HULLADÉKOK ENERGETIKAI ÉS BIOLÓGIAI HASZNOSÍTÁSA
8.2
Baromfihulladék-feldolgozó üzem Tárgyszavak: baromfialom égetése; energiatermelés; trágyakészítés; technológiai paraméterek; terméktulajdonságok.
A westfieldi biomasszaüzem az első fluid ágyas rendszerű, baromfialmot égető erőművi üzem, amelyet az EU az alternatív energia életképességének bizonyítására építtetett. A 10 MW-os skóciai erőmű évente 120 E t baromfialmot és csirkehulladékot képes villamos energiává és jó minőségű trágyává alakítani. Az EU bemutató erőműben többféle biomassza-égetési kísérletet végeznek a Skót Környezetvédelmi Minisztérium hathatós támogatásával. Az erőmű hosszú távú szerződést kötött a villamos művekkel. Az erőművet a McLellan & Partners tervezte, a spanyol Abengoa építette, a Skót Nemzeti Bank pénzelte, és a Babcock hosszú távú szerződés alapján üzemelteti, tartja karban. Az erőmű 11,8 MW-os teljesítménnyel, a garantáltnál jobb hatásfokkal és füstkibocsátással működik. A villamos energiát 5,6 penny/kWh „zöld áron” adja le a hálózatba. Beruházása 22 M GBP-ba került. A Skóciában keletkező öszszes baromfihulladékot villamos energiává és trágyává „égeti”. A biomasszát égető megbízható erőművet a Kyotoi Egyezmény által inspirált állami támogatás hívta életre a zöld energia, a többféle fűtőanyag elvének megvalósítása érdekében, és a lerakási díjak emelkedése miatt. A lerakóban rakott vagy a földön elterített baromfialmot az esővíz kiáztatja, a csurgalékvíz fokozza a talajvíz és az élővizek foszfáttartalmát, elszennyezheti az ivóvízkészleteket, ami azután nagyon sokba kerülne. Ezt nem szabad hagyni, ezért késztetik az ipart a helyes megoldásra. A baromfialom előnye a többi tüzelőanyagként használt hulladékkal szemben, hogy hamuja foszfát- és káliumtartalma révén trágyakészítésre alkalmas, ami fokozza az erőmű hatékonyságát. Főbb jellemzők: 15 t/h − Tüzelanyag-fogyasztás 30% − Tüzelőanyag nedvessége 47 t/h − Gőzfejlesztés 11,8 MW − Villamosenergia-termelés 10 000 t/év − Hamutermelés
gőzturbina táprendszer (2)
gázáramlás
túlhevítőtől
tüzelőanyag-áramlás
gőzgyűjtő
napi tartály
légtelenítőhöz
léghűtéses kondenzátor
kemence
turbinához
tápvízszivattyúk mészadagolás (ha szükséges) zsákos szűrő
ventilátor
tápvíz-előmelegítő kémény
másodlagos levegő ventilátor
elsődleges levegő ventilátor
hamuürítés
pernye hamuürítés visszaforgató ventilátor
1. ábra A westfieldi erőmű folyamatábrája
Égetés és gőzfejlesztés A tüzelőanyag csirkeürülék, puhafaforgács és időnként szalma mintegy 30%-os nedvességtartalmú keveréke, fűtőértéke a szénének a fele. Ehhez a változó nedvességtartalmú fűtőanyaghoz rugalmas és sokoldalú rendszer kell, ezért választották a fluid ágyas, lépcsőzetes levegőellátású rendszert. A sztöchiometrikus mennyiségnél kevesebb levegőt adagoló lépcsőzetes rendszer az Austrian Energy fejlesztése, és az erőmű hőtechnológiai berendezéseit is a cég gyártotta. A fluid ágyon kiváló hatásfokkal égethetők az összetett fűtőanyagok, és a füstkibocsátás is megfelelő. A fluid ágy, a levegőelosztó és az utóégető kamra a kazánegység szerves részei. A fluid ágy hőmérsékletét a levegőelosztón át a lépcsőzetes levegőellátási rendszer vezérli. A fluid ágyból távozó levegőt a másodlagos levegőrendszer egészíti ki az égetéshez szükséges mennyiségűre, hogy az utóégető térben tökéletes legyen az égés. A füstvisszaforgató rendszer a füstöt az utóégető térben az elsődleges levegőhöz hozzáadja, ezzel lehetővé válik a rugalmas hőfokszabályozás és az alacsony kibocsátás.
