřevního prachu, který zhoršuje pevnost pelet. Optimální rozměry pilin jsou 2 až 3 mm. Obsah vody v surovině by se měl pohybovat kolem 10 %, tzn., že většinou se musí piliny od katru, které mají kolem 45 % vody, sušit. Proto ve velké výhodě jsou velké dřevozpracující podniky s truhlářskou výrobou, které do peletek zpracovávají suchý odpad.

Vlhké piliny se zpravidla suší v bubnových sušárnách přímo spalinami, ale v poslední době zahraniční zákazníci vyžadují sušení horkým vzduchem, čili přes výměník a to ještě s teplotami kolem 160°C, aby nedocházelo ke ztrátě spalitelných těkavých látek, ale odstranila se jen přebytečná voda. Potom také nedochází k náhodnému připalování nebo dokonce k zahoření sušárny, ale sušící zařízení je o investici do výměníku nákladnější. Výkonnost sušícího zařízení je zpravidla o něco větší než výkonnost hlavního peletovacího stroje, ale nerovnoměrnost výkonů stejně vyrovnává chladící mezizásobník suché suroviny. S ohledem na stupeň technické dokonalosti je spotřeba tepla na odpar 4 až 5 MJ/kg vody a podle obsahu vody vstupní suroviny do sušárny se stanoví potřeba paliva pro ohřev sušicího vzduchu. To odpovídá spotřebě asi 0,5 kg odpadového dřeva, nebo 0,12 kg LTO/kg vody.

Do výrobního procesu většinou nepřichází surovina v optimálním tvaru, ale jako piliny, hobliny, kousky dřeva, a proto je ji třeba před vlastní peletizací homogenizovat, upravit částice na vhodnou velikost. To se zajišťuje výkonným kladívkovým drtičem, zpravidla před peletizátorem. Jen výjimečně se tento stroj vynechává a nahrazuje třídičem. Příkon drtiče je několik desítek kW a svou spotřebou se přibližuje spotřebě peletizátoru. Pokud technologický stav suroviny dovoluje homogenizátor vynechat, docílí se značných úspor, investičních i provozních nákladů. Při dostatku suroviny postačuje k její úpravě vhodná soustava sít.

Hlavním strojem výrobní linky peletek je protlačovací, matricový lis. Vyrábí se v několika konstrukčních provedeních, jako talířový, plochý nebo prstencový. Protlačovací matrice je vyrobena z ušlechtilé oceli, je opatřena soustavou otvorů potřebného průřezu a nad ní v přesně stanovené nepatrné vzdálenosti se odvalují při jejím otáčení přítlačné rolny, které zpracovávaný materiál protláčejí otvory matrice. Při tom vzniká značné teplo, uvolňující a změkčující v surovině obsažený lignin. Ten je spolu s přídavným organickým pojivem, např. kukuřičnou moukou, hlavní zárukou pevnosti peletek. Před přestupem do prostoru matrice a rolen se surovina poněkud povrchově navlhčuje nebo dokonce u stébelnin propařuje, aby peletizace snáze probíhala. Nově se zkouší i jiné systémy, např. na bázi dvojice ozubených kol, kde každý druhý protilehlý zub je dutý. Výroba je levnější, ale peletky jsou nestandardní.

Chlazení peletek po výstupu z peletizátoru je zásadní nezbytností. Teprve potom peletka dostává potřebnou pevnost a trvanlivost neboť zatuhne lignin a pojivo. Použitý chladič musí mít odpovídající výkonnost, musí zajišťovat plynulý průtok značného množství materiálu bez toho, aby ještě málo pevné peletky poškozoval. Proto chladič patří nejen k objemově největším zařízením výrobní linky, ale bývá také po sušárně, drtiči a peletizátoru nejnákladnější. Tok vyrobených peletek směřuje buď přímo do expediční váhy nebo do koncového zásobníku. Všechny výrobní prvky peletárny propojuje soustava horizontálních a vertikálních dopravníků mechanických nebo vzduchotlakových. U vzduchotlakových je nezbytné použití rotačních uzávěrů - turniketů. K dopravním systémům se zařazuje odlučovač prachu a před expedicí je ještě zařazeno vibrační ploché nebo rotační síto, které z finálního výrobku odstraňuje prach a zlomky pelet. Z uvedeného přehledu technologie vyplývá, o jak složitý výrobní systém se jedná, který musí být v provozu neustále sledován, k čemuž slouží řada teplotních a hmotnostních čidel a operační počítač. Neopominutelné jsou elektrorozvody, vodovod a další příslušenství provozu.


