MOSKALÍK, J. Návrh metod čištění plynu při zplyňování stébelnin [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. .
Posudek vedoucího Disertační práce Téma: Návrh metod čištění plynu při zplyňování stébelnin Doktorand: Ing. Jiří Moskalík Školitel: doc. Ing. Jan Fiedler, Dr. Pan Ing. Jiří Moskalík zahájil studium v doktorském programu „Konstrukční a procesní inženýrství“ 1.9.2006 na pracovišti Energetického ústavu, odboru Energetického inženýrství. Původním školitelem byl doc. Ochrana, po jeho úmrtí na podzim roku 2007 jsem převzal jako školitel Ing. Moskalíka já. Předběžné téma disertační práce bylo zaměřeno na poměrně úzkou oblast energetického využití biomasy s pracovním názvem: „Fluidní zplyňování stébelnin a čištění produkovaného plynu“, státní doktorskou zkoušku vykonal úspěšně v roce 2010. Na základě obhajoby při SDZ bylo upřesněno zadání disertační práce: „Návrh metod čištění plynu při zplyňování stébelnin“ Teoretickou část doktorského studia v prezenční formě absolvoval s velmi dobrým nebo výborným prospěchem, poslední šestou zkoušku úspěšně složil 9.7.2009. Časový skluz oproti původně schválenému časovému plánu studia byl zapříčiněn zejména dlouhodobou půlroční odbornou stáží na universitě ve Švédsku a také nucenou změnou školitele a vyjasňováním dalšího směřování cílů budoucí disertační práce. Po upřesnění jasného zadání disertační práce pracoval doktorand již velmi rychle. Experimentální část měření a vyhodnocení výsledků byla ovšem časově náročná. Doktorand se aktivně účastní v řadě projektů v oblasti zplyňování biomasy realizovaných na pracovišti OEI EÚ FSI VUT v Brně. Jako příklad uvádím: GAČR 101/04/1278: Energetické parametry biomasy GAČR 101/06/0650: Výzkum čištění energoplynu Byl řešitelem doktorského grantu FSI „Zplyňování biomasy“. Celkem byl autorem (spoluautorem) 41 odborných publikací. Pracuje iniciativně s velkým nasazením, je přínosem pro mateřské pracoviště. Jako školitel doporučuji jeho disertační práci k obhajobě.
posudek v pdf
Strana : 1 Doc.Ing. Viktor KABÁT, CSC. Solivarská 23 821 03 Bratislava OPONENTSKÝ POSUDOK dizertačnej práce Názov: Návrh metód čistenia plynu pri splyňovaní steblovín Dizertant: Ing. Jiří Moskalík Vedúci práce: Doc. Ing. Jan Fiedler, Dr. Posudok bol vypracovaný na základe listu dekana FSI VUT v Brne zo dňa 11.3.2013 na návrh komisie pre obhajoby. V zmysle požiadavky v posudku budú zohľadnené požadované vyjadrenia. Aktuálnosť tematiky dizertačnej práce Celosvetovým problémom sa v súčasnosti stáva získavanie energie ekologicky šetrným spôsobom a to hlavne využitím obnoviteľných zdrojov energie. Ako najvýhodnejšia alternatíva je energetické využívanie biomasy v menších, ale i väčších energetických blokoch. Ako sa však ukazuje širšie využívanie obnoviteľných zdrojov naráža na problémy ekonomické / ceny produkovanej energie, dostupnosť ako i cena paliva./ Z týchto dôvodov ako logická možnosť je využitie iných typov palív. Stebloviny ako jednoročné rastliny ktorých steblá sú v rámci zvyklostí do priemeru cca 10 mm / z podkladov pri výrobe kosačiek / sa javia ako ideálny zástupca týchto netradičných palív. Ako je uvedené v názve témy, je riešená problematika čistenia plynu pri splyňovaní steblovín a preto o aktuálnosti tematiky dizertačnej práce niet pochýb. Splnenie stanoveného cieľa Cieľom dizertačnej práce