Az innováció leírása

Átírás

1 Szervezet vezetőjének neve és beosztása: Áman Mihály, ügyvezető igazgató telefonszáma: , címe: levelezési címe: Az innováció címe: Szántóföldi lágyszárú növénytermesztés melléktermékeit felhasználó, környezetterhelést csökkentő agroenergetikai technológia és géprendszer Az innovációt megvalósító szervezet(ek) neve: Terményszárító, Gabonafeldolgozó és Villamosipari Berendezéseket Gyártó és Szerelő Kft. (TeGaVill Kft.) Szakterület: mezőgazdasági, agroenergetikai gépek és rendszer fejlesztés Az innováció leírása 1. Az innováció célkitűzése és a fejlesztő cég: A komlói székhelyű TeGaVill Kft. egy komplex gépsort fejlesztett ki, amely a lágyszárú növények (búzaszalma, rozsszalma, energiafű-, triticale-, repce-, kukorica-, napraforgó- szója szár) tetszőlegesen bálázott szármaradványainak minden igényeket kielégítő aprítását, darálását, tisztítását képes elvégezni. A komlói TeGaVill Kft főt foglalkoztató középvállalkozás. Nagy hagyományokkal bír ilyen gabonatechnikák terén, mint a tisztító-, szárító-, tároló-, uszálytöltő-, keverő- technika. Tevékenysége kiterjed a betakarítástól a feldolgozásig, a tervezéstől a kivitelezésig. Az elmúlt 6-7 évben folyamatos kutatás-fejlesztést végez konzorciális kapcsolatban (GOP ; BioDryer JAP_07_04). Fő akadémiai partnerei az FVM MGI, és a Pécsi Tudományegyetem. 2. A pályázat piaci indokai és célkitűzései Napjainkra a lágyszárú növények (búza, rozs, árpa, kukorica, szója, repce, napraforgó, ) nagyüzemi, gépesített, intenzív termesztés technológiája csak a magtermésre koncentrál (gabona magok, kukorica mag, olajos magvú növények magja). Nagy jelentőségű lenne a növényi szármaradványoknak alkalmazása ismét az állattartás terén almozásra (szarvasmarha, baromfi, stb., számára) és kertészetekben mulcsozásra. Nagyon fontos lenne a magas komfortfokozatú, alacsony költségű, automatizált kis- és közepes teljesítményű tüzelőberendezések széleskörű alkalmazása, amihez megfelelő minőségű, előkészített tüzelőanyag kell apríték, brikett, pellet formában. Újabban már van példa arra, hogy az aprított szármaradványok adalékanyagként hasznosulnak biogázüzemben koofermentálás során, legújabban pedig alapanyagként második generációs bioetanol üzemben. Még újabb felhasználási lehetőség az agrár alapanyagokra épülő építőipari hőszigetelő falburkoló lapok, kompozitanyagok előállítása. A fent felsorolt különböző felhasználási területek moduláris felépíthetőségét lehet megvalósítani, amely esetben a következő paraméterek teljesülnek: A bála formájától, állagától függően - az aprítási teljesítmény: 1,0-1,5 tonna/óra, - az elektromos energiafogyasztás: kwh/tonna, - Ekkor az aprítás, darálás fajlagos költsége: Ft/tonna. 1

2 A megvalósítás során a TeGaVill Kft. szakmai gárdája az ipari kutatásokat és a kísérleti fejlesztést végezte. A teljes aprító, daráló, tisztító rendszer fő moduljai 3.1. Vízszintes tengelyű hengeres durva aprító (két-hengeres, háromhengeres) + rosták + csigás kihordó Dézsás durva aprító + csigás kihordó, 3.3. Pneumatikus szállító rendszer, nagyobb darabok leválasztó egysége, 3.4. Hengeres finom aprító, Finom daráló + rosták, 3.5. Pormentesítő, kiadagoló rendszer (porleválasztó ciklon, porleválasztó csigás adagoló) 3.6. Opciók: Ideiglenes tárolótartályok apríték, darálék, finom növényi por számára. Bigbag töltő apríték, v. darálék gyűjtésére. 3. A K+F+I munka lépései, eredményei 3.1. A két vízszintes hengeres és a három vízszintes hengeres aprító fejlesztésének eredménye 1.a. ábra Három hengeres aprító egymás fölött nagy bálával és (1.b. ábra) henger bálával 1.c. ábra. 22 mm-es, 30 mm-es, cserélhető rosták, 1.d. ábra. Függőleges rostafelület 2

3 3.2. A vízszintes hengeres dézsás aprító fejlesztésének eredménye 2.a. ábra. Dézsás késes aprító oldalról. 2.b. ábra. Dézsás késes aprító oldalról A pneumatikus szállító rendszer fejlesztésének eredménye 3.a. ábra. Szívó ventilátor + darabos leválasztó 3.4. A engeres finom aprító fejlesztésének eredménye 4.a. ábra. Szívó ventilátor + aprító 4.b. ábra. Növelt teljesítményű finom aprító 3

