Fluidní spalování: Efektivní a ekologické řešení pro energetiku

27.11.2025

Fluidní spalování uhlí za atmosférického tlaku je zavedenou technologií široce využívanou v energetice a teplárenství. V současné době se také začíná uplatňovat spolu-spalování uhlí s biomasou nebo tříděnými a upravenými odpady a kaly ve fluidní vrstvě. Fluidní spalování umožňuje díky intenzivnímu přestupu tepla a hmoty použití méně-hodnotných paliv.

Valmet Technologies OY v současnosti buduje či přestavuje ve středoevropském regionu několik kotelen pro energetické využití odpadů - mj. v Rakousku, Německu nebo České republice. Hlavní hnací silou těchto investic je odklon od uhlí s maximálním energetickým využitím odpadů. Při projektování kotlů je brána v úvahu celá škála faktorů.

Technologie fluidního spalování

Fluidní vrstva (někdy se používá termín lože, z angl. bed) byla objevena v Německu ve dvacátých letech jako technika pro uskutečňování chemických procesů. Zjistilo se totiž, že turbulentní míšení a těsný kontakt pevných částic s proudícím plynem značně urychluje chemické reakce.

První kotle na odpady s touto technologií byly dodány Valmetem již v roce 1979 a doposud bylo uvedeno do provozu celkem 200 kotlů o výkonu 10-400 MWth a z toho 23 jednotek s výkonem 20-50 MWt, které spalují 50-150 tisíc tun odpadu ročně.

Výhody fluidního spalování

Vysoká účinnost spalování různých tuhých paliv
Nízké emise
Flexibilita z pohledu paliva
Možnost odsíření spalin přímo ve fluidní vrstvě

Typy fluidních kotlů

BFB kotle (bublinkové fluidní lože)

Jednou z posledních dodávek Valmetu je nový BFB kotel pro Veolia Energie ČR a.s. o parametrech páry 42 bar(g) / 420 °C, 52 t/h. navržený pro spalování TAP v rozsahu 0 - 100 %, biomasy v témže rozsahu a čistírenských kalů do 5 % palivové směsi. Součástí dodávky je rovněž systém čištění spalin, renovace stávající ocelové konstrukce a její úprava, elektro část, měření a regulace a modernizace stávajícího řídícího systému.

Čtěte také: Vše o emisních normách

CFB kotle (cirkulující fluidní lože)

U technologie CFB cirkulující ložový materiál proudí společně se spalinami spalovací komorou, po jejímž opuštění je v cyklónu oddělen od plynu a vracen do spodní části topeniště. Tato technologie poskytuje rovnoměrný teplotní profil spalování, což je optimální pro použití široké škály paliva, lišící se výhřevností, vlhkostí, obsahem popela a složením popelovin. Technologie také zajišťuje nízké primární emise s vysokou účinností spalování a vysoké využití vápence pro odsíření.

Tepelná účinnost CFB kotle je při použití odpadů jako paliva 91 až 92 % i v případě, kdy tepelný příkon v palivu je poměrně nízký. Vysoká účinnost je dána nízkým přebytečným kyslíkem, mimo jiné zabezpečujícím nízké primární emise a méně spalin vstupujících do procesu jejich čištění, a konstrukcí cyklonu chlazeným vodou, který zajišťuje vysokou separaci pevných částí a minimalizuje množství přenosu nespáleného paliva do filtru. Parametry páry u CFB kotle Valmetu mohou být 520 °C/ 90 bar, což znamená vyšší energetický výstup v porovnání se standardním cyklem u roštového kotle, kdy rozdíl v čisté účinnosti je 3-5 %, znamenajících o 10-15 % vyšší výrobu elektrické energie. Vyšší parametry páry mají přímý dopad na účinnost celého cyklu, a tím pádem i více vyrobené elektrické energie.

Obrázek 11 demonstruje, o kolik více elektrické energie se vyrobí s CFB technologií za těchto modelových podmínek: komunální odpad 900 kt/r, vstup v palivu (8 000 hod/r) 398 MW.

Dopad na parametry páry (podle konstrukce turbíny) pro rošt: 440°C, 60 bar - účinnost cyklu (net*) je 27% => 107 MWe , pro CFB: 510°C, 90 bar - účinnost cyklu (net) je 31% => 123 MWe. Rozdíl v jednom roce je 128 000 MWh, za předpokladu ceny el.

Zplyňování odpadů

Další možností, kterou Valmet nabízí pro energetické využití odpadů, je jejich zplyňování. Technologie zplyňování vychází z koncepce cirkulujícího fluidního lože a byla vyvinuta pro zákazníky požadující maximální účinnosti cyklu při výrobě elektrické energie a pokud možno využití stávající infastruktury závodu jako je např stávající kotel a čištění spalin. Tímto řešením je možno dosáhnout účinnost cyklu při výrobě el. energie 40 a více procent.

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Zplyňovací jednotky jsou dodávány v rozsahu výkonu 40-140 MWth, ve vývoji jsou jednotky s vyšším výkonem až do 300 MWth. Jako palivo je možné použít odpady nebo biomasu.

Legislativa a emisní limity

Legislativa vychází ze zákona č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší a navazujících právních prováděcích předpisů (nařízení vlády a vyhlášky MŽP) č. 350/2002 Sb. až č. 358/2002 Sb. Stacionárních spalovacích zdrojů znečišťování se bezprostředně dotýkají nařízení vlády č. 352/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a další podmínky provozování spalovacích stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší a vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb., která mimo jiné uvádí seznam znečišťujících látek, požadavky na vedení provozní evidence, metody zjišťování množství vypouštěných znečišťujících látek aj.

Z hlediska omezování emisí je u spalovacích zdrojů nejdůležitější prováděcí právní předpis Nařízení vlády č. Tento předpis definuje některé základní pojmy, např. co je palivo a co je biomasa.

Příklady využití fluidního spalování

Ing. Ing. Huť ArcelorMittal Ostrava pokračuje ve své ekologizaci a modernizaci - její dceřiná společnost ArcelorMittal Energy Ostrava uzavřela smlouvu na výstavbu nového fluidního kotle. Toto moderní a výkonné zařízení v hodnotě 1,5 miliardy korun nahradí stávající čtyři uhelné kotle a významně sníží emise oxidů siřičitého, oxidů dusíku, oxidu uhelnatého i prachu. Spolu s probíhajícím odsířením a akcí na snížení oxidů dusíku je nový kotel součástí celkové ekologizace a modernizace Energetiky v celkové hodnotě 3 miliardy korun.

Tlakové fluidní spalování

Hlavní motivací pro vývoj tlakového fluidního spalování byl jeho potenciál umožňující využití uhlí pro výrobu elektřiny v kombinovaném paro-plynovém cyklu, který vyniká vyšší účinností výroby elektřiny, přičemž emise oxidů síry a dusíku jsou nižší.

Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení

V současné době existují dvě koncepce výroby elektrické energie pomocí tlakového fluidního spalování. První koncepce využívá tzv. bubbling-bed technologii, kde uhlí a vápenný sorbent prochází jednorázově tlakovou nádobou. Druhá koncepce využívá cirkulující fluidní vrstvu, kde část jemných částic uhlí a sorbentu je recirkulována.

Tabulka I. Přehled dosavadních demonstračních (komerčních) jednotek tlakového fluidního spalování