Háztartási szilárd biomassza-tüzelési módok vizsgálata

környezeti szempontok alapján

Kovács Boldizsár

ELTE TTK környezettan BSc

Témavezető:

Sáfián Fanni

PhD hallgató, ELTE TTK

Földtudományi Doktori Iskola

2015.06.18.

Szakdolgozat védés

Tartalom

• Bevezetés

• A biomassza jellemzése

• A biomassza égetés környezeti hatásai

• A tüzelőanyag tulajdonságai

• A biomassza égése

• Tüzelőberendezések

• Összegzés

Bevezetés

• Kiindulás – Probléma: Globális klímaváltozás – Oka: Fosszilis tüzelőanyagok égetése – Teendő: Fosszilis tüzelőanyagok kiváltása megújuló

energiaforrásokra – A globális energiafelhasználás 50%-a hőtermelésre

fordítódik! – Biomassza alapú fűtés jelentősége a háztartások

fűtésében!

• Kérdés: – Hogyan lehet a biomasszát háztartások fűtése

céljából elsősorban levegőminőségi szempontból környezetbarát módon felhasználni?

A biomassza

• Mi a biomassza?

– Biológiai eredetű szervesanyag-tömeg, amely lehet

• élő vagy nemrég elhalt szervezetek testtömege

• biotechnológiai iparok terméke

• valamilyen transzformáló (állat, feldolgozó ipar) terméke, hulladéka

• Primer, megújuló energiaforrás

• Kimeríthető feltételesen megújuló

A biomassza égetés környezeti hatásai

Üvegházhatás Aeroszol

szennyezés

Savas ülepedés Troposzférikus

ózonképződés

Fő antropogén

okai

Üvegházhatású

gázok, főként

CO2, CH4 és N2O

emissziója

Mechanikai

eljárások, égetési

eljárások, SOx,

NOx és VOC

emissziója

SO2 és NOx

emissziója

Főként NOx, CO

és VOC emissziója

Biomassza

égetésből

származó okai

Főként CO2, CO

és CH4 emisziója

A biomassza N-

és K-tartalma,

tökéletlen

égésből emittált

VOC

Főként NOx

emissziója

Leginkább NOx és

CO emissziója

A tüzelőanyag legfontosabb paraméterei

– Elemi összetétel

– Vegyi összetétel

– Nedvességtartalom

– Fűtőérték

– Hamutartalom

Legjobb fafajcsoportok: tölgyfa, bükkfa, nyárfa

Rosszabb fafajcsoportok: akác, fenyők

Legjobb melléktermékek: fűrészpor pellet, kukoricacsutka

Roszabb melléktermékek: kukoricaszár, búzaszalma

A biomassza égési folyamata

• szárítás – a nedvességtartalom távozása

• termikus bomlás – égésgázok keletkezése

• szenesedés – a gyorsan távozó gázok miatt

• lánggal égés és izzás egyszerre – gáz fázisú oxidáció és a visszamaradó szénváz égése

A tüzelőanyagból akkor nyerhető ki a legtöbb

energia, ha a tüzelőanyag teljes oxidációja megtörténik !

Levegő szakaszos bevezetése primer és szekunder levegőként

A vizsgált tüzelőberendezés típusok

• Egyszerű kályhák, kandallók

• Cserépkályha

• Tömegkályha

• Kazánok

• Elgázosító kazánok

• Aprítéktüzelők

• Bálatüzelők

(Barden és Hyytiäinen 1993)

(Czupy és Vágvölgyi 2011)

Hogyan lehet a biomasszát háztartások fűtése céljából

elsősorban levegőminőségi szempontból

környezetbarát módon felhasználni?

• A háztartási szilárd biomassza-tüzelés környezeti hatásait meghatározzák: – A tüzelőanyag tulajdonságai – Az alkalmazott tüzeléstechnika jellemzői

• Mit és miben érdemes tüzelni? • Mindezek alapján:

– Környezetbarát fűtésre leginkább alkalmas tüzelőanyag: tölgyfa, fűrészpor pellet

– Tüzelőberendezések közül: hatékony és tiszta a tömegkályha, kazánoknál előny az automatikus üzemmód és a puffertároló alkalmazása

Köszönöm a figyelmet!

Mit és miben érdemes tüzelni?

Fa/biomassza fajta

Kémiai összetétel [m%] Hamutartalo

m [m%]

Fűtőérték

[MJ/kg] C H N S O

Vörösfenyő 53,5 5,9 0,1 0 40,3 0,2 21

Erdeifenyő 50,1 6,1 0,2 0 43,4 0,2 19,5

Bükkfa 51,6 6,3 0 0 41,5 0,6 20,3

Nyárfa 51,6 6,3 0 0 41,5 0,6 20,3

Tölgyfa 53,7 5,4 0 0 40,3 0,6 21,2

Akác 49,5 5,9 0,4 0 43,3 0,9 17,7

Búzaszalma 45 6 0,6 0,1 43 5,3 17,3

Kukoricaszár 44 5,8 1,3 0,1 40 8,8 17,5

Kukoricacsutka 45,6 5,9 0,4 0 45,4 1,4 17,5

Fűrészpor pellet 47,2 6,5 0 0 45,4 1 20,5

Faszén 80,3 3,1 0,2 0 11,4 4,1 31 (adatok: Reed és Das 1988, Kitani 1999)