bolo zvládnuť problematiku fluidného splyňovania steblovín v technológii BIOFLUID a posúdiť metódy čistenia produkovaného plynu. Vzhľadom nato, že na pracovisku Energetického ústavu OEI už boli vykonané experimenty zamerané na fluidné splyňovanie drevnej biomasy, ( ktorých sa autor aj zúčastňoval) ukazuje sa ako veľmi vhodné provnanie s výsledkami pri splyňovaní steblovín. K splneniu cieľa dizertant zvolil 3 smery riešenia: Porovnať dreviny a stebloviny ako palivo pre splyňovanie z hľadiske prevádzky. Vzhľadom na vyšší obsah popovín, ako aj výrazne nízku teplotu tavenia ukázali sa problémy pri prevádzke, ktoré ešte znásobuje redukčná atmosféra v splyňovacom reaktore. Spracovaná kapitola 11 dokladuje, že dizertant túto časť cieľa splnil. Porovnať vlastnosti plynu produkovaného pri experimentoch pre oba typy palív. I keď s čiastočnými problémami vzhľadom na stabilitu prevádzky splyňovacieho zariadenia, kap.12 ako aj príloha 4 dokladujú splnenie tohto cieľa. Navrhnúť optimálne metody čistenia plynu zo splyňovania steblovín, hlavne dechtu, je obsahom kap. 7 so zhrnutím v prílohe 9 a kap.13, ktorá rozoberá možnosti čistenia plynu. Dizertant sa správne rozhodol pre sekundárne metody čistenia. Strana : 2 Postup riešenia problému a výsledky dizertácie Práca je riešená systematicky správne, má logický vývoj a dokladuje schopnosť dizertanta aplikovať metody vedeckej práce na riešenie zadaného problému. Dizertant v literárnej rešerši definoval stebloviny, pretože sú kvalitatívne rozdielnym palivom oproti drevnej biomase (konzi- stencia, sypná hmotnosť, výhrevnosť,obsah prchavej horľaviny, vyšší obsah popola, nízka teplota tavenia.) Všetky tieto vlastnosti, hlavne posledná podstatne ovplyvňujú splyňovanie hlavne v redukčnej atmosfére splyňovacieho reaktora. Dizertant venoval pozornosť i metodam čistenia plynu. Zvlášť pozitívne hodnotím samotné experimentálne meranie z hľadiska použitej meracej techniky. Uvediem iba on-line meranie zloženia plynu s minimálnym oneskorením oproti aktuálnemu stavu a počítačové spracovanie. Vlastné experimentálne meranie bolo vykonané v dvoch častiach. V prvej boli merané charakteristické teploty popolovín, druhá časť bola zameraná na skúšky splyňovania rôznych druhov palív. Výsledky dizertácie sú dané vo výsledkoch experimentálnych meraní. I keď nie vždy sa podarilo udržať stabilný proces splyňovania u jednotlivých palív jednoznačným prínosom je, že i napriek týmto nedostatkom sa ukázala konkrétna vhodnosť danej stebloviny na proces splyňovania, ako aj definované návrhy opatrení. Význam pre prax a rozvoj vedného odboru Práca prispieva k rozvoju poznania využitia termického splyňovania steblovín ako netradičného paliva pre výrobu plynu a metod jeho čistenia. J cez prevádzkové problémy sa dizertantovi podarilo overiťmetodu čistenia generovaného plynu. Práca jednoznačne dokladuje ako najvýhodnejšie sekundárne katalytické metody čistenia. Namerané a prezentované hodnoty účinnosti dokázali ako najvýhodnejšiu metodu čistenia produkovaného plynu od dechtových zlúčenin metodu dolomitného katalyzátora. Kovové katalyzátory sa v dôsledku náchylnosti k deaktivácii ukázali ako nevhodné. Práca ukázala, že experimentálne splyňovacie zariadenie Biofluid 100 je možné využiť i pre netradičné druhy palív. Formálna úprava dizertačnej práce, pripomienky K formálnej