Tüzelőanyag előállítása a polgárdi pelletáló üzemben

Átírás

1 Tüzelőanyag előállítása a polgárdi pelletáló üzemben Nagy Sándor, tanszéki mérnök Miskolci Egyetem, Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Ferencz Károly, vezérigazgató Vertikál Építőipari és Kommunális Szolgáltató Részvénytársaság 1. BEVEZETÉS A fosszilis energiahordozó-készletek csökkenése, a légkörszennyezés okozta károk enyhítése szükségessé teszik a megújuló energiaforrások minél nagyobb mértékű bevonását az energiatermelésbe. Alternatív energiaforrások keresése Magyarország számára azért is kiemelten fontos, mert hazánk köztudottan szegény ásványi eredetű energiahordozókban. A Vertikál Zrt. fő tevékenysége a hulladékgazdálkodás, foglalkozik kommunális hulladékok gyűjtésével, szállításával és kezelésével. A cég 2010-ben komplett pelletáló üzemet épített a polgárdi telephelyén, amelyben a tevékenysége során hozzá jutó hulladékokból első lépésben - saját részére tüzelőanyagot kíván előállítani. 2. PELLETÁLÁS Pelletálás előnyei Az energetikai hasznosítás legegyszerűbb és energiahatékonyság szempontjából legkedvezőbb változata az eredeti, vagy ahhoz közeli formában lévő energetikai hasznosítás. Az agglomerálás fő célja a sűrűség növelése, amit a nyersanyag kis sűrűsége, valamint a tüzelőberendezések kialakítása indokol. Az agglomerátum forma (bála, pellet, brikett, stb.) által nyújtott előnyös tulajdonságok [1, 4, 5]: tárolási helyigény csökken, nincs szétosztályozódás (pl. szemcseméret ill. alkotó szerint), rakodás feltételei javulnak (pl.: átáramlási ellenállás, kiporzás és veszteség csökken), tűztérbe jutás és az égés feltételeit előnyösen befolyásolja, fajlagos energiasűrűséget növeli (GJ/m 3 ), nedvességtartalomra kedvező hatással bír. Elméleti háttér Az agglomerálás során megfelelő szemcseméret-eloszlással rendelkező alapanyagból kell kiindulni, amit az esetek nagy részében aprítással kell biztosítani. Alapvető fontosságú a biomassza nedvességtartalma, melynek optimális értéke a berendezés típusától is függ. Mind a szakirodalmi adatok [1, 3, 6, 8], mind pedig a saját vizsgálatok szerint [9] a kívánatos nedvességtartalom általában %, a szemcsefinomság x max <10 mm. A biomassza, papír és műanyag hulladékok brikettálását legtöbbször kötőanyag hozzáadása nélkül végzik. A présgépekben - megfelelő hatásidőn keresztül - rendszerint bar nyomás lép fel, az alapanyag meghatározott alakú agglomerátummá alakul. Az agglomerátum sűrűsége jellemzően kg/m 3. Pelletáló berendezés A pelletgyártás eljárástechnikai értelemben nyomással történő agglomerálás, brikettálás. Eredetileg takarmányok készítésére használták az eljárást (pl.: nyúltáp), manapság már a biopelletgyártás is igen elterjedt, de (szilárd települési hulladékokból származó) másodtüzelőanyagok előállítására, filterporok, víztelenített iszapok, papír agglomerálására is használják. Különböző szabványok 10 ill. 25 mm-ben maximálják a pelletek átmérőjét. Nagy

2 előnye, hogy automatikusan adagolható (csigás vagy cellás adagoló) kis hő-teljesítményű berendezésekbe is kedvező mérete miatt és jó hatásfokkal ég el. Alapvetően két berendezés kialakítás létezik, a síkmatricás (1. ábra) és a hengermatricás. A sík matrica vízszintesen helyezkedik el, a henger vagy csonka kúp alakú görgők a matrica felületén haladnak körbe, esetleg a matrica végez forgó mozgást a görgők alatt. préshenger/ roll síkmatrica/ die vágókés/ cutting blade főtengely/ main axle a) b) 1. ábra: a) Síkmatricás pelletáló elvi felépítése [3], b) A VERTIKÁL Zrt. polgárdi telephelyén lévő pelletáló A működés során az alapanyagot a matricára juttatják megfelelő rétegvastagságban. A rétegen áthaladó görgő (járókerék) az anyagot kis mértékben aprítja és matrica furatain átpréseli (nyomással történő agglomerálás). A furaton távozó folytonos pellethengert a szükséges távolságban forgókések vágják el. A darabosítást alapvetően befolyásolják az anyagi tulajdonságok és a berendezésben kialakuló nyomás kapcsolata, a matrica lyukainak súrlódási karakterisztikája, lyukhossz és lyukátmérő, a nyersanyagágy vastagsága a matricán, préselés frekvenciája ill. görgők kerületi sebessége, a berendezés anyagának tulajdonságai [3]. A késztermék forgalmazható ömlesztve, big-bagben, vagy kis zsákokban kiszerelve. A VERTIKÁL Zrt. Polgárdiban telepített síkmatricás brikettáló gépének főbb jellemzőit az 1. táblázat tartalmazza. 1. táblázat: A Vertikál Zrt síkmatricás pelletáló berendezésének főbb jellemzői Megnevezés: Síkmatricás pelletáló Járókerekek száma: 3 db Matrica átmérő: kb: 600 mm Matrica vastagság 60 mm Matrica lyukbőség: kb. 14 mm Hajtómotor teljesítménye 55 kw Alapanyagok A Kft. gazdálkodása során nagy mennyiségben gyűjt papírt ill. kartont, melyeket bálázott formában értékesít. Használt raklap kezelésével is foglalkozik a cég, továbbá mezőgazdasági eredetű hulladékokhoz is hozzáfér, úgy mint szalma, korpa, napraforgó héj. A cég egyik fő profilja a szilárd települési hulladékok kezelése, így az abban rejlő nagy fűtőértékű frakciók pelletálása is szóba jöhet megfelelő előkészítés után. 3. PELLETÁLÓ ÜZEM A polgárdi telephelyen létesült üzem a 2-4. ábrákon látható, a technológia folyamatábráját az 6. ábra mutatja. Az alapanyagot felhordószalagra (2. ábra) adják. Amennyiben keverékkel dolgozik az üzem, a szalagra az előre bekevert anyagot adják fel.

