LEVEGÕTISZTASÁG-VÉDELEM 2.1 1.5 A korszerű és régi típusú fa- és pellettüzelésű 1 kazánok kibocsátási jellemzői Tárgyszavak: fa; pellet; tüzeléstechnika; biomassza; levegőszennyezés. A biofűtőanyag fontos megújuló energiaforrás. A nagy erőműveken és fűtőműveken kívül háztartásokban fűtésre és főzésre használják elsősorban ritkán lakott területeken és a fejlődő országokban. A biofűtőanyag fűtésre két módon használható: közvetlenül kályhában vagy kazánban, ez utóbbi esetben a csőrendszerben áramoltatott felmelegített víz az egész házat fűti. A biofűtőanyag elégetése történhet egyszerű fafűtéses kályhákban és jól szabályozott pelletégetőkben, ill. korszerű fafűtésű kazánokban; ennek megfelelően a szennyezőanyag-kibocsátás igen eltérő mértékű lehet. Így pl., egy közönséges fatüzelésű kályha szemcsekibocsátása ötvenszer nagyobb lehet, mint egy szabályozható kazáné; a fűtésre használt fakályhák szén-monoxid (CO)-kibocsátása 18 és 180 g/kg fűtőanyag között változhat. Mindez felhívja a figyelmet a háztartásokban használt kályhákra/kazánokra, mivel a nem megfelelő égés nemcsak a közvetlen környezetre káros, de lényegesen növeli az üvegházgázok kibocsátását is. A kályháktól eltérően a kazánokhoz hőtárolók csatlakozhatnak. Ez előnyös lehet a kibocsátás szempontjából, mert lehetővé teszi, hogy a kazán szabályos időrendben működjön, nem pedig megszakításokkal, a ház pillanatnyi hőigényének megfelelően. A hőtároló tartály lehetővé teszi a közel optimális égés elérését, ami kisebb kibocsátáshoz és nagyobb hatásfokhoz vezet. A pelletégetők megszakításos működésre vannak tervezve, ezeknél a tartályoknak nincs olyan nagy jelentősége. A fafűtésű kazánok kibocsátása megfelelő tüzeléstechnikával is csökkenthető. Az utóbbi évtizedekben jelentős fejlődés ment végbe a fatüzelésű kazánok technológiájában. 1 Pellet igen kis részecskékre aprított, őrölt, majd összepréselt (fa vagy fakéreg) hulladék.
A modern fafűtésű kazánok leszálló huzatúak, kiégési zónájuk kerámiabevonatú (1/A ábra), és tartály csatlakozik hozzá. A régi típusú fafűtésű kazánok általában felszálló huzatúak és vízhűtésesek (1/B ábra). A fafűtésű kályhák is általában felszálló huzatúak. A fatüzelésű kazánok fejlesztése a hatásfok növekedését és a kibocsátás csökkenését eredményezte. Svédországban a 260 ezer biofűtőanyaggal működő háztartási kazán 57%-a régi típusú, tartály nélküli, 4%-a régi típusú, de tartályos, 27%-a modern fafűtésű, és a maradék pelletfűtésű. primer levegő szekunder levegő szekunder levegő égési övezet olaj/ pellet égő szekunder levegő (A) égési övezet primer levegő (B) primer levegő fatüzelésnél (C) 1. ábra (A) Fafűtésű leszálló légáramlású kazán; (B) fafűtésű felszálló légáramlású kazán; (C) vegyes fűtésű kazán, amelyben tűzifa, olaj vagy pellet használható A laboratóriumi tesztek összehasonlítják a régi és korszerű kazánok gáz- és szemcsés anyag kibocsátását. A biofűtőanyagok ökológiailag fenntartható felhasználása érdekében összehasonlítani szükséges a biofűtésű háztartási kazánok kibocsátását. A vizsgálatokba két olajégőt is bevontak, mert Svédországban ilyeneket is használnak a lakóházak fűtésére (a gáz- és szénfűtés a háztartásokban nem használatos). Kísérleti rész A tesztekhez két régi típusú vízhűtéses fafűtésű kazánt, két kerámiabevonatú korszerű fafűtésű kazánt és két pelletégőt használtak; a tesztek részletes leírását az 1. táblázat adja meg. Az üzemeltetés módját és a fűtőanyag minőségét változtatták. A két fafűtésű kazánt a