ani jazykovej úprave nemám výhrady. Z pripomienok uvádzam: - str.7 Stebloviny sú uvádzané ako nedrevná biomasa, nemôžu byť zaradené aj ako odpadná biomasa na str.6 ? - str.25 Čím sa dá zdôvodniť najmenší obsah dechtov v plynnej zmesy u vrby ? - str.29 Malé elektrostatické odlučovače TZL sa už v praxi osvedčili, napr.kotolňa na spaľovanie biomasy s výkonom cca 9 MW v Prešove. -str. 41 Akým spôsobom bolo zosúladené nastavenie primárneho vzduchu a frekvencie podávacej skrutkovice vzhľadom na riadenie teploty ? -str.48 V čom vidíte príčinu rozdielu v obsahu titanu v tab.9 a grafe 6 ? -str. 53 Sú výsledky v grafe 13 relevantné vzhľadom nato,že nie je uvedená vlhkosť ? - str.83 Výsledky experimentálneho splyňovania steblovín v kap. 11 sa podstatne nelíšia od výsledkov drevotriesky, je to logické ? - str.85 Digestát je vylúčený z možnosti ďalšieho využitia ? Podľa grafu 49 však vykazuje relatívne vysoké obsahy spaliteľných zložiek H2 , CO, CH4, aj etanu. Strana : 3 Záver Po dôkladnom preštudovaní predloženej dizertačnej práce a vypracovaní oponentského posudku konštatujem, že Ing. Jiří Moskalík je schopný samostatnej vedeckej práce. Riešenú problematiku ovláda, čo je aj dokladované vlastnou i spoluautorskou publikačnou činnosťou v počte 49 príspevkov naších i zahraničných. Experimentálne merania dokázali nielen vedeckú ale i inžinierskú schopnosť pri riešení vyskytujúcich sa problémov pri meraní. Zároveň odporúčam aby posudzovaná dizertačná práca bola postúpená k verejnej obhajobe pred komisiou na FSI VUT v Brne a po jej úspešnom obhájení a schválení Vedeckou radou odporúčam, aby bol Jng. Jiřímu Moskalíkovi udelený akademický titul „ PHILOSOPHIAE DOCTOR ( PhD.)” V Bratislave dňa 5.4.2013
1 Oponentní posudek disertační práce Ing. Jiřího Moskalíka zpracované na téma NÁVRH METOD ČIŠTĚNÍ PLYNU PŘI ZPLYŇOVÁNÍ STÉBELNIN Oponentní posudek disertační práce Ing. Jiřího Moskalíka jsem vypracoval na základě pokynu děkana Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně ze dne 11.3.2013, č.j. 62/13903/09/Vrb. Ing. Jiří Moskalík absolvoval doktorské studium na Energetickém ústavu FSI VUT v Brně a jeho doktorská práce se zabývá problematikou pracovních podmínek čištění produkčního plynu vznikajícího procesem zplyňování vybraných druhů biomasy, převážně stébelnin. Aktuálnost tématu disertační práce Téma doktorské práce Ing. Jiřího Moskalíka bylo zvoleno aktuálně v souladu s potřebami průmyslové praxe i dlouhodobého výzkumného záměru školícího pracoviště. Disertační práce Ing. Jiřího Moskalíka svým obsahem navazuje na práce, které jsou na školitelském pracovišti doktoranda, jímž je Energetický ústav Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně, dlouhodobě a koncepčně řešeny. Problematika zplyňování biomasy patří vedle přímého spalování k základním a využívaným pochodům energetického využívání biomasy, resp. řady jiných odpadů, pomocí kterého lze získat energeticky hodnotný plyn nebo chemicky využitelné složky. Trvalým problémem souvisejícím s technologií zplyňování je čištění produkovaného plynu na požadovanou kvalitu, aby následné energetické nebo chemické využití energoplynu bylo umožněno. Jedná se o problematiku složitou, jež je řešena na více pracovištích a předložená disertační práce Ing. Moskalíka rozvíjí poznatky získané v této oblasti. Hodnocení plnění cílů