Biomassza: a régi-új energiaforrás III.rész
Agrárágazat
vissza

Hőenergia előállítására felhasználható biomassza

A tüzelésre felhasználható biomassza elsősorban mezőgazdasági vagy erdőgazdasági, ill. faipari termelés melléktermékeként jelenik meg. Legegyszerűbb a közvetlen eltüzelés lenne, de ez különböző okok miatt nem mindig oldható meg. Az egyes anyagoknál, illetve a különböző felhasználási körülményeknél a felhasználás módját egyedileg célszerű megállapítani.



A szántóföldi növénytermesztés melléktermékei közül nálunk a különböző gabonafélék szalmája, a kukoricacsutka, kukorica            szár, valamint néhány egyéb növény szármaradványa használható fel tüzelési célra. Sajnos a legnagyobb mennyiségben rendelkezésre álló kukoricaszár a betakarításkori magas nedvességtartalma miatt, tüzelésre gazdaságosan nem használható fel. A nagy nedvesség miatt a kukoricaszár tárolásánál is problémák adódnak. Néhány anyag elemi összetételét és fűtőértékét a 3. sz. táblázatban közöljük.

Az ültetvények melléktermékei közül a szőlővenyige, a gyümölcsfanyesedék jöhet számításba, valamint az erdőgazdaságokban, fafeldolgozó üzemekben keletkező fahulladékok, és a kifejezetten energetikai célú ültetvények termékei

Tüzelőberendezések

A különböző tüzelőanyagokból az energia felszabadítása a tüzelőberendezésekben megy végbe. Mint a tüzelőanyagok a tüzelőberendezések is három fő csoportra oszthatók.

- szilárd tüzelésű,

- cseppfolyós tüzelésű,

- gáztüzelésű berendezések.

Ezen csoportokon belül különválaszthatjuk a hőhasznosítóval egybeépített berendezéseket (kályhák, kazánok, stb.) és a hőhasznosító nélküli berendezéseket (olaj- gázégők, előtéttüzelők).

A tüzelőberendezésekkel szemben támasztott követelmények a következők:

- jó tüzeléstechnikai hatásfok,

- tág határok közötti szabályozhatóság,

- kis helyszükséglet,

- olcsó beruházás,

Ezen követelmények némileg ellentmondanak egymásnak, ezért az adott esetre az optimális megoldást kell megkeresni.

Az égés

Égésnek nevezzük azt a vegyi folyamatot, melynek során valamely anyag nagy hőfokon hőfejlődés mellett egyesül a levegő oxigénjével. Az égés feltétele, hogy a tüzelőanyag éghető részét az anyagnak megfelelő gyulladási hőmérsékletre felmelegítsük és az égéshez megfelelő mennyiségű levegőt vezessünk oda, hogy a kellő mennyiségű oxigén rendelkezésre álljon.

Az oxigénnel való egyesülés során a természetben előforduló tüzelőanyagok legfontosabb alkotói a szén (carbon C) szén-dioxiddá, a hidrogén (H2) vízzé, a kén (S) kéndioxiddá (SO2), az egyéb anyagok szintén oxidokká égnek el hőfejlődés közben.

A tüzelőanyagok az égéshez az összetételüknek megfelelő mennyiségű oxigént, illetve levegőt igényelnek.

A tüzelőberendezésekbe azért, hogy a tüzelőanyag minden éghető részecskéje találkozzon a levegő oxigénjével, az elméletinél több levegőt vezetnek be, így az égés általában légfeleslegben történik.

Szilárd tüzelésű berendezések

A gyártott berendezések a tüzeléstechnikai rendszerük és az egyéb fő jellemzőik szerint, a következő típusokra oszthatók:

a)  Egyaknás berendezések:

A változó tűzréteg vastagságú szakaszos üzemű melegvíz-ka-zánok, kályhák, tűzhelyek, és vízmelegítők tartoznak ebbe a cso-portba. Elvi felépítésük a 1. ábrán látható.

