BEVEZETŐ
Általánosan:
A biomassza keletkezésének lényegéből adódik, hogy egy adott térség természeti adottságaitól függően keletkezik, és az adott ország gazdasági helyzetétől függően használható fel a biomassza energetikai célra. Ebből következik, hogy más országok ilyen irányú tevékenységei többnyire nem tekinthetők példának. A biomassza keletkezésével kapcsolatos jellemző, hogy eredetileg inhomogén halmazként jelenik meg, melyet a tüzelési célú felhasználás szempontjaihoz vagy át kell alakítani, vagy a berendezéseket kell az anyaghoz igazítani.
A biomassza hasznosításának egyik lehetősége: A biomassza, mint tüzelőanyag.
A rendelkezésre álló biomassza fajták nagymértékben meghatározzák a lehetséges alkalmazást. A felhasználást ezen túl az határozza meg, hogy a biomassza összetételében a kis karbon és nagy oxigéntartalom miatt a jó hatásfokú tüzelést csak anyagmennyiség szabályozásával lehet biztosítani, a klasszikus levegőszabályozás nem járható.
Problémamegoldások:
A kis energiasűrűségen változtatni lehet, és a biomasszából nagy energiasűrűségű energiahordozó is előállítható, de ez nem befolyásolja a keletkezés helyére vonatkozó adatokat. Ebből következik, hogy a biomassza lokális energiaforrás, vagyis a keletkezés környezetében való felhasználása a legcélszerűbb. Annál nagyobb lehet a felhasználás köre, minél nagyobb energiasűrűségűre történik az átalakítás. A biomassza keletkezési adottságai miatt az egyedi, kis teljesítményű fűtési rendszerek és használati meleg víz előállításában és felhasználásában lehet célszerűen gondolkodni.
A biomassza, mint tüzelőanyag.
A biomassza energetikai célú hasznosításának lehetőségeit
az előállított energiahordozó halmazállapota szerint célszerű tárgyalni:
Szilárd halmazállapotú biomassza, hőenergia céljára |
Folyékony biomassza, |
Biogáz, |
|
|
|
Szántóföldi, mezőgazdasági hulladékok
Azon szántóföldi és erdőgazdasági melléktermékek illetve hulladékok,
melyek hőenergia termelésre hasznosíthatók
Melléktermék |
Szalma bálás |
Kukorica csutka |
Kukorica szár |
Napraforgó szár |
Nyesedék venyige |
Fa hulladék |
|
|
|
|
|
|
|
Termelt mennyiség (10_6 t/év) |
4.5-7.5 |
10.0-13.0 |
1.0-1.2 |
0.4-1.0 |
1.0-1.2 |
1.0-1.5 |
Eltüzelhető mennyiség (10_6 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 |
Nedvesség tartalom betakarításkor % |
10-20 |
40-65 |
30-40 |
30-35 |
30-35 |
20-45 |
Nedvességtartalom tárolás után % |
13-15 |
22-43 |
12-20 |
18-25 |
15-20 |
15-25 |
Fűtőérték MJ/kg (18% nedvességtartalom) |
13.5 |
13.0 |
13.5 |
11.5 |
14.8 |
15.0 |
Az energetikai célra hasznosítható szilárd halmazállapotú biomassza hazai mennyisége.
A melléktermékek előkészítése tüzelésre:
A melléktermékek (elsősorban a mezőgazdasági) a betakarítás és betárolás után legtöbbször még nem tüzelhetők el közvetlenül a tüzelőberendezésekben, hanem különböző előkészítő műveleteket igényelnek. Vannak azonban olyan törekvések is, amelyek a rendelkezésre álló melléktermék-formához igazodó tüzelőberendezést alakítanak ki, az elő feldolgozás műveletének elhagyhatóvá tétele érdekében.
Előfeldolgozás nélkül is eltüzelhető melléktermékek
Szalmabálás biomassza
Általánosan:
A gabona betakarításakor a technológiától illetve a géptől függően összenyomva kis, közepes és nagy bálákban alakítják ki. Tüzelésére csak jelentéktelen mértékben áll rendelkezésre, mert a papíripar és az állattartásban az almozás nagy szalmaigényű.
