Brikettek

A biomassza-bázisú brikettálást (mint tömörítő eljárást) olyan tüzelőberendezések tüzelőanyaggal történő ellátásához fejlesztették ki, amelyeket elsősorban darabosfa vagy faapríték elégetésére terveztek. A felhasználás során azonban az alapanyagbázist vagy bővíteni akarták, vagy a bővítésre kényszerültek az eredetileg tervezett alapanyagok hiánya miatt.

A brikettálás során az energetikai tömörítvényt fafeldolgozási hulladékokból, mezőgazdasági melléktermékek őrleményeiből készítik. A biomasszából készülő tűzibrikett (biobrikett) fák vagy más lignocellulóz tartalmú anyagok finom aprítékából, fűrészporából esetleg forgácsából készül.

A tömörítvények előállítása tömörítőgépekkel történik. A művelet műszaki/technológiai jellemzői:

• a tömörítési arányszám (viszonyszám), amely megmutatja, hogy az alapanyag sűrűsége hogyan viszonyul a tömörítvényéhez (TV=ρt/ρa)

• a térkitöltési tényező a tömörítvény tárolt állapotában TT=VT/Vtar, azaz a tároló(szállító) térfogatában elhelyezhető tömörítvény térfogata.

• a tömörítés fajlagos energiaigénye (kWh/t)

• A tömörítés energetikai mérőszáma TH=ETöm/ET, ahol az egységnyi tömörítvény elállításához felhasznált energia, és ETöm a tömörítvény tömegegységének energiatartalma.

A tömörítés erő hatására megy végbe. A tömörítő erőt dugattyúval vagy csigával fejtik ki a tömörítőelem elé adagolt alapanyagra. Az anyag egy csatornában a nyomóerő hatására (mert a halmazban sok levegő is van) veszít térfogatából, majd az erőhatás irányában elmozdul.

Ha az elmozdulást valami akadályozza, nagyobb tömörödés jön létre. Az előtömörített anyagot az újabb előtömörítések egyre beljebb tolják a préscsatornában, ahol az elmozdulást a tömörítvény és a préscsatorna fala között létrejövő súrlódóerő gátolja.

Hasábbála készítésekor a tömörítvény elmozdulását fenéklemez gátolja.

A brikettálásból származó tömörítvények lehetnek:

valódi brikettek

• tojásbrikett

• hasábbrikett

• hengerbrikett extrudátumok A valódi brikettek

jellemzője, hogy a tömörítőgép meghatározott térfogatú és alakú (meghatározott alakkal és méretekkel rendelkező) brikettet állít elő. A gépek tömörítőrészének befogadóképessége ugyancsak meghatározott méretű, ezért a brikett sűrűsége (g/cm³) nagymértékben függ az alapanyag halmazsűrűségétől.

A tojásbrikett két forgó préshengerrel készíthető, melyek palástján szimmetrikusan összeforgó féltojás formájú kimarások vannak. A gépre jellemző tömörítési viszonyszám kicsi, ezért viszonylag nagy sűrűségű anyagok brikettálására alkalmas. A szénbrikett-gyártók használják. Biomassza-bázisú brikett előállítást kötőanyag használata nélkül nem célszerű ezzel a megoldással brikettálni, kivéve a faszénport, amelyet melegített hengerekkel, és keményítő adagolásával sikerült „grillszén” elnevezésű biobriketté préselni.

A hasábbrikett határozott alakú, többnyire téglatest formájú tömörítvény. Előállítása úgy lehetséges, hogy az alapanyagot meghatározott térbe sajtolják. A teret lezárhatja fenéklap, vagy másik présfej. Ez a megoldás alkalmas biomasszák brikettálására, mert nagy tömörítési viszonyszám jellemzi.

A hengerbrikett kétféle technológiából származhat. A valódi hengerbrikett a hasábbrikett-készítő technológiára jellemző módon állíthatják elő, a csak formai szempontból hengerbrikett az extrudátumként előállított termékből darabolással készül.

Az extrudátumok

Folyamatos tömörítéssel hozhatók létre, szakaszos vagy folyamatos tömörítvény-mozgás mellett. A tipikusan extrudátomot előállító présgép csigás, és a préscsiga hozza létre azt az anyagmozgást, amely eredményeként a gépből tömörítvény (egy vagy több rúd) lép ki. A megjelenő terméket utólag a kívánt hosszméretre darabolják.

A működés hasonló a háztartási húsdarálókéhoz.

A megoldás átmenetet képez a brikettálás és a pelletálás között.

Extrudátumnak tekinthető a dugattyús préssel előállított termék is, ha a préscsatorna kimeneti nyílása nincs lezárva, és így az ismétlődő présdugattyú-löketek közbenső termékei (elemi brikettek) a préscsatornában egymással mechanikai, és kismértékben kémiai kötésekkel összekapcsolódnak. A folyamatosan kilépő rudat utólag a kívánt méretűre darabolják, vagy kisebb tömörítési viszonyt alkalmazva magától szétesik (kazánbrikett). Ennek sűrűsége kisebb, (0,7-0,8 g/cm³). Kis erőhatásra széttöredező, ezért olyan aprítéktüzelő-berendezésekben, amelyekben a betáplálás csigával vagy tolófejjel történik, faapríték helyett, vagy azzal keverten is használható.