Az égetési jellemzők (min. 850 °C és legalább 6% O2 részarány), valamint a hamu-összetapadás megelőzése betartásához szigorú hőmérsékletszabályozás kell, ami a fluid ágy sztöchiometrikusnál kevesebb levegővel való működésének eredménye, amellyel a hőmérséklet 700–850 °C között, enyhe ingadozással szabályozható. A fluid ágyat olaj tüzelésével indítják be, és amint a fluid ágy hőmérséklete elérte az üzemi hőfokot, az olajégőt leállítják. Kazán A gőzfejlesztő kazán négy füstjáratú, természetes keringésű, három füstjárata az elpárologtatóban van. Az első füstjárat a fluid ágy és az utóégető tér. A fluid ágy víztér falai és az utóégetőtér erózió ellen és a vezetőképesség javítása végett tűzálló anyag bevonatúak. A második füstjárat a hősugárzó tér, amely a füstöt hűti le, mielőtt az a konvekciós felülethez érne, ezzel megelőzi a túlhevítőben a lerakódást. A két túlhevítő rész a harmadik füstjáratban van. A negyedik füstjáratban van a tápvíz-előmelegítő, amely a füstöt 160 °C-ra hűti tovább. Tüzelőanyag A fluid ágyban a levegőnyomás változtatható, de a légeloszlás sémát a gyártó állítja be. A tüzelőanyagot szakszerűen kell tárolni, mert tüzelési jellemzői változnak például a sűrűség függvényében: a tartály alján lévő sűrűbb anyaggal nagyobb hőt lehet fejleszteni. A 10 MW az a fordulópont, ahol a legjobb hatásfokkal működő erőmű felveszi az összes lehetséges tüzelőanyagot. A kopasztásból származó toll tüzeléséhez csak kis mértékben kell módosítani az erőmű engedélyét. Az alom is szóba jöhetne, de mert ez főleg ürülékből áll, figyelni kell majd a tüzelőanyag-keverékre. A tojótyúkalomból sok lesz majd, mert a bővülni akaró tojásgyárak nehezen kaphatnak engedélyt az engedélyezettnél több hulladék lerakására. A gabonahulladék-égetés lehetőségéről is szó volt, de a kérdést a száj- és körömfájás miatt elnapolták. Tüzelőanyag-kezelés Fontos jellemző, hogy a 3500 t befogadóképességű, automata keverős tároló teljesen zárt, és a baromfiipar termelési ciklusai szerint képes fogadni a csirketelepekről érkező 25 tonnás szállítmányokat. A teherautók a tároló fogadógaratjába billentik az anyagot, ahonnan azt felsőpályás kis daru viszi a tárolóba. A tüzelőanyag-tartályokat is daruk szolgálják ki. A tárolóban, hogy szagokat ne bocsáthasson ki, állandóan légritkított teret tartanak fenn, azzal, hogy
innen szívják a másodlagos levegőt. A szállítószalagos-csigás és a sűrített levegős tüzelőanyag-betároló rendszert 100%-os tartalékkal építették ki, így üzemzavar esetén a kettő közül az egyik egyedül is ki tudja szolgálni az erőmű kazánját. Az előtartályban nyolc órás üzemelésre elegendő tüzelőanyag van. A napi tartályban szintérzékelős számítógépes vezérléssel két daru tartja állandó szinten a tüzelőanyagot, éjszaka időnként megforgatja, hogy megakadályozza a komposztálódást, a metántermelést, így a nedvességtartalmat egyenletes szinten tartja. A számítógép nyilvántartja a tüzelőanyag tartályban tartózkodási idejét a betárolások