Magyarországon keletkező mezőgazdasági melléktermékek mennyisége és főbb jellemzőik
1.sz táblázat


A biomassza tüzelőanyag elemi összetétele és fűtőértéke
2.sz táblázat


Jellemzőjük, hogy a rostély felett elhelyezkedő henger vagy hasáb alakú, a tüzelőanyag befogadására alkalmas akna egyben a tűztér is. A begyújtás felülről történik és a tüzelőanyag lefelé ég. A füstjáratok lehetnek vízszintesek vagy függőlegesek. A rostély általában álló, de lehet kézi mozgatású is.

b)  Kétaknás tüzelőberendezések

A kézi berendezések közé az állandó tűzrétegvastagságú kézi vagy kézi- mechanikus tüzelésű folytonégő melegvíz-kazánok és kályhák tartoznak. Jellemzőjük, hogy a tüzelőanyagot az egyik aknába adagolják és a másik aknában, illetve annak irányába égetik el. A rostélyon elégetett tüzelőanyag helyébe a másik aknából folyamatosan friss tüzelőanyag kerül. Rendszeres után-töltés és salakolás mellett a tűz folyton égő. A rostély típustól füg-gően lehet álló, vízhűtéses, kézi mozgatású és nyitható típus. A füstjáratok lehetnek vízszintesek vagy függőlegesek. Mind az egyaknás mind a kétaknás tüzelőberendezések szabályozása a tűztérbe vezetett primer és szekunder levegő mennyiségének változtatásával történik. A tüzelőberendezés elvi vázlata a 2. ábrán látható.

1.ábra Egyaknás tüzelőberendezés 2. ábra Kétaknás tüzelőberendezés
1.Rostély, 2.Tűztér, 3.Hamutér ajtó, 4.Töltő ajtó, 5. Indítócsappantyú, 6.Füstgázcsappantyú

A gépi berendezések közé az állandó tűzrétegvastagságú, alsó gépi tüzelésű, automatikus szabályozású, folytonégő melegvízkazánok tartoznak. Jellemzőjük, hogy a tüzelőanyag tartályból a szén egy gépi mozgatású rostélyra jut, amelyen elég, a hamu pedig a hamutartályba hullik. A rostély mozgatását termosztátok vezérlik. A primer és szekunder levegő tűztérbe juttatását, valamint a füst elszívását ventilátorok végzik. A CARBOROBOT típusú kazán elvi felépítését a 3. ábrán láthatjuk

ACARBOROBOT típusú kazán elvi felépítése:
1.Széntároló ajtó, 2.Széntároló,
3.Begyújtó nyílás, 4.Rostély, 
5. Hamutároló ajtó, 6. Hamutároló, 7. Ventilátor

A kézi adagolású berendezések alkalmasak barnaszenek, biobrikettek eltüzelésére. Nagyobb fűtőértékű szenek vagy koksz eltüzelése előtt a berendezés gépkönyvében ellenőrizni kell, hogy az táplálható- e az ilyen anyagokkal.

Biomassza tüzelő berendezések

A tüzelésre felhasználható biomassza több olyan sajátos tulajdonsággal rendelkezik, melyek eltérőek a hagyományos szilárd tüzelőanyagok tulajdonságaitól. Ilyenek például a tüzeléstechnikai tulajdonságok is. Általánosan elmondható, hogy a tüzelésre alkalmas mezőgazdasági melléktermékeknek alacsony a carbontartalma és magas az oxigén tartalma, kén alig, hidrogén pedig 6-10% arányban van bennük. A nagy oxigéntartalom azt jelenti, hogy az égés levegő igénye és a keletkező füstgáz mennyisége kevesebb, mint a szeneknél. Ugyancsak fontos jellemző a magas 60-80% illó-éghető anyag tartalom. Ez a tűztér kialakításánál fontos. Az ilyen anyagok un. kettős-tűzteret igényelnek. A primer tűztérben folyik az anyag kigázosodása, míg a szekunder tűztérben a felszabadult gázok égnek el. A kettős tűztér lehetőséget biztosít arra, hogy az égés két hőfokszinten történjen. A primer tűztérben a salakolvadás elkerülése végett alacsony 800-900 fokot meg nem haladó a hőmérséklet, míg a szekunder tűztérben az illó-éghetők magas, 1500 fok körüli hőmérsékleten égnek el. Az égési folyamatot befolyásolja még, hogy a tüzelőanyagok milyen formában kerülnek a tűztérbe. A bálás formában adagolt szalmánál a bálákban lévő levegő miatt az égés szabályozása nehezebb, míg a folyamatos adagolásnál a primer és szekunder levegőn kívül a tüzelőanyag mennyiségét is szabályozhatjuk.

A nagy fajtérfogatú, alacsony energiasűrűségű, nehézkes szállítású tüzelőanyag meghatározza a felhasználható mennyiségeket és ezzel együtt a berendezések teljesítményét.

Végezetül néhány hazai biomassza tüzelőt mutatunk be.