3 2. ábra: Felhordószalag és kalapácsos shredder 3. ábra: Ciklon, tartály és csigás keverő a) 4. ábra: Pelletáló és pellet elvezető szalag b) 5. ábra: a) Kalapácsos shredder b) Shredder tengelye A kiindulási anyagot a feladószalag a kalapácsos shredderre (5. ábra) hordja, ami az anyag meghatározott szemcseméretre történő aprítását végzi. A shredder rotorának átmérője és hossza egyaránt 600 mm, kerületi sebessége 52 m/s. A meghajtásáról 30 kw-os motor gondoskodik. A rotoron két féle kalapács található, az egyik fajta vékony, egymástól független, a másik vastag, párosával összekapcsolt. Az apríték elszívása ventillátorral történik, amely ciklonra vezeti az aprított anyagot. A ciklon durvaterméke a csigás keverőbe (3. ábra) kerül, ahonnan az anyag a pelletálóra kerül. A pelletálás optimális nedvességtartalmát a pelletáló előtt bevezetett gőz biztosítja. A kész pelletet osztályozó

4 vibrátorra vezetik [10], a durva terméket (végtermék) hűtőszalagra vezetik, majd tárolják. A finom termék (hibás pellet) a keverőbe kerül vissza. A ciklonpor finom terméke is a keverőbe jut. Az üzem kapacitása a feladástól függően kg/h. Az üzem vezérlése teljesen automatizált. A kalapácsos shreddert a Terra-Center Kft, az üzem többi részét és az automatizálást a Classic Mechanic Kft készítette. SZITÁLÁS SCREENING Pelletsűrűség [kg/dm 3 ] Tartály Hopper Fénykép Összetétel Finom termék Fine product Ciklon fonom t. Cyclone fine Ciklon Cyclone APRÍTÁS Kalapácsos shredder CRUSHING by Hammer Mill Durva termék Coarse product Ciklon durva terméke Cyclone coarse Késztermék Product Pelletáló Pelletiser KEVERÉS MIXING Nyersanyag Raw material 5. ábra: Pelletáló üzem technológiai törzsfája 4. PELLETEK MINŐSÍTÉSE A beüzemelést követően a Zrt. különböző alapanyag keverékekből 14 mm átmérőjű pelleteket állított elő. A Miskolci Egyetem vizsgálta a különböző pelletek sűrűségét, és a laza sűrűségeket. Az eredmények a 2. táblázatban láthatók. Megállapítható, hogy a különböző pelletek sűrűségei kg/dm 3 között adódtak. A laza sűrűségek összetételtől függően kg/dm 3 között változtak. 2. táblázat: Néhány kísérleti pellet összetétele, sűrűsége 100 % szalma 20 % szalma 0 % szalma 0 % korpa 30 % korpa 80 % korpa 0 % napraforgó 20 % napraforgó 0 % napraforgó 0 % fa 30 % fa 0 % fa 2 0 % szalma 30 % korpa 20 % napraforgó 50 % fa Jelen publikáció A Miskolci Egyetem Technológia- és Tudástranszfer Centrumának kialakítása és működtetése című, TÁMOP / számú projekt keretében készült, az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

5 FELHASZNÁLT IRODALOM [1] Dr. Bai Attila: A biomassza felhasználása; Szaktudás Kiadó Ház, 2002 [2] Kacz K.-Neményi M.: Megújuló energiaforrások; Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó, 1998 [3] Technical Research Centre of Finland: Wood pellets in Finland Technology, economy and market; OPET Report 5, 2002 [4] Stiess: Mechanische Verfahrenstechnik 2.; Springer Lehrbuch, 1993 [5] Dr. Csőke Barnabás: Előkészítéstechnika, Egyetemi jegyzet, ME-NYKE [6] Dr. Barótfi István: Energiagazdálkodási kézikönyv 9.; Energia Központ Kht. és a Gazdasági Minisztérium (1998) [7] Therm-s Tüzeléstechnikai Kft honlapja: [8] M. Temmerman et. all.: Comparative study of durability test methods for pellets and briquettes, Biomass and Bioenergy 30 (2006) p.: [9] Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet: Brikettálási Kísérletek, Zárójelentés, 2008 [10] Gombkötő Imre: Szétválasztási technológiák a biomassza feldolgozásban: Osztályozás; Biohulladék, 2009, 4. évfolyam 3. szám p 25-31