Prečo je vlhkosť biomasy pri briketovaní taká dôležitá?

(Furka, Pástor a Kočanová, 2011)

(Križan, Šooš a Kolláth, 2022)

Vlisovanie sypkej biomasy do kompaktného tvaru vyžaduje vytvorenie pevných kontaktných väzieb medzi jednotlivými časticami (Križan, Šooš a Kolláth, 2022). Pri briketovaní biologicky čistých materiálov určených na energetické využitie nie je povolené používať štandardné priemyselné mazadlá (Matúš a Križan, 2011). Správanie materiálu v lisovacej komore preto plne závisí od jeho vlastností a obsahu vody (Matúš, Križan a Bábics, 2022).

• Správna vlhkosť (8 – 15 %): Pri optimálnom obsahu vody vznikajú ideálne trecie a teplotné pomery, pri ktorých dochádza k plastifikácii biomasy a aktivácii lignínu (Furka, Pástor a Kočanová, 2011; Geffert, 2013).
• Príliš suchý materiál (pod 8 %): Ak je surovina presušená, na vytvorenie dostatočných väzieb medzi časticami sa musia použiť extrémne vysoké lisovacie tlaky (Križan, Šooš a Kolláth, 2022). To výrazne zvyšuje energetickú náročnosť výroby a robí proces neekonomickým (Križan, Šooš a Kolláth, 2022).

Spracovanie nadmerne vlhkého vstupného materiálu spôsobuje na briketovacej linke závažné technologické aj prevádzkové komplikácie (Matúš, Križan a Bábics, 2022):

1. Roztrhnutie brikiet odparujúcou sa parou: Počas lisovania vznikajú v lisovacej komore vysoké tlaky a teploty (Križan a Matúš, 2011). Prebytočná voda sa v tomto prostredí mení na stlačenú vodnú páru, ktorá po opustení komory a uvoľnení tlaku briketu doslova roztrhne zvnútra (Križan a Matúš, 2011; Križan, Šooš a Kolláth, 2022).
2. Extrémna dilatácia a nekompaktnosť: Voda bráni vytvoreniu pevných kontaktov medzi časticami (Križan, Šooš a Kolláth, 2022). Výlisok po opustení komory neúmerne zväčšuje svoje rozmery, praská a stráca tvarovú stálosť (Zárybnická, 2011; Križan, Šooš a Kolláth, 2022).
3. Ničenie lisovacích nástrojov a korózia: Vlhkosť výrazne ovplyvňuje trecie podmienky v lisovacom priestore a mení silové účinky na nástroje, čo vedie k ich zrýchlenej degradácii a opotrebeniu (Matúš, Križan a Bábics, 2022). Zvýšená vlhkosť navyše urýchľuje koróziu kovových častí zariadenia (Furka, Pástor a Kočanová, 2011).
4. Zasekávanie v zásobníkoch: Vlhké piliny či štiepka majú tendenciu zhlukovať sa a zasekávať plynulý posun paliva v podávacích zásobníkoch (Furka, Pástor a Kočanová, 2011).

Vlhkosť biomasy zásadne ovplyvňuje úžitkové vlastnosti brikety pre konečného spotrebiteľa (Matúš a Križan, 2011):

• Hustota a doba horenia: Hustota je hlavným ukazovateľom kvality brikiet (Križan, Šooš a Kolláth, 2022). Suchá a dobre zlisovaná briketa dosahuje vysokú hustotu, vďaka čomu horí plynulo, ustáleným plameňom a výrazne dlhšie (Križan a Matúš, 2011; Matúš, Križan a Bábics, 2022). Vlhšia surovina vedie k nízkej hustote a rýchlemu rozpadu brikety (Križan, Šooš a Kolláth, 2022).
• Mechanická odolnosť a hrozba prachu: Nekompaktné brikety podliehajú vysokému oteru pri transporte a manipulácii (Križan a Matúš, 2011). Vzniknutý prach znečisťuje prostredie, blokuje automatické podávače v kotolniach a zvyšuje podiel tuhých častíc v emisiách (Križan a Matúš, 2011).
• Odolnosť voči vzdušnej vlhkosti: Kvalitná briketa s vysokou hustotou neprijíma tak ľahko atmosférickú vlhkosť z prostredia, čím si dlhodobo zachováva tvarovú stálosť a energetické vlastnosti (Matúš a Križan, 2011).
• Dramatický pokles výhrevnosti: Čerstvé drevo po ťažbe obsahuje 60 až 80 % vody, zatiaľ čo pre energetické využitie je ideálna vlhkosť pod 20 % (Furka, Pástor a Kočanová, 2011). Pri obsahu vody do 20 % je výhrevnosť dreva približne 14,3 MJ/kg, čo je takmer dvojnásobok oproti mokrému drevu s 50 % vlhkosťou s výhrevnosťou len 8 MJ/kg (Furka, Pástor a Kočanová, 2011).

Keďže surová biomasa má bežne vlhkosť presahujúcu 18 %, nevyhnutnou súčasťou briketovacej linky je proces sušenia (Križan a Matúš, 2011; Zárybnická, 2011). V priemyselnej praxi sa osvedčili najmä pásové sušiarne, ktoré dokážu šetrne znížiť vlhkosť suroviny na požadovaných 8 až 12 % pred vstupom do lisu (Zárybnická, 2011; Furka, Pástor a Kočanová, 2011).