disertační práce Cíle disertační práce Ing. Jiřího Moskalíka jsou heslovitě uvedeny v bodu č.2 předkládané práce. Jak jsem uvedl výše, cíle disertační práce byly zvoleny v souladu s potřebami praxe. V této souvislosti však uvádím poznámku, že autorova formulace vytyčených cílů na str.5 je psána v „čase budoucím“, tudíž působí na mne spíše tak, že byyla převzata z předchozího materiálu vypracované pravděpodobně k státní doktorské zkoušce. V disertační práci a rovněž v přiložených tezích o disertační práci bych očekával spíše zpětný pohled na ty činnosti a problémy, které se podařilo vyřešit. Uvedu-li heslovitě cíle práce ze str. 5 předloženého textu, jednalo se o následující cíle: - porovnat pracovní podmínky zplyňování dřevin a stébelnin při zplyňování - Porovnat vlastnosti produkovaného plynu, zejména obsah a vlastnosti dehtů - navrhnout optimální čištění plynu za zplyňování stébelnin. Odpovědi na plnění těchto cílů jsem očekával zejména v kapitole 14 „Závěry“, která je uvedena na 101 až 103. V tomto bodu autor uvádí střídavě popis toho, co předložená práce obsahuje, eventuálně jaká zkoumání byla provedena, ale chybí mi vyvozené závěry z provedených autorových zkoumání a rekapitulace poznatků. Detailním čtením předchozích kapitol je čtenář sice schopen částečně odseparovat vlastní autorovy poznatky od informací Doc. Ing.Ladislav Bébar, CSc.- oponentní posudek 2/3 přebíraných z literatury nebo z disertačních prací citovaných doktorandů, ale již v této části posudku doporučuji přepracování kapitoly „Závěry“ alespoň v tezích. Pro vlastní obhajobu požaduji, aby doktorand specifikoval, které poznatky jsou výsledkem jeho vlastní činnosti, a to konkrétnějším způsobem, než jsou v předloženém textu uvedena některá povšechná konstatování, například: ,.. díky sekundárním metodám lze dosáhnout až o řád nižších koncentrací dehtu“ .. produkovaný plyn se musí ohřívat o stovky °C, atd. Jelikož cíle práce již podle názvu disertační práce jsou směřovány na „čištění plynu ze zplyňování stébelnin“ nepovažuji za zásadní opatření pro zlepšení provozu zplyňovacích zařízení jen např. „zvětšení nádoby“ na zachytávání odloučeného prachu a „polokosíku“ (autorův překlep), což může být podpůrným opatření, ale nikoli zásadním.. Připomínky k práci Připomínky k zhodnocení dosažený výsledků autorem jsou uvedeny výše. Dále poukazuji na tyto body: - Na str. 15 se autor věnuje účinnosti procesu zplyňování. Disertant uvádí příklad materiálové a tepelné bilance převzatý z literatury, odkazuje se na zdroj [14] a dospívá k tepelné účinnosti 71,8 %. Pozastavuji se nad tím, proč doktorand do příkladu v DDP používá vzorový výpočet dle literatury, zatímco prospěšnější pro disertační práci by bylo provést materiálovou a tepelnou bilanci přímo pro vybraná naměřená data. V této souvislosti jsem si pro uváděné složení bezvodé biomasy na str.15 provedl výpočet spalného tepla a výhřevnosti bezvodého vzorku stejného složení několika metodami a získal jsem údaje o spalném teple uvažovaného paliva v rozmezí 18,4 až 20,8 MJ/kg, pokud se přikláním k výpočtu podle Abuadala a Dincera (2010), činila hodnota spalného tepla 20,1 MJ/kg. Po korekci spalného tepla na výhřevnost jsem obdržel hodnotu výhřevnosti 17,8 MJ/kg. Dotazuji se tudíž na to, jakým způsobem byla vypočtena deklarovaná výhřevnosti biomasy 15,2 MJ/kg, což