Rozvoj výzkumu laboratoře pro termochemickou konverzi paliv
Projekt programu Účinná přeměna a skladování energie Strategie AV21 pro rok 2017
Odpovědný řešitel: Ing. Michal Šyc, Ph.D., Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.
Ústav chemických procesů AV ČR (ÚChP) se systematicky a dlouhodobě věnuje procesům termochemické konverze paliv včetně navazujících procesů, jako je čištění spalin či využití vedlejších energetických produktů, apod. V rámci Strategie AV21 působí ÚChP jako řešitel dílčího tématu Paliva pro účinné a čisté spalování. V roce 2015 byla z prostředků Strategie AV21 dobudována unikátní experimentální aparatura pro testování suchého čištění spalin z energetických procesů. V letech 2015–2016 pak byla konstruována unikátní aparatura pro membránové čištění spalin se zaměřením zejména na odstraňování SO2 z modelových spalin, což je zcela nový koncept vycházející z patentovaného know-how ÚChP, který vychází z předpokladu dalšího snižování vlivu spalovacích zdrojů na životní prostředí. Zpřísňování emisních limitů povede k rozvoji nových technologií, neboť v řadě případů jsou stávající technologické přístupy na hraně své účinnosti.
Nedílnou součástí snižování antropogenního vlivu na životní prostředí je i pokročilé nakládání s pevnými odpady ze spalování. V předchozích letech proběhla analýza jemných částic strusky z energetického využití odpadů pomocí SEM analýzy na mikroskopu TESCAN TIMA, která stanovila jejich potenciál s ohledem na zpětné získávání kovů a dalších cenných složek. V návaznosti na dřívější aktivity Strategie AV21 byl získán projekt TRIO č. FV10226 Ministerstva průmyslu a obchodu ve spolupráci se společnostmi ZEVO Malešice (Pražské služby, a.s.) a VVV Most zaměřený na konstrukci pilotní jednotky pro účinnou separaci neželezných kovů z částic strusky nad 4 mm.
V roce 2017 byla dokončena stavba aparatury pro testování membránových modulů s dutými vlákny s cílem odstranit kyselé složky plynu. Tato unikátní aparatura je napojena na reálný zdroj spalin, takže získávané výsledky již mají reálný význam z hlediska další průmyslové praxe. Cílem dosud realizovaných experimentů bylo zatím zejména ověření samotného konceptu použití membránových separací na čištění spalin za podmínek reálně uplatnitelných v průmyslové praxi.
Obr. 1: Schéma aparatury pro testování membránových modulů s dutými vlákny
V roce 2017 byla také dokončena aparatura sloužící pro dočištění plynných produktů spalin metodou vodní kondenzující membrány. Tato technologie využívá různé rozpustnosti plynů ve vodě a tzv. rozpustnostně difuzního modelu. Přirozeně obsažená vlhkost ve spalinách je plynnými produkty spalin unášena na polyamidovou vrstvu reverzně-osmotické membrány, která je chlazena pod rosný bod nástřiku a tam tudíž zkondenzuje. Tato polyamidová cca 1 μm tenká horní vrstva po styku s vodou zbotná a díky tomu je schopna udržet optimální množství vody pro selektivní separaci plynných složek, zatímco mikroporézní polyesterová a polysulfonová vrstva sloužící jako podložka je vodou sice nasycena, ale nemá schopnost zádrže. Díky nízkému tlaku pod membránou a unášení vodní páry s permeanty nosným plynem je selektivní vrstva stále obnovována. Navržená aparatura tvoří systém unikátních jednotek s možností variability celých částí a slouží tak k dokonalé simulaci procesu separace polutantů na membráně v reálném prostředí.
Obr. 2: Aparatura využívající vodní kondenzující membránu
Obr. 3: Schéma aparatury využívající vodní kondenzující membránu
V oblasti nakládání s pevnými zbytky z energetického využití odpadů pokračovala charakterizace zejména jemných částic s cílem stanovit jejich potenciál a určit formu vybraných kovů, zejména mědi (Cu). Díky aktivitám Strategie AV21 se podařilo v této oblasti navázat průmyslovou spolupráci a další řešení již probíhá v rámci projektů TA ČR a MPO.
Obr. 4: SEM částice Cu
