Master's Thesis

Grate Biomass Boiler

Final Thesis 3.91 MB Appendix 569.67 kB

Author of thesis: Bc. Adam Rybecký

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Martin Lisý, Ph.D.

Reviewer: Ing. Pavel Křemínský

Abstract:

The thesis deals with the design of a steam boiler with natural water circulation that burns biomass in the form of wood chips on a grate. The boiler´s steam output is 35 t/h of superheated steam with parameters of temperature 460 °C and pressure 4,3 MPa, the temperature of the feedwater entering the boiler is set at 105 °C. The first part of the thesis performs a stoichiometric calculation to determine the amount of combustion air and the resulting flue gases based on the specified fuel composition, which is wood chips. This is followed by the determination of the thermal efficiency of the boiler, fuel consumption and boiler power output. The main part of the thesis deals with the thermal calculation of the combustion chamber and individual heat exchange surfaces of the boiler. The calculation also includes a dimensional design of both the combustion chamber and individual heat exchange surfaces of the boiler. Their layout is in the basic drawing documentation, which is part of the appendix of this thesis. The basic balance diagram of the biomass boiler is also part of the thermal calculation. In the final part of the thesis, pressure loss calculations are performed for both the water/steam side and the flue gas side, and the risk of corrosion of individual heat exchange surfaces of the boiler is evaluated.

Keywords:

Steam boiler, grate boiler, wood chips, thermal calculation, geometric design, pressure losses, influence of corrosion

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student odprezentoval obsah své diplomové práce. Otázky oponenta byly zodpovězeny. V průběhu obhajoby byly položeny následující doplňující otázky. Pan docent Baláš se dotazuje k výkresu, jak tam jsou přehříváky? Student zodpověděl. Pan Ing. Boko se dotazuje k účinnostem kotle. Student zodpověděl. Pan doktor Milčák se dotazuje k uhlí - proč se od uhlí odklání? Student zodpověděl. Výpočet tlakové ztráty - vysoká hodnota na napájecí hlavě, co je přiváděcí potrubí z NČ, jaké jsou hodnoty? Student zodpověděl. Je účelné mít hodnoty v desetinném místě? Není, student zodpověděl. Jaká máte procenta možné regulace? Na kolik procent se dimezuje ? Student odpovídá chybně.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Energy Institute

Study programme

Power and Thermo-fluid Engineering (N-ETI-P)

Specialization

Power Engineering (ENI)

Composition of Committee

doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D. (předseda)
Ing. Pavel Milčák, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Alojz Boko (člen)
Ing. Pavel Křemínský (člen)
prof. Ing. Jan Hrdlička, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Martin Lisý, Ph.D.

Práce je zaměřena na návrh kotle na spalování dřevní štěpky s přirozenou cirkulací. Cíle práce obsahují stechiometrický a tepelný výpočet kotle, rozměrový návrh kotle, včetně základní výkresové dokumentace  a dispozičního řešení, stanovení tlakových ztrát a zpracování bilančního schématu kotle. 
Při zpracování diplomové práce postupoval student samostatně, prokázal dobrou orientaci v dané problematice. Práce je zpracována na velmi dobré úrovni, výpočet neobsahuje chyby, celý postup návrhu kotle a výpočtu je velmi vhodně komentována a zdůvodňována. Po formální a grafické stránce je práce na velmi dobré úrovni. 

Student prokázal schopnost aplikovat teoretické poznatky, práce splnila veškeré cíle zadání a také zákonné požadavky kladené na diplomovou práci. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou A/výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Pavel Křemínský

Diplomová práce na téma návrh parního kotle na spalování dřevní štěpky je velmi kvalitně zpracována. Veškeré cíle diplomové práce jsou splněny, dokonce někdy i s nadstavbou. Chtěl bych vyzvednout komplexnost diplomové práce, výborné vyhodnocování závěrů výpočtů a zdůvodňování proč to tak je. Co se týče grafické stránky, veškeré navržené výhřevné plocha jsou dobře rozkresleny do detailů, celkový dispoziční výkres kotle je přehledně nakreslen a je tam v něm vše co v takové fázi diplomové práci má být. Diplomovou práci doporučuji k obhajobě. Student si dal na diplomové práci hodně záležet a výsledné hodnocení nemůže být jiné než výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. 1) Jak se určuje délka parního bubnu? Musí být rovna šířce kotle? 2) K čemu slouží recirkulace spalin? Může tato recirkulace spalin sloužit k regulaci teploty přehřáté páry? 3) Které emise se hlídají při spalování dřevní štěpky a jak se mohou ovlivnit, snížit?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová