Výzkum a vývoj

Naše výzkumné a vývojové činnosti reflektují současné požadavky praxe. Projekty jsou řešeny buď na úrovni akademické sféry (vývoj procesních technologií a zařízení) nebo na úrovni průmyslové sféry (inovační vývoj s podporou státu). Následující odstavce obsahují výběr oblastí, kterým se sekce věnuje.

Hořáky (plynové, olejové, kombinované): Výzkum hořáků se zaměřuje na studium primárních opatření pro snižování tvorby emisí oxidů dusíku (NO_x) při spalování plynných a kapalných paliv. Získané poznatky jsou poté aplikovány při vývoji nových hořáků nebo při odstraňování špatné funkce hořáku zejména z hlediska emisí NO_x. Při výzkumu využíváme moderní zkušebnu hořáků s unikátní konstrukcí spalovací komory, která společně s rozsáhlou instrumentací umožňuje vyhodnocení profilu tepelného zatížení stěn po délce plamene a teplotního profilu ve spalovacím prostoru. Oba parametry představují klíčové parametry při návrhu koncových zařízení (např. kotel, ohřevná pec).

Paliva: Jedná se o výzkum využití nestandardních plynných (např. bioplyn) a kapalných (např. řepkový olej, pyrolýzní olej, kapalné odpady) paliv pro energetické či procesní účely (např. generování páry). Cílem je vytvořit databázi vlastností těchto paliv z hlediska vlivu provozních podmínek a konstrukčních parametrů hořáku na emise, tvar a stabilitu plamene, a již zmíněný profil tepelného zatížení stěn po délce komory a teplotní profil ve spalovacím prostoru. Ke zkouškám plynných paliv využíváme směšovací stanici, která umožňuje namíchat plyn o požadovaném složení. Kapalná paliva, příp. odpady, lze rozprašovat tlakově nebo pneumaticky prostřednictvím atomizačního vzduchu nebo přehřáté páry.

Intenzifikace spalovacího procesu: Výzkum je zaměřen na intenzifikaci procesu spalování s využitím vysoce předehřátého spalovacího vzduchu a nástřiku čistého kyslíku do proudu spalovacího vzduchu nebo přímo do spalovacího prostoru. Důvody této intenzifikace jsou požadavky vysokoteplotních aplikací (např. tavení kovových a nekovových materiálů) na vysoké teploty (> 1500 °C), zkrácení doby nahřívání pece, zvýšení produktivity atd. Při použití těchto způsobů intenzifikace procesu spalování je také zapotřebí věnovat zvýšenou pozornost emisím NO_x. Z tohoto důvodu je při intenzifikaci vždy nutné aplikovat vhodné primární opatření a určit vhodné místo pro nástřik kyslíku.

Mokré čištění spalin: Mokré čištěním spalin je jedna z možných technologií vedoucí k odstranění znečišťujících látek z odpadních plynů nebo spalin. Výzkum je prováděn se zaměřením na upřesnění návrhových parametrů technologie tak, aby navržené zařízení pracovalo v reálném provozu s maximální efektivitou. Efektivní návrh mokré vypírky spalin je možné provést pomocí výpočtových postupů vytvořených na základě dat získaných při experimentech provedených na zařízení v poloprovozním měřítku. Jednotlivými zkouškami jsou ověřovány vlivy jednotlivých parametrů na účinnost absorpce. Tyto zkoušky jsou prováděny jak na náplňové koloně představující druhý stupeň čištění spalin, tak i na prvním stupni, kde je místo klasicky používané Venturiho trubice použit O-element (chráněný užitným vzorem).

Suché čištění spalin: Výzkum čištění odpadních plynů a spalin z různých zdrojů znečištění je prováděn na jednotkách o velikosti pilotních testů až po poloprovozní zkoušky. Jedná se především o aplikovaný výzkum a samotné zkoušky účinnosti odstranění různých látek jako tuhých znečišťujících látek, anorganických sloučenin, oxidu siřičitého atd. Čištění výše uvedených znečišťujících látek je dosaženo koncepcí řešené experimentální jednotky, která pracuje variabilně na principu technologií, jako jsou filtrace, katalytická filtrace, adsorpce, tzv. suchá vypírka spalin a katalytický rozklad znečišťujících látek. Pro výzkum těchto podmínek jsou využity laboratorní jednotky INTEQ I a INTEQ II.

