A biomassza energetikai hasznosítása

Az előadások a következő témára: "A biomassza energetikai hasznosítása"— Előadás másolata:

1 A biomassza energetikai hasznosítása
2008. április 17. Kaszás Csilla

2 Előző előadáshoz Salix viminalis – egyéves hajtások négyéves tövön.

3 Energiaültetvény betakarítása

4 RENEXPO Nemzetközi kiállítás és konferencia
– A megújuló iparágak seregszemléje – HUNGEXPO BUDAPESTI VÁSÁRKÖZPONT – Albertirsai út 10. (Expo tér 1.) – Nyitvatartás:    Belépő díj (a kiállításra): Csütörtök – : Ft Péntek – : Ft Szombat – : ingyenes

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

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

7 Szalmabála Sűrűség: 80 – 160 kg/m3 Nedvességtartalom: 20%
Fűtőérték: 13,5 MJ/kg Méretei (bálázó típusától függően): 1,5 * 1,5 * 2,4 m

8 Hasábfa Nedvességtartalom: <20% (2 év tárolás)
Fűtőérték: MJ/kg Hossz egységesíthető: cm Energiafelhasználása csekély Tüzelése nem automatizálható rönkhasító

9 Faapríték Sűrűség (ömlesztett) : 200 - 400 kg/m3
Nedvességtartalom: 40%: nedves 20%: légszáraz (több hét szárítás után) Méretei: 1-10cm * 4 cm

10 Faapríték kezelése Ömlesztve szállítható Adagolás:
Szállítócsiga Szállítószalag Pneumatikus szállító Széleskörű hasznosítás különböző típusú kazánokban

11 Tárcsás aprítók Mobil aprító

12 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

13 Pellet Ömlesztett sűrűség: 650 kg/m3 Nedvességtartalom: <8%
Fűtőérték: MJ/kg Átmérő: mm

14 Brikett Brikett sűrűség: 900 - 1300 kg/m3 Nedvességtartalom: <10%
Fűtőérték: MJ/kg Méret: > 50 mm

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

16 Tömörítést befolyásoló jellemzők
Aprítéknagyság Sűrűség Súrlódási tényező Nedveségtartalom Összetétel

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

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

19 Présgép általános felépítése
Présfej Tömörítést végző elemek (csiga/görgő/dugattyú) Préshüvely

20 Préselés paraméterei Nyomás: > 100 kPa
Hőmérséklet: (a nyomás következtében) °C – présfej hűtésével/fűtésével szabályozható Állandó nedvességtartalomra méretezve Adalékanyagok: max. 2% pl.: kukoricaliszt, fenyőfakéreg, vinasz

21 Pelletizáló felépítése
kétgörgős gyűrűs matricával dolgozó prés 1. pelletizálandó anyag; 2. gyűrűs matrica présfuratokkal; 3. vágókések

22 Dugattyús brikettáló felépítése

23 Komplett pelletüzem sémája

24 Logisztika kialakítása

25 Szilárd tüzelőanyagok égései folymata
1. felmelegedés (<100°C) 2. száradás ( °C) 3. pirolitikus bomlás ( °C; CO, CmHn) 4. folyékony és szilárd anyagok elgázosodása (primer levegő + pirolízisgáz, °C) 5. szén elgázosodása (vízgőz, CO2 segítségével, °C) 6. éghető gázok oxidációja (szekunder levegő, °C)

26 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

27 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%

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

29 Szalmabálatüzelő berendezés kiszolgálása
Előtároló létesítése (min. 1 napi tü.a.) Szállítás: homlokrakodó kötöttpályás rendszer Speciális bálabontó gépek

30 Szalmatüzelés Átégetős (rostélyos) kazán

31 Szalmatüzelés Szabályozás a tüzelőanyag adagolásával

32 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

33 Pellet és apríték tüzelése
Automatikus adagolás Teljesítményszabályozás Egyedi fűtéstől több MW-ig Pellet: elsősorban egyedi fűtéshez Állandó minőség Nagy energiasűrűség Jól csomagolható

34 Tárolás

35 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

36 Napkollektorral kombinált fűtésrenszer

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

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

39 Pirolízis - elgázosítás
Izzó, parázsló biomassza Oxigén-szegény környezet

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

41 Keletkező anyagok Gázok Faszén Hamu Kátrány

42 Elgázosítás fajtái, keletkezett anyagok megoszlása

43 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)

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

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

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

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

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

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

50 Elrendezési rajz

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

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