A kandallóbrikett60-75 mm átmérőjű, 250-300 mm hosszú, és 1,1-1,25 g/cm³ sűrűségű, állékony, kis hamutartalmú (0,2-3,5%) termék. Ha fából készül, ideális cserépkályha- vagy kandalló tüzelőanyag. A 2.2.4.1.

ábra a faforgácsokból készített brikettek különböző formáit, típusait mutatja be.

2.2.4.1. ábra

Mezőgazdasági melléktermékekből készített brikett mozgórostélyos biomassza-tüzelő kazánokban égethető, de számolni kell a viszonylag magas (3-7,4%) hamutartalommal.

A biobrikett-gyártás technológiái:

A gyártás alapelve az, hogy:

• a brikettálandó alapanyagot aprítógépekkel kis méretre (1-5 mm) felaprítják, (szükség szerint őrlik). vagy már eleve kis frakciókból (pl. fűrészpor) áll.

• a tömörítést megfelelő gépek felhasználásával és kötőanyag alkalmazása nélkül végzik,

• a présgépben fellépő 800–1600 bar nyomás, a préselés közben képződő vagy bevitt hő és a túlnyomásos vízgőz hatására megfelelő hatásidő alatt a farészecskék kapcsolatba kerülnek egymással, miközben

• az alapanyag térfogata jelentősen csökken (ezt jellemzi a tömörítési viszonyszám 1:4...1:12)

• a térfogati sűrűség jelentősen nő, meghaladja a természetes fa térfogatsűrűségét (r=1,00...1,4 g/cm³)

• az alapanyag a kívánt idomú briketté alakul.

A brikettgyártás alapvetően két technológiában folytatható. Ezek beruházási és üzemeltetési költségei alapvetően eltérnek egymástól.

Brikett állítható elő

(1) a már szárított faanyagot feldolgozó üzemek por- és finomforgács hulladékaiból, szalmaőrleményből illetve az

(2) elsőleges fafeldolgozás változó nedvességtartalmú, utánaprítást, szárítást, osztályozást és technológiai anyagmozgatást igénylő fűrészpor- fa- és kéreg-hulladékaiból, mezőgazdasági melléktermékekből, termesztett energianövényekből.

A legegyszerűbb és legolcsóbb megoldás a száraz, utánkezelést már nem igénylő faanyagok brikettálása. Ez esetben, ha por/finomforgács áll rendelkezésre, csak az alapanyag-tárolásra, présgépre és termék-kezelésre van szükség. Ilyen hulladék brikettálásához 50-2500 kg/h áteresztésű gépek állnak rendelkezésre.

Egyszerű technológiával végezhető a brikettálás akkor is, ha darabos biomassza áll rendelkezésre (pl. fűrészipari darabos hulladék). Ekkor egy speciális aprítógép gépsorba állításával valósítható meg a technológia.

2.2.4.2. ábra Forrás: Werkfoto

A 2.2.4.2. ábrán a darabos hulladék (raklap) aprítását végzi az első gép. Az előállított brikettálási alapanyag pneumatikus szállítással a ciklonba jut, ahonnan a tárolóba kerül. A tárolóból kiadagolón keresztül jut az adagolócsigához, onnan a présgépbe. A szállítólevegő a ciklonból visszajut az aprítógéphez.

Nedves alapanyagból brikettet előállítani lényegesen összetettebb feladat. Ez esetben gondoskodni kell az alapanyag aprításáról, szárításáról, és csak ezt követően történhet a brikettálás.

A szárításhoz (ami történhet füstgázzal is) szükséges:

• a szárító füstgázt előállító biomasszás tüzelőberendezés

• a tüzelőanyagot a tüzelőberendezéshez mozgató zárt csőrendszer csigákkal) és a tüzelőanyag-tároló

• füstgázmozgató ventillátor

• kémény a füstgáz elvezetéséhez, ha a szárító áll

• szárítódob és vezérlése

• a szárítódobhoz kémény

• a füstgázgenerátor vezérlése

• a szárított anyag tároló silója

• stb.

A szárítót célszerű, illetve lehet a munkafolyamat közben a már kiszárított anyagból előállított füstgázzal is szárítani. Nedves alapanyag égetésekor változik a füstgáz víztartalma, ezért romlik a szárítás hatékonysága.

Átlagos színvonalú műszaki megoldás esetében a szárított anyag 20-25%-a kerül elégetésre a füstgáz előállításához. A nedves alapanyag brikettálásához kifejlesztett gépet a 2.2.4.3. ábra mutatja be.

2.2.4.3. ábra

Az alapanyag (darabos) az erdőgazdálkodásból érkezik a fogadóhelyre (1). Mágneses fémkereső alatt (3) áthaladva aprítógéppel (4) felaprítják, majd a porsilóban (6) tárolt fűrészport is adagolják. A kevert alapanyag a dobszárítóban (9) szárad, és a szárazanyag-tárolóban (13) kerül tárolásra. A tárolóból a kiadagoló (14) közreműködésével kerül a fapor az ellátó szállítószalagra (15), amelyről a présgépekbe (16) kerül.

A nedves technológia fajlagos mutatói (energiaigény, energetikai többszörös, termelési költség) lényegesen rosszabbak, mint a szárazanyag-technológiában, ezért csak nagyon olcsó alapanyag, és nagy üzemméret (nagy tömegáram [t/h]) esetében lehet gazdaságos.