tranziens jelenségek elkerülése végett előzetesen egy adag fával felfűtötték. A méréseket a második adag fa meggyulladása után kezdték, és a harmadik adag elégéséig folytatták. Ezt akkor tekintették megtörténtnek, amikor a szén-dioxid (CO 2 ) koncentrációja 4%-ra csökkent. Amint az elégés megtörtént, új adag fát helyeztek az égőtérbe. A pellet- és olajégőket szintén felfűtötték a mérések előtt. A névleges teljesítmények mellett a méréseket kb. három órán keresztül végezték, szakaszos működés esetén a mérés tovább tartott. A kibocsátást (a szennyező anyag mg/a fűtőanyag MJ-ben megadott fűtőértéke) vagy (a részecskék száma/a fűtőanyag MJ-ben megadott fűtőértéke) adja meg, ezt a mért koncentráció és a fűtőanyag analízise alapján számították ki. A kibocsátásra vonatkozó adatok az átlagértékeknek felelnek meg. A mérések műszaki jellemzői 1. táblázat Kazán/égő Régi típusú fafűtésű kazánok Modern fafűtésű kazánok vízhűtésű, vegyes fűtésű, felszálló légáramlású vízhűtésű, fafűtéses, felszálló légáramlású kerámiabevonatú, fafűtésű füstgázelszívó ventilátorral, leszálló légáramlású kerámiabevonatú, fafűtésű, természetes, leszálló légáramlású kerámiabevonatú, fafűtésű, füstgázelszívó ventilátorral, leszálló légáramlású Működési feltételek, teljesítmény (kw) Fűtőanyag hőtároló, 10 (100%) száraz tűzifa a nagy adagokban, 6 száraz tűzifa b kis adagokban, 6 száraz tűzifa c hőtároló, 24 (100%) száraz tűzifa d nagy adagokban, 7 száraz tűzifa e kis adagokban, 6 száraz tűzifa f hőtároló, 34 (100%) száraz tűzifa g hőtároló, 30 (100%) 26% nedvességtartalom h hőtároló, 12 (100%) 38% nedvességtartalom i hőtároló, 28 (100%) száraz tűzifa j hőtároló, 24 (100%) 26% nedvességtartalom k hőtároló, 23 (100%) brikett l Mérés jele
1. táblázat folytatása Kazán/égő Pelletégők és kazánok Olajégők Működési feltételek, teljesítmény (kw) Fűtőanyag pelletégő őrlánggal névleges, 11 (100%) fapellet m megszakításos, 6 fapellet n megszakításos, 6 fapellet o intenzív huzatú megszakításos, 3 fapellet p pelletégő elektromos gyújtással névleges, 22 (100%) fapellet q megszakításos, 6 fapellet r megszakításos, 3 fapellet s pelletkazán névleges, 16 fapellet t megszakításos, 6 fapellet u megszakításos, 3 fapellet v pelletégő elektromos gyújtással megszakításos, 6 kéregpellet w környezetkímélő jelzéssel ellátott névleges, 18 fűtőolaj x olajkazán vegyes tüzelésű, olajégővel ellátott névleges,21 fűtőolaj y kazán Mérés jele Az égetőberendezések és a mérések Az égetőberendezések levegőellátását a mérések előtt optimalizálták. A négyféle vizsgált eszköz tulajdonságait és működési jellemzőit az 1. táblázat adja meg. Hat kísérletet végeztek a régi típusú fafűtésű kazánokkal (a-f), hatot a korszerű fafűtéses kazánokkal (g-l), és tizenegyet a pelletfűtésű kazánokkal/égetőkkel (m-w). A régi típusú fafűtésű, tartály nélküli kazánokban két tüzelési módszert próbáltak ki. Az első esetben egy olyan felhasználót utánoztak, aki a lehetséges maximális mennyiségű fát helyezi az égéskamrába, a levegőellátást csökkenti (b és e) az égés huzamos ideig beavatkozás nélkül megy végbe. A második módszer egy olyan felhasználót utánoz, aki napközben otthon van, és kis adagokban pótolja az elégett fát (c és f). Egyes régi típusú fafűtésű kazánokhoz is csatlakoztak tartályok, a korszerű fafűtésű kazánoknál ez általános. Az (m-s, és w) pelletégők különálló egységet alkotnak, amelyek különböző kazánokhoz csatlakozhatnak; a (t-v) pelletkazánok integrált egységet alkotnak. A leírt vizsgálatok során a pelletégetők vízhűtésű
