A biomassza tüzelés műszaki feltételei, technológiái [2]

A biomassza előkészítése tüzelésre

A bio-tüzelőanyagok elégetése ritkán történik eredeti formájukban. Darabolásra, aprítás, szecskázás, őrlés) és tömörítésre (bálázás, pogácsázás, pelletálás) van szükség az előkészítés során. A pelletálást és brikettálását általában a szárítás is kiegészíti, mivel a rendelkezésre álló bio-tüzelőanyagok víztartalma magasabb a technológia által megköveteltnél (20 % alatt kell lenni).

A fa aprítása

A fa aprítását szolgáló gépek különféle méretben és szerkezeti megoldással készülnek. Közöttük megtalálható a legegyszerűbb kézi működtetésű adapterektől kezdve a legbonyolultabb járva aprítógépig minden lehetséges megoldás.

A vágási ellenállás faanyagok esetében döntően a fafajtól, a fa nedvességi állapotától, az apríték hossztól, a vágókés él szögétől és él vastagságától, a vágási szögtől és a vágási sebességtől függ.

A fafaj jelentősen befolyásolja a vágási ellenállást. Azonos vizsgálati körülmények között, az erdei fenyő vágási ellenállását egységnek tekintve, a kocsánytalantölgy 1,5–1,5, az akác 1,7-2,3 vágási ellenállást mutat.

A vágási ellenállást a fa nedvességi állapota esetenként a fafajnál is nagyobb mértékben befolyásolja. Légszáraz állapotban pl. a kocsánytalan tölgy vágási ellenállás az élőnedves állapotban mért érték 1,6-1,8-szeresét is elérheti. Az apríték hossza szintén jelentős hatással van a vágási, helyesebben az aprítási ellenállásra. Az ellenőrző mérések tapasztalata szerint a 60 mm átmérőjű kocsánytalan tölgy áganyagának statikus vágásakor –

A megújuló energiaforrások

60 mm-es apríték hossz mellett – az ellenállás legnagyobb értéke esetenként a 15 mm-nél mért érték kétszeresét is meghaladta.

Az aprítógép fajlagos energiafelhasználása a gyakorlat számára reálisan az üzemi teljesítményből és a tényleges energiafelhasználási értékekből határozható meg. Az értéke több tényezőtől függ, így a fafajták, az aprítandó anyag alaki jellemzőitől (korona, törzs, teljes fa), az aprítógép kihasználtságától stb. Tájékoztató értékként keménylombosok aprításakor 10-16 kWh/m³, lágylombosok és fenyő aprításakor 8-12 kWh/m³ értéket vehetünk számításba.

Alapelvként kell azonban leszögezni, hogy ha csak egy mód van rá a keletkezett melléktermékeket és hulladékokat a keletkezési formájukban kell hasznosítani, hogy a lehető legkisebb legyen a pótlólagos energia- és költségráfordítás. Minden manipulációs művelet, feldolgozás, átalakítás többlet primer energiaráfordítást és költséget igényel.

A fakitermelésnél keletkező hulladékok (a tovább feldolgozásra alkalmatlan ágak, tuskók) túlnyomó többségét nem hasznosítják. Jelentős részük azonban a fűtőértékük 8-10 %-át kitevő energiaráfordítással faapírtékként kitermelhető és tüzelési célra hasznosítható lenne.

A gyümölcsfa nyesedék, szőlővenyige speciális gépekkel durva aprítékká dolgozható fel, ami csak kézi adagolással tüzelhető el. Az automatizált tüzelőberendezésekhez a durva aprítékok egy finomaprítási műveletnek is alá kell vetni.

Az elsődleges és másodlagos fafeldolgozás hulladékainak azonos része, amely közvetlen formában nem kerül lakossági felhasználásra illetve a fafeldolgozó üzem hő ellátására brikettálva értékesíthető tüzelési célra. Az előkészítésbe befektetett energia abban az esetben, ha szárításra is szükség van (pl.: elsődleges fafeldolgozás) a bio-tüzelőanyag fűtőértékének a 6-8 %-át is elérheti.

Újabb kísérletek alapján pl. a finomra őrült fát megnövekedett energiatartalmú, az olajéhoz és a gázéhoz hasonló lánggal, gyorsan égő fűtőanyagnak minősítik, amelynek feldolgozási ráfordítása korszerű technológiával megtérülhet. Az őrléshez az alapanyag nedvességtartalmának 20 %-nál kisebbnek kell lenni.

A tüzelés célú apríték előállításához a mobil aprítógépek felelnek meg leginkább. Jellemzőjük, hogy önálló helyváltoztatásra képesek és az aprítóhely kialakítása sem igényel különösen előkészítést. Az alapanyag koncentrációval kapcsolatos igényük is a legkisebb, így az anyagmozgatás is itt kisebb feladatot jelent. A mobil aprítógépek nagyon változatos kialakításban készülnek, mind a felépítésüket, mind a teljesítményük vonatkozásában. A következő csokrotokra oszthatók:

A bálázva betakarított mezőgazdasági melléktermékek közvetlen tüzelésére is készülnek tüzelőberendezések.

Ezekbe a kis- vagy nagybálák bontás nélkül is behelyezhetők.

