Biomassza tüzelés, mint megújuló energiaforrás

Biomassza tüzelés, mint

megújuló energiaforrás

P&T Szakmai Nap2010. október 28.

Baráth KárolyEnergy TechnoPlus Kft.

www.etpkft.hu

2

Biomassza tüzelés, mint megújuló energiaforrás

Az emberiség egyik legősibb tevékenysége a biomassza tüzelés

3


Biomasszának nevezzük az egy élettérben, egy adott pillanatban jelen lévő szerves anyagok és élőlények összességét.

A biomassza a bioszférában található ökoszisztéma része.

A szén, a kőolaj és a földgáz után világ negyedik legelterjedtebb energiaforrása a biomassza.

Részaránya az energia hordozók

között kb. 12 %, a megújuló energiatermelésnek viszont kb. 75%-át teszi ki.

4

Erdőgazdasági és fafeldolgozási hulladékok nyesedékek aprítékok faháncs fűrészpor

Energetikai célra termesztett növények energia erdők energia nád energia fűz stb.

Biomassza tüzelés, mint megújuló energiaforrás.

Az energetikai célra hasznosítható biomasszák főbb fajtái

5


Hagyományos mezőgazdasági termények melléktermékei szalma szőlővenyige kukorica csutka és szár, stb.

Állati eredetű biomassza trágya vágóhídi hulladékok, maradványok

Emberi eredetű biomassza szerves szemét biológiailag lebomló hulladékok

Az energetikai célra hasznosítható biomasszák főbb fajtái

6


A Magyarországon a tüzelésre felhasználható mező- és erdőgazdasági melléktermékek, ill.

hulladékok mennyisége

Melléktermék Szalma (bálás)

Kukorica-szár

Kukorica-csutka

Napraforgó-szár

Nyesedék venyige

Fa hulladék

Termelt mennyiség (106/t/év) 4,5-7,5 10,0-13,0 1,0-1,2 0,4-1,0 1,0-1,5 1,0-1,5 Eltüzelhető mennyiség (106/t/év)

1,5-2,0 3,0-4,0 0,4-0,6 0,3-0,4 0,5-0,7 0,5-0,7

Nedvességtartalom betakarításkor

(%) 10-20 40-65 30-40 30-35 30-45 20-45

Nedvességtartalom tárolás után (%)

13-15 22-43 12-20 18-25 15-20 15-25

Fűtőérték MJ/kg (18% nedv.tart.)

13,5 13,0 13,5 11,5 14,8 15,0

7


A biomassza energiatartalma hasznosítható...

Közvetlen tüzeléssel, kezelés nélkül, vagy kezelve

Anaerob fermentálást követően biogázként

Alkohollá alakítva (erjesztéssel) üzemanyagként

Kémiai átalakítást követően (cseppfolyósítás, vagy

elgázosítás) égethető üzemanyagként, vagy gázként

Növényi olajok észterezésével kinyert biodieselként

8


Megújuló alapú tüzelőanyagok

9


Az egyes megújuló tüzelőanyagok energia gazdálkodási paraméterei

Tüzelőanyag Beszerzési ár Fűtőérték Fajlagos áreFt/t GJ/t eFt/GJ

Pellet 37 17-19 2,06 Brikett 33 17-18,5 1,86 atro tonnaApríték 18 17-18 1,0 Ölfa és hasábfa 17 17-18 0,97 atro tonna

10


Az egyes megújuló tüzelőanyagok energia gazdálkodási paraméterei

Tüzelőanyag Fajlagos ár Átlagos kazán- FajlagoseFt/GJ hatásfok hőköltség (eFt/GJ)

Pellet 2,06 90% 2,28 Brikett 1,86 88% 2,11 Apríték 1,03 85% 1,21 Ölfa és hasábfa 0,97 80% 1,21 szakaszos tápálálásFöldgáz 2,45 92% 2,66 Földgáz (kondenzációs) 2,45 101% 2,43

11


A nagyobb teljesítményű hőtermelés céljára kiválóan alkalmas tüzelőanyag az APRÍTÉK

Készülhet: Erdőgazdasági hulladék fából Nyesedékből Kéregből Energia ültetvények növényeiből Faipari hulladékokból Szállító és csomagoló anyagok hulladékából (pl. selejtezett

raklapok)

