Využitie a druhy katalyzátorov pre kachle na drevo

Pri spaľovaní dreva dochádza spaľovaním k produkcii znečisťujúcich látok, ktoré negatívne pôsobia na životné prostredie a na ľudské zdravie. Množstvo emisií týchto látok je ovplyvnené najmä druhom paliva, typom spaľovacieho zariadenia a tiež stavom spaľovacieho zariadenia (kvalita inštalácie, pravidelná údržba).

A preto sa emisné limity znečisťujúcich látok z malých spaľovacích zariadení stále sprísňujú. Výrobcovia zariadenia doposiaľ úspešne plnili tieto emisné limity predovšetkým pomocou primárnych opatrení, ale do budúcnosti sa dá tiež očakávať využitie sekundárnych opatrení (napr. inštalácia katalyzátorov spalín), a preto vám prinášame klasifikáciu katalyzátorov na zníženie emisných spalín vašich zariadení spaľujúcich drevo.

Keramické oxidačné katalyzátory

Najekonomickejší variant pre kachle na biomasu.

Keramické oxidačné katalyzátory sú obvykle vyrobené zo špeciálneho typu porézneho keramického materiálu známeho ako „cordierit“, ktorý je potom potiahnutý katalytickým materiálom. Tekutý kordierit sa vytláča cez formu a potom sa vypaľuje, takže vyschne a stvrdne. Použitím rôznych foriem je možné vytláčať rôzne veľkosti katalyzátorov a tiež meniť veľkosť kanálikov (alebo buniek).

Keramické katalyzátory sú najvhodnejšie pre požiadavky stredného alebo veľkého objemu, pokiaľ nie je možné použiť štandardnú veľkosť. Keramické plásty sú všeobecne najekonomickejšou možnosťou pre spotrebiteľské spotrebiče, ako sú sporáky na biomasu a pyrolytické samočistiace rúry .

Veľkosť článkov je kľúčovou premennou prispievajúcou k výkonu katalyzátora. Namiesto priameho odkazovania na veľkosť buniek je však normálne kvantifikovať, koľko ich je na jednotku plochy, napríklad buniek na štvorcový palec (cpsi) alebo buniek na centimeter štvorcový.
Čím väčší je počet buniek na jednotku plochy, tým väčšia bude povrchová plocha a tým väčší je potenciál pre redukciu nežiaducich zlúčenín. Nevýhodou je, že viac buniek znamená viac stien medzi bunkami a teda väčšiu prekážku prúdenia spalín.

Pri výbere hustoty buniek je tiež dôležité vziať do úvahy možnosť upchatia pevnými látkami, ako je popol alebo potraviny – to je menej pravdepodobné, pokiaľ sú bunky väčšie ako pevné častice.

Aby sa uľahčila inštalácia keramických katalyzátorov do spotrebičov alebo kachlí, ktoré sú z veľkej časti vyrobené z kovu, je nevyhnutný starostlivý návrh tesnenia, aby sa predišlo problémom spôsobeným rôznou rýchlosťou tepelnej rozťažnosti. Tesnenia sú obvykle vyrobené buď z vermikulitu alebo z pleteného drôtu.

Metalické oxidačné katalyzátory

Ideálne pre reguláciu výparov z komerčných pecí.

Metalické oxidačné katalyzátory pripomínajú voštinu s mnohými malými kanálikmi, na ktoré je nanesený katalytický povlak. Metalické oxidačné katalyzátory sú vyrobené z extrémne tenkej kovovej fólie, typicky s hrúbkou iba 0,05 mm. Na porovnanie môžu byť steny keramického katalyzátora až štyrikrát silnejšie. Z tohto dôvodu ponúkajú kovové katalyzátory menší odpor voči prúdeniu plynu ako keramická alternatíva.

Väčšina metalických katalyzátorov používaných pri spaľovaní biomasy má medzi 25 až 40 bunkami na štvorcový palec (cpsi), zatiaľ čo najbežnejšie hustoty buniek používané na varenie sú medzi 50 až 100 cpsi.

Metalické oxidačné katalyzátory môžu byť vyrobené v rôznych profiloch, pričom najbežnejšie sú okrúhle, štvorcové a obdĺžnikové.

Veľkou výhodou metalických katalyzátorov v porovnaní s keramickou alternatívou je, že ich je možné pripevniť priamo na iné kovové komponenty bez nutnosti akýchkoľvek tesnení.

Metalické redukčné katalyzátory

Kompaktnejšia alternatíva, kde je priestor na prvom mieste.

Metalické redukčné katalyzátory sa často používajú na zníženie NOx z procesov spaľovania biomasy vo veľkom meradle.

Katalyzátor je vyrobený z veľmi tenkej (typicky 0,05 mm) fólie pozostávajúcej z Fecralloy, zliatiny železa, chrómu a hliníka. To je držané pohromade vákuovým spájkovaním a často aj podpornými tyčami v prípade veľmi veľkých priemerov.

Kovové katalyzátory majú pre tento typ katalyzátora niekoľko výhod:

• Môžu byť vyrobené až do priemeru 1200 mm v jednom kuse
• Pokles tlaku pre danú veľkosť je nižší ako u keramického katalyzátora
• Vďaka vysokej tepelnej vodivosti Fecralloy je možné zabrániť miestnemu prehriatiu
• Katalytický povlak je obvykle buď kombináciou oxidu vanadičného, oxidu titaničitého a volfrámu, alebo zeolitu.

Bunkové hustoty sa typicky pohybujú od 25 buniek na štvorcový palec (cpsi) až do 200 cpsi. Veľkosť článkov sa volí na základe veľkosti prípadných pevných častíc v spalinách, aby sa ľahko neblokovali.

Keramické redukčné katalyzátory

Priemyselný štandard pre znižovanie NOx.

Na zníženie NOx z procesov spaľovania biomasy vo veľkom meradle sa často používajú keramické redukčné katalyzátory.

Existujú dva rôzne prístupy k výrobe keramických redukčných katalyzátorov: buď môže byť celý katalyzátor vyrobený zo zmesi materiálov, ktoré majú katalytické vlastnosti, alebo je katalyzátor samotný vyrobený z nosného materiálu a následne je aplikovaný katalytický povlak.

Pri prvom type sa katalyzátor obvykle skladá z oxidu vanadičného, titánu a volfrámu. Tieto homogénne katalyzátory sú ideálne v situáciách, keď spaliny obsahujú abrazívne častice, pretože povrch katalyzátora sa môže obrúsiť bez straty aktivity.

Pri druhom type sa katalyzátor obvykle skladá z cordieritu. Ten je potom potiahnutý buď vanádiovým, alebo zeolitovým katalyzátorom.

Pretože aplikácie keramických redukčných katalyzátorov sú často vo veľkom meradle, je bežnou praxou používať na výrobu mriežky viac katalyzátorov. Štandardná veľkosť katalyzátora je 150 mm vysoká, 150 mm široká s množstvom dĺžok.

Zvyčajne sa vyrábajú buď homogénne katalyzátory, alebo potiahnuté keramické redukčné katalyzátory s rozsahom hustôt buniek od 16 buniek na štvorcový palec (cpsi) až do 200 cpsi. Optimálna hustota buniek je určená po zvážení všetkých pevných látok (napr. popola), ktoré sú obsiahnuté v spalinách, pretože veľkosť buniek by mala byť väčšia ako veľkosť pevných látok, aby sa zabránilo upchatiu.

U nás štandardne ponúkame katalyzátory pre kachle na drevo na zníženie emisií spalín a pripojili sme sa tak k svetovému trendu a ochrane životného prostredia.

Použité zdroje pre tento článok:

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