vegyes tüzelésű kazánokhoz csatlakoztak (1/C ábra). Összehasonlítás céljából két olajtüzelésű kazán kibocsátását is mérték. Az (x) olajégő a kazánnal integrált egységet alkotott, ez az egység környezetkímélő védjegyet kapott. A másik olajégőt (y) egy vízhűtésű, vegyes fűtésű kazánhoz csatlakoztatták (1/C ábra). A fűtőanyagok A tűzifa, a pellet és a brikett kémiai összetétele hasonló (2. táblázat); különbség a nedvességtartalmukban van: a pelleté és a briketté 8%, a tűzifáé 15%, 26% vagy 38%. A nyírfa viszonylag száraz, nedvességtartalma 15%. A tűzifák hamutartalma a fakérget tartalmazó pellethez képest csekély, ez utóbbi több nitrogént is tartalmaz. A fatuskók hossza kb. 500 mm; a henger alakú tuskókat egyszer vagy kétszer félbevágták, így haránt irányú méretük kb. 100 mm. A fából, illetve fakéregből készült pellet átmérője 8 mm, hossza 15 20 mm. 2. táblázat Az egyes fűtőanyagok elemanalízise és fűtőértéke* Fapellet Kéregpellet Fabrikett Tűzifa Fűtőolaj Hamu 0,5 3,7 0,3 0,3 0,6 Nedvesség 7,6 7,8 7,5 15/26/38 0 A fűtőérték legalább (MJ/kg) Összetétel 19,0 20,1 18,9 19,0 43,1 Szén 50,2 52,1 50,6 50,6 87,5 Oxigén 43,2 37,8 42,7 42,7 0 Hidrogén 5,9 5,9 6,4 6,4 12,7 Nitrogén 0,08 0,48 0,05 0,05 0,1 Kén <0,01 0,03 <0,01 <0,01 0,09 * Nedvességtartalom a nedves fűtőanyag %(m/m); a többi adat a száraz fűtőanyag %(m/m) Az alkalmazott mérési eljárások A részecskékről két helyen vettek izokinetikus mintát a teljes tömegkoncentráció és a részecskeszám szerinti koncentráció, valamint a mé-
reteloszlás meghatározása céljából. Az első mintavételből származó füstgázt két lépésben hígították. Az első hígítást 180 C-on végezték a kicsapódás és a részecskeméret növekedésének megakadályozására. A részecskeszám-koncentrációt és a részecskék méret szerinti eloszlását kalibrált műszerrel mérték. Mindkét műszer kalibrációját a gyártó végezte. A második mintavétel során kibocsátott részecskék teljes tömegét gravimerikusan a svéd szabvány alapján határozták meg. A harmadik mintavételi kaput a CO, a CO 2, O 2, az NO x és a teljes szerves széntartalom (total organic carbons TOC) monitoringjára használták. A TOC- és NO x -kibocsátást metán, illetve NO 2 ekvivalensben adták meg. A policiklusos aromás szénhidrogének (PAH) mintavétele az ISO 11338 (2000) szerint történt, szúrópróbaszerűen több mintát vettek. A PAH-mintákat együttesen gázkromatográfia/tömegspektrometria (GC/MS) módszerrel elemezték. A kibocsátás becslése során a PAH-vegyületeket együttesen vették tekintetbe. Az ötödik, utolsó mintavételi kapu az illékony szerves vegyületek (VOC) mérésére szolgált, ez esetben is szúrópróbaszerűen több mintát vettek, a mintákat együttesen elemezték. A szűrt füstgázt szobahőmérsékletre lehűtötték, és 801 Tedlar típusú zsákba vezették. A minta egy részét (1 20 ml) Tenax és Carbopac típusú adszorbens csövekbe vezették a további GC analízishez. (A Tedlar zsákokban maradt minta GC elemzését szintén elvégezték 24 órán belül.) Az eredmények A CO-, TOC-, metán-, nemmetán VOC- (NMVOC), PAH- és NO x - kibocsátást, valamint a részecskekibocsátás tömeg és szám szerinti koncentrációját a 3. táblázat adja meg. Háromféle kibocsátást mértek: a nem oxidált gázokét, a részecskékét és a nitrogén-oxidokét. A nem oxidált gázok (így a CO és a szénhidrogének) kibocsátása a nem tökéletes égés következménye; az égés tökéletessé tehető elég hosszú tartózkodási idővel megfelelően magas hőmérsékleten, és az elégetendő gázok és a levegő megfelelő elegyítésével. A 2. ábra szerint a CO-koncentráció a légfelesleggel nő. Ez arra utal, hogy nem az oxigénhiány korlátozta a CO teljesebb oxidációját. Gyanítható, hogy a többletlevegő csökkentette az égéstér hőmérsékletét, ez eredményezte a nagy CO-kibocsátást. A 3. ábra szerint lineáris összefüggés van a CO- és a TOC-kibocsátás között fafűtésű kazánok, pellet- és olajégők esetében, és a TOC kibocsátásra is (a CO, VOC és PAH kibocsátásához hasonlóan) hatással van a levegőadagolás.
