Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

1 Faipari hulladékok hasznosítása kapcsolt hő- és villamos energia fejlesztésére Készítette: Prof. Dr. Lang Miklós Prof. Dr. Varga Mihály egyetemi tanár.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "1 Faipari hulladékok hasznosítása kapcsolt hő- és villamos energia fejlesztésére Készítette: Prof. Dr. Lang Miklós Prof. Dr. Varga Mihály egyetemi tanár."— Előadás másolata:

1 1 Faipari hulladékok hasznosítása kapcsolt hő- és villamos energia fejlesztésére Készítette: Prof. Dr. Lang Miklós Prof. Dr. Varga Mihály egyetemi tanár Dr. Németh Gábor Ph.D. egyetemi adjunktus „Fa, mint megújuló energiaforrás” Sopron, szeptember 04.

2 2 Nem veszélyes és veszélyes faalapú hulladékok [16/2001. (VII. 18.) KöM rendelet a hulladékok jegyzékéről] A faalapú hulladékok

3 február 21.-én az Európai Közösségek Bizottsága által COM(2007) 59 számon kiadott „Tájékoztató közlemény a hulladékról és a melléktermékekről” hulladéknak nevezhető minden olyan tárgy, anyag, anyaghalmaz, mely a termelés során a termék mellett, valamint a termék elhasználódása során keletkezik, újrafelhasználása (reuse) és újrahasznosítása (recycle) nem megoldható, és az közvetlenül vagy közvetve veszélyezteti a környezetet.. ? Melléktermék A melléktermék feldolgozásának folyamatában mindenképpen vannak olyan műveletek, melyeket a további hasznosítás érdekében el kell végezni. Amennyiben ezek a műveletek a termelési folyamat szerves részét képezik, az anyag még nyugodtan tekinthető mellékterméknek. Ha azonban további visszanyerésre van szükség a további felhasználás végett, - még abban az esetben is, ha a felhasználás biztos - az anyagot sok esetben hulladéknak kell tekinteni a alapanyag visszanyerés befejezéséig.

4 4 Előtérben a faalapú hulladékok Magyarországon becslések szerint az évente - a hozzávetőleg 1,8 millió ha. erdővel borított területből - kitermelt nettó faanyagtérfogat 5,6 millió m 3, melyből 2,7 millió m 3 ipari célú, míg 2,9 millió m 3 energetikai célú. (2007., Országos megoszlás, 66%-os statisztikai felvétel alapján számított érték. Forrás: ÁÉSz ) Mintegy millió 1,2-1,5 millió m 3 fahulladék miatt nagy jelentőséget kell tulajdonítani a tovább-feldolgozásnak, hasznosításnak. 1 m 3 hengeres élőfára vetített hulladék (felméréseim alapján) Az főre jutó fatermék fogyasztás ~0,15 m 3 /év (0,27 m 3 /év élőfa), míg az energetikai célra kitermelt fa esetén ez az arány ~0,32 m 3 /év. Elhasználódott fatermék („RW: Recovered wood, Altholz”) Lerakás „Az otthon melege” „Termelő oldal” „Fogyasztói oldal”

5 5 Ipari fahulladék/melléktermék Elhasználódott fatermék Faalapú hulladékok/melléktermékek alapcsoportosítása (veszélyes, és nem veszélyes) FafeldolgozásiErdőgazdasági •Építési, bontási hulladék •Csomagolóanyagok és használatra alkalmas tömör faanyag •Egyéb újra felhasználható faanyagú termékek Általánosságban elmondható, hogy a kezelt fák többségében veszélyes anyagnak számítanak, a bennük levő védőszer összetétele miatt (pl. réz, arzén, króm, stb.) „CCA”. ezeket általában veszélyes hulladék-égetőkbe viszik. Ugyanakkor sikeres kutatások melyek közül az egyik legsikeresebb talán a biológiai kezelés, amikor a mérgező összetevőket ártalmatlan vagy kevésbé mérgezőanyagokká alakítják mikroorganizmusok, enzimek által. A barna korhadás gombáját (Antrodia-A. vaillantii) használták erre a célra, mivel a CCA-val szennyezett aprított faanyag ezen gombás fertőzés során oxálsavat termel. Ebben a formában az összetevők nagy része már kimosható a faanyagból Másik ígéretes megoldás az elektrodialízis, mely során az elektródokat feszültség alá helyezzük (az elektródok között sóoldatot vezetnek keresztül), s így az ionok a megfelelő elektródok felé vándorolnak: a katód (negatív elektród) felé a kationok, míg az anód (pozitív elektród) felé az anionok áramlanak.

