Tüzelőanyagok

1. Biomassza, a szalma
   • A szalma energetikai célú felhasználása
   • A szalma kezelése
   • A szalma bálázása
   • A szalma tárolás, mozgatása
   • A szalma piaca, bekerülési ára
2. Biomassza- pellet
3. Fatüzelés

Szalmatüzelési technológiák
 - Szalma és Biomassza kazánok alkalmazási lehetőségei
 - Szakaszos szalmabála tüzelésű kazánok
 - Automata szalmabála tüzelésű kazánok
 - Az égés szabályozása, mint az egyik legfontosabb hatékonysági elem
 - Füstgáztisztítás
 - Kémény

Beépítési javaslat 1. Biomassza, Szalma

A szalma olyan mezőgazdasági melléktermék, amely a haszonnövények termesztése során keletkezik, és amelyik a féleségétől függően nem azonos tulajdonságokkal bír a természetbe való visszajutás, vagy megsemmisítés során.
Az eltüzelés szempontjából hasznosítható „szalma” mennyiségbe a repce (kiegészítő fűtőanyagként használható) és egyéb magtermelő növények szalmája is beleérthető, sőt tágabb értelemben ide sorolhatjuk a kukoricaszárból készült bálákat is.
A magyar mezőgazdasági piacon a gabonaszalma és kukoricaszár éves szinten hozzávetőlegesen keletkező mennyiségei és a tüzelés szempontjából leglényegesebb paraméterei a lenti táblázatban találhatók (sajnos a repceszalma mennyiségére vonatkozóan a cikk írója nem rendelkezik pontos információkkal).

Melléktermék	Szalma (bálás)	Kukorica-szár
Termelt mennyiség (106/t/év)	4,5-7,5	10,0-13,0
Eltüzelhető mennyiség (106/t/év)	1,5-2,0	3,0-4,0
Nedvességtartalom betakarításkor (%)	10-20	40-65
Nedvességtartalom tárolás után (%)	13-15	22-43
Fűtőérték MJ/kg (18% nedv.tart.)	13,5	13,0

 
Egyes tanulmányok szerint a mezőgazdaságban keletkezett összesen mintegy 45-46 millió tonna biomasszából évente 24-25 millió tonna az összes melléktermék, amiből az ipari és takarmányozási célú hasznosítás után a földeken marad 13-15 millió tonna biomassza, ami az ország energiamérlegében jelentős tartalékot testesít meg.
Becsléseink szerint az eltüzelhető (a mi esetünkben „szalmaként értelmezhető”, és relatíve hatékonyan elégethető) biomassza tömeg éves szinten 6-9 millió tonna között mozog.
Ugyanakkor azt is tudomásul kell venni a tervezéssel foglalkozóknak, hogy ez a szalma mennyiség eléggé egyenletes eloszlásban keletkezik az ország területén, ezért a szállítási volumen és költségek miatt inkább a lokális, az ország területén földrajzilag jól terített, kisebb égető berendezések telepítésének van gazdasági, környezetvédelmi, fenntarthatósági indokoltsága.
 
- A szalma energetikai célú felhasználása
A potenciálisan szabad biomasszának ma még csak csekély - bár gyorsan növekvő hányadát használja az ország energiatermelésre.
Ugyanakkor számos gazdasági és környezetvédelmi érv szól az ilyen célú alkalmazás mellett:

- az óriás tömegű biomassza természetes alapanyag, és jelentősen csökkentheti az ország energiafüggőségét,
- az értékesítése hozzájárulhat a szerény jövedelmű mezőgazdasági üzemek bevételeinek emeléséhez,
- felhasználói oldalon éppen e gazdasági területnél (állattartó telepek, üveg-és fóliaházak, terményszárítók, élelmiszeripari üzemek fűtési költség megtakarítása révén) jelentkezhet leginkább a nagymértékű fűtési energiaköltség megtakarítása is, ami tovább javíthatja a mezőgazdasági élelmiszeripari termelés gazdaságosságát,
- a meglévő hazai és a szalma energetikai felhasználása terén élenjáró dán referenciák alapján a mezőgazdasági termelőknél – attól függően, hogy termelik vagy vásárolják a tüzelőanyagot – 65-80 % közötti, gyakorlatban igazolt fűtési számla megtakarítás realizálható a gázfűtéshez képest (ez akár több tízmillió Ft-os éves megtakarítást is jelenthet pl. egy nagyobb sertéstelep életében),
- nagyon fontos elem, hogy a gabonaszalmák kvázi CO₂-semlegesek, így szinte nem járulnak hozzá a légkör CO₂ tartalmának és az üvegházhatásnak a fokozásához,
- a megmaradó kis mennyiségű hamu önmagában jó minőségű talajerő visszapótló, ás általában ez is a célszerű felhasználása (pl. hígtrágyába keverve).
 

