Szlovákia szegény az elsődleges energiaforrásokban, ezért importjuktól függ. Jelenleg csaknem 89% -os tartományban van, és főként az Oroszországból származó behozatalból áll. A megújuló energiaforrások területén a biomasszának van a legnagyobb perspektívája. Szlovákiának az erdős terület közel 40% -a van, ezért a biomassza intenzívebb felhasználásának hozzá kell járulnia az importfüggőség csökkentéséhez és a megújuló erőforrások arányának növeléséhez. Ez kielégítené a távfűtési rendszerek hő - és energiaigényét - különösen nagyobb hőforrások, például fűtőművek, fűtőművek, ill. kerületi kazánházak.

biomasszára

A biomassza energiaértéke és lehetőségei
A biomassza különböző formái miatt a bennük lévő energia is eltérő. A 15-20% nedvességtartalmú száraz növények energiatartalma 14 MJ/kg körüli. A száraz biomassza energiatartalma tekintetében összehasonlítható a barna és a feketeszénnel. A betakarítás idején azonban a biomassza jelentős mennyiségű vizet tartalmaz, amely pl. a szalma esetében 8–20%, a fa esetében pedig 30–60%. A víztartalom a szénben 2–12%, tehát a betakarítás idején a biomassza energiája alacsonyabb, mint a széné. A biomassza azonban környezetbarátabb üzemanyag a szénhez képest. Égés után alacsonyabb a kén- és a hamutartalma, amely nem tartalmaz mérgező fémeket vagy szennyeződéseket. Az egyes üzemanyagok energiatartalmát az 1. táblázat tartalmazza.

A megújuló energiaforrások összes műszakilag hasznosítható potenciáljának (TVP) legnagyobb részét (akár 32% -át) a biomassza adja. Szlovákia körülményei között valóban lehetséges az erdei biomassza felhasználása energetikai célokra, ideértve az energiaállományokat, a mezőgazdasági biomasszát, a fafeldolgozásból és az élelmiszeriparból származó hulladékot, valamint az ipari és a települési szektor hulladék biomasszáját. A meghatározott biomassza TVP a következőkből áll:

  • fafeldolgozó ipar hulladékai több mint 37%,
  • az erdő biomassza energiával közel 37%,
  • mezőgazdasági biomassza 19,5%.

A biomassza technikailag hasznosítható potenciálját az egyes biomassza-típusok éves felhasználható mennyiségének energiaértékéből származtatták, amely 38 872 TJ/év (10 798 GWh/év). Ez az energiamennyiség hő- és villamosenergia-felhasználásból származó valós energiatermelést képviseli, konverziós hatékonysággal, amely megfelel a modern, hő- és villamosenergia-termelés korszerű módszereinek.

Tab. 1: Egyes üzemanyagok energiatartalma

Hőforrás tervezése kazánokkal a fa biomassza számára
Biomassza felhasználása meglévő hőforrásokban - kazánházakban, ill. fűtőművek, kívánatos, de nem lehet kiküszöbölni a fizikailag megterhelő üzemanyag-előkészítés és -kezelés problémáját, és nem lehet megakadályozni a háztartási hulladék egyedi felelőtlen elégetését sem, amely gyakran veszélyes a környezetre.
A nem hagyományos és megújuló energiaforrások használatához nagy centralizált hőellátási rendszerek (SCZT), ill. erőforrásaikat. Jelenleg a biomassza az összes primer energiaforrás iránti igény 6% -át teszi ki a DH-ban. A nyilvánosság általános érdeke, hogy megduplázza ezt a részesedést.

A nem hagyományos és megújuló energiaforrások fő típusai a következők:

  • ipari biomassza, különösen a termelőüzemek hulladékának elégetése,
  • a települési hulladék elégetése nagyvárosokban vagy nagy agglomerációk közelében,
  • technológiai folyamatokból származó hulladékhő felhasználása.

A jövőben a már említett nem hagyományos energiaforrások használatának továbbfejlesztése mellett a következők fokozott használata:

  • természetes biomassza, főleg erdei fák és mezőgazdasági termékek,
  • biztonságos ipari hulladék, pl. az élelmiszeripartól.

A nem hagyományos és megújuló energiaforrások minden típusa felosztható hosszú távon tárolható és hosszú távon nem tárolható csoportokra. A télre előre betölthető biomassza (az égés helyén vagy az előfordulás helyén) a hosszú távon tárolható anyagok egyike. A tárolási és szállítási kapacitás optimalizálása szempontjából a biomasszát használó forrásokat nem szokták méretezni az SCZT teljes csúcskimeneteire, hanem részleges kimenetekre, míg a fogyasztási csúcsok biztosításához külön felső kazánt használnak egy másik tüzelőanyag-típushoz., amely tartalék forrásként szolgál az év hátralévő részében.

