Ugrás a tartalomhoz

Mezőgazdasági (növénytermesztés, állattartás, erdészeti) hulladékok kezelése és hasznosítása

Dr. Czupy Imre, Vágvölgyi Andrea (2011)

A biomassza égetése

A biomassza égetése

A szilárd biomasszát közvetlen elégetéssel

  • A biomassza közvetlen tűztérbe juttatásával;

  • Előkészítést követő elégetéssel (bála-, apríték-, biobrikett-, pellettüzelés);

  • Termikus gázosítás lehet energiatermelésre használni.

A tüzelőberendezések lehetnek:

A működési elv szerint: direkttüzelők, előtéttüzelők;

A felhasználási terület szerint: egyedi hőtermelők, fűtőberendezések;

A direkttüzelők főleg háztartási kistüzelők, úgymint

  • Kályhák: vaskályhák, cserépkályhák;

  • Kandallók: nyitott kandallók, kazettás kandallók, hőcserélős kandallók;

  • Kiskazánok: egyaknás, kétaknás, kombinált.

Kályhák

A kályhák egyszerű berendezések, ún. átégő tűzterűek (5.7. ábra). A parázságy a tüzelőanyag levegővel érintkező részén jön létre, a felhevült füstgázok átáramlanak a tüzelőanyagon, azt hevítik és a tüzelőanyag átellenes oldalán égnek. A probléma, hogy sok elégetlen gáz távozik a füstgázzal. (Bai, 2002)

5.2. ábra - Átégő és oldalégő tűztér (Bai et al., 2002)

Átégő és oldalégő tűztér (Bai et al., 2002)


Cserépkályhák

A cserépkályhák nagy múltra tekintenek vissza, viszonylag jó hatásfokúak, nagyfokú hőtároló képességűek. Nagy tűzterű, elnyújtott, több fordítókamrás füstcsatornával épülő kerámiaszerkezet (5.8., 5.9. ábra). A temperált hőmérséklet, hosszú idejű égést tesz lehetővé így a füstgázok összetétele kedvező. Legújabb változat: központi fűtésre alkalmas, a tűztérben öntöttvas hőcserélő került kialakításra. (Bai, 2002)

5.3. ábra - A cserépkályha felépítése (Bai et al., 2002) 1. tűztér, 2. rostély, 3. hamutér, 4. kerámia test, 5. hőcserélő labirint, 6. épületfalazat

A cserépkályha felépítése (Bai et al., 2002) 1. tűztér, 2. rostély, 3. hamutér, 4. kerámia test, 5. hőcserélő labirint, 6. épületfalazat


5.4. ábra - A cserépkályha felépítése

A cserépkályha felépítése


Kandallók

A kandallók hasonlóak a cserépkályhához (5.10. ábra). Alapvető különbség: nagy tűztérnyílás miatt intenzíven sugárzó a fűtés. Komfortosság fokozása miatt kazettás kandallók kerültek kialakításra, ahol az égés egy hőálló üvegajtóval zárható, több nyíláson levegőztethető. (Bai, 2002)

5.5. ábra - Központi fűtéshez kazánként is használható kandalló metszete 1 tűztér, 2. primér levegő bevezetés, 3. füstcső, 4. kémény, 5. vizes hőcserélő

Központi fűtéshez kazánként is használható kandalló metszete 1 tűztér, 2. primér levegő bevezetés, 3. füstcső, 4. kémény, 5. vizes hőcserélő


Darabosfa tüzelők (5.11. ábra)

Alkalmasak: tűzifa, kandallófa, darabos hulladék, fabrikett tüzelésére. A tüzelőanyagot közvetlen a kétaknás tűztérbe, korszerűbb megoldásoknál az előégető térbe juttatják.

Kis teljesítmény (P≺150 kW) esetében a kézi, szakaszos töltésű berendezéseket, nagyobb teljesítmény (P≻200 kW) esetén álló- vagy mozgó-rostélyos, automatikus töltésű, folyamatos üzemű tüzelő berendezéseket használnak. Termikus hatásfok: 90%. Egy-vagy két aknás változatban találhatók.

