A biomassza energetikai hasznostsa II 2 Szilrd biomassza

A biomassza energetikai hasznosítása II.

2. Szilárd biomassza termékek Feldolgozás energiaigénye/ biomassza energiatartalma • • • Szalmabála Hasábfa Faapríték Pellet Brikett 0, 1 % 0, 5 % 2% 2%

Szalmabála • Sűrűség: 80 – 160 kg/m 3. • Nedvességtartalom: 20%. • Fűtőérték: 13, 5 MJ/kg. • Méretei (bálázó típusától függően): 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/m 3 • Nedvességtartalom: 40%: nedves 20%: légszáraz (több hét szárítás után). • Méretei: 1 -10 cm * 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. Behúzóhenger 9. adagoló-leszorító forgáspont 10. rosta 11. ellenkés 12. támasz 13. tüskés behúzóhenger 14. behúzószalag meghajtóhenger 15. gumiheveder 16. támasztógörgő

Pellet • Ömlesztett sűrűség: 650 kg/m 3. • Nedvességtartalom: <8%. • Fűtőérték: 17 -19 MJ/kg. • Átmérő: 3 -25 mm.

Brikett • Brikett sűrűség: 900 - 1300 kg/m 3 • 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 Kétrotoros kalapácsos aprító 1: forgórész kalapácsokkal 2: hornyolt törőlemezek

Szalma pellet • Bálabontás: – Szálas szalma sűrűsége 60 -80 kg/m 3. – Gravitációs hozzávezetés nem elegendő. – Előtömörítő szerkezet (csiga). • Présgép felépítése: – Présfej, – Tömörítést végző elemek (csiga/görgő/dugattyú), – Préshüvely. • Préselés paraméterei: – Nyomás: > 100 k. Pa – 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 prés 1. pelletizálandó anyag; 2. 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, Cm. Hn); 4. folyékony és szilárd anyagok elgázosodása (primer levegő + pirolízisgáz, 230 -500 °C); • 5. szén elgázosodása (vízgőz, CO 2 segítségével, 500700 °C); • 6. éghető gázok oxidációja (szekunder levegő, 7001400 °C).

Tökéletlen égés • Tökéletlen égés miatti kibocsátás: – CO, – C (korom), – C m. H n , – 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: homlokrakodó kötöttpályás 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 • Kapcsolt hő- és villamosenergia -termelés • Villamosenergia- termelés – η E+Q≈ 60 -85 %. – ηE ≈ 25 -44 %.

4. Pirolízis - elgázosítás • Izzó, parázsló biomassza • Oxigén-szegény környezet

Keletkező anyagok • Gázok • Faszén • Hamu • Kátrány

Pirolízis-elgázosítás • Pirolízis: – – 200 °C, Oxigén nélkül, Endoterm, CO 2, szénhidrogének. • Elgázosítás – 500 °C, – Gázosítók: O 2, CO 2, H 2 O, – Keletkezik (szintézisgáz): CO, H 2, CH 4.

Elgázosítás fajtái, keletkezett anyagok megoszlása

Gázösszetétel (V/V) • Környezeti levegő: [5 MJ/Nm 3] – – – CO: 16 %, H 2: 24 %, CH 4: 2 %, CO 2: 16 %, N 2: 42 %. • Tiszta oxigén: [10 MJ/Nm 3] – – CO: 28 %, H 2: 41 %, CH 4: 3 %, CO 2: 28 %.

Gáz tisztítása • Hamu: – Ciklon, – Szűrő. • Kátrány: – Atmoszférikus mosással, – Katalitikus leválasztóval. • CO 2: – Nagy nyomáson lehet kimosatni.

Fixágyas elgázosítók • Egyenáramú • Ellenáramú – 700 -900°C – Egyszerű, könnyen szabályozható – Kátránytartalom sok – – 700 -1200 °C Jól szabályozható Kevés kátrány Tü. a. minőségére kényes tüzelőanyag gáz tüzelőanyag levegő gáz

Fluidágyas elgázosító – < 900 °C. – Elgázosodás gyors és hatékony. – Hőmérséklet jól szabályozható. – Salak kezelhető. – Tü. a. minőségére kevésbé érzékeny.

Légbefúvásos elgázosító gáz Biomassza + levegő – 1500°C. – Kísérleti stádiumban van. – Nagyon kis szemcseméret szükséges. – Szabályozása összetett. – Kátránymentes.

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 Hőveszteség 3528 k. Wth Elgázosító η≈80% Gáztisztító és kondicionáló rendszer 3500 k. Wth 12600 MJ/h 2240 Nm 3/h Hamu, kátrány Primer levegő 1000 kg/h biomassza 10% nedvességtartalom 4410 k. Wth Gázmotor FBLD 480 612 k. We Szárító Füstgáz 700 k. Wth Kiadható hő (90 °C) 900 k. Wth

Elrendezési rajz