- A szalma kezelése, tárolása, bekerülési költsége, tüzelési formák

A szalma tüzelési célú felhasználása bizonyos technológiai döntéseket ró az ilyen típusú beruházásokon gondolkodó gazdálkodókra:

 
- A szalma kezelése:

• Javasolt a szalmát a tarlón kint hagyni, egy-két alkalommal megáztatni, mert az eső által kimosott szalma kevesebb korróziót okozó anyagot - klórt és káliumot - tartalmaz.
• Ez az ún. „szürke” szalma sokkal hatékonyabb a kazánban való égetésre, mivel jelentősen nő a kazánok élettartama, mert falakat, csöveket korrodáló anyagok egy része már nincs a szalmában.
• A báláztatás, bálázás idején a megrendelések kiadásakor, vagy a saját technológiai előírások során erre a technológiai elemre érdemes odafigyelni.

 
- A szalma bálázása:

• A korszerű szalmatüzelésű kazánok már képesek a nemzetközi és magyar forgalomban is kapható bálázók szabványos méretű kis és nagyméretű báláinak fogadására.
• Ezzel együtt a kazánberuházások döntéseinél, és a tüzelőanyag vagy bálázó gép beszerzési szerződéseknél, mindig javasolt a kazángyártóval az optimális bálaméretek egyeztetése.

- A szalma tárolása, mozgatása

• A szalma tárolási technológiájában a víztartalom, és a bálák optimális kezelhetősége miatt nagyon fontos elem a tüzelési hatékonyság, így az energia megtakarítási szint szempontjából is, tehát nem szabad bagatellizálni.
• A magyar tervezési és beruházási szokások a fedett tárolókat preferálják, de ez általában nem indokolt, ha a tároláshoz megfelelő szabad tér rendelkezésre áll, és a beruházók a kifejezetten szalmatárolásra alkalmazható speciális „átszellőző, de nem beázó” fóliát alkalmazzák. E termékek már egyes magyar kazángyártóknál, forgalmazóknál is megvásárolhatók kiegészítő termékként.
• A tárolásnál a tervezőknek figyelembe kell venniük a magyar tűzvédelmi előírásokat.
• A szalma átvételénél szigorúan ellenőrizni kell a tömeget, és a víztartalmat.
• A szalmabálák telepen belüli mozgatása általában nem igényel külön beruházást, vagy külön személyzetet. Az egész, nagyméretű hengeres és kocka bálákat általában meglévő homlokrakodóval, rakodó traktorral mozgatják, a kisbálákat pedig kézzel.
• A nem egész bálás tüzelési technológiáknál – amit általában a nagyobb automatizáltsági szint indokol – előfordulhatnak speciális rakodási, kezelési, bontási technológiák, amelyeket általában az ilyen kazánok gyártói ajánlanak.

- A szalma piaca, bekerülési ára

• Magyarországon még nem lehet egységes szalmapiacról beszélni, viszont várhatóan rövidesen kialakulnak a szabályok a kereslet növekedése miatt.
• A gazdasági számításoknál érdemes a beruházás 50-100 km-es környezetében lévő szalma szállító cégektől ajánlatot kérni, és ezekre alapozni.
• Ma, gyors számításokhoz nem tévedünk nagyot, ha átlagosan 12 Ft+Áfa/kg áron számolunk vásárláskor, és saját termelés esetén ennek 60-70%-át vesszük figyelembe bekerülési költségként.
• A piac kialakulatlansága miatt érdemes a szállítókkal időben, szigorú szerződések melletti szerződésekben biztosítani a tüzelőanyagot.