Ma már hőcserélővel összeépített berendezésekben használják. Kis teljesítményű berendezésekben a hőhordozó közeg a víz, a hőcserélő pedig köpenyként veszi körül a tűzteret. Újabb tüzelőberedezéseknél samott-vagy tűzálló betontéglákkal veszik körbe a tűzteret ennek eredményeképpen jobbak az emissziók, és jobbak a hőcserélő, hőátadási viszonyok.

Nagyobb teljesítményű darabosfa tüzelőkben 0,5-1,2 m hosszú tüzifa is elégethető. A hasábfatüzelők utóégetővel épülnek.

A ki- és elgázosítás a rostély mentén megy végbe, a gázok teljes elégetése az utóégetőben történik ez lehetővé teszi nagy mennyiségű tüzelőanyag elégetését a tűztérben. (Bai, 2002)

5.6. ábra - Egy aknás darabosfa-tüzelő kályha metszete (Bai et al., 2002) 1. tűztér, 2. rostély, 3. hamuszekrény, 4. utóégető, 5. pillangószelep, 6. füstcsatorna csonk

Egy aknás darabosfa-tüzelő kályha metszete (Bai et al., 2002) 1. tűztér, 2. rostély, 3. hamuszekrény, 4. utóégető, 5. pillangószelep, 6. füstcsatorna csonk


Aprítéktüzelő kiskazán (5.12. ábra)

A hő behatolás és a keletkező gázok kilépése apríték esetében intenzívebb.

Az apríték a szilárd biomassza aprításával előállított, az adott tüzelőberendezés igényeinek megfelelő méretű részecskékből álló energiahordozó.

Viszonylag egységes mérete miatt jól adagolható, kis méretei és nagy fajlagos felülete miatt gyorsan elgázosodik.

Ömlesztett anyagként kezelhető: tárolást követően, a tűztérbe juttatás gépesíthető, automatizálható.

5.7. ábra - Aprítéktüzelő házi kiskazán elvi elrendezése (Bai et al., 2002) 1. aprítéktároló, 2. behordócsiga, etetőcsiga, 3. ventilátor a primer és szekunder levegő betáplálásához, 4. parázságy és primer levegő bevezetés a rostélyon, 5. szekunder-levegő bevezetés, 6. hőcserélő, 7. a vezérlést végző PC, 8. hőérzékelő a betápláló csatornában, 9. oltóvíz visszaégés megakadályozásához

Aprítéktüzelő házi kiskazán elvi elrendezése (Bai et al., 2002) 1. aprítéktároló, 2. behordócsiga, etetőcsiga, 3. ventilátor a primer és szekunder levegő betáplálásához, 4. parázságy és primer levegő bevezetés a rostélyon, 5. szekunder-levegő bevezetés, 6. hőcserélő, 7. a vezérlést végző PC, 8. hőérzékelő a betápláló csatornában, 9. oltóvíz visszaégés megakadályozásához


Elgázosító kazánok

Az elgázosító kazánok tűztere osztott. A rostély fölött primer levegő bevezetésével tökéletlen égéssel pirolízis gázokat állítanak elő, ezeket átvezetik az égőtérbe és ott megy végbe a magas hőmérsékletű tökéletes égés. A keletkező energiát hőhordozókkal (levegő, víz, gőz, termoolaj) vezetik el a hőhasznosítókhoz.

Aprítéktüzelő nagyberedezések

Az aprítéktüzelő nagyberedezések alkalmasak fűrészpor, forgács, apríték (leggyakrabban), energetikai tömörítvények égetésére. Méretét az etetőberendezés és a tűztér mérete határozza meg.

Három alapmegoldás létezik (5.13. ábra):

  • Befúvós portüzelő berendezés (legegyszerűbb) az anyag kis hamutartalmú, 0-5 mm szemcseméretű

Cellás adagolóval jutatják be az anyagot abba a csatornába, ahol a kompresszorból jövő levegő áramlik.

Por és levegő jól elkeveredik, nagy sebességgel ki-és elgázosodik. A gázok utóégetőbe kerülnek, majd hőcserélőn, porleválasztón keresztül a kéménybe.

  • Alátólós égető: csigás etetőberendezés látják el

  • Rátolós tüzelőberendezés (legelterjedtebb): nagyméretű, nagy hamutartalmú, változó nedvességtartalmú alapanyaghoz. A tolófej az aprítékot a betápláló csatornába tolja, utána megtörténik a csatorna lezárása, így a tüzelőanyag-visszaégés megakadályozása.

