Využití a druhy katalyzátorů pro kamna na dřevo

Při spalování dřeva dochází spalováním k produkci znečisťujících látek, které negativně působí na životní prostředí a na lidské zdraví. Množství emisí těchto látek je ovlivněno zejména druhem paliva, typem spalovacího zařízení a také stavem spalovacího zařízení (kvalita instalace, pravidelná údržba).

A proto se emisní limity znečišťujících látek z malých spalovacích zařízení stále zpřísňují. Výrobci zařízení doposud úspěšně plnily tyto emisní limity především pomocí primárních opatření, ale do budoucna se dá také očekávat využití sekundárních opatření (např. instalace katalyzátorů spalin), a proto vám přinášíme klasifikaci katalyzátorů pro snížení emisních spalin vašich zařízení spalujících dřevo.

Keramické oxidační katalyzátory

Nejekonomičtější varianta pro kamna na biomasu.

Keramické oxidační katalyzátory jsou obvykle vyrobeny ze speciálního typu porézního keramického materiálu známého jako „ cordierit “, který je poté potažen katalytickým materiálem. Tekutý kordierit se vytlačuje přes formu a poté se vypaluje, takže vyschne a ztvrdne. Použitím různých forem lze vytlačovat různé velikosti katalyzátorů a také měnit velikost kanálků (nebo buněk).

Keramické katalyzátory jsou nejvhodnější pro požadavky středního nebo velkého objemu, pokud nelze použít standardní velikost. Keramické plástve jsou obecně nejekonomičtější možností pro spotřebitelské spotřebiče, jako jsou sporáky na biomasu a pyrolytické samočisticí trouby .

Velikost článků je klíčovou proměnnou přispívající k výkonu katalyzátoru. Místo přímého odkazování na velikost buněk je však normální kvantifikovat, kolik jich je na jednotku plochy, například buněk na čtvereční palec (cpsi) nebo buněk na centimetr čtvereční.
Čím větší je počet buněk na jednotku plochy, tím větší bude povrchová plocha a tím větší je potenciál pro redukci nežádoucích sloučenin. Nevýhodou je, že více buněk znamená více stěn mezi buňkami a tudíž větší překážku pro proudění spalin.

Při výběru hustoty buněk je také důležité vzít v úvahu možnost ucpání pevnými látkami, jako je popel nebo potraviny – to je méně pravděpodobné, pokud jsou buňky větší než pevné částice.

Aby se usnadnila instalace keramických katalyzátorů do spotřebičů nebo kamen, které jsou z velké části vyrobeny z kovu, je nezbytný pečlivý návrh těsnění, aby se předešlo problémům způsobeným různou rychlostí tepelné roztažnosti. Těsnění jsou obvykle vyrobena buď z vermikulitu nebo z pleteného drátu.

Metalické oxidační katalyzátory

Ideální pro regulaci výparů z komerčních pecí.

Metalické oxidační katalyzátory připomínají voštinu s mnoha malými kanálky, na které je nanesen katalytický povlak. Metalické oxidační katalyzátory jsou vyrobeny z extrémně tenké kovové fólie, typicky o tloušťce pouhých 0,05 mm. Pro srovnání mohou být stěny keramického katalyzátoru až čtyřikrát silnější. Z tohoto důvodu nabízejí kovové katalyzátory menší odpor vůči proudění plynu než keramická alternativa.

Většina metalických katalyzátorů používaných při spalování biomasy má mezi 25 až 40 buňkami na čtvereční palec (cpsi), zatímco nejběžnější hustoty buněk používané pro vaření jsou mezi 50 až 100 cpsi.

Metalické oxidační katalyzátory mohou být vyrobeny v různých profilech, přičemž nejběžnější jsou kulaté, čtvercové a obdélníkové. 

Velkou výhodou metalických katalyzátorů ve srovnání s keramickou alternativou je, že je lze připevnit přímo na jiné kovové komponenty bez nutnosti jakýchkoliv těsnění.

Metalické redukční katalyzátory

Kompaktnější alternativa, kde je prostor na prvním místě.

Metalické redukční katalyzátory se často používají ke snížení NOx z procesů spalování biomasy ve velkém měřítku.

Katalyzátor je vyroben z velmi tenké (typicky 0,05 mm) fólie sestávající z Fecralloy, slitiny železa, chrómu a hliníku. To je drženo pohromadě vakuovým pájením a často také podpěrnými tyčemi v případě velmi velkých průměrů.

Kovové katalyzátory mají pro tento typ katalyzátoru několik výhod:

• Mohou být vyrobeny až do průměru 1200 mm v jednom kuse
• Pokles tlaku pro danou velikost je nižší než u keramického katalyzátoru
• Díky vysoké tepelné vodivosti Fecralloy lze zabránit místnímu přehřátí

Katalytický povlak je obvykle buď kombinací oxidu vanadičného, ​​oxidu titaničitého a wolframu, nebo zeolitu.

Buněčné hustoty se typicky pohybují od 25 buněk na čtvereční palec (cpsi) až do 200 cpsi. Velikost článků se volí na základě velikosti případných pevných částic ve spalinách, aby se snadno neblokovaly.

Keramické redukční katalyzátory

Průmyslový standard pro snižování NOx.

Ke snížení NOx z procesů spalování biomasy ve velkém měřítku se často používají keramické redukční katalyzátory.

Existují dva různé přístupy k výrobě keramických redukčních katalyzátorů: buď může být celý katalyzátor vyroben ze směsi materiálů, které mají katalytické vlastnosti, nebo je katalyzátor samotný vyroben z nosného materiálu a následně je aplikován katalytický povlak.

U prvního typu se katalyzátor obvykle skládá z oxidu vanadičného, ​​titanu a wolframu. Tyto homogenní katalyzátory jsou ideální v situacích, kdy spaliny obsahují abrazivní částice, protože povrch katalyzátoru se může obrousit bez ztráty aktivity.

U druhého typu se katalyzátor obvykle skládá z cordieritu. Ten je poté potažen buď vanadiovým, nebo zeolitovým katalyzátorem.

Protože aplikace keramických redukčních katalyzátorů jsou často ve velkém měřítku, je běžnou praxí používat k výrobě mřížky více katalyzátorů. Standardní velikost katalyzátoru je 150 mm vysoká, 150 mm široká s řadou délek.

Obvykle se vyrábějí buď homogenní katalyzátory, nebo potažené keramické redukční katalyzátory s rozsahem hustot buněk od 16 buněk na čtvereční palec (cpsi) až do 200 cpsi. Optimální hustota buněk je určena po zvážení všech pevných látek (např. popela), které jsou obsaženy ve spalinách, protože velikost buněk by měla být větší než velikost pevných látek, aby se zabránilo ucpání.

U nás standardně nabízíme katalyzátory pro kamna na dřevo pro snížení emisí spalin a připojili jsme se tak ke světovému trendu a ochraně životního prostředí.

Použité zdroje pro tento článek: 

• https://vytapeni.tzb-info.cz/vytapime-pevnymi-palivy/10022-potencial-vyuziti-katalyzatoru-pri-spalovani-dreva-v-domacnostech
• https://whitebeam.net/products/