A potenciális mennyiség:
Az elmúlt években közel 1,7 millió hektáron termeltek kalászos gabonát, és ennek 80 %-án búzát. A statisztikai adatok szerint a gazdaságok a szalmának csak 59 %-át takarították be valamilyen formában, a többi a tarlón elégetésre, vagy beszántásra került. Egyes vélemények szerint a beszántás, illetve a talajerő visszapótlás ezen módja lenne a hasznosítás legjobb formája. A nagy cellulóztartalmú anyag talajba juttatása azonban káros, un. szénhidrát hatást vált ki, ami csak nagymennyiségű nitrogénműtrágya kiszórásával ellensúlyozható.
A szalmafélék lehetséges egyéb hasznosítása:
A szalmafélék legnagyobb részét, évente mintegy 3 millió tonnát hagyományosan almozásra, istállótrágya készítésére használnak fel. pillangósok, az árpa, a zab szalmájának jelentős tápértéke van. A búzaszalma ammóniás és nátronlúgos feltárással, valamint hő közléssel emészthetővé tehető és így állati takarmányként felhasználható. Az ipar a szalmát cellulóz előállításra, illetve papírgyártásra használja fel. A felhasznált mennyiség nem jelentős és elsősorban csak a papírgyár környékén elhelyezkedő gazdaságokra terjed ki.
Lehetséges energetikai célú hasznosítás potenciálja:
Hazánkban a keletkező szalma mennyiségének csak mintegy felét használják fel, a másik fele rendelkezésre áll hőtermelés céljára. A szalmaégési tulajdonságai jók, betakarításkori nedvességtartalma alacsony (10-20 %).
Kukoricacsutka, kukoricaszár biomassza
A potenciális mennyiség:
A szántóföldeken a legnagyobb mennyiségben a kukorica melléktermékei keletkeznek. A több mint 12 millió tonna melléktermék 90 %-a szár és levél, kb. 10 %-a kukoricacsutka.
A kukorica melléktermékeinek lehetséges egyéb hasznosítása:
A kukoricaszár hasznosítás jelenleg legelterjedtebb módja a beszántás, mely a vetésterület kb. 93-94 %-án történik. A cellulózhatás elkerülése érdekében a talajba nagymennyiségű nitrogénműtrágyát is ki kell juttatni, ami jelentős mértékben növeli a költségeket. A leveles kukoricaszár tápértéke valamivel nagyobb, mint a gabonafélék szalmájáé, így takarmánykénti hasznosítása is előnyösebb. A korán betakarított kukoricaszárból a kérődzők számára viszonylag jó minőségű siló készíthető. A nagybálákban betakarított kukoricaszár ballaszttakarmányként is számításba vehető. A különböző tények együttes hatására várhatóan a kukoricaszár 4-6 %-át fogják takarmányozási célra felhasználni.
Lehetséges energetikai célú hasznosítás potenciálja, technológiája...
Hőenergia nyerés céljaira az új technológiákat is figyelembe véve, igen jelentős mennyiségű kukoricaszár áll rendelkezésünkre. A tüzelésre való hasznosítást azonban a kukoricaszár magas, 40-65 %-os nedvességtartalma nagyon megnehezíti. A nedvességtartalom nagysága nagyban függ a betakarítás időpontjától és a betakarításkori időjárástól. Sajnos ez ideig még nem sikerült olyan technológiát találni, amellyel a kukoricaszár nedvességtartalmát nagyobb ráfordítások nélkül, természetes úton, 15-20 %-ra lehetne csökkenteni.
Jelenleg a kukoricaszárat egyéb tüzelőanyagokkal keverve tüzelik a legtöbb helyen. Újabban a szár megszárításával és brikettálásával is próbálkoznak, így nemesített, jó minőségű tüzelőanyagot lehet előállítani.
A kukoricacsutka nagyobb mennyiségben, kb. 50.000 ha vetésterületről a hibridüzemeknél áll rendelkezésünkre, ahol a főtermék betakarítása csövesen történik. A hibridvetőmag-üzemekben a csutka jól felhasználható a hőenergia előállítására, ugyanis a vetőmag szárítása csövesen történik, tehát a csutka is szárításra kerül. A keletkező nagymennyiségű 12-16 %-os nedvességtartalomra leszáradt csutka fedezi a vetőmagszárítás hőigényét.
Napraforgószár biomassza
A potenciális mennyiség:
A szántóföldön évente képződő melléktermék a napraforgószár és tányér is. Az 1982-ben 297 ezer ha-on termelt 579 ezer tonna napraforgómaghoz 1:2 szem-szár arány alapján 1140 ezer tonna szár és 580 ezer tonna tányér becsülhető melléktermékként.