A tűztér: ferde, mozgó rostélyos. Az apríték a rostély felső részén szárad, tovább haladva kigázosodik, majd elgázosodik. Rostély végén hamu, füstgázok hőcserélőbe, majd a kéménybe távozik. (Bai, 2002)

5.8. ábra - Az apritéktüzelő berendezések alapmegoldásai (Bai et al., 2002)

Az apritéktüzelő berendezések alapmegoldásai (Bai et al., 2002)


Nagy teljesítményű aprítéktüzelő elrendezése és üzemeltetése

A nagy teljesítményű aprítéktüzelő berendezések üzemeltetéséhez az apríték:

  • Fogadását, tárolását;

  • A tűztérbe juttatását;

  • A jó hatásfokú elégetést;

  • Az előállított energia kinyerését;

  • A szilárd tüzelési maradványok kezelését;

  • A füstgázok tisztítását kell megoldani.

Az aprítékot a beszállító gépekről a fogadó-tároló térbe kell juttatni. Ennek padozatán anyagmozgató berendezés van, mellyel a felette lévő aprítékot állandóan mozgásban tartják. Az apríték folyamatosan halad a behordószerkezet irányába. Innen a tüzelőberendezésbe kerül, ahol elég (5.14. ábra).

5.9. ábra - Nagy teljesítményű aprítéktüzelő berendezés hőcserélővel és füstgáztisztítóval (Bai et al., 2002) 1. éklétrás anyagmozgatót működtető munkahengerek, 2. az éklétrák, 3. keresztmozgató csiga, 4. adagoló csiga, 5. tűztérbe juttató berendezés, 6. tűztér és hőcserélő, 7. porleválasztó, 8. salakkihordó, 10. kémény

Nagy teljesítményű aprítéktüzelő berendezés hőcserélővel és füstgáztisztítóval (Bai et al., 2002) 1. éklétrás anyagmozgatót működtető munkahengerek, 2. az éklétrák, 3. keresztmozgató csiga, 4. adagoló csiga, 5. tűztérbe juttató berendezés, 6. tűztér és hőcserélő, 7. porleválasztó, 8. salakkihordó, 10. kémény


Bálatüzelők

Mező- és erdőgazdasági melléktermékekből (szalma, szár, gally) tömörített bálák eltüzelésére alkalmasa berendezések.

A bálák fajlagos felülete kicsi (400-700 cm2/kg) és a tűztéri állékonyság is kicsi, ezért szükség van gázosító csatorna közbeiktatására.

A bálatüzelő fő részei:

  • Bálaadagoló;

  • Gázosító csatorna;

  • Tűztér;

  • Hőcserélő;

  • Füstgáz és salakkezelő.

A jó hatásfok függ a teljesítményarányos tüzelőanyag-ellátástól, valamint a megfelelő levegőellátástól.

Az égési folyamat a következőképpen játszódik le: A gázosító torony tűztér felőli végéhez közel primer levegőt vezetnek a bálához, mely így égve tolható előre. A bála égő végéről az elszenesedett részek folyamatosan hullanak a rostélyra, ahol tovább égnek. A keletkező gázhoz a tűztérben szekunder levegőt juttatnak, így az égés végbemegy.

Bálatüzelőt az anyag nagy mérete miatt csak nagy teljesítménnyel (P≻1 MW) építenek. (Bai, 2002)

5.10. ábra - Bálatüzelő elrendezés vázlata (Bai et al., 2002) 1. szalmabála, 2. rostély, 3. hamukamra és a primer levegő bevezetése, 4. keverő és szekunder levegő bevezetése, 5. utóégető, 6. füstgázventillátor, 7 hőhordozó visszatérő csonk, 8 hőhordozó előremenő csonk

Bálatüzelő elrendezés vázlata (Bai et al., 2002) 1. szalmabála, 2. rostély, 3. hamukamra és a primer levegő bevezetése, 4. keverő és szekunder levegő bevezetése, 5. utóégető, 6. füstgázventillátor, 7 hőhordozó visszatérő csonk, 8 hőhordozó előremenő csonk