és kitárolások alapján. Fluid ágy anyaga, hamukezelés A fluid ágy állandó vastagságát a hamunak a fluid ágy alól való eltávolításával tartják fenn. A második és a harmadik füstjárat alól a hamut csiga és szállítószalag a hamusilóba továbbítja. Ugyanide pneumatikus szállítás viszi a zsákos szűrővel kiválasztott pernyét. A 20% foszfát- és 15% kálisótartalmú hamu jól eladható kiváló trágya, de ehhez az idegen anyagokat: a homokot és a füstgázból kapott Ca(OH)2-ot a minimálisra kell csökkenteni. Füstgáztisztítás A füstgázből a pernyét zacskós szűrő választja ki. Az erőmű füstgázkibocsátása jóval belül van az 1. táblázatban megadott tervezett határértékeken. 1. táblázat Tervezett kibocsátási határértékek Határérték Szén-monoxid Kén-dioxid NOx és NO2
A gőzgenerátor névleges jellemzői 200 mg/Nm3
Legnagyobb hőleadás
40,5 MW
300
mg/Nm3
Tűzelőanyag nedvességtartalma
20-45 %(m/m)
300
mg/Nm3
Hamutartalom, száraz anyag
11-17%
20
mg/Nm3
Tüzelőanyag-fogyasztás
10,7–18,1 t/h
Por
25
mg/Nm3
Adagolási tartomány
70–100 %
HCl
150 mg/Nm3
Tüzelési hőmérséklet
760–900 0C
Dioxinok és furánok
0,5 ng/Nm3
Frissgőztermelés
46,6 t/h
Hamu el nem égett anyag tartalma
5 %(m/m)
Frissgőznyomás
62 bar
Pernye el nem égett anyag tartalma
5 %(m/m)
Frissgőz-hőmérséklet
460 0C
Kazánhatásfok
89,5%
Kilépő füstgáz hőmérséklete
160 0C
Tápvízhőmérséklet
130 0C
El nem égett szerves szén
A kémény közepén elhelyezett füstelemző állomás méréseit háromhavonta elküldik a környezetvédelmi hatóságnak. A kibocsátási határértékek esetleges szigorításának esetére a füstgáztisztításhoz kiépítették a gépesített mésztároló silót is. Vezérlőrendszer Az erőművet Siemens számítógépes vezérlés és automatika vezérli. A vezérlőterem és az erőművi berendezések között a hagyományos kábelek helyett száloptika kapcsolat van, amely kisebb szerelési munkaigénye folytán sokkal olcsóbb volt. A vezérlőrendszer az erőmű vezetéséhez, üzemeltetéséhez és karbantartásához folyamatosan, illetve lehívásra szolgáltatja az összes szükséges adatot. Ellátja a vonatkozó biztonságtechnikai feladatokat: az erőmű automatikus leállítását, figyeli a kritikus helyeket, jelzi a gépleállásokat, a vészjelzéseket automatikusan továbbítja a vezérlőterembe és a generátorterembe. Üzemelési tapasztalatok A sikeres próbaüzem után az erőművet 2000 októbere óta üzemeltetik. Lerakódások alakultak ki az utóégető térben és a tápvíz-előmelegítő fűtőfelületeken az alacsonyabb hőmérsékletű zónákban. Ezeket koromlefúvatókkal távolították el. Az erőmű minden tekintetben teljesíti az előírt jellemzőket, a hamu – kiváló minősége folytán – műtrágyagyártásra jól eladható. Az erőmű üzemszünet közben sem „szagos", mert a részleges komposztálódás közben keletkező metánt gázégővel elégeti. (Herczegh József) Westfield poultry waste plant comes on line. = Modern Power Systems, 21. k. 9. sz. 2001. p. 39–41. Alholmens: the world’s largest biofuelled plant. = Modern Power Systems, 22. k. 1. sz. 2002. p. 19–22, 24–26, 28.