A napraforgószár jelenlegi hasznosítása:
Jelenleg a teljes szármennyiséget összezúzzák és beszántját, holott a napraforgószár a betakarítás után aránylag alacsony nedvességtartalmú.
Szőlővenyige, gyümölcsfa-nyesedék biomassza
A potenciális mennyiség:
A nagyüzemi szőlőültetvények évenkénti metszése során keletkező venyige mennyisége jelentős (150-200 ezer tonna). Ennek a nagyobbik részét ma még a szőlősorokból történő kihúzást követően a szabadban elégetik, kisebbik részét pedig - ahol erre megvannak az eszközök - összezúzzák és a talajba keverik.
Lehetséges energetikai célú hasznosítás potenciálja:
A venyige viszonylag magas fűtőértéke miatt jól tüzelhető. A venyige - apríték, illetve a venyige-bálák kazalban jól tárolhatók. A gyümölcsfák ritkító metszése során évente valamivel kisebb, 4-5 évenként a felújítások során nagyobb mennyiségű nyesedék keletkezik. Az éves mennyiség kb. 400-500 ezer tonna. A nyesedék fűtőértéke a venyigéhez hasonlóan viszonylag magas és aprítva jól tüzelhető. A száraz körülmények között készített apríték kazalban jól tárolható.
Elődolgozás nélkül is eltüzelhető melléktermékek
Általánosan
Nagy tűzterű kazánokban néhány mezőgazdasági melléktermék elő feldolgozás nélkül eltüzelhető. Ilyen tüzelőberendezésekben a betakarítás utáni állapotban bálázott, szálas, vagy szecskázott formában elégethető a mezőgazdasági melléktermék. Ilyen esetekben a tüzelőberendezés közvetlen közelében, a naponta eltüzelendő mennyiség tárolására alkalmas előtárolót létesítenek. A kisméretű szalmabálákat kézi rakodással, a nagybálákat gépi szállítással juttatják el az adagolószerkezethez ill. a tüzelőberendezés behordó szerkezetéhez.
Az adagolás lehetséges módja:
A nagybálát egészben fogadni tudó tüzelőberendezések kiszolgálása közvetlenül traktoros homlokrakodóval, vagy a tüzelőberendezéshez kialakított kötöttpályás anyagmozgató rendszerrel történhet a közelben levő előtárolóból. Az előtárolók feltöltésére a betakarításkor használatos rakodó és szállítóeszközök alkalmasak. A szecskázva betakarított melléktermékek ömlesztve szállíthatók a tüzelőberendezéshez. A szállítójármű ürítése a fogadóasztalra történik, amelyről szabályozható mennyiségben adagolható az anyag a tüzelőberendezésbe. Az aprított tüzelőanyagot szállítócsiga, szállítószalag, rédler, vagy pneumatikus szállító adagolhatja és szállíthatja a tüzelőberendezésbe. Egyes előtárolóknál hidraulikusan működtetett kitároló berendezés juttatja az anyagot a szállító rendszerbe. Egyszerű megoldás az, mikor fedett előtároló térből az ömlesztett anyagot traktoros toló lappal juttatják a megfelelően kialakított fogadóműre, amely a tüzelőberendezés táplálását látja el.
Melléktermék előkészítése tüzelésre - aprítás, keverés
Általános
A szecskázott melléktermékeket igénylő tüzelőberendezések kiszolgálására 4-5 cm méretű szecskát előállító szecskázók és zúzók használhatók. Az aprított melléktermékekkel üzemelő tüzelőberendezésekhez olyan univerzális tüzelőanyag-fogadó gépsort célszerű alkalmazni, amely a szántóföldi melléktermékek mellett a szőlő és gyümölcsfanyesedék valamint a vágástéri fahulladék fogadását és aprítását is megoldja.
A ideális tüzelés feltételei:
A tüzelőanyag nedvességtartalmának beállításához, illetve a tüzelőanyag homogenitásának biztosításához szükség lehet az előtárolóba kerülő melléktermékek és egyéb, főleg ipari, papíripari-, faipari, stb. hulladék anyagok összekeverésére a tüzelő előtt. Különösen az őszi időszakban a nagy nedvességtartalmú kukoricaszár tüzelése esetén szükséges pl. gabonaszalma, fahulladék bekeverésével javítani a tüzelőanyag minőségét. A keverés a különböző anyagokat aprító berendezések, vagy az előtárolót töltő gépek párhuzamos üzemeltetésével lehetséges.