6 6 A falapú csomagolási hulladékok Környezetvédelmi termékdíjat megfizetni 16 Ft/kg. VAGY Termékdíj mentesség (gyártó tehát maga teljesíti a csomagolási hulladék- visszagyűjtési kötelezettségét, vagy hatósági engedélyekkel rendelkező hulladékbegyűjtő és -hasznosító cégekkel szerződést ) VAGY A kötelezett hasznosítást koordináló szervezettel (jelenleg 6,7 és 7 Ft/kg között kell fizetni faalapú csomagolási anyagok esetén a vállalatoknak a különböző koordináló szervezeteknek), mely fizet a hasznosításért 6,5 Ft/kg összeget A koordináló szervezet begyűjti és hasznosítja a kibocsátott és hulladékká vált csomagolás 54%-át, oly módon, hogy az anyagában hasznosított hulladékmennyiség aránya elérje a 33%-ot. Európai Unió 94/62. számú (ún. csomagolási) irányelvének évi módosításában szereplő minimális, újrafeldolgozási célkitűzései !!!!!!!!!!!!! 150 ezer tonna/év !!!!!!!!!!

7 7 Faalapú hulladékok kezelésének betartandó hierarchiája Faalapú hulladékok hasznosítása: Reuse (újrafelhasználás)----- pl.: többutas raklapok Recycle (újrafeldolgozás) Recovery (energetikai visszanyerés)

8 8 Faipari termékek, hulladékok/melléktermékek életútjának folyamatmodellje

9 9 Hasznosítási és ártalmatlanítási lehetőségek kapcsolata a faalapú hulladékokkal (Az ábrán a piros vonalak gyakorlatilag a hulladék/melléktermék „végső” energetikai hasznosításának vagy ártalmatlanításának útjához kapcsolódnak, míg a zölddel jelölt vonal segítségével az elsődleges hasznosítási eljárások iránya látható.)

10 10 Energetikai hasznosítás A faalapú hulladékok energetikai hasznosítása során hőt, áramot, vagy a kettő kombinációját kapjuk. Forrás: Dr. Johann Geyer (2005): Biomass district heating systems: Europaisches Zentrum für Erneuerbare Energia Güssing GmbH. Güssing

11 11 Előtoló rostélyos tüzelőberendezés sémájaAlátolós égetés Előtéttüzelő berendezés Befúvatásos égetés A stacioner és a körforgó fluidizációs rendszer Forrás: Dr. Johann Geyer (2005): Biomass district heating systems: Europaisches Zentrum für Erneuerbare Energia Güssing GmbH. Güssing VAS GmbH. & Co KG Az energetikai felhasználás legegyszerűbb módja tehát a közvetlen eltüzelés

