Pellet tüzelésű kazánok

A szilárdtüzelésű kazánok egyik különlegessége a pellet kazán, mely nem más, mint egy átalakított vegyes tüzelésű kazán, ami képes elégetni a pelletet és bármilyen háztartási hulladékot. A fapellet természetes alapanyagú, megújuló és nagyon gazdaságos energiaforrás.

Pellet tüzelésű kazánok

Pellet tüzelésű kazán - keresztmetszet

A pellet termelése az Egyesült Államokban kezdődött a II. világháborút követő időszakban, mint állateledel, amely ideálisnak bizonyult az ipari farmokon azzal a nagy előnyével, hogy a hagyományos tápszerekhez adagolni lehetett a különböző fehérjéket, ásványi sókat és más fontos adalékokat, anélkül, hogy a táplálék íze változott volna. Előnyei még, hogy hosszú időn keresztül raktározható, nem romlik meg, kis tömege miatt a szállítása sem költséges.

Más iparágakban is kipróbálták, végül eljutottak a fa pelletálásához, amivel létrehoztak egy új hőenergia forrást.

Fapellet

Főleg fafeldolgozóipari és fűrésztelepi hulladékokból készül, nagy nyomáson (800-900 bar), kötőanyag nélkül préselik össze kis méretű granulátumokra. Fűrészport, faforgácsot és fakérget tartalmaz. Kötőanyagként a fában természetesen jelenlévő lignin szolgál. Létezik az anyag összetételétől függően energiafű-pellet, búzakorpa-pellet is.

Mérete széles tartományon belül változik, általában háztartási tüzeléshez: 20 mm hosszú, 6-8 mm átmérővel gyártják.

A fapellet és a fosszilis tüzelőanyagok közti különbség

- a pellet 60 %-kal kevesebbe kerül, mint a fosszilis tüzelőanyagok

- mivel a pellet természetes alapanyagú, így csekély a szennyezőanyag kibocsátás

- megújuló energiaforrás

- kisebb karbon tartalmú tüzelőanyag

Pellet tüzelésű kazánok

Pellet, vagy fapellet

Tüzelőanyagok elemanalízise és fűtési értékei:

Fapellet Kéregpellet Fabrikett Tüzifa Fűtőolaj
Hamu 0,5 3,7 0,3 0,3 0,6
Nedvesség %(m/m) 7,6 7,8 7,5 15/26/38 0
A fűtőérték legalább [MJ/kg] 19,0 20,1 18,9 19,0 43,1
Összetétel:
Szén
Oxigén
Hidrogén
Nitrogén
Kén

50,2
43,2
5,9
0,08
<0,01

52,1
37,8
5,9
0,48
0,03

50,6
42,7
6,4
0,05
<0,01

50,6
42,7
6,4
0,05
<0,01

87,5
0
12,7
0,1
0,09

A pellet kazánok felépítése:

Pellet tüzelésű kazánok

Házi pellet kazán sematikus ábrája

1. kémény

2. kazán fala

3. fa pellet

4. égéstér

5. égőfej

6. hamu

7. adagoló tartály

8. szállítócsiga

Működése:

A hagyományos és a pellet kazánok közötti fő különbség, hogy a pellet kazánoknak többszörös a hőátadó felülete egy hagyományos kazánhoz képest, a kilépő füst hőmérséklete állandóan 120°C körül ingadozik, és nem utolsó sorban a pellet kazán működése a kilépő füst hőmérséklete szempontjából lineáris.

A használata egyszerű, az adagoló tartályát kell feltölteni, majd elindítani a kazánt. A tartályok különböző méretben kaphatók, ha például van egy 1 m3-es tartályunk és egy 20 kW-os pellet kazánunk, akkor egy feltöltés közel egy hónapig elegendő a működéshez. Automatizáltak, mint az olaj- és gázkazánok, egy elektromos motorral hajtott csigarendszeren keresztül kerül a pellet az égőtérbe. A legtöbb pellet kazán mikroprocesszorokat használ, amivel szabályozza az égéstérbe kerülő tüzelőanyag és levegő mennyiségét. Mivel a pellet természetes alapanyagú, ezért egészen elenyésző a szennyezőanyag kibocsátása a fosszilis tüzelőanyagokhoz képest. Nem igényel a berendezés állandó felügyeletet, viszont karbantartása fontos, két hetente egyszeri, vagy akár havonta egyszeri tisztítás szükséges, de lehetséges akár 6 havi gondozásmentes üzem is. A keletkezett hamut el kell távolítani, ami egyszerű, mivel általában nem okoz környezeti problémát, ha a kertben szabadulunk meg tőle.