12


A faapríték legfőbb jellemzőiA fa tényleges nedvességtartalma és fűtőértéke

U (Bruttó nedvesség tart. %-ban) Ha (Fűtőérték MJ/kg)

10 14,75 20 13,28 30 10,90 40 9,01 50 7,11

Faapríték nedvességtartalom szerinti besorolása

Apríték osztály Nedvességtartalom % Megnevezés W20 <20 légszáraz W30 20-30 tárolható

W35 30-35 korlátozottan

tárolható W40 35-40 nedves W50 40-50 frissen vágott

13


A faapríték legfőbb jellemzői

Faapríték méret szerinti besorolása ÖNORM M7133 szerint

Megengedett méretek

max. 4% max. 20% 60-100% max. 20%

Megengedett szélsőértékek max. Apríték

osztály

Apríték méret mm Keresztmetszet

cm2 Hossz cm

G30 <1,0 1-2,8 2,8-16 >16,0 3,0 8,5

G50 <1,0 1-5,6 5,6-31,5 >31,5 5,0 12,0

G100 <1,0 1-11,2 11,2-63 >63,5 10,0 25,0

Faapríték hamutartalom szerinti besorolása

Hamu osztály Hamu tartalom % Megnevezés

A1 <1 csekély

A2 1-5,0 magas

14


A biomassza kazán

•

15


A faapríték kazán felépítése 1 Beadagoló szerkezet,

optikai, vagy termikus visszaégés gátlóval

2-4 Rostélyszerkezet

5 Szekunder levegő fúvókák/furatok

6 Gyújtó szerkezet

7 Hamu kihordó szerkezet

8 Magas hőmérsékletű

utóégető zóna

9 Égéstér ajtó

10 Egy, vagy többhuzamú hőcserélő

11 Biztonsági hőcserélő

12 Pneumatikus csőtisztító rendszer

16


Tökéletlen égés

A légfelesleg tényező értékei: (kazán konstrukciótól, és apríték paraméterektől függően)

begyújtási fázisban 2,5–6 égési főfázisában 1,5–2,5 leégés fázisában 2,5–4

Tökéletlen égés miatti kibocsátás:

COC (korom)CmHm

Elégetlen részecskék

Megelőzhető:

Min. 800 °C Légfelesleg tényező >1,5Égési zónában töltött idő >0,5 s

17


Az apríték kazánok szabályzása

Teljesítmény Szabályzása melegvíz hőmérséklet, vagy gőznyomás alapján, a

tüzelőanyag mennyiségének változtatásával történik. Konkrétan, a beadagoló csiga fordulatszámának, vagy a hidraulikus betoló löketszámának változtatásával.

Légfelesleg tényező Szabályzása a füstgáz O2 tartalma alapján, a primer és szekunder

levegő mennyiségének változtatásával történik. Az O2 tartalmat a füstgáz csatornában elhelyezett lambda szonda érzékeli. A levegő szállítást a ventillátorok frekvenciaváltós fordulatszám szabályzásával kontrolálják.

Tűztér huzat A tűztérben nyomástávadó jele alapján frekvenciaváltós elszívó

ventillátor biztosítja az enyhe vákuumot. Hamukihordás

A tüzelő minősége, és a pillanatnyi teljesítmény alapján egy időprogram szerint lépnek működésbe a hamu kihordó csigák.

18


Amire a kazántelep tervezésénél figyelni érdemes

• Ha elérhető, vegyünk igénybe támogatást. Egyes konstrukciókkal felére csökkenhet a saját invesztíció.

• Ha szűkösebbek a pénzügyi lehetőségek, akkor ne méretezzük csúcsra az apríték kazánokat, és tartalékot se abból képezzünk.

• A segédenergia nélkül száradó tüzelő a pénztárcánk barátja. Tervezzünk be ésszerű nagyságú szabadtéri és fedett tároló helyet.

• A kazánok méretezésénél vegyük figyelembe, hogy nem mindig áll rendelkezésünkre száraz tüzelőanyag.

• Csak olyan kazán gyártótól vásároljunk, akik a referenciaként bemutatott kazánházban mérésekkel is bizonyítani tudják a teljesítményt és a hatásfokot.