4 3.5. A orleválasztó, kiadagoló egységek fejlesztésének eredménye 5.a. ábra Ciklon és a Ferde rostélyos, csigás tisztító; 5.b. ábra Ciklon és zsákos porszűrő 4. Vizsgálati eredményeink és a lehetséges felhasználási területek A részletes aprítási vizsgálatok a következő eredményeket szolgáltatták Búzaszalma apríték porleválasztás nélkül; Alapanyag: 370 kg-os szögletes bála, illetve 145 kg-os hengeres bála. Durva aprító: Három hengeres; Rosta lyuk átmérő: 25 mm. Méreteloszlás: mm. Felhasználási területe: Tüzelőanyag (lehet mulcs is). Hasonló eredményt kapunk: bálázott rozs, repce, energiafű szalmája, kukorica, napraforgó bálázott szárdarabjai esetében is. A felhasználói rendszer egységei: Vízszintes tengelyű aprító (rossz minőségű bála esetében dézsás aprító) + nagy lyukú rosta (akár 40 mm) + csigás kiadagoló + éklétrás, v. szállító szalagos továbbító a tüzelőberendezéshez. Felhasználók: Ipari, mezőgazdasági célú fűtőkazán, gőzfejlesztő. A 1,5 tonna/órás aprítási teljesítmény akár 2,5 MW-os, automatizált apríték tüzelő rendszert is képes folyamatosan kiszolgálni Búzaszalma apríték porleválasztás után. Alapanyag: 370 kg-os szögletes bála,, illetve 145 kg-os hengeres bála. Durva aprító: Három hengeres. Rosta lyuk átmérő: 25 mm. Finom aprító: Egy hengeres. Rosta lyuk átmérő: 15 mm. Méreteloszlás: mm. Felhasználási területe: Alom (lehet brikett alapanyag is). Hasonló eredményt kapunk: bálázott rozs, energiafű szalmája esetében is. A felhasználói rendszer egységei: Vízszintes tengelyű aprító + kis lyukú rosta (15-20 mm) + csigás kiadagoló + éklétrás, v. szállító szalagos továbbító a finom aprítóhoz, porleválasztó ciklon, porleválasztó csigás adagoló + bigbag töltő. Felhasználók: Szarvasmarha, sertés, baromfi telep. Különösen ott, ahol van biogáz üzem is. A finom alomnak magas a nedvszívó képessége és az aprítékos trágya közvetlenül bevihető a fermentorba. Így nincs szükség trágyás szalma aprításra. További felhasználás: Építőipar kompozit anyag, hőszigetelő anyag, falburkoló. Harmadik generációs bioetanol előállító üzem, illetve pirolízis-olaj előállító üzem Növényi por Búzaszalmából. Alapanyag: 370 kg-os szögletes bála,, illetve 145 kg-os hengeres bála. Durva aprító: Három hengeres. Rosta lyuk átmérő: 25 mm. Finom aprító: Egy hengeres. Rosta lyuk átmérő: 15 mm. Történt növényi és ásványi porleválasztás. Méreteloszlás: 2-5 mm. Felhasználási területe: Pellet alapanyag. Hasonló eredményt kapunk: bálázott rozs esetében is. A felhasználói rendszer: Kisebb pelletáló üzem. A finom növényi por veszélyes hulladék, de 4