12 12 A fa- és egyéb szilárd hulladékokból többféle technológia szerint nyerhetünk gázt. Egyik eljárás az oxidáló közegek kizárásával végzett hőbontás (pirolízis). A pirolízis nagy karbontartalmú anyagok lebontását és depolimerizációját eredményezi. A folyamat egyik terméke a fagáz, amelyet energiaforrásként használhatunk. Rajta kívül szilárd ter­mékként faszén, folyékony anyagként kátrány és kátrányos víz keletkezik. Másik eljárás oxidáló közeg (levegő, oxigén) jelenlétében végzett elgázosítás. Ebben az esetben az elgázosítás magas hőmérsékleten, a sztöchiometriai mennyiségnél kevesebb oxidáló közeg jelenlétében zajlik le. Ilyen feltételek mellett a fa erősen bomlik és polimerizálódik, kis molekulájú gázok és szénhidrogének (CO, C0 2, Hz, CHQ stb.) képződnek. Oxidáló közeg jelenlétében a szilárd anyag mennyisége erőteljesebben csökken, a szilárd és folyékony termékek (faszén, kátrány) képződését alacsonyabb szinten lehet tartani, melyeket hűtéssel, szűréssel és tisztítással távolítanak el.

13 13 A kapcsolt energiatermelés egyszerűsített folyamata Kapcsoltan termelt energia: közös technológiai berendezésben, azonos tüzelőanyagokkal, legalább 65%-os energetikai hatásfokú energiaátalakítási folyamattal előállított villamos- és hőenergia

14 14 Kapcsolt energiatermelés lehetőségei •Gőz munkaközegű (hulladékhő a kondenzátorból kilépő gőzben): – ellennyomású, – elvételes kondenzációs, –kondenzációs (részleges és teljes hőkiadással). •Gázturbinás kombinációk (hulladékhő a gázturbinából kilépő füstgázban) – forróvízkazán, – gőzkazán, – ellennyomású gőzturbina, – elvételes kondenzációs gőzturbina. •Gázmotoros kombináció (hulladékhő a gázmotorból kilépő füstgázban, kenőolajban és hűtővízben). •Hőszivattyús hőtermelés (hulladékhő felhasználás). Hazánkban a CHP rendszereket kogeneráció névvel illetik, vagy ha az abszorbciós rendszer is jelen van a rendszerben, akkor a technológia trigeneráció névre hallgat A kapcsolt energiatermelésnél lehetőség van a szerves Rankine-ciklus (ORC = Organic Rankine Cycle) alkalmazására is ahol munkaközegként nagy molekulasúlyú szerves folyadékot használunk (termoolaj).

15 15 Kogenerációs rendszerek üzemeltetési paraméterei ParaméterekGőzturbina Diesel generátor GázmotorGázturbina Mikro turbina Villamos hatásfok 15-38%27-45%22-40%22-36%18-27% Teljes hatásfok80%70-80% 70-75%65-75% Jellemző teljesítmény (MW e ) Forrás:

16 16 A kapcsolt energiatermelés gázmotorral (egy lehetséges séma Forrás: Dr. Johann Geyer (2005): Biomass district heating systems: Europaisches Zentrum für Erneuerbare Energia Güssing GmbH. Güssing gázmotor levegő

17 17 Kapcsolt energiatermelés gőzturbinával Forrás: Dr. Johann Geyer (2005): Biomass district heating systems: Europaisches Zentrum für Erneuerbare Energia Güssing GmbH. Güssing VAS GmbH. & Co KG

18 18 Stirling-motor A Gáz állapotváltozásaira épül a mozgatása. A fahulladék a kazánban kerül elégetésre, a távozó füstgáz először a belépő égési levegőt előmelegíti, majd az hőcserélőn leadja a hőjének egy részét a fűtési víznek. Az eltávozó füstgáz maradék hője veszteségnek számít. Az égési levegő hőjéből dolgozik a Stirling-motor is, a beérkező 140 kW-ból 35 kW villamos áramot termel, a maradék hő pedig szintén az hőcserélőhöz kerül. (NASA RPS hajtómű alacsony hőmérsékletű fűtőberendezéssel) Problémák: Stirling-motor hideg és meleg oldali hőcserélői költségesek A leadott teljesítményt nehéz változtatni Felfűtéshez szükséges nagyon hosszú Munkaközeg: hidrogén, de nehéz megtartani a zárt térben szivárgás miatt A felvett hő az egyidejű motorhűtéssel együtt a bezárt munkagáz nyomásingadozását okozza, amely így egy vagy több dugattyúval egy tengelyen munkát tud végezni.