• A kazánház legyen tágas, mert az apríték kazán üzemeltetése nem hasonlít a gázkazánokéhoz.

19


Biomassza fűtőmű telephelyi elrendezése

20


Amire a kazántelep üzemeltetésénél figyelni érdemes

• A tüzelőanyagból igyekezzünk eltávolítani a nagyobb szilárd szennyeződéseket.

• A túl gyors felfűtés és lehűtés a kazán élettartamát drasztikusan csökkenti.

• Működés közben, csak erősen indokolt esetben nyissuk ki a tűztér ajtaját.

• A jó hatásfokhoz tiszta hőátadó felületek kellenek. A tisztítások gyakoriságára nincs általános szabály.

• Minden apríték szállítmány nedvességtartalmát ellenőrizzük le.

• Ha jelentősen eltérő nedvességű aprítékaink vannak, keveréssel segítsük elő a homogénebb tüzelő beadagolást.

• Sok kazán nem a „papírszáraz” aprítékkal működik legjobban.

• A folyamatos hatásfok mérés segít észrevenni a tüzelőanyaggal, vagy a kazánnal kapcsolatos problémákat.

21


A megtermelt ZÖLD HŐ felhaszálása

Az ipari biomassza kazánok három alapvető hőszállító közeggel működnek

Melegvíz, forróvíz Fűtési rendszerek ellátására

Ipari technológiák kiszolgálására

Uszodák, fürdők vizének melegítésére

Telített és túlhevített gőz Ipari technológiák kiszolgálására

Turbinás villamos energia termelésre

TermoolajIpari technológiák kiszolgálására

Villamos energia termelés ORC technológiával

22


Megéri???

Jelenlegi rendszer

Pellet tüzelés

Kondenzációs gázkazán

Apríték tüzelés

Tüzlőanyag ára (eFt/GJ) 2,42 2,10 2,42 1,10 Éves hatásfok 82% 85% 96% 85%Fajlagos hőár (eFT/GJ) 2,96 2,47 2,53 1,29 Éves tüzekőanyag ktg. (eFt) 29 563 24 706 25 251 12 941 Éves hőigény (GJ) 10 000 10 000 10 000 10 000 Munkadíj (eFt) - 1 000 - 6 000 Villany (eFt) 900 1 000 600 1 100 Karbantartás (eFt) 200 1 000 100 600 Hulladék kez. (eFt) - 300 - 500 Össz. Egyéb ktg. 1 100 3 300 700 8 200 Fajlagos össz. hő ktg. 3,07 2,80 2,60 2,11

Beruházási ktg. - 62 000 20 400 90 000 Önerő - 31 000 20 400 45 000

Éves hőköltség (eFt): 30 663 28 006 25 951 21 141 Költség megtakarítás (eFt): - 2 657 4 711 9 521

E. megtérülés (év): - 11,7 4,3 4,7

Távfűtési alternatívák az XY távhő rendszeren

23


Hűtés, meleg energia felhasználásávalFüstgáz, gőz, és melegvíz fűtésű abszorpciós hűtőberendezések

24


Abszorpciós hűtő berendezés működési elve

25


Megéri??1MWh meleg energia 1,2MW tüzelőanyagból

1MWh hideg energia 1,4MW meleg energiából

1MWh hideg energia 1,7MW tüzelőanyagból

1MWh hideg energia 6,2eFt-ból

A jelenlegi viszonylag alacsony villamos energia árak mellett, még nem olcsóbb mint a villamos folyadékhűtőkkel termelt hideg energia, de a különbség nem számottevő.

Ipari szinten 24Ft/kWh áron beszerzett villamos energiával kb. 6eFt-ba kerül egy MWh hideg energia

Amikor biztosan megéri!! Ha az aprítékot sikerül 18eFt/atro tonna ár alatt beszerezni Ha a hő, kapcsolt villamos energia termelés mellékterméke

26


Köszönöm megtisztelő figyelmüket, és

kívánom, hogy minél több, sikeres megújuló

fejlesztésben vegyenek részt!

Baráth KárolyEnergy TechnoPlus Kft.

www.etpkft.hu

Documents

Biomassza tüzelés, mint megújuló energiaforrás