A biomassza

energetikai hasznosítása

II.

2. Szilárd biomassza termékek

• Szalmabála• Hasábfa 0,1 %• Faapríték 0,5 %• Pellet 2 %• Brikett 2 %

Feldolgozás energiaigénye/ Feldolgozás energiaigénye/ biomassza energiatartalmabiomassza energiatartalma

Szalmabála

• Sűrűség: 80 – 160 kg/m3.

• Nedvességtartalom: 20%.• Fűtőérték: 13,5 MJ/kg.• Méretei (bálázó típusától

függően): 1,5 * 1,5 * 2,4 m.

Hasábfa

• Nedvességtartalom: <20%(2 év tárolás).

• Fűtőérték: 15-20 MJ/kg.• Hossz egységesíthető: 25-50 cm.• Energiafelhasználása csekély-

• Tüzelése nem automatizálható.

rönkhasító

Faapríték

• Sűrűség (ömlesztett): 200 - 400 kg/m3

• Nedvességtartalom: 40%: nedves20%: légszáraz (több hét szárítás után).

• Méretei:1-10cm * 4 cm.

Faapríték kezelése

• Ömlesztve szállítható.• Adagolás:

– Szállítócsiga,– Szállítószalag,– Pneumatikus szállító.

• Széleskörű hasznosítás különböző típusú kazánokban.

Tárcsás aprítók

Mobil aprító

Dobos aprító

1. burkolat 2. rostatartó 3. késdob 4. fedlap 5. aprítókés 6. késdob csapágyazás 7. rugalmas felfüggesztésű felső adagoló-leszorító 8. Behúzóhenger9. adagoló-leszorító forgáspont 10. rosta 11. ellenkés 12. támasz 13. tüskés behúzóhenger 14. behúzószalag meghajtóhenger 15. gumiheveder 16. támasztógörgő

Pellet

• Ömlesztett sűrűség: 650 kg/m3.

• Nedvességtartalom: <8%.• Fűtőérték: 17-19 MJ/kg.• Átmérő: 3-25 mm.

Brikett

• Brikett sűrűség: 900 - 1300 kg/m3

• Nedvességtartalom: <10%

• Fűtőérték: 17-19 MJ/kg

• Méret: > 50 mm

Tömörítés

• Tömöríthető alapanyagok:– Erdészeti és faipari melléktermékek:

• Fűrészpor,• Forgács,• Apríték.

– Mezőgazdasági melléktermékek:• Szalma és kukoricaszár.

– Ipari feldolgozás melléktermékei:• Pl: napraforgóhéj.

• Tömörítést befolyásoló jellemzők:– Apríték-nagyság,– Sűrűség,– Súrlódási tényező.– Nedveség-tartalom,– Összetétel.

Előkészítés: Kalapácsos utóaprító

1: forgórész kalapácsokkal2: hornyolt törőlemezek

Kétrotoros kalapácsos aprító

Szalma pellet

• Bálabontás:– Szálas szalma sűrűsége 60-80 kg/m3.

– Gravitációs hozzávezetés nem elegendő.– Előtömörítő szerkezet (csiga).

• Présgép felépítése: – Présfej,– Tömörítést végző elemek (csiga/görgő/dugattyú),– Préshüvely.

• Préselés paraméterei:– Nyomás: > 100 kPa– Hőmérséklet: (a nyomás következtében) 80-150 °C – présfej

hűtésével/fűtésével szabályozható– Állandó nedvességtartalomra méretezve– Adalékanyagok: max. 2% (pl.: kukoricaliszt, fenyőfakéreg,

vinasz)

Pelletizáló felépítése

kétgörgős gyűrűs matricával dolgozó préskétgörgős gyűrűs matricával dolgozó prés1. pelletizálandó anyag; 1. pelletizálandó anyag; 2. gyűrűs matrica présfuratokkal; 3. vágókések2. gyűrűs matrica présfuratokkal; 3. vágókések

Dugattyús brikettáló felépítése

Komplett pelletüzem sémája

Logisztika kialakítása

3. Szilárd tüzelőanyagok

• Égési folyamatok:• 1. felmelegedés (<100°C);• 2. száradás (100-150 °C);• 3. pirolitikus bomlás (150-230°C; CO, CmHn);• 4. folyékony és szilárd anyagok elgázosodása

(primer levegő + pirolízisgáz, 230-500 °C);• 5. szén elgázosodása (vízgőz, CO2 segítségével, 500-

700 °C);• 6. éghető gázok oxidációja (szekunder levegő, 700-

1400 °C).

Tökéletlen égés

• Tökéletlen égés miatti kibocsátás:– CO,– C (korom),

– CmHn,

– Elégetlen részecskék.

• Megelőzhető:– Min. 800 °C,– Légfelesleg

tényező: > 1,5– Égési zónában

töltött idő > 0,5 s.

