ENVIROVID Biomassza tüzelőanyagok termokémiai hasznosíthatóságának vizsgálata NAIK Mezőgazdasági Gépesítési Intézet Tóvári P. – Bácskai I. – Csitári M. – Madár V.
Bemutatás •
A program címe:
•
„Kistelepülések mezőgazdasági melléktermékekből és hulladék keverékéből, pirolízis útján történő energia nyerése”
A konzorcium:
• • • •
ENVIRO-PYRO HUNGARY Nonprofit Kft. Green Energy Storage Consulting, n.o. Národné poľnohospodárske a potravinárske centrum NAIK Mezőgazdasági Gépesítési Intézet
Célok
• Határon átnyúló együttműködés keretében K + F + I • Komplex pirolízis reaktor, valamint az azt kiszolgáló aprító-keverő-
beadagoló berendezés amely alkalmas kommunális és növényi eredetű mezőgazdasági, valamint erdészeti mellékterméket kezelni.
NCST: 2010-2020 6%→14,6%
Égetés – pirolízis - gázosítás
• Az égetés olyan exoterm folyamat, amelynél a tökéletes
oxidáció, megfelelően nagy légfelesleggel biztosítható. (λ>1)
• A pirolízises eljárásnál a hőbontást levegő nélkül történik. (λ =0) A pirolízis olyan folyamat, amelynél a tüzelőanyag levegőtől elzárt melegítése során pirolízis-gáz és pirolízis-koksz és pirolízis-olaj keletkezik.
• Az elgázosítás során részleges oxidáció történik kevés levegővel (λ < 1)
Termokémiai eljárások legfontosabb jellemzői
VIZSGÁLATOK
• • • •
Minta szortiment A nemzetközi trendek figyelembevételével a szlovák és hazai alapanyag potenciál alapján Elsődleges szempontként azokat a mezőgazdasági melléktermékeket válogattuk össze, melyek tüzeléstechnikai szempontból nem, vagy korlátosan alkalmazhatók. A másik kiválasztási szempont a lakossági eredetű hulladék, mint tüzelőanyag alkalmazás volt, ezen belül a szelektíven válogatott hulladékból képzett SRF (solid recovery fuel) mintát vizsgáltuk, valamint a nagy mennyiségben rendelkezésre álló szennyvíziszapot. A fásszárú mintákat elsősorban kontroll mintaként alkalmaztuk. Minta neve Gabonaszalma pellet Repceszalma pellet Napraforgó ocsú pellet 70%+30% Repceszár+kukoricaszár pellet Repceszár+kukoricaszár+fa pellet Repceszár+kukoricaszár pellet Energiafű pellet Fűzfa apríték Nyárfa apríték Fa+papír keverék Szennyvíziszap Papírbrikett SRF hulladék
Minta száma 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Eredmények Minta neve
Hamutartalom 50
Gabonaszalma pellet Repceszalma pellet Napraforgó ocsú pellet 70%+30% Repceszár+kukoricaszár pellet Repceszár+kukoricaszár+fa pellet Repceszár+kukoricaszár pellet Energiafű pellet Fűzfa apríték Nyárfa apríték Fa+papír keverék Szennyvíziszap Papírbrikett SRF hulladék
47,023
45
Hamutartalom [%]
40 35 30 25 17,794
20 15 8,383
10
9,016
12,815 14,068
10,856
8,303
7,833
6,304
5
2,314
1,992
8
9
4,666
0 1
2
3
4
5
6
7
10
11
12
13
Mintaszám
Klórtartalom
Kéntartalom
1,2
2,5
2,176
1 0,431
2
3
4
5
6
7 Mintaszám
8
9
10
0,12 11
12
0,8
0,644 0,619
0,6
0,444
0,372
0,4
0,249
0,295
0,231
0,2
0 1
Klórtartalom [%]
Kéntartalom [%]
1,5
0,292 0,2 0,225 0,297 0,285 0,142 0,131 0,102 0,095 0,121
0,955
1
2
0,5
Minta száma 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
13
0,006 0,006 0,014
0 1
2
3
4
5
6
7 Mintaszám
8
9
10
0,091 11
0,022 12
13
Eredmények
Laboratóriumi modell berendezés
Eredmények
120
300 °C-os mérési sorozat
100
Tömeg [%]
80
60
40
20
0 1
101
201
301
401
501
601
701
801
901
1001
1101
idő [sec]
70-30Kuk.+Rep.
Fűz
Efű+Fa
Fa+Papír nagypellet
Nár
Ocsú
Papírbrikett
Repceszalma
Rep.+Kuk.
Rep.+Kuk.+Fa
Szalmapellet
Szennyvíz
Szemét
1201
1301
Eredmények 600 °C-os mérési sorozat
120
1. csoport 100
2. csoport
Tömeg [%]
80
60
40
20
0 5
55
105
155
205
255
305
355
Idő [sec] 70-30 kuk.+rep.
Efű+Fa
Fa+papír nagypellet
Fűz
Nyár
Ocsú1
Ocsú2
Papírbrikett
Rep.+Kuk.
Rep.+Kuk.+Fa
Repceszalma
Szalma
Szemét
Szennyvíz
Összefoglalás • •
A 300 ⁰C-on végzett mérési sorozatok igen nagy szórást mutattak, kiértékelésük rendkívül nehéz.
•
Az eltérő nedvességtartalmú anyagok együttes kezelése nem javasolt, hiszen a 180 ⁰C feletti hőntartás már elindítja a gázosodási folyamatokat, azonban az eltérő nedvességtartalom hatására ezek a reakciós görbék az anyagok jellemzőitől függetlenül más lefutási görbéket eredményeznek. Mindezek azért fontosak, mert így egyes anyagok kigázosodása hamarabb történik meg, ezzel rontva mind a kihozatali eredményt és hatásfokot, valamint olyan, a technológiára káros gőzök csapódnak ill. csapódhatnak ki, melyek negatív hatásúak a működésre.
•
A 600 ⁰C-os mérési sorozat már teljesen eltérő eredményeket mutat. Itt már megfigyelhető, hogy az eltérő nedvességtartalomnak nincs akkora hatása a reakciókra és a reakcióidőre, s az alkalmazott tüzelőanyagok anyag- és energetikai jellemzőik szerint elkülönülnek egymástól.
•
A minta szortimentnek elkészültek a hamu olvadáspont mérései is, mind eredeti állapotukban, mind a kezelést követően. Az eredmények azt mutatták, hogy azon tüzelőanyagok, melyeknek eredeti állapotban alacsonyabb az olvadási hőmérséklete, a kezelés közben nem okozott problémát, azaz azok az anyagok, melyeknek tüzeléstechnikai alkalmazása korlátos, ezzel a megoldással hasznosítatóak.
Ez azt is mutatja, hogy a 300 ⁰C-on történő „előkezelési” folyamat inhomogén anyag esetében rendkívül nehéz technológiai feladat, hiszen az eltérő nedvességtartalom, az anyagok frakciómérete, és nem utolsó sorban a fajlagos sűrűsége teljes eltérést mutat még a közel azonos anyagok és keverékek esetében is.
Köszönöm megtisztelő figyelmüket! Tóvári P. – Bácskai I. – Csitári M. – Madár V.
www.envirovid.eu