podle mého soudu může být ovlivněno tím, že reálný proces zplyňování i v případě literární informace obsahoval jisté procento vlhkosti. - Dále podotýkám, že z hlediska tepelné i materiálové bilance procesu zplyňování je rozhodující ekvivalence mezi spotřebou tepla endotermickými reakcemi a spotřebou na ohřev produktů na výstupní teplotu na straně jedné a teplem uvolněným průběhem exotermických reakcí, především oxidačními reakcemi. Autor sice v tabulce č. 2 (str. 12) uvádí reakční teplo (správněji „změnu reakční entalpie“) hlavních reakcí, jejichž průběh může být očekáván při zplyňování, avšak pro rozšíření pohledu na materiálovou a tepelnou bilanci vzorového příkladu již tyto informace dále nevyužívá. - str. 59: Není mi jasné zdůvodnění filtrování experimentálních dat na základě podmínky pro koncentraci kyslíku v produkčním plynu. Je podmínka pro korekci naměřených dat pro obsah O2 větší či menší než 3 % názorem autora nebo je uvedené konstatování převzato ? Jsem názoru, že využitím obecně známého vztahu pro přepočet koncentrací plynných složek na tzv. referenční hladinu kyslíku je možné všechny výsledky přepočítat na jednotnou koncentraci O2. Doc. Ing.Ladislav Bébar, CSc.- oponentní posudek 3/3 Formální připomínky Některé literární odkazy nejsou úplné nebo s překlepem (týká se referencí [30, 49, 56, 59, 66]). V seznamu symbolů by měla být veličina „C“ pro obsah uhlíku v palivu definována obdobně stejně jak je definován např. obsah vodíku. str. 89 až 90 v DDP: V tabulkách č. 13 a 14 v DDP (tab. č. 4 a 5 v tezích) je uváděno složení plynu, nikoli však produkce , resp. měrná tvorba plynu při zplyňování. Bez těchto informací však uváděné údaje postrádají vypovídací schopnost. Na str. 99 DDP a na str. 22 tezí jsou uvedeny koncentrace dehtů a uhlovodíků v surovém plynu po zplyňování a za horkým kontaktem (HKF) pouze v grafické formě, aniž by kvalita vyčištěného plynu byla číselně vyjádřena. Podotýkám, že disertační práce byla zaměřena na čištění produkčního plynu, tudíž bylo žádoucí dosažené výsledky přesněji komentovat. Autorova publikační činnost Kladně hodnotím autorovu publikační činnost, počet publikací a příspěvků na konferencích je 41, přičemž 13 krát je Ing. Moskalík prvním autorem. Domnívám se, že tuto přednost měl doktorand využít i v tezích. Hodnocení grafické stránky Grafická úprava práce je na velmi dobré úrovni. Vyjádření k tezím k disertační práci Teze disertační práce obsahují předepsané kapitoly. V předchozím textu jsem vyjádřil výhrady k formulaci kapitoly „Závěry“ jak v disertační práci, tak v tezích. Tudíž doporučuji, aby v případě kladného výsledku obhajoby byly teze doplněny. Otázky k obhajobě: Připomínky k předložené práci jsem formuloval výše a žádám disertanta o vyjádření: - k vlastnímu přínosu práce - ke způsobu výpočtu výhřevnosti (viz pozn. k str. 15 DDP) - jaká byla výsledná koncentrace dehtů po stupni čištění Závěr: I přes výše formulované připomínky autor prokázal schopnost vědecké práce a práci Ing. Jiřího Moskalíka doporučuji k obhajobě a v případě úspěšného obhájení doporučuji, aby Ing. Jiřímu Moskalíkovi byl udělen titul Ph.D. V Brně dne 16. dubna 2013 Doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc. Ústav procesního a ekologického inženýrství Fakulta strojního inženýrství Vysoké učení technické v Brně
eVSKP id 65287