A biomassza energetikai hasznosítása 2008. április 17. Kaszás Csilla kaszas@lgenergia.axelero.net

Előző előadáshoz Salix viminalis – egyéves hajtások négyéves tövön.

Energiaültetvény betakarítása

RENEXPO Nemzetközi kiállítás és konferencia – A megújuló iparágak seregszemléje – 2008.04.24-26. HUNGEXPO BUDAPESTI VÁSÁRKÖZPONT – Albertirsai út 10. (Expo tér 1.) – Nyitvatartás: 10.00 - 18.00    Belépő díj (a kiállításra): Csütörtök – 2008.04.24.: 1.000 Ft Péntek – 2008.04.25.: 1.000 Ft Szombat – 2008.04.26.: ingyenes http://www.renexpo-budapest.com/

Ütemterv Április 10. – biomassza fogalma, bevezetés – hasznosítás lehetőségei – hazai potenciál Április 17. – biomassza előkészítése: pelletálás, brikettálás – közvetlen tüzelés – pirolízis Május 8. – biogáz – bioetanol – biodízel

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

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%: nedves 20%: 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. Behúzóhenger 9. adagoló-leszorító forgáspont 10. rosta 11. ellenkés 12. támasz 13. tüskés behúzóhenger 14. behúzószalag meghajtóhenger 15. gumiheveder 16. támasztógörgő Dobos aprító

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

Tömöríthető alapanyagok Erdészeti és faipari melléktermékek: Fűrészpor Forgács Apríték Mezőgazdasági melléktermékek: Szalma és kukoricaszár Ipari feldolgozás melléktermékei: Pl: napraforgóhéj

Tömörítést befolyásoló jellemzők Aprítéknagyság Sűrűség Súrlódási tényező Nedveségtartalom Összetétel

Előkészítés: Kalapácsos utóaprító Kétrotoros kalapácsos aprító 1: forgórész kalapácsokkal 2: hornyolt törőlemezek

Szalma előkészítése Bálabontás Szálas szalma sűrűsége 60-80 kg/m3 Gravitációs hozzávezetés nem elegendő Előtömörítő szerkezet (csiga)

Présgép általános 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 prés 1. pelletizálandó anyag; 2. gyűrűs matrica présfuratokkal; 3. vágókések

Dugattyús brikettáló felépítése

Komplett pelletüzem sémája

Logisztika kialakítása

Szilárd tüzelőanyagok égései folymata 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% Kevesebb égési levegő, kevesebb füstgáz Fűtőértéket alig növeli Lignit: 1-1,5 % Illóanyag: 70-85%

Tüzelési technológiák Szalmatüzelés Hasábfa- és brikett-tüzelés Apríték- és pellet-tüzelés

Szalmabálatüzelő 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: Oldalsó: Felső: A tüzelőanyag mennyisége „önmagát szabályozza” Visszagyulladás veszélye fennáll Nehézkesen szabályozható Oldalsó: Gyors szabályozhatóság Visszagyulladás veszélye Inhomogén tűzágy, pellet gyakran lepotyog a hamuval Felső: Visszagyulladás veszélye nem áll fen Homogén tűzágy, jó kiégés Pellet-szint monitoringja a tűztérben nehézkes

Napkollektorral kombinált fűtésrenszer

Villamosenergia termelés gőzkörfolyamatú erőműben η ≈ 36% Kogeneráció (kapcsolt hő és vill.en.) η e≈ 33% η th≈ 57%

Hulladékégetés Elsősorban ártalmatlanítás a feladat Égés során a hulladék mérete, súlya csökken: könnyebben tárolható Kórokozókat elpusztítja Energiatermelés másodlagos Másodlagos környezetszennyezés

Pirolízis - elgázosítás Izzó, parázsló biomassza Oxigén-szegény környezet

Pirolízis - elgázosítás 200 °C Oxigén nélkül Endoterm CO, CO2, szénhidrogének Elgázosítás 500 °C Gázosítók: O2, CO2, H2O Keletkezik: CO, H2, CH4

Keletkező anyagok Gázok Faszén Hamu Kátrány

Elgázosítás fajtái, keletkezett anyagok megoszlása

Gázösszetétel Környezeti levegő (5 MJ/m3) Tiszta O2 (10 MJ/m3) CO: 16 %(V/V) H2: 24 %(V/V) CH4: 2 %(V/V) CO2: 16 %(V/V) N2: 42 %(V/V) Tiszta O2 (10 MJ/m3) CO: 28 %(V/V) H2: 41 %(V/V) CH4: 3 %(V/V) CO2 28 %(V/V)

Gáz tisztítása Hamu: Kátrány: CO2: Ciklon Szűrő Atmoszférikus mosással Katalitikus leválasztóval CO2: Nagy nyomáson lehet kimosatni

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

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 Biomassza + levegő

Energetikai felhasználás Gáz halmazállapot előnye: kezelhetőség Viszonylag új technológia, most kezd belépni a piacra; elsősorban decentralizált villamosenergia-termelésre: gázmotor, gázturbina -> kogeneráció

Faelgázosító kiserőmű folyamatábrája Hőveszteség 3528 kWth Gáztisztító és kondicionáló rendszer 3500 kWth 12600 MJ/h 2240 Nm3/h Elgázosító η≈80% Hamu, kátrány Gázmotor FBLD 480 612kWe Gázmotor FBLD 480 612kWe Primer levegő 1000 kg/h biomassza 10% nedvességtartalom 4410 kWth Szárító Füstgáz 700 kWth Kiadható hő (90 °C) 900 kWth

Elrendezési rajz

Következő előadás témája Biogáz (anaerob fermentáció) Bioetanol (alkoholos fermentáció) Biodízel

Energetikai mérnök kollégákat kérem, fáradjanak előre! Köszönöm a figyelmet Energetikai mérnök kollégákat kérem, fáradjanak előre!