MENÜ

Fapelletálás (biomassza) napjainkban

Oldalszám: 122-124
2014.06.24.

A továbbiakban szeretnénk bemutatni egy olyan gyártási eljárást ami nem ismeretlen de nálunk igen kevés publicitást kapott, pedig jobban belegondolva „létünk” biztonsága érdekében egy meghatározó eljárás lehet.

Napjainkban egyre nagyobb szerepet kap az alternatív energiaforrások iránti igény és ez számos kutatás elindításához vezetett. Az alternatív energiaforrás keresésének kezdetén több irányba indult el a kutatás. Számos új energiaforrás kezd elterjedni ezeknek a kutatásoknak köszönhetõen, pl. így kezdtek el terjedni a szélerõmûvek. Mint oly sok területen Magyarország ilyen területen is meglehetõsen le van maradva. Magyarországon elkezdték néhány szélerõmû építését, mivel természeti és domborzati viszonyok nem a legoptimálisabbak a nagy szélerõmûtelepek elterjedéséhez így nagyon gondos és körültekintõ helyválasztást miatt lassabb építési ütemre számíthat. Szemben az északi és nyugati országokkal, ahol megvan az igény és a természeti adottság. Mint lehetõség azonban nem elvetendõ. Ennek köszönhetõen, nálunk a szélerõmûvek telepítése iránti igény is egyre fokozottabban fog jelentkezni.



Új lehetõségként merült fel az alternatív energiaforrások között a biomassza és az ebbõl készíthetõ pellet iránt.

A biomasszából történõ tüzelõanyag elõállítására az elsõ próbálkozások a fa brikettálására vonatkoztak. A fa brikettek égése során azonban olyan mérgezõ gázok keletkeztek melyek nem tették lehetõvé azt, hogy széles körben elterjedjen. A mérgezõ gázok keletkezésének a fõ oka a brikettek mérete volt. Melegítés közben ugyanis a brikett külsõ burkolata már nagyon felmelegedett ezzel szemben a belsejének hõmérséklete lényegesen alacsonyabb volt ezért nem tudott maradéktalanul elégni és az égés során még a környezetre ártalmas gázok is keletkeztek. Emiatt vált szükségessé a tüzelõanyag méretének csökkentése így került elõtérbe a fapellet, kb. 2-3 cm hosszúságú és kb. 8mm átmérõjû pellet, melyeknek mérete már a megfelelõ kazánban tökéletes égést tesz lehetõvé . A fapellet alapanyaga természetesen fa melyeket bútorgyárakból, erdõgazdaságokból szereznek be. Magyarországon terjesztés elõtt áll egy nagyszerû alternatív alapanyag. Így az energia erdõk alternatívájaként jelentõsen megnõhet a szerepe. Ennek köszönhetõen megélénkült az érdeklõdés a fapelletet elõállító gépek megvásárlása és üzemek telepítése iránt. Itt kell eloszlatni egy tévhitet mely szerint fapelletet hagyományos takarmány présen is elõ lehet állítani. Az igazság az, hogy ez nem lehetséges. Ez évek óta tartósan visszaveti a fapelletáló üzemek elterjedését, mert számos próbálkozás történt már fapelletkészítés takarmány présen történõ elõállítására. A hagyományos takarmány prés és a fa pellet elõállításához szükséges berendezések között alapvetõ különbségek vannak.



A késõbbiekben bemutatásra kerül egy teljes fapellet elõállítására alkalmas üzem elvi bemutatása. Mindezek elõtt azonban legyünk tisztába azzal, hogy mit is jelent a fa pelletálása, és miért jó ez. A pelletálás során egy nagyon jól használható, raktározható, szállítható energiaforrást kapunk. Kezdetben a fa fajsúlya kb. 150 kg/m3 ezzel szemben a fapellet fajsúlya 650 kg/m3, ezáltal jelentõsen egyszerûbbé válik a most már tüzelõanyag tárolása és szállítása. Valamint környezetvédelmi szempontból a szél nem fújja szét.

1kg fapellet fûtõértéke kb. 18 mJoule, ezzel szemben 1m3 földgáz fûtõértéke 34 mJoule, azaz kb. 2kg. fapellet fûtõértéke megegyezik 1 m3 földgáz fûtõértékével.



A megfelelõ minõségû fapellet elõállításához megfelelõ berendezésekbõl felépített üzem szükséges. Egy megfelelõen optimalizált és korszerû üzemben kb. 80 kW energia befektetéssel lehet 1 tonna kész fapelletet elõállítani.



Fa pelletálás mint technológia.



Az üzem egyik sarkalatos pontja a pellet prés, mely nem azonos a takarmány elõállítása során alkalmazott pellet préssel. Az eltérés az alább felsoroltakból adódik.

