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-keverőbeadagoló 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 Minta száma Gabonaszalma pellet 1 Repceszalma pellet 2 Napraforgó ocsú pellet 3 70%+30% Repceszár+kukoricaszár pellet 4 Repceszár+kukoricaszár+fa pellet 5 Repceszár+kukoricaszár pellet 6 Energiafű pellet 7 Fűzfa apríték 8 Nyárfa apríték 9 Fa+papír keverék 10 Szennyvíziszap 11 Papírbrikett 12 SRF hulladék 13
Hamutartalom [%] 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Kéntartalom [%] 2,5 2 1,5 1 0,5 0 8,383 9,016 8,303 17,794 Hamutartalom 10,856 7,833 6,304 Eredmények 2,314 1,992 4,666 47,023 12,815 14,068 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Mintaszám Kéntartalom 0,225 0,297 0,285 0,142 0,131 0,292 0,2 0,102 0,095 0,121 2,176 0,12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Mintaszám 0,431 Klórtartalom [%] 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,644 0,619 Minta neve Minta száma Gabonaszalma pellet 1 Repceszalma pellet 2 Napraforgó ocsú pellet 3 70%+30% Repceszár+kukoricaszár pellet 4 Repceszár+kukoricaszár+fa pellet 5 Repceszár+kukoricaszár pellet 6 Energiafű pellet 7 Fűzfa apríték 8 Nyárfa apríték 9 Fa+papír keverék 10 Szennyvíziszap 11 Papírbrikett 12 SRF hulladék 13 0,372 Klórtartalom 0,249 0,295 0,231 0,444 0,006 0,006 0,014 0,091 0,022 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Mintaszám 0,955
Laboratóriumi modell berendezés Eredmények
120 Eredmények 300 C-os mérési sorozat 100 80 Tömeg [%] 60 40 20 0 1 101 201 301 401 501 601 701 801 901 1001 1101 1201 1301 idő [sec] 70-30Kuk.+Rep. Fűz Efű+Fa Fa+Papír nagypellet Nár Ocsú Papírbrikett Repceszalma Rep.+Kuk. Rep.+Kuk.+Fa Szalmapellet Szennyvíz Szemét
120 Eredmények 600 C-os mérési sorozat 1. csoport 100 2. csoport 80 Tömeg [%] 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. 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. 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.
Köszönöm megtisztelő figyelmüket! Tóvári P. Bácskai I. Csitári M. Madár V. www.envirovid.eu