A bálázott melléktermékeket a „hagyományos” tüzeléshez vagy a tömörítéses előkészítéshez (brikettálás, pellentálás) fel kell aprítani. Mindenekelőtt a bálák aprítással egybekötött felbontását kell elvégezni, erre a célra az ún. „dézsás” fogadógaratú berendezések alkalmasak leginkább. A dézsának a mérete lehetővé teszi bármelymódon betakarított melléktermék beadagolását is (ömlesztett, kis- vagy nagybála). A gyakorlatban leginkább nagybálákhoz használják. Beépíthetők gépsorba is stabil változatban, de jobban kihasználhatók a mobil berendezések. A gyors égéshez illetve pellentáláshoz a melléktermékek őrlését is el kell végezni. Erre a célra a szálastakarmányok feldolgozására kifejlesztett darálók a megfelelők. Ezek sok lemezkalapáccsal rendelkező kalapácsos daráló általában.

Biomassza előkészítése tömörítéssel

A mezőgazdasági és erdészeti melléktermékek komfort felhasználása, valamint kereskedelmi forgalomba hozatala szükségessé teszi ezen anyagok bálázásnál nagyobb mértékű tömörítését is az olcsóbb szállítás és tárolás érdekében. A nagyobb mértékű tömörítés melléktermék-nemesítési folyamat, amellyel a termék használati értéke nő. Általában kétféle technológiáról beszélünk: a brikettálásról és a pellentálásról.

Biobrikettnek nevezzük az 50 mm vagy ennél nagyobb átmérőjű kör, négyszög, sokszög vagy egyéb profilú tömörítvényeket, amelyeket mező- és erdőgazdasági melléktermékből állítanak elő. Brikettet dugattyús és csigás préseken gyártanak. A tüzipellet 10-25 mm átmérőjű tömörítvény.

A melléktermékekből a biobrikettet rendszerint kötőanyag nélkül készítik. Gyakran célszerű a különböző melléktermékek összekeverése. A szalma biobrikett szilárdságát fűrészpor, fenyőfakéreg vagy vinasz hozzáadásával növelhetjük.

A növényi melléktermékekből (fűrészpor, forgács, szalma, stb.) kötőanyag hozzáadása nélkül gyártott brikett sok tekintetben előnyösebb tulajdonságú tüzelőanyag, mint a szén.

A brikett főbb jellemzői:

• fűtőértéke a hazai barnaszeneknek felel meg (15.500-17.200 kJ/kg), de azoknál tisztább,

• a szén 15-25 %-os hamutartalmával szemben csak 1,5-8 % hamut tartalmaz, de ezt a hamut a talaj befogadja,

• kéntartalma 0,1-0.17 %, amely a szén kéntartalmának 15-30-ad része, a meglévő kályhákban, kazánokban a szénnel komfortosabban tüzelhető el,

• helyben új munkahelyeket jelent, stb.

Egyedüli hátránya a szénnel szemben, hogy csapadék vagy egyéb nedvesség hatására szétesik. Csapadéktól, talajnedvességtől és egyéb (a brikett felületére csepegő) nedvességtől védett helyen azonban korlátlan ideig tárolható.

A különböző melléktermék-féleségekből készült biobrikett főbb fizikai jellemzőit a 4.9. táblázat mutatja. [3]

4.9. táblázat - biobrikett főbb fizikai és tüzeléstechnikai jellemzői

Alapanyag Sűrűség kg/m³ Nedvesség tartalom

%

Fűrészpor, faforgács 920-1110 6,1 16,84 1,4

Brikettálni csak a 10-15 %-os nedvességtartalmú alapanyagokat lehet, az ennél nedvesebbet a szükséges mértékig szárítani kell. Az alapanyag megfelelő nedvességtartalmát lehetőleg jó tárolással kell biztosítani, ha ez nem oldható meg minden esetben, akkor nem szabad szárító nélküli üzemet létesíteni.

A szárításhoz szükséges hőenergia valamilyen melléktermék (szalma, fahulladék, stb.) felhasználásával állítható elő a leggazdaságosabban. Ehhez olyan tüzelőberendezés a legelőnyösebb, amelyben többféle melléktermék is eltüzelhető. A brikettet ömlesztve vagy zsákolva (esetleg kötegelve) értékesítik. A nagyobb teljesítőképességű üzemeknél hűtőberendezés is része lehet a gépsornak. A dugattyús prés finom aprítású (0,3-1 cm szálhosszúságig) és 12-15 % nedvességtartalmú alapanyagot igényel. A csigás présnél elég a bálabontás (10-20 cm közötti szálhosszúság) és az optimális nedvességtartalom 20-30 %. Az alapanyag leszárítása is tulajdonképpen a kétfokozatú csigás présben megy végbe, gyakorlatilag villamos energia felhasználásával. A háromirányú préssel fűrészpor, faforgács, szalma és egyéb melléktermék brikettálását lehet elvégezni, nem igényes az alapanyag előkészítésére (80-120 mm szálhosszúság megfelelő 9, a nedvességtartalomnak azonban 18 % alatt kell lenni).

A szalmafélék bálázási illetve a szállítási és anyagmozgatási összes energiaigénye az alapanyag fűtőértékének 3-8 %-a (átlagosan 5 %). Ugyanakkor a szalmabrikett előállítás esetén a befektetett energia a biobrikett

A megújuló energiaforrások

hőértékének 10-12 %-át is eléri. Fa melléktermékek brikettálásánál – mint előzőekben említettük – ez az érték 6-8 %, ugyanis ott kisebb a begyűjtésre, szállításra fordítandó energia mennyisége.