A pellet szállítása és tárolása

A pellet nagyon jól szállítható tüzelőanyag. Hatalmas silókban tárolják, majd töltőcsöveken keresztül tartálykocsikba juttatják, melyek elszállítják a rakományt felhasználási helyére. Háztartásokban a pincékben halmozzák föl tárolótartályokban. A pellet érzékeny a nedvességre. Egy nagyobb tartálynál a pára kicsapódhat a falára és lefolyhat a pellethalomba, ahol biológiai erjedési folyamatokat indíthat be, ezért a tároló konténerek légmentesen zártak. Ezek a tartályok változó méretekben kaphatóak.

Pellet tüzelésű kazánok

A pellet kazán használatának előnyei

- gazdaságos, 2 kg fahulladékból lehet 1 m3 földgázt kiváltani, mivel alacsony a hamutartalma a kazán fala nem üvegesedik a szilícium miatt, így hatékonysága sem csökken.

- globálisan nem növeli a levegőben lévő káros anyagokat, CO2 kibocsátása annyi, amennyit a fa élete során felhasznált. Nemcsak a szén- és gáztüzeléshez viszonyítva bizonyultak környezetbarátnak, de még a hagyományos fatüzelésű kazánokhoz képest is (CO < 200 mg/m3)

- ugyanaz a komfort szint érhető el vele, mint egy hagyományos fosszilis tüzelésű kazánnal

- 15 éven keresztül évente 49 %-os megtakarítást jelent

- 1 millió sikeres beépítés történt Európában

- 90-95 %-os hatásfokú égés, kondenzációs technológiával akár 104 %-os is elérhető!

A fa és pellet tüzelésű berendezések kibocsátásának összehasonlítása

Svédországban a fatüzelés volt a legelterjedtebb fűtési mód, kevesebb, mint 100 évvel ezelőtt. Az 1950-es években, az olaj elégetése nagyon népszerűvé vált. Az olaj iránti lelkesedés csökkent, amikor az 1970-es olajválság bekövetkezett és továbbra is csökken a növekvő olajárak miatt. Az emberek a környezettudatosságra törekednek, és a bioüzemanyagok, mint a fa egyre népszerűbbé válnak. Napjainkban a fosszilis üzemanyagok helyébe a biomassza lépett, hogy csökkentse a széndioxid-kibocsátást, aminek fő oka a globális felmelegedés.

Új technológiák születtek, a fatüzelés lépett be a piacra az elmúlt 10 évben. A modern fa kazánok energiahatékonyak és a kibocsátásuk is nagyon kicsi. A pellet egy feldolgozott bioüzemanyag, amely helyettesítheti az olaj, valamint hasábfa tüzelést. Az elmúlt évben felhasználásuk növekedett.

A bioüzemanyagok használata várhatóan növekedni fog, cél a fenntartható energiaellátás. A kibocsátási adatok ismerete nélkülözhetetlenek a káros környezeti és egészségügyi hatások kiszűrése érdekében, ezért fontos mindig megvizsgálni a keletkező füst alkotóelemeit. A régimódi fa tüzelésű kazánok nagy mértékben bocsátanak ki szerves vegyületeket, amelyek károsak a környezetre nézve. Erre is egy új megoldást jelenthet ez a kazántípus.

Nézzük a kibocsátást fa és pellet eltüzelésénél:

A kibocsátott szerves anyagok a hagyományos fa tüzelésnél tartalmazott metoxifenolokat, melyek a pellet tüzelésnél is jelen voltak. Pellet égőt kombinálva egy hagyományos kemencével 800 ° C fölött ezek a szerves vegyületek elkezdtek bomlani és rákkeltő policiklusos aromás vegyületekké alakultak. Az aromás szénhidrogén benzol mindenféle égésnél jelen van, de kibocsátásuk nem jelentős, tehát a fapellet számottevően csökkenti a kibocsátást, de természetesen eltérések vannak a különböző pellet égő és kazán kombinációknál.