Biomassza tüzeléstechnikai jellemzői

• Összetétel:– C: 45-50%– O: 40-45%– H: 6%– S: 0,02-0,1%

• Illóanyag:70-85%

Kevesebb égési levegő, kevesebb füstgáz

Fűtőértéket alig növeli

Lignit: 1-1,5 %

Tüzelési technológiák

• Szalmatüzelés.

• Hasábfa- és brikett-tüzelés.

• Apríték- és pellet-tüzelés.

Szalmabála-tüzelő berendezés kiszolgálása

• Előtároló létesítése (min. 1 napi tü.a.)• Szállítás:

homlokrakodókötöttpályás

rendszer• Speciális bálabontó

gépek

Szalmatüzelés

Átégetős (rostélyos) kazán

Szalmatüzelés

Szabályozás a tüzelőanyag adagolásával

Hasábfa és brikett tüzelés

• Egyedi, ill. kis teljesítményű központi fűtéshez – kályhák, kazánok, kandallók.

• Kényelem:– tü.a. utánpótlás naponta

egyszer,– Automatikus szabályozás a

légfelesleg-tényezővel.

• Környezetvédelem:– Emisszió-szonda.

Pellet és apríték tüzelése

• Automatikus adagolás.• Teljesítményszabályozás.• Egyedi fűtéstől

több MW-ig.

• Pellet:– elsősorban egyedi fűtéshez,– állandó minőség,– nagy energiasűrűség,– jól csomagolható.

Tárolás

Betáplálás

• Alsó:– A tüzelőanyag mennyisége „önmagát szabályozza”;– Visszagyulladás veszélye fennáll;– Nehézkesen szabályozható.

• Oldalsó:– Gyors szabályozhatóság;– Visszagyulladás veszélye fennáll;– Inhomogén tűzágy, pellet gyakran lepotyog a hamuval.

• Felső:– Visszagyulladás veszélye nem áll fenn;– Homogén tűzágy, jó kiégés;– Pellet-szint monitoringja a tűztérben nehézkes.

Napkollektorral kombinált fűtési rendszer

Villamosenergia-termelés gőzerőműben

• Villamosenergia- termelés

– ηE ≈ 25-44 %.

• Kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés

– η E+Q≈ 60-85 %.

4. Pirolízis - elgázosítás

• Izzó, parázsló biomassza

• Oxigén-szegény környezet

Keletkező anyagok

• Gázok

• Faszén• Hamu• Kátrány

Pirolízis-elgázosítás

• Pirolízis:– 200 °C, – Oxigén nélkül,– Endoterm,

– CO, CO2, szénhidrogének.

• Elgázosítás– 500 °C,– Gázosítók:

O2, CO2, H2O,

– Keletkezik (szintézisgáz): CO, H2, CH4 .

Elgázosítás fajtái, keletkezett anyagok megoszlása

Gázösszetétel (V/V)

• Környezeti levegő: [5 MJ/Nm3]– CO: 16 %,

– H2: 24 %,

– CH4: 2 %,

– CO2: 16 %,

– N2: 42 %.

• Tiszta oxigén:[10 MJ/Nm3]– CO: 28 %,

– H2: 41 %,

– CH4: 3 %,

– CO2: 28 %.

Gáz tisztítása

• Hamu:– Ciklon,– Szűrő.

• Kátrány: – Atmoszférikus mosással,– Katalitikus leválasztóval.

• CO2:– Nagy nyomáson lehet kimosatni.

Fixágyas elgázosítók

• Ellenáramú– 700-900°C– Egyszerű, könnyen

szabályozható– Kátránytartalom sok

• Egyenáramú– 700-1200 °C– Jól szabályozható– Kevés kátrány– Tü.a. minőségére

kényes

levegő

tüzelőanyaggáz

levegő

tüzelőanyag

gáz

Fluidágyas elgázosító

– < 900 °C.– Elgázosodás gyors

és hatékony.– Hőmérséklet jól

szabályozható.– Salak kezelhető.– Tü.a. minőségére

kevésbé érzékeny.

Légbefúvásos elgázosító

– 1500°C.– Kísérleti stádiumban van.– Nagyon kis szemcseméret

szükséges.– Szabályozása összetett.– Kátránymentes.

gáz

Biomassza + levegő

Energetikai felhasználás

• Gáz halmazállapot előnye: kezelhetőség.

• Viszonylag új technológia:– most kezd belépni a piacra; – elsősorban decentralizált

villamosenergia-termelésre: gázmotor, gázturbina -> kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés.

Faelgázosító kiserőmű folyamatábrája

Elgázosítóη≈80%

Gáztisztító és kondicionáló rendszer

Hőveszteség

Hamu, kátrány

Szárító

Primer levegő

GázmotorFBLD 480612kWe

GázmotorFBLD 480612kWe

Füstgáz700 kWth

Kiadható hő (90 °C)900 kWth

1000 kg/h biomassza10% nedvességtartalom

4410 kWth

3500 kWth12600 MJ/h2240 Nm3/h

3528 kWth

Elrendezési rajz