 

2. Pellet

A mezőgazdasági és erdészeti anyagok tömörítése a pelletálás. Pelletnek nevezzük a körcellás, görgős préseken készített 3 - 25 mm-es tömörítvény. A tüzelésre szánt nagyobb tömörségű 10-25 mm-es pellet a  tűzipellet megnevezést kapta. A tüzelési célra alkalmas biopellet vagy tűzipellet legfőbb jellemzője a nagy sűrűség, tömörség (1-1,3 g/cm3).

A melléktermékekből a biopellet rendszerint kötőanyag nélkül készítik. A fűrészpornak, fenyőfakéregnek, viasznak adalék anyagként való hozzáadása a szalmához javítja a szilárdságot. A tömörségen kívül az alacsony nedvességtartalom az, mely igen kedvező tüzeléstechnikai tulajdonságokat ad a brikettált-pelletált készítményeknek.       

A pellet megújuló bio fűtőanyag. A pelleteknek két fő fajtája van:

• Fapellet, amelynek a fa belső tiszta részéből kikerülő fűrészpor, forgács az alapanyaga.
• Agripellet amely lágyszárú növényekből (szalma, kukorica, energiafű) készül.

 A két pelletfajtát elsősorban a hamutartalmuk különbözteti meg egymástól. A fapelletnek 1%, az agripelletnek 3-10% hamutartalma van. A fapellet drágább fűtőanyag, mivel a világ faállománya fogy és ezért egyre távolabbról szállítják. Az agripellet olcsóbb, mert helyben megtermő mezőgazdasági terményekből, hulladékokból gyártható.

A mezőgazdasági termelés során keletkező növényi anyagok, maradékok, hulladékok préselve, pelletálva kiváló fűtőanyagokká alakíthatóak. A fával ellentétben ezek a növények évente újra megnőnek, learatják, kaszálják őket.

Az agripelletek égetési tulajdonságai nagymértékben eltérőek a fapellettől. Fűtőértékük is jóval magasabb. Sok esetben célszerű a különböző alapanyagok keverése a jobb préselhetőség miatt.

Szállítása, tárolása

A pellet jól szállítható, nagyon tiszta fűtőanyag. 18-20 kg-os zsákban, vagy big-bag zsákban a legcélszerűbb szállítani. Szállítható ömlesztve is. A peleltek tárolás során érzékenyek a nedvességre.

3. Tűzifa

A tűzifa megújuló bio fűtőanyag. A tűzifa égetése nem automatizálható olyan mértékben, mint a szemcsés, granulált anyagoknál (szén, pellet, biomassza).

A tűzifát száraz helyen kell tárolni. A tűzifának annál jobb a fűtőértéke minél szárazabb.

A frissen vágott fa nedvesség taralma kb. 50%. A legalább egy évig száraz szellős helyen tárolt fa 15-20% vizet tartalmaz, ezt légszáraznak nevezzük.

A fa égetése

Amint már említettük fa fűtőértéke erősen függ a nedvességtartalomtól. Minél nedvesebb a fa, annál kisebb a fűtőértéke. A fában található nedvességnek az elégés alatt el kell párolognia. Mivel a víz elpárologtatásához jelentős mennyiségű energia szükséges, ezért minél nagyobb a tűzifa víztartalma, annál több energia vész kárba a fűtés folyamán.

Jól látható, hogy a nedves fa 50%-os víztartalommal csak fele annyi fűtőértékkel rendelkezik, mint egy jól kiszárított 10%-os fa.

Fenti táblázat alapján láthatjuk, hogy a nedves fát eltüzelni gazdaságtalan. A nagy nedvességtartalom miatt az égési hőmérséklet kisebb, növekszik a korom és káros anyag kibocsátás, ilyenkor jelentkezik a kátrányosodás a kazán oldalán, amit vegyes tüzelésű módban száraz tüzelőanyaggal le tudunk égetni.  