4. ábra Nyírfa vegyestüzelésű háztartási kazán

Műszaki adatok: Névleges hőteljesítmény: 19 kW; Maximális üzemi nyomás: 3 bar; Maximális előremenő vízhőmérséklet: 90 C°; Füstcső csatlakozás: Ř 160 mm; Szélesség: 440 mm; Mélység: 1000 mm; Magasság: 1145 mm; Fűtött felület: 1,8 m2; Rostély felület: 0,4 m2; Tömeg: 195 kg; Víztérfogat: 45 dm3; Égéstér térfogat: 645 dm3; Minimális huzat igény: 0,16 mbar; Előremenő visszatérő vízcsonk: 5/4”; Ajtónyílás: 300x300 mm; Hőfokszabályzó teljes zárása: 90 C°
5. ábra
SzM 30 mezőgazdasági hulladéktüzelő. Bővebb adatok a www.calor2000.hu honlapon találhatók

6. ábra KTK-100 mezőgazdasági hulladéktüzelőMűszaki adatok: Névleges hőteljesítmény: 100 kW; Legkisebb megengedett teljesítmény: 20%; Legnagyobb megengedett teljesítmény (max 10 min): 120%; Maximális előremenő vízhőmérséklet: 95 C°; Max. vízoldali nyomás: 1,5 bar; Tüzelőberendezés kialakítása: kéthuzamú; Rostély felület: 0,9 m2; Tüzelőanyag: darabos fa, vagy vegyes biomassza; Tüzelőanyag mennyisége: 30-40 kg/h; Névleges fűtőérték: 10500 kJ/kg; Hatás-fok: 73-75%


7. ábra Calor 450 aprítéktüzelő

Műszaki adatok: Kazán típus: CALOR 450; névleges hőteljesítmény: 500 kW; engedélyezett tüzelőanyag féleségek: erdei faapríték, egyéb faapríték, energia ültetvény apríték; névleges fű-tőérték: 10-13 MJ/kg; elméleti tüzelőanyag fogyasztás: 140-160 kg/h; elméleti hatásfok: 82%; legkisebb megengedett teljesítmény: 30%; legnagyobb megengedett teljesítmény: 120% (max 1 min.); maximális előremenő hőmérséklet: 90 (110)C°; minimális visszatérő hőmérséklet: 50 ( 90 ) C°; kilépő füstgázhőmérséklet: 200-250 C°; tüzelőberendezés kialakítása: automatikus üzemű, mozgórostélyos.


8. ábra FHB-04 aprítéktüzelő

Műszaki adatok (FHB-04): Engedélyezett nyomás: 4 bar; Próbanyomás: 6 bar; Névleges hőteljesítmény: 400 kW; Legkisebb megengedett teljesítmény: 20%; Legnagyobb megengedett teljesítmény (max 10 min): 120%; Maximális előremenő vízhőmérséklet: 90 (110) C°; Minimális visszatérő vízhőmérséklet: 50 (90) C°; Tüzelőberendezés kialakítása: alsó tüzelésű; Rostély felület: 0,75 m2; Fűtött felület: 25 m2; Tüzelőanyag: faapríték, fahulladék, faforgács; Tüzelőanyag mennyisége: 130-140 kg/h; Névleges fűtőérték: 10500 kJ/kg; A hőcserélő üres tömege: 1750 kg; Víztérfogat: 2320 l; Hatásfok: >80; Kilépő füstgáz hőmérséklet: 150-210 C°; Huzatigény a füstcsonkon: ventilátoros


9. ábra FHB 10 aprítéktüzelő

Műszaki adatok: Engedélyezett nyomás: 4 bar; Próbanyomás: 6 bar; Névleges hőteljesítmény: 1000 kW; Legkisebb megengedett teljesítmény: 20%; Legnagyobb megengedett teljesítmény (max 10 min): 120%; Maximális előremenő vízhőmérséklet: 90 (110)C°; Minimális visszatérő vízhőmérséklet: 50 (90) C°; Tüzelőberendezés kialakítása: egyhuzamú; Rostély felület: 1,27 m2; Fűtött felület: 61 m2; Tüzelőanyag: faapríték, fahulladék; Tüzelő-anyag mennyisége: 360-460 kg/h; Névleges fűtőérték: 10500 kJ/kg; A hőcserélő üres tömege: 1750 kg; Víztérfogat: 2320 l; Hatásfok: >80; Kilépő füstgáz hőmérséklet: 150-210 C°; Huzatigény a füstcsonkon: ventilátoros;


Felhasznált irodalom: Pecznik: Hőenergia gazdálkodás; Gépi bérvállalkozók kézikönyve: Mezőgazda Kiadó 1995

Pecznik Pál,
FVMMI, Gödöllő