5 megsemmisítéséhez célszerű tüzipellet készítésére felhasználni. Felhasználók: kis teljesítményű (10-40 kw) automatizált pellet tüzelő rendszer Kissé eltérő aprítási viselkedést mutatott a repceszár és a kukoricaszár aprítása: Repceszár apríték porleválasztás nélkül. Alapanyag: 340 kg-os szögletes bála. Durva aprító: Három hengeres. Rosta lyuk átmérő: 25 mm. Méreteloszlás: mm. Felhasználási területe: Tüzelőanyag. A felhasználói rendszert már az első esetben leírtuk és elsősorban az előállított aprítékot ipari, mezőgazdasági célú fűtőkazánokban, gőzfejlesztőkben gazdaságos felhasználni. Kukoricaszár apríték porleválasztás nélkül. Alapanyag: 145 kg-os hengeres bála. Durva aprító: Három hengeres, Rosta lyuk átmérő: 25 mm. A kukorica szármaradványaiból készült henger bálák durva aprítását követően, az aprítékon túl, jelentős mennyiségű darabos részt lehetett leválasztani. Ezt magtisztítóval törtszemre, szárdarabokra és csutka darabokra sikerült tovább szelektálni. Célszerű ezek további felhasználására is gondolni Alkalmazás: tüzelőanyag előállítás a BioDryer rendszerben, forróvizlevegő hőcserélő és ehhez kifejlesztett hibrid hőlégbiztosítású szemesterményszárító A cég alapvető profiljának (terményszárítók) megfelelően, a következő további rendszert fejlesztette ki, amely egy alkalmazása az előző rendszer egyik termékének (szalma apríték tüzelőanyag). Ezen rendszer tartalmaz egy szalmabála aprítót, egy apríték tüzelőanyaggal működő, forróvizes kazánra épülő, forróvíz-levegő hőcserélőt (2 MW, m 3, o C), amely csatlakozik egy nagyteljesítményű, hibrid hőlég biztosítású (hőcserélős-gázégős), levegő visszakeringtetésű, gravitációs toronyszárítóhoz. (szárítóközeg hőmérséklet o C, szárító teljesítmény 20 t/óra). Ebben a konstrukcióban a hőcserélővel bevitt hőteljesítmény 1,9-2,0 MW, a gáz ráfűtéssel bevitt hőteljesítmény 0,4-0,7 MW, és a levegő visszakeringtetéssel visszanyert hőteljesítmény 0,25-0,4 MW. Ennek az üzemmódnak kukorica szárításánál sikerült a gazdaságosságát kimutatni. Mindkét fejlesztésben résztvevő partner a VM MGI Gödöllőről. Épülő forróvíz-levegő hőcserélő Hőcserélő csatlakoztatás előtt, működő PB láng 5

6 Kész bekötött forróvíz-levegő hőcserélő Toronyszárító silókkal, hőcserélővel és kazánházzal Forróvíz-levegő hőcserélő + hibrid hőlégbiztosítású gravitációs toronyszárító vezérlő képernyője Toronyszárító látkép alulról Monostorpályiban Toronyszárító látkép tárolótérrel 6

7 A hőlég cserélőről lejövő levegő hőmérséklete Szárított kukorica nedvességtartalma A teljes innováció eredményei: Az aprító, daráló, tisztító rendszer innovatív elemei a következőkben foglalhatók össze: A bálabontó, az aprító, a továbbító és a porszűrést biztosító részegységeknél az alábbi újszerű, energianyereséget nyújtó elveket valósítottuk meg, amelyek külön-külön és együttesen adják a rendszer újszerűségét: [S4], [K3] - kétlépcsős aprítási elv, (durva aprító, finomító aprító cél: hosszabb szálak kizárása, - éles, késes vágószerkezetek, szögben hajlított, egyedi vágóelemek alkalmazása, - igen nagyszámú vágóelem alkalmazása (mozgó-álló pengék), - nagy vágófelületű hengerek, megnövelt (többszörös) rostafelületek alkalmazása, - több (2-3), teljes bálakeresztmetszetet lefedő bontóhenger alkalmazása, - optimális fordulat előtolás arány kialakítása, - motor és anyagparaméterek mérése alapján történő vezérlés alkalmazása, - különös gonddal történő porszűrés, porleválasztás biztosítása. A forróvíz-levegő hőcserélő és a szemesterményszárító fejlesztése során az innovatív eredmények a következők: [S1] - nagyteljesítményű, kétszeres porszűrést biztosító forróviz-levegő hőcserélő létrehozása, - differenciált rétegvastagság kialakítása a szárítótoronyban, - nagy légáram keresztmetszetű fél kereszt légcsatornák beépítése, - alsó hűtőzónák külön megszívása, - nagy főlégcsatorna keresztmetszet megvalósítása, - kétirányú zsalus ürítő rendszer kialakítás, - recirkulácíós levegő és szárítólevegő keverő rendszer kifejlesztése, - melléklégáramos porkibocsátás csökkentés, - optimalizált recirkulációs levegő tömegáram biztosítása. Mindkét rendszer és a rájuk épülő további agroenergetikai lehetőségek elősegítik a mezőgazdasági melléktermékek jobb hasznosítását, a fosszilis fűtő és tüzelőanyagok fokozott kiváltását, a környezetterhelés jelentős csökkentését, a termelés biztonságának és jövedelmezőségének emelkedését, az agrár-ágazatban foglalkoztathatók létszámának növekedését és ezzel a vidékfejlesztés minőségi megvalósítását. [S2-4] [K1-K2]. 7