CO 2, CO, TOC, részecskék és NO x kibocsátása* 3. táblázat Régi típusú fafűtésű kazán Korszerű típusú fafűtésű kazán Pelletégők és kazánok Olaj Mérés jele CO 2 (%) CO TOC CH 4 NMVOC PAH Részecskék Részecskék (1/MJ)** a 8,4 4 100 660 87 65 b 4,7 5 200 1300 350 72 c 6,8 4 800 1100 610 270 14 89 17 10 13 71 d 8,3 5 900 1500 670 430 13 103 3,9 10 13 67 e 6,9 16 400 4800 4800 2000 64 2200 200 10 13 28 f 5,6 8 200 3000 15 2,8 10 13 64 g 12,2 707 14 1 1,9 0,21 27 4,5 10 13 125 h 11,5 507 33 0,8 1,3 0,14 25 2,4 10 13 111 i 5,1 3 781 690 73 43 3,0 89 8,5 10 13 101 j 10,3 1 300 89 14 14 1,1 32 3,6 10 13 72 k 9,1 770 63 9,2 7,8 0,44 23 6,4 10 13 81 l 10,2 880 28 4,3 3,9 0,33 18 2,0 10 13 60 m 9,5 36 4 0,76 1,2 0,32 22 1,4 10 13 68 n 6,0 350 78 2,7 3,3 0,26 1,7 10 13 71 o 4,8 290 31 0,12 28 1,3 10 13 68 p 3,7 960 250 14 23 0,27 65 7,4 10 13 66 q 13,0 120 3 <0,55 0,95 0,06 16 0,8 10 13 70 r 9,1 990 60 5,3 20 8,5 64 1,6 10 13 64 s 8,6 120 10 <0,84 1,7 0,55 15 0,8 10 13 67 t 11,7 30 1 13 u 6,8 380 2 12 0,1 10 13 62 v 3,8 1 100 92 51 0,1 10 13 62 w 10,6 730 42 1,8 4,8 1,1 180 x 12,2 2 1 0,46 0,64 0,17 12 0,01 10 13 37 y 10,6 9 32 0,52 0,38 0,006 6 0,1 10 13 41 NO x * A mérések részletes magyarázatát az 1. táblázat adja. Az adatok, ahol nincs más jelzés mg/mj egységben vannak kifejezve. ** Részecskeszám/MJ.