A fatüzelés hamuja, ha nem kevertük más anyaggal, a kertbe, földre kiszórható. A fahamu lúgos, kerüljük, hogy egy helyre nagy mennyiséget szórjunk.

A HO kazánok szalma- és fa tüzelésére alkalmasak, de el tudnak égetni majdnem mindent: papírt, kartonpapírt, teljes szalmabálákat, faforgácsot.

A HO kazánok égéstere is úgy lett kialakítva, hogy azokban nagy átmérőjű tűzifa, fahulladék, háztartási papír is elégethető legyen.
 

Szalmatüzelés

Szalmatüzelési technológiák, más alapanyagok felhasználhatósága a kazánokban

• Az energetikai célú felhasználás terén a nemzetközi tapasztalatok és kevés hazai példa is a közvetlen, direkt elégetést bizonyítják leghatékonyabbnak.
• A közvetlen elégetésen belül pedig – ahol ezt a helyszín és a fogadó technológia engedi – az egész bálák használata ajánlott, és az esetek nagyobb hányadában ez is indokolt..
• A fűtési energiaigényből kiindulva, annak éven belüli ingadozását is figyelembe véve, az elérhető bálaformából és méretből kell a kazángyártóval egyeztetve a pontos kazántípust, és méretet meghatározni.
• Az egész bálás fűtési technológia választása esetén a tervezési, kiválasztási folyamat nagyon hasonló a hagyományoshoz, viszont a bálavágásos, bontásos, automatizált technológiák esetében már a gazdasági-, technikai tervezés első fázisaiban érdemes a technológiák szállítóival intenzíven együttműködni.
• A vegyes tüzelésű (részben szalma) kazánok lehetővé teszik a szalma mellett fa, fahulladék, fa-apríték, egyéb üzemi hulladék elégetését is, ami sok helyen szerepel a döntési szempontok között.
• Figyelemre méltó lehetőség, hogy már Magyarországon is vannak példák évelő, könnyen „aratható” energianövények, amelyek egy része bálázható is, és egyes korszerű „szalmakazánokban” a gyártókkal egyeztetett módon akár el is égethető.

 

Szalma és biomassza kazánok alkalmazási lehetőségei

• Az alkalmazási lehetőségek nagyon széles körűek:
• Lakossági vásárlások a kisebb teljesítménykategóriákban.
• Állattartó telepek (sertés, baromfifélék)
• Zöldség és virágnevelő fólia és üvegházak.
• Vidéki, kisebb önkormányzatok, és települések egyedi vagy hálózatos fűtési energiaellátása
• lyan ipari, élelmiszeripari üzemek fűtési és technológiai energiaigényének kielégítése, ahol a terület, ingatlan adottságok lehetővé teszik a szalmatüzelési technológia alkalmazásait.
• Már Magyarországon is folyik gondolkodás egy nagyon érdekes alkalmazáson az almos trágyával dolgozó baromfinevelő telepeken, amelynek kettős célja van:

A nagy tömegű almos trágya fűtési célú felhasználása.

Az ilyen módon nem hasznosítható almos trágya könnyen kezelhető, csomagolt, természetes eredetű trágyává alakítása.

• A felhasználókban még nem alakult ki ez a kultúra, viszont általános trend az egész világon, hogy gazdasági válságok közben/után, az energiaköltségek gyors növekedése esetén a biomassza – így a talán legkönnyebben elérhető és leginkább fenntartható szalma - tüzelés nagyon gyorsan terjed, és külön ipara keletkezik. Magyarországon ma mindkét kiváltó ok intenzíven jelen van, tehát a szalmatüzelés gyors elterjedésével számolhatunk, különös tekintettel az egyre rövidülő ( 2-3 év, pályázatokkal 1-2 év) megtérülési időkre.
• Az alkalmazások elterjedését erősen befolyásolja az adott ország támogatási környezete, amelyikben Magyarországon az utóbbi két évben határozott változások zajlottak le, és 2011.-től már nagyon komoly támogatási lehetőségei lesznek az iparnak, mezőgazdaságnak, önkormányzatoknak, és a magánszektornak egyaránt. A támogatásokról jó összefoglaló található a www.szalmatuzeles.huhonlapon.
• Az elterjedésben számottevő tényező a tervezői, kivitelező háttér felkészültsége, és az oktatási rendszer alkalmazkodó képessége. E téren, ha lassabban is, de szintén megfigyelhető fejlődés tapasztalható. A képzésben első körben komoly felelőssége és feladata van a piacon jelenlévő gyártóknak.

