1. PODSTAWY TEORETYCZNE:

Biomasa to najstarsze i najszerzej współcześnie wykorzystywane odnawialne źródło energii. Jest to masa materii zawarta w organizmach, podawana w odniesieniu do powierzchni lub objętości. Wyrażana jest w postaci świeżej masy (organizmów żywych lub naturalna masa organizmów żywych) oraz suchej masy (masa organizmów żywych po wysuszeniu lub odparowaniu wody).

Najważniejsze związki chemiczne, które ją tworzą to: holoceluloza, lignina, pektyny, woski i tłuszcze. W porównaniu z węglem biomasa charakteryzuje się większym udziałem tlenu i części lotnych oraz mniejszym udział pierwiastka węgla. Poprzez fotosyntezę energia słoneczna jest akumulowana w biomasie, początkowo organizmów roślinnych, później w łańcuchu pokarmowym także zwierzęcych.

Energię zawartą w biomasie można wykorzystać dla celów człowieka. Polega to na przetwarzaniu na inne formy energii poprzez spalanie biomasy lub spalanie produktów jej rozkładu. W wyniku spalania uzyskuje się ciepło, które może być przetworzone na inne rodzaje energii, np. energię elektryczną. Duża różnorodność nadających się do energetycznego wykorzystania gatunków biomasy powoduje, że istnieje wiele technicznych rozwiązań stosowania biomasy jako nośnika energii pierwotnej.

Do celów energetycznych wykorzystuje się najczęściej:

• drewno o niskiej jakości technologicznej oraz odpadowe

• odchody zwierząt

• osady ściekowe

• słomę i inne odpady produkcji rolniczej

• wodorosty uprawiane specjalnie w celach energetycznych

• oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce.

Biomasę warto wykorzystywać z wielu powodów. Paliwo to jest nieszkodliwe dla środowiska: ilość dwutlenku węgla emitowana do atmosfery podczas jego spalania równoważona jest ilością CO2 pochłanianego przez rośliny, które odtwarzają biomasę w procesie fotosyntezy. Ogrzewanie biomasą staje się opłacalne, ponieważ ceny biomasy są konkurencyjne na rynku paliw. Zasoby biomasy są dostępne na całym świecie. Jako źródło energii elektrycznej biomasa jest mniej zawodna niż – na przykład - energia wiatru czy energia Słońca . Jej zasoby mogą być magazynowane i wykorzystywane w zależności od potrzeb, a ich transport i magazynowanie nie pociąga za sobą takich zagrożeń dla środowiska, jak transport czy magazynowanie ropy naftowej bądź gazu ziemnego. Poza tym wykorzystanie biomasy z terenów leśnych i z pastwisk zmniejsza ryzyko pożaru, zaś uprawy na cele energetyczne pozwalają też zagospodarować nieużytki rolne i rekultywować tereny poprzemysłowe

Wśród wad biomasy należy wymienić:

• szeroki przedział wilgotności biomasy, utrudniający jej przygotowanie do wykorzystania w celach energetycznych,

• mniejszą niż w przypadku paliw kopalnych wartość energetyczną surowca: do produkcji takiej ilości energii, jaką uzyskuje się z tony dobrej jakości węgla kamiennego potrzeba około 2 ton drewna bądź słom

• stosunkowo małą gęstość surowca, utrudniającą jego transport, magazynowanie i dozowanie.

1. SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO:

2. WYKAZ PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH:

• analizator spalin

• miernik temperatury spalin

• termometr membranowy

• przepływomierz

1. TABELE POMIAROWE:

Lp	temperatura	skład spalin	strumień objętości wody Vw
	spalin ts	wody	O2
		twej	twyj
-	˚C	%	mg/m^3
1	199	48	61
2	192	48	61
3	193	48	61
4	207	46	61
5	207	48	61
6	208	48	61
7	227	48	62
8	212	46	58
9	208	45	58
10	237	47	61
11	231	48	62
12	200	46	59
13	207	46	60

współczynnik nadmiaru powietrza λ	przeliczona zawartość CO w spalinach CO^10%	przeliczona zawartość NO w spalinach NO^10%
-	mg/m^3	mg/m^3
1,75	22996,83	76,78
1,76	27305,81	74,72
1,84	21014,76	76,98
1,86	20399,73	76,96
2,21	18844,19	87,97
2,48	15006,04	104,96
2,63	10867,67	142,71
2,72	7768,68	174,69
2,93	5375,45	240,44
3,00	5091,20	194,25
3,05	9947,31	178,26
3,20	5650,53	244,08
3,46	5067,77	251,58

ciepło właściwe wody Cw	średni strumień masy wody mw	średnia temperatura wody twej	średnia temperatura wody twyj	wartość opałowa paliwa Qw	strumień masy paliwa Bb
kJ/(kg∙K)	kg/s	K	K	kJ/kg	kg/s
4,19	0,152	320,2	333,6	16200	0,0009615

1. PRZYKŁADY OBLICZEŃ:

• wyznaczenie współczynnika nadmiaru powietrza:

$$\lambda = \frac{20,95}{20,95 - O_{2}} = \frac{20,95}{20,95 - 8,97} = 1,75$$

• przeliczenie zmierzonego poziomu CO w spalinach na odniesiony do stałej zawartości tlenu 10%:

$$\text{CO}^{10\%} = CO \times \frac{20,95 - 10}{20,95 - O_{2}} = 25160 \times \frac{20,95 - 10}{20,95 - 8,97} = 22996,83\ mg/m^{3}$$

• przeliczenie zmierzonego poziomu NO w spalinach na odniesiony do stałej zawartości tlenu 10%:

$$\text{NO}^{10\%} = NO \times \frac{20,95 - 10}{20,95 - O_{2}} = 84 \times \frac{20,95 - 10}{20,95 - 8,97} = 76,78\ mg/m^{3}$$

• wyznaczenie sprawności kotła metodą bezpośrednią:

$$\eta_{b} = \frac{m_{w} \times C_{w} \times \left( t_{\text{wyj}} - t_{\text{wej}} \right)}{B_{b} \times Q_{w}} \times 100 = \frac{0,152 \times 4,19 \times (333,6 - 320,2)}{0,0009615 \times 16200} \times 100 = 54,8\%$$

1. WYKRESY:

• zależność emisji zanieczyszczeń przeliczonych na 10% udział tlenu w spalinach w funkcji współczynnika nadmiaru powietrza:

• zależność temperatury spalin w funkcji współczynnika nadmiaru powietrza:

1. UWAGI I WNIOSKI:

• W doświadczeniu uzyskaliśmy niższą sprawność kotła (54,8%) od podawanej przez producenta. Sprawność kotła KP15 (wykorzystanego podczas doświadczenia) powinna wynosić około 90% dla ekogroszku. Spadek sprawności jest spowodowany między innymi:

- zbyt krótkim czasem wykonywania pomiarów od momentu uruchomienia kotła (30 minut),

- wykorzystaniem innego paliwa niż zalecane przez producenta – pelet z pszenicy i rzepaku zamiast ekogroszku,

- przeróbką kotła do celów laboratoryjnych – wstawienie szyby w drzwiczkach do komory spalania, co powoduje znaczne straty ciepła.

• Na podstawie wykresów możemy stwierdzić, że wraz ze wzrostem współczynnika nadmiaru powietrza:

- spada zawartość CO w spalinach,

- wzrasta zawartość NO w spalinach,

- wzrasta temperatura spalin.