100000 CO, mg/mj 10000 1000 100 10 fapellet tűzifa fabrikett olaj fakéreg pellet 1 10 100 1000 többletlevegő (az elméleti mennyiség százalékában) 2. ábra Szén-monoxid-kibocsátás a többletlevegő függvényében az 1. táblázat méréseinek megfelelően 100000 CO-kibocsátás, mg/mj 10000 1000 100 10 fapellet fakéreg pellet tűzifa fabrikett olaj 1 1 10 100 1000 10000 TOC-kibocsátás, mg/mj 3. ábra Szén-monoxid-kibocsátás a teljes szerves anyag kibocsátás függvényében A kibocsátott szemcsék tartalmaznak mind szerves, mind szervetlen anyagokat (így nem teljesen elégett szilárd anyagot és hamuszemcséket). Az égési körülményektől függetlenül hamuszemcsék mindig vannak a kibocsátott anyagban. A 4. ábra szerint a kibocsátott részecskék tömegkoncentrációja kb. állandó volt 100 mg/mj TOC-koncentrációig. Na-
gyobb koncentráció mellett a szemcsekibocsátás növekedett. Nem megfelelő égési körülmények között a széntartalmú szemcsék idézik elő a szemcsés kibocsátás növekedését. Rossz égési körülmények között a kibocsátott szemcsék szám szerinti koncentrációja is növekszik a TOC növekedésével (4. ábra). 10000 részecskék, mg/mj 1000 100 10 fapellet fabrikett tűzifa olaj a) 1 1 10 100 1000 10000 TOC, mg/mj 100000 10 11 részecskék, 1/MJ 10000 1000 100 10 fapellet fabrikett tűzifa olaj b) 1 1 10 100 1000 10000 TOC, mg/mj 4/a ábra A kibocsátott részecskék tömegkoncentrációja az összes kibocsátott szerves anyag függvényében b) A kibocsátott részecskék szám szerinti koncentrációja az összes kibocsátott szerves anyag függvényében
A nitrogén-oxidok az égést tápláló levegőből vagy a fűtőanyagban lévő nitrogénből keletkezhetnek. A fűtőanyag nitrogéntartalmának fontosságára utal az NO x -kibocsátás és a nitrogéntartalom közötti korreláció. Az 5. ábra szerint a levegőtöbblet nem gyakorol egyértelmű hatást az NO x -kibocsátásra valószínűleg azért, mert bár a többletlevegő növeli az NO keletkezését, de a csökkenő hőmérséklet csökkenti a fűtőanyagból keletkező NO mennyiségét. nitrogén oxidok NO x, mg/mj 1000 100 fapellet kéregpellet tűzifa fabrikett olaj nitrogén-oxidok NO x, mg/mj 1000 100 fapellet kéregpellet tűzifa fabrikett a) 10 10 100 1000 a levegőtöbblet, az elméleti érték %-ában b) 10 0,01 0,1 1 a fűtőanyag nitrogéntartalma, %-ban 5/a ábra Nitrogénkibocsátás a levegőtöbblet függvényében b) Nitrogénkibocsátás a fűtőanyag nitrogéntartalma függvényében A kazánok Általában a régi típusú fafűtésű kazánok több szemcsés anyagot és nem oxidált vegyületet bocsátanak ki, mint a korszerű fafűtésű kazánok vagy pelletégők. Az olajégők kibocsátása a legkisebb. A pellet- és olajégők teljesítménye jobb volt mint a fafűtésű kazánoké. A fafűtésű kazánok közül a tartállyal ellátott, száraz fát égető modern kazánok kibocsátása volt a legkisebb ez megegyezett a pelletégők kibocsátásával. A régi típusú fafűtésű, nagy adagokban táplált kazán kibocsátása számottevően csökkenthető volt, ha tartályt csatlakoztattak hozzá. A legfontosabb illékony szerves vegyület a metán volt, valószínűleg azért, mert lassabban oxidálódik mint más szénhidrogének. A metán tö-
meg szerinti járuléka a metán és NMVOC összegben olajégőknél 50%, pelletégőknél 20 40%, modern fafűtésű kazánoknál 30 60% és régi típusú fafűtésű kazánoknál 60 70% volt. A VOC-kibocsátások legnagyobb járulékát metán képezte. A VOC további nagyobb járulékait az etán, az etén, az etin, a propén, a benzol és a toluol adta. A legnagyobb PAHkibocsátás, 64 mg/mj, a régi típusú fafűtésű kazánokból származott, ez meghaladja a fakályhák kibocsátását, ez 56 mg/mj. A biofűtőanyagokból származó PAH átlagosan 70%-a volt naftalin, fenantrén, fluorantén, pirén és acenaftilén, míg az olajból származó PAH átlagosan 70%-a volt fluorantén, pirén és fenantrén (a felsorolásban a vegyületek csökkenő koncentrációban szerepelnek). A szemcsés anyag tömeg szerinti koncentrációja