Szakaszos  szalmabála tüzelésű kazánok

Ma a szakaszos szalmabála tüzelésű kazánok piacát a nagyobb méretű - szögletes 1-3 nagy-, hengeres vagy közepes méretű - szalmabálához tervezett rendszerek uralják, bár léteznek még és sok esetben indokoltan a kisbálás kazánok is. A nagybálás kazánok kültériek, és a tűzteret a hőtároló víztérrel egybeépített egységként telepíti a gyártó, ezzel csökkentve a tűzveszélyt.

A kazán szünetmentesen üzemeltetéséhez minden szakaszos szalmabála tüzelésű kazángyártó puffer tartályt is szállít, amelyben általában az égéstérben elhelyezett szalma kg-onként 60-80 L víz van. Ebben az esetben 1 kg szalma fűtőértéke a tartályban mért 30-40 Celsius-fok hőmérséklet-növekedéssel egyenértékű, amennyiben abból egyidejűleg nem vezetik el a hőt.

 

Automata szalmabála tüzelésű kazánok

Automata szalmabála tüzelésnél általában egy legfeljebb 20 m hosszú bálaszállító szalagot raknak meg bálákkal; ezzel elérve, hogy a rendszert naponta csak egyszer kell feltölteni. A szalag lassan továbbítja a bálákat bontó/daraboló egység felé, ahonnan csiga vagy ventilátor mozgatja a szalmát a kazán felé.

A folyamatos tüzelés miatt a jóval tökéletesebb égés, és a hatékonyabb füstgázkibocsátás-csökkentés.  A szalmabála tüzelésű kazán hőátadását ki/bekapcsolóval szabályozzák, amelyet a kazánvíz hőmérsékletét érzékelő termosztát irányít.

 

Az égés szabályozása, mint az egyik legfontosabb hatékonysági elem

A szalma folyamatos adagolásához a legújabb automata szalmabála tüzelésű kazánokba oxigénmennyiség-érzékelővel vezérelt adagolóberendezést építenek be, amellyel automatikusan a füstgázokban mért oxigéntartalomhoz igazítják az adagolt szalma mennyiségét. A jelen lévő oxigén mennyiségét a szakaszos tüzelésű kazánokhoz hasonlóan oxigénmennyiség-mérő érzékeli (optimális 7% körüli); ez a műszer a beadagolt szalma mennyiségét szabályozza.

 A korszerű  szalmabálás kazánokban az automata oxigénmennyiség-mérés 5-10 %-os hatékonyságnövekedéshez vezetett, az égés hatékonyságának növelése révén. Ugyanakkor csökkent a füstgáz CO-tartalma, és csökkent a füstkibocsátás.
 

Füstgáztisztítás

A távozó füstgázt az egyes országokban érvényes szabályozás szerint kell megtisztítani. Az egyes gyártók erre különféle megoldásokat alkalmaznak, amelyekre figyelemmel kell lenni a tervezés során
 

Kémény

A megtisztított füstgázt a kéményen át bocsátják ki a légkörbe. Minden egyes kazánhoz külön füstgázcső tartozik. A kémény magasságát és átmérőjét, az alkalmazott technológiát, hőszigetelési módot, stb… minden egyes esetben a gyártó előírásai alapján kell meghatározni kéményméretezési program segítségével.

 

Beépítési javaslat

A megfelelő hazai vagy nemzetközi szakmai tudásanyagra, fejlesztési és gyártási háttérre alapozott szalmatüzelésű kazánok ma már bátran alkalmazhatók hazánkban is. Beépítésük nagyon komoly gazdasági előnyökkel jár.

A döntést megelőzően érdemes a területen járatos szakemberekkel egy megvalósíthatósági tanulmányt készíttetni.