A pelletálás technológiai fejlesztését és alapanyagbázisának bővítését célzó kutatások és azok fontosabb eredményei
Papp Viktória PhD.stud. Prof.Dr.Marosvölgyi Béla Deák Levente
Nyugat-Magyarországi Egyetem Kooperációs Kutató Központ Nonprofit Kft. 2011. május 24.
Bevezetés • -Hazánkban az Európai Uniós elvárások miatt 2020-ra meg kell dupláznunk a megújulók arányát • -Magyarország lehetőségei a biomassza tüzelésben rejlenek • -Erdészeti, faipari, mezőgazdasági melléktermékek • -Az alapanyagok kis térfogati sűrűsége miatt szükség van az energetikai tömörítvényekre • -Lényeges kérdés a pelletgyártás energiahatékonysága
A kutatások célkitűzései: • Új anyagok bevonása a pelletálásba: -triticale, papír, korom • Mezőgazdasági melléktermékek pelletálásának hatása a főtermék gazdaságosságára, energiamérlegére: -repeszár pelletálása, energetikai vizsgálata • A pelletálás energetikai elemzése: - energia hatékonyság meghatározása
A vizsgálati módszer • A kutatások célkitűzései: - Laboratóriumi pelletálóval pelletek előállítása - Az alapanyagok és a kísérleti pelletek anyagának vizsgálata (víz, hamu, fűtőérték) - Kísérleti pelletek előállítása üzemi technológiában - Pellettüzeléshez etalon tüzelőberendezés pótlólagos műszerezése - Füstgáz-mérések - Hatásfok kisberendezésnél - Teljes technológiában energiabevitel mérése - Következtetések, javaslatok.
A fapellet energetikai jellemzői A Pellet Product Kft-nél előállított fenyő alapú pellet vizsgálata
Anyag
W (%)
FÉ (MJ/kg)
AS (%)
alapanyag
10,9
18,25
0,3
pellet
9,0
19,38
0,3
W= víztartalom, FÉ= fűtőérték (MJ/kg), AS= hamutartalom (%)
Kaloriméter
Analítikai mérleg
Hamutartalom vizsgálatok
Vizsgálat menete: - Nedvességtartalom mérése, anyag szárítása
- Száraz anyag bemérése analítikai mérlegen
Nedvesség tartalom mérő
- Égetés izzító kemencében
- Hamu visszamérése analítikai mérlegen AS%=mo/m1*100
Izzító kemence
alapanya g AS%
fenyő repceszár faforgács 0,3
5,1
triticale
papír
korom
2,2
42
9
Vizsgált anyagok hamutartalma
Repceszár-pellet előállítása -A biodízel-gyártás következtében a repce termőterülete hazánkban jelentősen megnövekedett -A gyártás energiamérlegének javítása a repce szár felhasználásával -Jelentős mennyiségű 3-6 tonna szalma/hektár
adagoló és pelletáló berendezés
A repceszár-pellet energetikai jellemzői
Fűtőérték MJ/kg
Nedvesség %
Hamutartalom %
16,2
12,1
5,01
Repceszárból készült pellet
A repcetermesztés és hasznosítás eredményességének változása a pelletálás hatására Egy hektáron áltag 2,5 tonna repce
60,25 GJ
Egy hektáron min. 3 tonna szalma
48,6 GJ
Egy hektáron átlag 4,5 tonna szalma Egy hektáron RME-vel lehozható energia
72,9 GJ 47 GJ
Egy hektáron pelletálással lehozható energia, a minimum 3 tonna szalmával számolva 44, 8 GJ
A biodízel gyártás energiahatékonysága a repceszalma pelletálásával
1600000000 1400000000 1200000000 1000000000 MJ
800000000 600000000 400000000 200000000 0
ráfordított energia
visszanyerhető energia
szalma pellet energiája
összesen visszanyerhető
Bábolnai biodízel üzem adatai alapján évi 18000 t előállított termékre Energiahatékonyság:
1: 4,7
Energiahatékonyság szalma felhasználásával: 1:7,6
Pelletek tüzeléstechnikája - A fapellet és agripellet tüzelésére különböző kazánok - Agripelleteknél magasabb hamutartalom, esetleg salakosodási problémák - A hőtermelés komfortossága eléri a gázalapú fűtés hasonló jellemzőit - A kandallókkal 80, a nagyobb kazánokkal 90% feletti hatásfok érhető el
- Hazánkban elterjedésüket akadályozza a kazánok magas ára
Fapellet füstgázelemzése
- Különböző lángbeállításokon végeztünk vizsgálatokat egy kis pelletkályha esetén -Fél órás mérések során vizsgáltuk: - A füstgáz hőmérsékletét (Tfüst Co) - A légfelesleg tényezőt (λ) - A CO2 tartalmat %-ban - A CO tartalmat ppm-ben - A külső levegő hőmésékletét (Tlev Co) - A hatásfokot %-ban (η%) Füstgázelemző berendezés
Fapellet füstgázelemzése 300 250 λ
200
Coppm
150
Tlev η%
100 50 0 3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
min
H atás fok változ ás a a lég feles leg tényez ő füg g vényében
%
1
80 70 60 50 40 30 20 10 0
η% λ
1
3
5
7
9
11
13 15 17 19 21 m in
23 25 27 29
Adatok kiértékelése statisztika programmal Hatásfok (η%) vizsgálata - Az adatok legnagyobb része a 60-70%-os tartományba esik - Lángbeállítással, pellet adagolás gyorsításával is változik a hatásfok
Füstgáz hőmérsékletének vizsgálata
A fapelletgyártás energiafelhasználása Vizsgáltuk: -az alapanyag és a termék energetikai jellemzőit -a villamosenergia-felhasználást a fontosabb műveleteknél valamint összesen, -a primer energiafelhasználást a műveleteknél és összesen, - meghatároztuk a fajlagos energetikai mutatókat, úgymint: -a termékre vonatkoztatott energetikai többszöröst, és -az energetikai hatásfokot.
Pellet Product Kft petőházai üzeme
A pelletgyártás energiafogyasztása 1476,7 1600
1325,7
1400 931
1200 1000 MJ/tonna 800 600
296 151
400 200 0
ap r ít
óg é p
k om
pre s sz
or
s zá llítá
s+ra k od ás
ös s z
v illa ny fo g
ös s z yas ztás
r áfo rdít ás
A legfontosabb fajlagos energetikai mutatók: - az energia hatékonysági mérleg (a termék energiatartalma a bevitt primerenergia 1 t termékre vonatkoztatva) - az energetikai hatásfok ( a termék energia bevitellel csökkentett energiatartalma / a termék energiatartalma *100) % Energiahatékonyság
össz ráfordítás egy tonna pellet energiatartalma
Alap gyártási technológia energiahatékonysága
Az energiahatékonysági mérleg: Az energetikai hatásfok:
1:13,1 92,4%
JAVASLATOK A TOVÁBBI KUTATÁSOKRA
- Alapanyagbázis bővítése
- Agripelletek tüzeléstechnikai, energetikai vizsgálata - Energiamérleg vizsgálatok kiterjesztése
„ Ha nem cselekszünk időben, se gabona, se energia csak a környezetszennyezés marad ”
Köszönöm a figyelmet! Elérhetőség:
[email protected]