fafűtésű, vízhűtéses, hőtárolóval nem rendelkező kazánban volt a legnagyobb 2200 mg/mj (e mérés, 3. táblázat). Korszerű kerámiabevonatú, hőtárolóval rendelkező fafűtésű kazánban ez az érték 70 80-szor kisebb lehet (g és j mérés). A fapellet fűtőanyag (m és o-v mérés) a szemcsés anyag hasonló tömeg szerinti koncentrációját eredményezi, mint a korszerű fafűtésű kazánok (g és j); a szemcsés anyag koncentrációja olajfűtés esetében a legkisebb (x és y). A kibocsátott szemcsés anyag tömeg szerinti eloszlását vizsgálták korszerű fafűtésű kazánra (j), régi típusú fafűtésű kazánra, amelyet kis adagokkal fűtöttek ( c ), pelletfűtésű égőre nominális működés esetére (m és q) és fakéregből készült pellettel való fűtés esetére (w). A fapellettel való folytonos fűtés esetén a szemcsés anyag tömeg szerinti eloszlása nagyon hasonló volt a két pelletégetőben (m és q), az eloszlás maximuma a 130 nm részecskeméretnél volt. A kerámiabevonatú, természetes huzatú kazánok esetében (j) a részecskék tömeg szerinti eloszlása hasonló volt, mint pelletégők esetében. A füstgáz részecskéinek tömegeloszlása a régi típusú, vízhűtéses, vegyes tüzelésű, kis adag fával fűtött kazánokban (c) hasonló, mint a korszerű fafűtésű kazánokban, a kibocsátott teljes mennyiség azonban különböző. A régi típusú fatüzelés (c-f) több részecske kibocsátásával járt, mint a fapellettel való tüzelés (m-s, u és v) és a modern fatüzelés, a legkevesebb részecskekibocsátással az olajtüzelés jár. A fűtés módja A hőtárolóval nem rendelkező régi típusú fafűtésű kazánok kibocsátása erősen függ a tüzelés módjától. A nem oxidált vegyületek és részecskék kibocsátása kis adagokban való tüzeléssel csökkenthető, ez esetben a kibocsátás a hőtárolóval rendelkező kazán kibocsátásához
válik hasonlóvá. Fafűtésű kazánok esetében a nem oxidált vegyületek kibocsátását akkor találták a legnagyobbnak/legkisebbnek, amikor az NO x kibocsátása megfelelően a legkisebb/legnagyobb volt. A fűtőanyag minősége Rossz minőségű fűtőanyag nagy kibocsátást eredményez új kazánoknál is. Így pl., a nedves fa modern kazánokban is növeli a nemoxidált vegyületek és részecskék kibocsátását. Azonban a mérsékelt, 26% nedvességtartalmú fa (h és k), a 8% nedvességtartalmú fabrikett (l), és a15% nedvességtartalmú száraz fa (g és j) kibocsátása hasonló. A fakéregből készült pellet (w) égetésekor a kibocsátott részecskék tömege, feltehetően a nagyobb hamutartalom miatt, nagyobb, mint a fapellet égetésekor kibocsátottaké. A fakéregből készült pellet által kibocsátott részecskék méret szerinti eloszlásának maximuma 220 nm értéknél van, ez némileg nagyobb mint a fapelletnél megfigyelt érték. A legnagyobb NO x -kibocsátást a fakéregből készült pelletnél észlelték ennek a fűtőanyagnak a legnagyobb a nitrogéntartalma. Az NO x -kibocsátás a fűtőanyag nitrogéntartalmával hozható összefüggésbe. A hőtároló Hőtárolót csatlakoztatva a régi típusú fafűtésű kazánhoz a részecskekibocsátás akár huszadrészére is csökkenthető (d és e kísérletek). A modern kazán részecskekibocsátása kb. 30%-a a régi típusú kazánénak, ha mindkét kazán hőtárolóval van összekapcsolva (d, g és j). Értékelés A várakozás szerint az olajégőknek kisebb a részecske- és nem oxidált anyag kibocsátása, mint a pellet- vagy fafűtésű kazánoké, mivel a folyékony fűtőanyag adagolása jobban szabályozható, mint a töltetenként vagy félig folytonosan adagolható tűzifáé, illetve pelleté. Azonban a korszerű fafűtésű kazánokban az égés szabályozhatóbbá tehető. A pelletégők friss fejlesztés eredményei és a továbbiakban, várhatóan kibocsátásuk az olajégőkével lesz összehasonlítható. A pelletégők az 1980-as évek végén jelentek meg, de az 1990-es évek végéig nem volt jelentős piaci szerepük Svédországban, Dániában és Ausztriában. Annak ellenére, hogy a biofűtőanyagokat hasznosító kazánok részecskeés nem oxidált anyag kibocsátása nagyobb, mint az olajégőké, használa-