19 19 Gőzexpanziós Spilling motoron alapuló kapcsolt energiatermelési lehetőség Forrás: Hegedűs Attila (ERBE): Spilling expanziós motor A motor szabályozottan csökkenti a kazánban termelt gőz nyomását a kívánt technológiai nyomás értékre, tehát a berendezés automatikus nyomáscsökkentőként is üzemel. Egy speciális gőzerőfolyamaton alapuló lehetőség, mely egy hagyományos dugattyús gépből lett kialakítva. A hengerfejébe gőzt vezetünk és a gőz miközben a dugattyúkat lefelé tolja a gép tengelyén munkát végez.

20 20 Példaszámítás Spilling-motorra Adott egy vállalatnál tonna faipari hulladék (pl.: fűrészipari kéreg, nyesedék, fűrészpor, forgács, eselék) GJ hőértéket képvisel I.lehetőség: villamos teljesítmény igény: 300 kW hő teljesítmény igény: 4000 kW A szárítás hő- és villamos igénye II.lehetőség: villamos teljesítmény igény: 750 kW hő teljesítmény igény: 7200 kW Az üzem teljes hő és villamos igénye Villamos igényhez szükséges: •12500 tonna hulladék (melyből tonna gőz állítható elő) •300 kW SPILLING GŐZMOTOR- GENERÁTOR Az előállított villamos energia értéke: ~100 mFt/év, ehhez jön még a hőenergia értéke (~ mFt/év) Piaci ára mFt környező országokat is figyelembe véve Az előállított villamos energia értéke: ~250 mFt/év, ehhez jön még a hőenergia értéke (~ mFt/év) Villamos igényhez szükséges: •25000 tonna hulladék (melyből tonna gőz állítható elő) • kW SPILLING GŐZMOTOR- GENERÁTOR

21 21 Példaszámítás Spilling-motorra III. lehetőség: Adott: tonna faipari hulladék Nemesítés után: GJ hőértéket képvisel melyből tonna gőz állítható elő A gőz technológiai és fűtési célú átalakításával kapcsoltan kb millió kWh/év (~1 MWh) villamos energia termelhető. A vállalt hő és villamos igényei + Együttműködés megvalósítása helyi közintézményekkel, a területfejlesztés és munkahely teremtés érdekében

22 22 Összefoglalás, végszó Fő alapanyag források, melyek még nem kerültek hasznosításra: - Erdészeti és faipari üzemek hulladékainak egy része hiszen pl. a fakitermelési melléktermékek mennyisége az erdészetek szerint kb. 1,5 millió m 3 ! - Lakosság: Altholz

23 23 EU által december 17. elfogadott klímacsomag jelentős hatással fog bírni a faipari alapanyagokra és hulladékokra hasznosítására egyaránt, hiszen (mint ahogy az a bírálatban is olvasható) 2020-ig: 20%-kal kell csökkenteni az üvegházhatású gázok kibocsátását 20%-kal kell javítani az energiahatékonyságot 20%-ra kell növelni az összes primer energia felhasználáson belül a megújuló energiák felhasználását (Magyarország: 13%) 10-ra kell növelni a megújuló energiából előállított hajtóanyag felhasználását az összes felhasználáson belül. Adatok forrása: Bohoczky Ferenc, ny. vezető főtanácsos, az MTA Megújuló Albizottság tagja (2008)

24 24 Köszönöm megtisztelő figyelmüket!


Letölteni ppt "1 Faipari hulladékok hasznosítása kapcsolt hő- és villamos energia fejlesztésére Készítette: Prof. Dr. Lang Miklós Prof. Dr. Varga Mihály egyetemi tanár."

Hasonló előadás


Google Hirdetések