  • A motor és a meghajtó elem közötti erõátvitel szíjjal történik. Ez a megoldás lehetõvé teszi a matrica sebességének optimalizálását a gyártási jellemzõk függvényében.
  • A fa pelletálásához nagyméretû meghajtó egység szükséges. Erre fõleg a csapágyak és a görgõk miatt van szükség.
  • A fõtengely csatlakozása kúpformájúra van kialakítva. Ez a kúp kialakítás és a csavarok iránya jelentõsen megkönnyíti a nehéz matrica cseréjét.
  • A pelletáló berendezés görgõi a meghajtó egység mindkét végére fel vannak függesztve, ezért mindkét végét lehet irányítani.
  • A tengely hûtõ csõvel van ellátva. Ezeken az érzékelõknek a segítségével folyamatosa nyomon követhetõek a csapágyak hõmérsékletei.
  • A tengely hûtõcsõvel van ellátva. Ezek segítségével mûködés közben is lehetõség van csapágyak hûtésére.
  • A pelletáló úgy van tervezve, hogy a görgõk és a matrica cseréjét a lehetõ legjobban megkönnyítse. Ezért a pelletálón beépített emelõszerkezettel van ellátva, ezek segítségével a matrica v. görgõcsere könnyebben elvégezhetõ. Az emelõ szerkezet a pellet présbe van integrálva.

A fa pellet elõállítására alkalmas gyártási eljárás fõbb jellemzõi:

A fapellet elõállítása során a pellet prés belsejében olyan méretû energiák és hõ szabadul fel, hogy mûködés közben hûteni kell berendezés belsejében lévõ csapágyakat. Berendezés egyik eleme, az ún. matrica határozza meg a kész fapellet fizikai paramétereit, jelen esetben az átmérõjét. A legoptimálisabb átmérõ 8 mm.

A fapellet elõállításának fõbb lépései a következõk. Elõször is a rendelkezésre álló fahulladékot vagy egyéb alapanyagot kb. 10x10 mm-es darabokra kell törni. Ezeket általában szecskázóval vagy aprító géppel végzik. Az alapanyag fizikai méretén túlmenõen nagyon fontos szerepet játszik az anyag nedvesség tartalma. Megfelelõ minõségû fapellet elõállításához az alapanyag nedvességtartalmát 10-12%-ra kell csökkenteni (szárítani). Ellenkezõ esetben nem javasolt pelletálás.



A nyersanyag összetétele és kora nagyban befolyásolja az anyag pelletálhatóságát, ezért a tárolási fázisban meg kell fontolni a tárolási kapacitásra vonatkozó igényeket. A tároló kialakítása során mind a nyersanyag mind a késztermék tárolásának megoldása nagyon fontos.



A megfelelõ méretû és nedvesség tartalmú fa alapanyagot a pelletálás elõtt finom porrá kell õrülni. Ezt általában kalapácsos darálóban végezzük.



Fontos hogy a nagy teljesítményû kalapácsos daráló a lehetõleg leghomogénebb anyagot állítson elõ a darálás folyamán. A fa rostok a lehetõ legnagyobb felületûek legyenek. Ez a gõz késõbbi felszívásának tekintetében nagyon fontos.



A finom port a pelletálás elõtt be kell vezetni egy kondícionáló berendezésbe, ahol gõzt kell az alapanyaghoz adagolni, elõsegítve ezáltal a pelletálást. Amennyiben nem megfelelõ a pelletált anyag minõsége, nem tapad össze eléggé, akkor a kondícionálóban lehetõség van különbözõ ún. ragasztó anyag hozzáadására. A ragasztóanyagok hozzáadására szigorú elõírások vonatkoznak, ezek semmi esetre sem lehetnek környezetre ártalmas anyagok és a pelletált anyag 3%-nál nem lehet több( EU norma). A fa pelletálása gõz addíciós folyamat nélkül is lehetséges, de kizárólag a gõz hozzáadásával érjük el, hogy a faanyag plasztikusabb és lágyabb legyen. Erre a célra nagynyomású forró gõzt alkalmazunk. A pelletálás során a fa hõmérséklete még tovább hevül a matricában lévõ súrlódás miatt. Ezt a hõmennyiséget a tárolás elõtt feltétlenül el kell vonni. Ez a hûtés levegõvel történik egy megfelelõ ellenáramú hûtõ alkalmazásával.

Magyarázat a gyártási folyamatra vonatkozóan

A száraz faanyagot a daráló szeparátorba (201) adagoljuk frekvenciavezérelt adagolócsigák segítségével. A szeparátorban levegõ adunk hozzá, illetve eltávolítjuk belõle a különbözõ szennyezõdéséket, pl. köveket, fémeket.