tuk ökológiai szempontból fenntartható, mivel nem járulnak hozzá az üvegházhatáshoz. A háztartási olajégők az ásványi CO 2 kibocsátásával hozzájárulnak az üvegházhatáshoz. Nagy különbségeket tapasztaltak a régi és modern biofűtőanyagot felhasználó kazánok kibocsátása között. Így az igen elterjedt régi típusú fafűtéses kazánok CH 4 (üvegházgáz)-kibocsátása jelentős. A régi típusú fafűtéses kazánok hatása a jelentős metánkibocsátás miatt a CO 2 -t kibocsátó háztartási olajégők hatásával hasonlítható össze a globális melegítési potenciál (global warming potential GWP) révén. (Ez a paraméter egy adott gáz üvegházhatását fejezi ki a CO 2 -höz képest. 1 kg metán hatása 21 kg CO 2 hatásával azonos.) Egy olajégő CO 2 -kibocsátása 74000 mg/mj (x és y eset alapján), a legrosszabb régi típusú fafűtésű kazánok (e) metánkibocsátása 4800 mg/mj, ami 100 000 mg CO 2 -nek felel meg minden MJ-ra. Ehhez még hozzájárul az is, hogy a régi típusú fafűtésű kazánok hatásfoka 50%, az olajégőké pedig 90%. Ez azt jelenti, hogy a régi típusú fafűtésű kazánok üvegházhatása kétszer akkora, mint az olajégőké, ehhez járul még a jelentős részecskekibocsátás és a nem oxidált gázok kibocsátása is. Következtetések A régi típusú fafűtésű kazánok új típusú, hőtárolóval rendelkező kazánokra vagy pelletkazánokra való lecserélése a metánkibocsátást 8-ad részben (c és i) vagy akár 9000-ed részben (e és q) tudja csökkenteni, mindez a hatásfok növekedésével jár. A régi típusú fafűtésű kazánokhoz hőtároló csatlakoztatásával a metánkibocsátás hetedrészére, a részecskekibocsátás 21-ed részére csökkenthető (d és e). Hasonló javulást figyeltek meg a tűzifa kisebb mennyiségekben történő adagolásakor. A modern fafűtésű kazánok nagyobb nedvességtartalmú tűzifa használatakor is megőrzik kedvező kibocsátási tulajdonságukat. Azonban a tűzifa, fatartalmú pellet vagy brikett kéregtartalmú pellettel való helyettesítése nagyobb részecske- és NO x -kibocsátáshoz vezet a kéreg nagyobb hamu- és nitrogéntartalma miatt. A CO-kibocsátás növekedését figyelték meg a légfelesleg-tényező nagyobb értékei mellett. Ezt feltehetően az égési hőmérséklet csökkenése váltja ki. A CO-kibocsátás növekedése más nem oxidált komponensek, így TOC, CH 4, NMVOC és PAH kibocsátásának növekedésével járt. A kibocsátott részecskék tömegkoncentrációja független volt a nem elégett gázok koncentrációjától egészen 100 mg/mj TOC értékig, efelett azonban a részecskekibocsátás növekedett valószínűleg a nem elégett
szemcsés anyag nagy koncentrációja miatt. A részecskék tömegkoncentrációja a legrosszabb régi típusú kazánban (e) 180-szor nagyobb volt mint a legjobb korszerűben (u). A kibocsátott részecskék száma a nem oxidált gázvegyületek kibocsátásának növekedésével növekedett. A szubmikron, különösen 100 nm-nél kisebb méretű részecskék kibocsátása rossz égési körülmények között növekszik. Ma a legtöbb biofűtőanyaggal működő kazán régi típusú, nagy a részecske és nem oxidált gáz kibocsátása, üvegházhatásuk összemérhető az olajégőkével. Lecserélésük korszerű hőtárolóval rendelkező fa- vagy pelletfűtésű kazánokra mind környezetvédelmi, mind egészségi szempontból sürgős. Összeállította: Schultz György Johansson, L. S.; Leckner, B.; Gustavsson, L.; Cooper, D.; Tullin, C.; Potter, A.: Emission chararacteristics of modern and old-type residential boilers fired with wood logs and wood pellets. = Atmospheric Environment, 38. k. 25. sz. 2004. aug. p. 4183 4195. McDonald, J. D.; Zielinska, B. stb.: Fine particle and gaseous emission rates from residential wood combustion. = Environmental Science and Technology, 34. k. 2000. p. 2080 2091. Nussbaumer, T.: Combustion and co-combustion of biomass: fundamentals, technologies and primary measures for emission reduction. = Energy and Fuels, 17. k. 6. sz. 2003. p. 1510 1521.