8 A hibrid tüzelésű szárítás tüzelőanyag (növényi + földgáz) mennyisége, költsége, megtakarítás mértéke [S1] A 2 MW teljesítmény biztosításához szükséges növényi apríték, törtszem, léha óránkénti, napi, havi szükséges mennyiségének tömege, térfogata: P(net) P(brt) E m m V m V (MW) (MW) (GJ/óra) (kg/óra) (t/nap) (m3/nap) (t/hó) (m3/hó) 2 2,4 8, ,7 66, A 2 MW teljesítmény biztosításához szükséges növényi tüzelőanyag óránkénti, napi, havi szükséges mennyiségének legmagasabb lehetséges költsége (80 % szalma, 20 % telepi melléktermék) P(net) (MW) P(brt) (MW) E (GJ/óra) (eft/óra) (eft/nap) (eft/hó) 2 2,4 8,7 6, A 2 MW teljesítmény biztosításához szükséges gabonaszalma aprítási költsége P (kw) E (MJ/nap) (Ft/óra) (eft/nap) (eft/hó) Az 1 MW teljesítményű földgáz tüzelés biztosításának költsége (100 Ft/m 3, 32 MJ/m 3 ) P(net) E V V V (MW) (GJ/óra) (m 3 /h) (eft/óra) (m 3 /nap) (eft/nap) (m 3 /hó) (eft/hó) 1 3, , Az 1 MW teljesítményű PB-gáz tüzelés biztosításához (310 Ft/kg, 46 MJ/kg) P(net) E V V V (MW) (GJ/óra) (kg/h) (eft/óra) (kg/nap) (eft/nap) (kg/hó) (eft/hó) 1 3, , Csak gáz tüzelésű szárítás tüzelőanyag mennyisége és költsége A 3 MW teljesítményű földgáz tüzeléshez szükséges gáz és annak költsége (100 Ft/m 3 ) P(net) E V V V (MW) (GJ/óra) (m 3 /h) (eft/óra) (m 3 /nap) (eft/nap) (m 3 /hó) (eft/hó) 3 10, , A 3 MW teljesítményű PB gáz tüzeléshez szükséges gáz és annak költsége (310 Ft/kg) P(net) E V V V (MW) (GJ/óra) (kg/h) (eft/óra) (kg/nap) (eft/nap) (kg/hó) (eft/hó) 3 10, , Híbrid üzemben a költségek és a minimális megtakarítás csak gáz tüzeléshez képest: Hibrid Földgázzal: eft/hó. Minimális megtakarítás/hó: = eft/hó Hibrid PB-gázzal: eft/hó, Minimális megtakarítás/hó: = eft/hó 8

9 Az eddig kialakított gépsor és megvalósított hőtermelési próba-technológia egy nagyon széleskörű felhasználási lehetőséget vázol fel, amelyet a következő ábra foglal össze. Ennek a jövőbeli vidékfejlesztés, és közösségi energetika, önellátás, élelmiszer feldolgozás terén nagyon jelentős hatási lehetnek Referenciák: 2013-ban elért többleteredmény/többlet árbevétel, hozam. Beruházás Tápióterm Kft., H-2764 Tápióbicske, Rákóczi út 241. BD-K 19/20AH terményszárító Abai Terménytároló, Szárító és Szolgáltató Kft. H-8127 Aba, Vasútállomás 0556/6 hrsz. BD 20/30A szárító technológia pfa. Erdei Ioan Robert Salonta, jud. Bihor, str. Ion Ilariu nr. 13., Románia BD-K 16/15A szárító technológia Nettó összege ,- Ft (nettó) ,- Ft (nettó) ,- Ft (nettó) 9

10 Referenciák: Sajtóközlemények [S1] Herdovics M., Német B., Áman M. Vass I., Áman J., Lukács Gy.: A BioDryer-rendszer próbája megtörtént, Agrárium, 2010/ old. [S2] Német Béla: Az agroenergetika mint a mezőgazdasági gépgyártás hajtómotorja Agrárium, 2011/ old. [S3] Német Béla: Alternatív fűtési rendszerek kialakítása az állattartó telepeken, Értékálló aranykorona, 2012/ old. [S4] Német Béla: Lágyszárú növények szármaradványainak aprítása, darálása, tisztítása felsőfokon, Agrárium, 2014/ old Továbbiak: Kozlemenyeim.htm Konferencia előadások: [K1] Német Béla: Agráripar ( megújuló ipar), mint a harmadik ipari forradalom egyik hajtóereje, ENERGOexpo 2009 Nemzetközi Energetikai Szakkiállítás és Konferencia, Debrecen, szeptember október 1. [K2] Német Béla: Biogáz szarvasi energiafűből és kukorica szárból, 4. Biogáz Konferencia, Biogáz: A megújulók mindenese,renexpo Central Europe, Hungexpo Vásárközpont G-F Pavilon, Budapest, május 10. [K3] Német Béla: Lágyszárú növények szármaradványainak minden igényeket kielégítő aprítása, darálása, tisztítása. Mezőgépészeti kutatás-fejlesztési konferencia AGROmashEXPO G pavilon, Budapest, január. 31. Továbbiak: Ismeretterjeszto-eloadasok.htm Komló, február Áman Mihály, ügyvezető igazgató 10