A biomassza elégetésének módszerei
A biomassza elégetésének módszere szerint megkülönböztetünk:

  • égés a rostélyon ​​(egy rétegben),
  • porégetés (repülés közben),
  • ciklon égés,
  • fluid ágyas égés (a lazító rétegben).

Égés a grillen
A rácsos égést úgy tervezték, hogy 60% vagy annál nagyobb nedvességtartalmú zúzott üzemanyagot égessen el. Az üzemanyag rétegenként fekszik a rácson. A tüzelőanyag-réteg vastagsága az égőeszköz hőteljesítményétől és ennek a rétegnek az égési levegő általi légáteresztő képességétől függ. Az üzemanyag magas víztartalma miatt jelentős rácshosszra van szükség a nagyobb égési hatékonyság elérése érdekében. Ezt az állapotot az üzemanyag előszárításával biztosítják az égőeszközön kívül - pl. az üzemanyagtartály feletti tengelyben vagy forró levegő fújásával.

A legismertebb rácsrendszerek a következők:

  • lejtős rostély,
  • kaszkád rostély,
  • fix rostély,
  • lépcsős rostély,
  • rács szétterülő rögzítéssel.

Az égés a rostélyon ​​lévő üzemanyag-rétegben és az üzemanyag-réteg felett történik. Minél nagyobb az illékony éghető anyagok tartalma az üzemanyagban, annál nagyobb az égés az üzemanyagréteg felett. Az üzemanyag a rostély felső részére esik, ahol megszárad, felszíni és higroszkópos vizet szabadít fel belőle. A rostély egyedi rostélyokból áll, méretük függ a rostély működésétől és az üzemanyag szemcseméretétől. Az égési levegő a rostély és a rostélyon ​​lévő üzemanyag közötti réseken keresztül áramlik, amely a rostély alatt van ellátva, és biztosítja, hogy az égés optimális levegőfelesleggel történjen. A levegőnek az üzemanyaghoz viszonyított relatív sebességének olyannak kell lennie, hogy üzemanyag ne kerüljön ki a kéménybe. Az üzemanyagban található illékony komponenseket elválasztják és fokozatosan elégetik. Ugyanakkor a rostély biztosítja a szilárd maradványok összegyűjtését és eltávolítását az üzemanyag elégetése után a kandallóról. Lehetővé teszi az égéstér kimenetének és így az egész eszköznek a szabályozását.

A rostélyos tüzelőberendezések teljesítménye elérheti a 100 MW hőteljesítményt, de általában 0,1-50 MW tartományban használják őket. Az égés több szakaszra osztása jellemzi a legtökéletesebb tüzelőanyag-elégetés elérése érdekében. A levegő két-három szakaszban történik.
Elsősorban a rostélyon ​​keresztül juttatják a levegőt, hogy az ne melegedjen túl, és biztosítsa az égést a rostélyon. A másodlagos levegőellátás az illékony anyagok égését segíti elő a rostély felett. Az egyes fúvókák levegőellátásának szabályozásával a zónaégés minimális felesleges levegővel érhető el.

Fluid ágyas égés
A tüzelőanyag-részecskéket egy felfelé áramló levegő és füstgáz áramolja. Az üzemanyag-mennyiségek kavargását a magas hő- és tömegátadás jellemzi. A homok vagy más nem éghető anyag fluid ágyas égéstérében a hőmérséklet 700 és 950 ° C között van. A folyadékrendszerek nagy sebességgel fújják a levegőt, ami jobb égést és gyorsabb hőátadást eredményez az ágyban, és ezáltal szabályozható égést eredményez. Lehetővé teszik a más rendszereknél változóbb minőségű biomassza elégetését.

A rendszer egy homokágyú égéstérből áll, amely hőátadó közegként működik, előmelegítve és a perforált fenéken keresztül fújt levegővel tisztítja. A homokágyat az optimális hőmérsékleten (700–950 ° C) tartják a fluid ágyba épített hőcserélők segítségével. A biomasszát apró részecskék formájában folyamatosan injektálják a homokágyba, ahol égés történik. A füstgázokat megtisztítják a hamutól és a kéménybe engedik.

A folyadékrendszerek előnyei a következők:

  • az intenzív keverésnek és a magas hőmérsékletnek köszönhetően az égés gyors, ami lehetővé teszi az egész készülék kompaktabb kialakítását,
  • képesek viszonylag nedves anyag elégetésére,
  • viszonylag egyenetlen összetételű és formájú tüzelőanyagot, valamint fa és egyéb anyagok keverékét elégethetik.