Orientační přehled technických prvků peletárny

Příjem a sušení suroviny:

  • Skladovací a provozní hala , 60 x 16 (18) x 10 m
  • Přihrnovací šnekový dopravník suroviny
  • Vynášecí, šikmý dopravník
  • Oddělovací, kalibrační síto (podle potřeby a stavu suroviny)
  • Šnekový, dávkovací dopravník suroviny do sušárny
  • Rotační buben sušárny
  • Topeniště, hořák, dohořívací komora
  • Odtahový ventilátor sušárny
  • Oddělovací cyklon suroviny za sušárnou s turniketem
  • Dopravník suché suroviny ke kondicionéru nebo drtiči
  • Odlučovač prachu před komínem
  • Komín

Peletování:

  • Drtič suroviny přicházející v suchém stavu ze "suché výroby", (podle potřeby)
  • Zásobník suché suroviny
  • Kondicionér, zvlhčovač, napařovač se zdrojem media
  • Dávkovací šnekový dopravník suroviny do peletizátoru
  • Peletovací lis s elektromotorem (40 až 90 kW),a výměnnou matricí a příslušenstvím
  • Protiproudý chladič vyrobených pelet s ventilátorem a turniketem
  • Dopravníky vertikální a horizontální, síto oddělovače prachu a zlomků
  • Zásobník ochlazených pelet s dávkovačem a expediční váhou expediční obaly
  • Ovládací a regulační systém, elektrorozvody
  • Mobilní manipulátor

V cenové úrovni představuje investiční náklad na uvedenou soustavu provozní budovy a strojního zařízení s příslušenstvím bezmála 14 milionů korun pro výkonnost kolem l tuny peletek za hodinu, tj. kolem 5 000 tun peletek za rok. Do určitého zvyšování kapacity se zvyšují náklady jen na přídavné zařízení spojené se zdvojením části s peletovacími lisy, hala a sušárna postačují i vyšším nárokům. Reálné investiční náklady projektu peletárny závisí na tom, zda se provoz buduje jako zcela nový "na zelené louce", nebo zda se využívá staršího vhodného objektu a starších, repasovaných zařízení nebo levnějších tuzemských strojů místo zahraničních. Uvedené investice je možno pak snížit až na polovinu, to má pak vliv i na výrobní náklady.


Některé ekonomické aspekty výroby dřevných, topných peletek

Příklad investiční nákladovosti samotné výrobní linky dřevních peletek bez sušárny a provozní haly s dodávkou všech potřebných strojů ze zahraničí podle nabídky firmy CPM, Holandsko, s výjimkou českých elektromotorů, uvádí tabulka 3.

Tabulka 3. Ceny strojů výrobní linky dřevních pelet podle CPM pro výkon 5000 t/rok.

 

Název stroje nebo zařízení

Investiční náklad (Kč)

1

Šrotovník,drtič CHAMPION (15*28)

680 000,-

2

Elektromotor k drtiči, SIEMENS 75 kW (ČR)

75 000,-

3

Zásobník suroviny, dozrávací

100 000,-

Míchací, šnekový dopravník - podavač

450 763,-

5

Elektromotor k podavači, SIEMENS 7,5 kw (ČR)

15 200,-

6

Frekvenční měnič, DANFOS, VLT 2815

30 888,-

Hydraulika k míchacímu podavači

27 750,-

8

Teplotní čidlo PT 100

5 362,-

9

Peletovací,granulační lis CPM - C 20164

1 439 806,-

10

Nářadí a přípravky speciální k lisu

24 156,-

11

Matrice speciální na dřevní pelety A 2516-4

74 230,-

12

Elektromotor k lisu, SIEMENS 90 kW (ČR)

95 000,-

13

Válec ovládací pneumatický (40 / 40 A)

20 196,-

14

Systém mazání, automatický (ALS 200)

112 876,-

15

Chladič pelet protiproudý ( VK 14x14 RV)

342 045,-

16

Vozík montážní k výměně matric KONZIK (ČR)

30 000,-

17

Cyklon odprašovací (0900)

37 521,-

18

Ventilátor hlavní (GMB 11-05)

81 642,-

19

Uzávěr otočný (GS 250)

40 821,-

20

Síto třídící, rotační CRYLOC (4601)

366 729,-

21

Montáž, zaškolení obsluhy

165 000,-

 

Celkem

4,215 461,-

Při běžných odpisových a úrokových sazbách, nákladech na opravy a údržbu, nákladech na pracovní síly( bez nákladu na surovinu) vychází provozně nákladová kalkulace peletovací linky:

Roční odpis

421 546,- Kč

Roční úroky

210 773,- Kč

Opravy a údržba

210 773,- Kč

Elektřina

2 000 000,- Kč

Mzda a pojištění

575 400,- Kč

Celkem

3 418 492,- Kč

V přepočtu na 1 vyrobenou tunu peletek vychází měrný náklad jen na linku peletizace, bez dalších nákladů na surovinu, sušení a halu na 684,-Kč a to ještě za předpokladu trvalého třísměnného provozu. Náklad na surovinu pro 5 000 tun peletek činí 6,6 mil. Kč, včetně sušení a nákladů na sušárnu potom 7,9 mil. Kč ročně, což v přepočtu na l tunu představuje 1 657,- Kč, což je 64,5 % všech přímých výrobních nákladů. Jejich celkovou strukturu uvádí tabulka č. 4.

Tabulka 4 . Struktura přímých výrobních nákladů dřevních peletek vyráběných ve zcela novém provozu se zahraničními stroji.