A kalapácsos daráló levegõ beáramlásos módszerrel mûködik. A beáramló levegõ segíti a faanyag akadálytalan áramlását. Ez a levegõ gyakorlatilag szállító levegõként funkcionál. Ez segíti a faanyagnak a szûrõbe (300) jutását, ahol a faanyag szétválasztása történik. A darálás nagyon finomnak kell lenni. Szita méret 5-6mm, a fûrészport is át kell engedni darálón. A kalapácsos daráló és a szállító berendezések részlegesen vákuum alatt vannak, ezáltal minimálisra csökken a fûrészpor kibocsátás.



A faanyag most már az elõtartályban van. Az elõtartályból frekvenciavezérelt adagolócsiga (401) viszi a kondicionálóba (403). A kondicionálóban történik a gõz hozzáadása. A gõztõl a felmelegíti a faanyagot, majd a pelletpréshez (404) visszük.



A pelletprés (404) két nehéz görgõ segítségével relatíve nagy nyomáson(nagy matrica átmérõ és viszonylag kicsi a szélessége) henger alakúra préseli össze a beadagolt faanyagot. A pellet átmérõjét a matrica változtatásával lehet módosítani.



A pelletprés (404) és a hûtõ (408) közötti szállítóberendezések erõs korrodáló hatásnak vannak kitéve, a forró fa pellet miatt. Ezen okból kifolyólag ezeket a szállítóberendezések olyan anyagból készülnek ami jól viseli ezt a károsító hatást. A hûtõ (408) gyártásánál is figyelembe vettük ezt a hatást.



A hûtõ (408) a környezetbõl beáramló levegõvel mûködik, ezért a pellet hõmérséklete általában a légköri hõmérsékletnél 5-10 fokkal melegebb. Sokkal nagyobb hûtõ kell mint a normál pelletáláshoz. A pellet hûtõben való tartózkodási ideje és a pellet mérete nagyban meghatározza a hûtõ méretét (408). A hûtõben lévõ anyagból kivont vízzel hûtjük a matricát.



A hûtõbõl eltávolított lehûtött pellet egy szitán megy keresztül mielõtt a tárolási helyre kerülne. A szitán kiválasztódott nagyon finom anyagok rendszerint visszakerülnek az alapanyag tárolóba, majd újra felhasználásra kerülnek.



Egy üzem gyártási teljesítménye 3-4t/ó 8mm pelletre vonatkoztatva. Ennél nincs kisebb teljesítményû üzem. A teljesítmény növelésére pedig duplázni kell a pelletvonalat (7-8t/ó). Az üzem vezérlése mûködtetése teljesen automatikus PLC és számítógép vezérelt. Várható gépkopás 3EUR/tonna.





Alapvetõ kérdések egy üzem telepítése során.

  1. A gyár elhelyezkedése

    • Ország, megye stb.
    • Kapcsolata bútorgyárral, fûrészteleppel stb.
    • A meglévõ épületek használhatók-e? (Ha igen, figyelembe kell venni a rajzokon)
    • Tárolási terület a nyersanyagok és a kész termékek számára?

      (Ha igen, figyelembe kell venni a rajzokon)
    • Helyszín rajz, ha hozzáférhetõ
    • Az üzem csarnok mérete (min.)

      Szélessége: 20m

      Hosszúsága. 80 m

      Magassága (gerinc): 12-13m

 

  • Tulajdonosi viszonyok

    • Magán tulajdonú vállalat, stb.
  • Kapacitás

    • éves termelési kapacitás
    • óránkénti termelési kapacitás.
    • Elõ lesz-e készítve késõbbi bõvítésre és milyen mértékûre?
  • Alapanyagok

    • Alapanyag szállító
    • Fa típusa (Ha keverék, akkor szükségünk van az összetételére)
    • Páratartalma (Ha a páratartalom 12-15%-nál nagyobb akkor szárítást igényel)
    • Méret (A daráló miatt)
    • Alapanyag mennyiség (A tárolási terület miatt)
  • Pellet

    • Pellet mérete (Skandináviában 8 és 10 mm)
    • Tárolási kapacitás
    • Szállítás, kamionnal, vonattal, hajóval stb.
    • Szállítási mennyiség, kis-, nagyzsák stb.
  • Mûködés

    • Mûködési órák /nap
    • Mûködési órák /hét
    • Mûködési órák /év

    • Elektromos installáció

      • Feszültség
      • Frekvencia
      • Áramerõsség
      • Várható beépített teljesítmény 700-800 Kw
    • Egyebek

      • Technológiai gõz elõállítása(olaj,gáz) egy üzemhez kb. 400kg/ó gõz 8 bar nyomáson.
      • Környezet védelemi hatóságok
      • Tûzrendészeti rendeletek


      Remélem hogy a fent említett rövid ismertetõvel sikerült egy kicsit közebb hozni eme gyártási eljárást.





      Hollik István



      Hollik István Jr.