Testování katalyzátorů: Výzkum katalyzátorů probíhá na unikátní multifunkční jednotce, která umožňuje testovat průmyslově vyráběné katalyzátory. Tyto katalyzátory mohou být jak klasického sypaného typu až po různé typy monolitů. Prováděné testy jsou zaměřeny především na testování odstranění těkavých organických látek (VOC) a oxidů dusíku (NO_x). O tento výzkum můžou mít zájem např. chemické závody, které potřebují odzkoušet technologii čištění plynů před investicí do nového technologického celku. Z důvodu technologické spolehlivosti a odladění technických problémů je velice výhodné použití poloprovozu, na kterém se tyto problémy odhalí a doporučí se postup odstranění. Dále o toto zařízení mohou mít zájem výrobci katalyzátorů, kteří pomocí této jednotky mohou odzkoušet účinnost a provozní spolehlivost své produktové řady katalyzátorů jak v laboratorních, tak po dohodě s např. chemickým závodem i v průmyslových podmínkách.

Aktuálně řešené projekty

• Kombinovaný nízkoemisní hořák pro spalování nestandardizovaných plynných a kapalných paliv, poskytovatel: Technologická agentura České republiky, TH02020141, doba řešení: 2017 – 2019
• Výzkum a vývoj automatického kotle na spalování biomasy, poskytovatel: Technologická agentura České republiky, TH02020025, doba řešení: 2016 – 2019
• Inovativní způsob čištění odpadních vod se zaměřením na zisk nutrientů v čisté formě, poskytovatel: Technologická agentura České republiky, TA04020217, doba řešení: 2014 – 2017

Dokončené projekty

• Snižování koncentrace oxidů dusíku u průmyslových hořáků, poskytovatel: Technologická agentura České republiky, TA03021017, doba řešení: 2013 – 2015
• VUT Energetické zdroje: Kombinovaný olejo-plynový hořák, poskytovatel: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky, VaVpI 6.3, doba řešení: 2012 – 2015
• VUT Energetické zdroje: Experimentální multifunkční filtrační jednotka pro snižování polutantů z odpadního plynu, poskytovatel: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky, VaVpI 6.3, doba řešení: 2012 – 2015
• Vliv vyššího obsahu kyslíku ve spalovacím vzduchu a nástřiku vysoce čistého kyslíku do spalovacího prostoru, poskytovatel: Grantová agentura České republiky, P101/12/P747, doba řešení: 2012 – 2014
• Inovativní přístupy v čištění odpadních vod – Flotační jednotka Kunst, poskytovatel: Ministerstvo průmyslu a obchodu, MPO FR–TI3/522, doba řešení: 2011 – 2013
• WARMES – Odpady jako suroviny a zdroje energie, poskytovatel: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky, program Národní program výzkumu II, 2B08048, doba řešení: 2008 – 2011
• Využití kapalných paliv z obnovitelných zdrojů pro průmyslové hořáky, poskytovatel: Grantová agentura České republiky, GP104/09/P532, doba řešení: 2009 – 2011
• Optimalizace procesů čištění odpadních plynů v novém a původním multifunkčním experimentálním zařízení, poskytovatel: Grantová agentura České republiky, GP101/07/P550, doba řešení: 2007 – 2009
• Ekologicky a energeticky řízené soustavy zpracování odpadů a biomasy, poskytovatel: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky, program Výzkumný záměr, MSM 0021630502, doba řešení: 2005 – 2011
• Výzkum a vývoj hořáků s potlačenou tvorbou emisí oxidů dusíku, poskytovatel: Grantová agentura České republiky, GA101/05/2469, doba řešení: 2005 – 2007