Skupina nákladů

Celkem Kč / rok

Celkem Kč/tunu

%

Odpisy celkem

1.081.096,-

216,22 

8,40

Úroky celkem

540.548,-

108,11

4,20

Opravy,údržba

639.500,-

127,90

5,00

Surovina, palivo, piliny

6.601.000,-

1.320,20

51,40

Mzdy a pojištění

1.726.200,-

354,24

13,50

Elektrická energie

2.250.000,-

450,00

17,50

Celkem

12.838.344,-

2.567,70

100,00

Při běžných 20 % správní režie se výrobní cena zvyšuje na 3.081,2 Kč/tuna.
Při 5 % DPH se výrobní cena zvyšuje na ... 3.235,2 Kč/tuna.

Na nezbytnou dopravu do obchodní sítě a spotřebiteli a na obchodní přirážku nezbývá prakticky nic, protože cena dosažená v ČR v roce 2000 včetně dopravy ke kotli spotřebitele dosahovala maximálně 3 200,- Kč/t a většinou se pohybovala kolem 2 500,- Kč/t. Stejnou výkupní cenu nabízejí i zahraniční odběratelé (l 000 ATS/t). Je jasné, že potenciální investor musí hledat investiční i provozní úspory, má-li reálně uvažovat o zavedení výroby dřevních peletek.


Možné úspory investičních a provozních nákladů výroby dřevních peletek

Jak vyplývá z tabulky č.4 tvoří největší podíl výrobních nákladů náklad na nakupovanou surovinu. Investorem každé peletovací výrobny by proto měl být velký zpracovatel dřeva, který disponuje levnějším vlastním odpadem, pokud možno suchým, s malými nároky na přepravu.

Velmi nákladově náročné je sušení suroviny pokud se použije zcela nová sušárna a jako topné medium zemní plyn nebo LTO. Sušit by se mělo vytříděným hrubým odpadem ze suroviny a jako sušárna starší, repasované zařízení.

Homogenizátor je při dostatku paliva s vyšším obsahem vody nahraditelný vstupním dvoustupňovým sítem, které může kalibrovat surovinu bez toho, aby se musela drtit. Naopak sušárna může být vynechána při zpracování dostatečně suchého odpadu z hlavní truhlářské výroby podniku, ale nemůže být vynechán pak homogenizátor, drtič, pokud se má zpracovat do pelet veškerý suchý, a tudíž velmi cenný odpad, často obsahující větší kousky dřeva.

V České Republice bylo v zemědělských podnicích dříve v provozu kolem 200 výroben tvarovaných krmných směsí a výroben krmiv na bázi slámy, většinou osazených bubnovými sušárnami BS, které jsou ještě mnohde k dispozici. Jejich cena po repasi nemusí přesáhnout 1 mil. Kč, což je 25 % sušárny nové.

Úspor může být dosaženo i ve spotřebě elektřiny vhodným nesouběhem činnosti elektromotorů a případným vynecháním některého prvku, např. právě sušárny, náhradou vzduchových dopravníků mechanickými atd.

Značných úspor bude možno dosáhnout využitím repasovaných granulátorů české výroby (původní výrobce TMS Pardubice), jejich inovací a zvládnutím technologie výroby pelet na nich, která je poněkud odlišná od zahraničních.

Reálná cena topných peletek tak může dosáhnout hodnoty kolem 2 500,- Kč/t, což v přepočtu na GJ pro spotřebitele může být výhodnější než spalování zemního plynu.

Výrobci zařízení pro výrobu biopeletek v České republice

  • PELLETIA, s.r.o. - ředitel Petr Šukala
  • STOZA, s.r.o. - ředitel Ing. Karel Václavík
  • BIOMAC - TRADE, s.r.o. - ředitel Ing. Zdeněk Černý

Výrobci topných biopeletek v České republice

Výzkum technologie výroby a spalování kompozitních topných peletek v ČR

  • Výzkumný ústav zemědělské techniky
    Drnovská 507
    106 01 Praha 6 Ruzyně
    ředitel Ing. Zdeněk Pastorek, CSc.
    řešitelé: Ing. P. Hutla, CSc., tel. 02/33022238
    Ing. Václav Sladký, CSc., tel. 02/33022275

Výrobci kotlů na spalování biopeletek v ČR

 

Hodnotit:  

Datum: 11.12.2001
Autor: Ing. Sladký Václav CSc.
Organizace: CZ Biom - České sdružení pro biomasu



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (žádný příspěvek, přidat nový)


Projekty 2017

Partneři - Obnovitelná energie

logo VIESSMANN
logo HOTJET
logo NELUMBO

Spolupracujeme

logo Česká peleta

 
 

Aktuální články na ESTAV.czV Praze na Pankráci začala stavba budovy Mayhouse za 443 mil. KčSkladba ploché střechy jednoplášťové a dvouplášťovéDomov plný dobré energie s Yello EnergyBuďte letos o Vánocích originální. Zabalte dárek do vlastní dřevěné krabičky