A folyadékrendszerek hátrányai:

  • magasabb beruházási költségek,
  • tapasztalt üzemeltetők igénye,
  • áramfogyasztás a ventilátorok meghajtására,
  • érzékeny szabályozás.


ÁBRA. 2: A hőellátás aránya a hőigény diagramban

Következtetés
A biomassza felhasználása nemcsak az energia lefedettségét biztosítja, hanem más környezeti előnyöket is. A legfontosabbak közé tartozik az erdők minőségének javítása, a víz vagy a talajerózió megakadályozása. A biomassza mint üzemanyag hátránya, hogy a nyers biomassza minden típusa normál körülmények között gyorsan lebomlik. Emiatt csak kevesebben alkalmasak hosszú távú tárolásra, és viszonylag alacsony energiatartalmuk miatt nőnek a szállítási költségek.

Az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának csökkentése és az éghajlatváltozás szempontjából minden biotechnológia különös jelentőséggel bír: azok a növények, amelyek növekedésük során felszívják a légkörből származó CO2-t, de főleg metánból (CH4), hulladéklerakókból vagy trágyából álló biogáz felhasználása is, jelentősen hozzájárulnak a kibocsátás csökkentéséhez. A légkörben a metán 20-szor nagyobb hatást gyakorol erre a jelenségre, mint a CO2.

A kénkibocsátás csökkentése és a savszennyezés korlátozása szempontjából a biomassza felhasználása nagy jelentőséggel bír, mivel kéntartalma lényegesen alacsonyabb, mint a szénben vagy az olajban. Ezenkívül a biomassza szénbe keverhető, ezáltal tovább csökkentve a kénkibocsátást a hagyományos fűtőművekben, fűtőművekben vagy távkazánházakban.

A rögzített vagy lépcsős rácsos kazánok alkalmasak kisebb épületekhez, például családi házakhoz. Fát, faforgácsot vagy pelletet használnak üzemanyagként. Az üzemanyag-gazdálkodás bonyolultsága összefügg a felhasznált üzemanyag típusával. A ciklon hamuelválasztókat 150 kW hőteljesítményig nem használják.

150 kW feletti nagyobb hőigénnyel rendelkező épületeknél a bonyolultabb tüzelőberendezések alkalmasabbak, ahol ferde, lépcsőzetes rácsok ill. rács szétterülő rögzítéssel. Faforgácsot vagy pelletet használnak üzemanyagként. Az üzemanyag-gazdálkodás bonyolultsága összefügg a felhasznált üzemanyag típusával. Ezen tüzelőberendezésekhez ciklon hamuelválasztóra van szükség.

Famegmunkáló és bútorgyárakban égőberendezések porral vagy ciklon-égetéssel, ahol az üzemanyagot az égés előtt porlasztják.

A biomassza legtökéletesebb energiafelhasználását nagy kazánokban érik el az ún fluid ágyas égés, amely nagy sebességgel és 950 ° C körüli hőmérsékleten és minimális nitrogén-kibocsátással történik. A fluid ágyas égést a műszaki gyakorlatban a fűtési rendszerek nagyobb hőforrásaihoz használják, amelyek nagyobb lakossági és polgári csoportok számára biztosítják a hőt.

doc. Ing. Takács Ján, Ph.D.

A szerző a pozsonyi STU Építőmérnöki Kar Épületeinek Műszaki Felszerelés Tanszékén dolgozik.
Felülvizsgálta: doc. Ing. Otília Lulkovičová, Ph.D.
Képek: a szerző archívuma

Ez a hozzájárulás a VEGA 1/0734/08 projekt megoldásán belül jött létre.

Irodalom
1. Bédi, E.: Megújuló energiaforrások. Alternatív Energia Alap, Pozsony, SZOPK 2001.
2. Kadrnožka J. - Ochrana, L.: Teplárenství. Akadémiai kiadó CERM Brno, 2001, 177 p.
3. Pastorek, Z. - Kára, J. - Jevič, P.: Biomassza - megújuló energiaforrás. Prága, FCC PUBLIC p. r. o., 2004.
4. Lulkovičová, O. et al.: Hőforrások és háztartási kazánházak. JAGA GROUP, Pozsony, 2004.
5. Jandačka, J. - Malcho, M.: Biomassza mint energiaforrás. Žilina, Vydavateľstvo Juraj Štefun - GEORG, 2007.

A cikk a TZB HAUSTECHNIK 6/2008 folyóiratban jelent meg.