Egy érdekes kísérlet

A félig illékony vegyületeket felfogták a kémény kimenetnél Tenax adszorbens patronok segítségével, majd ezeket a mintákat vizsgálták gáz-kromatográfiával és tömeg- spektrometriával. Számszerűsítésükhöz két referenciagázt használtak. A Tadler zsákban felfogott CO, CO2 és CH4-et analizálták gáz-kromatográfiával, hővezetési tényezővel és láng ionizációs kimutatással. Megerősítésnek párhuzamosan egy elektrokémiai cellát használtak.

Eredmények:

Mértékegység: [mg/m3]

Tüzeléstechnikai hatásfok=[CO2]/([CO2]+[CO])

Üzemanyag-berendezés hatása Fa kályha 20 kW Pellet kályha 7 kW Pellet égő alacsony Pellet égő 20 kW Fa kazán 30 kW
CO2 120 000 46 000 50 000 130 000 120 000
CO 4100 610 470 13 190
CH4 120 5 3 0,3 3
Benzol 13 0,6 0,5 0,01 0,4
Metoxifenolok 44 2 0,0 0,0 0,0
Pirént 0,4 0,0 0,0 0,0 0,14
Tüzeléstechnikai hatásfok 0,97 0,99 0,99 1,00 1,00

A füst kémiai összetétele függ a tüzelőanyag fajtájától és az égési viszonyoktól. A hagyományos berendezések, mint a fa kályhák és kandallók nagy mennyiségű szerves vegyületet bocsátanak ki a tökéletlen égés során, amelyeknél nagymértékben az elsődleges hőbomlási termékek a lignin és a cellulóz. A ligninből származtatott metoxifenolok antioxidánsok, amelyek jelentősége, hogy ellensúlyozzák a negatív egészségügyi hatásokat. Ez az antioxidáns hatás függ a metoxifenolok kémiai szerkezetétől, mely kedvező, ha az oldalsó lánc legfeljebb három szénatomot tartalmaz.

A másodlagosan képződött égéstermékek, mint például a policiklusos aromás vegyületek (PAC) és benzol aránya fokozódik javított égési hatásfok során. A táblázatban a pirén képviseli a PAC-t. A régi fa kályhák kibocsátása ezekből nagyon jelentős volt.

Az egyik rákkeltő vegyület a benzol, aminek mértéke csökken modern égőberendezések alkalmazásával, míg a táblázatban mutatott pellet égőnél 0,01 mg/m3 ezzel szemben a hagyományos fa kályháknál ez az érték 13 mg/m3.

Az egyre jobb hatékonyságú biomassza tüzelés során megállapíthatjuk, hogy a szerves vegyületek aránya csökken a keletkező füstben. Csoportosíthatjuk az égést hatékonyság szerint: befejezetlen, közép-hatékony és hatékony.

Az elmúlt néhány évben nőtt Svédországban a pellet felhasználása, viszont kifejlesztettek egy új ökocímkés fa kazánt, amelynek elve, hogy a farakás alulról ég és folyamatosan esik le az égéskamrába, így folyamatos égést és egyenletes hőfejlődést biztosít. Tűztere kerámia anyagú, melynek funkciója, hogy a magas hőmérsékletet tartja fent. Az oxigén ellátás két lépésben van biztosítva. A gázok tartózkodási ideje növekszik, ami azért lényeges, mert hatékonyabb a szerves vegyületek elégetése és a forró füstgázok hőátadást biztosítanak. Egy nagy víztartályban egy hőtároló akadályozza meg a túlhevülést.

Az ökocímkével ellátott kazánok bizonyos kibocsátási határértékhez köthetőek. Számos ország fejlesztette a környezeti címkézést, azzal a szándékkal, hogy jelezze a fogyasztók felé a környezeti szempontból kevésbé káros termékeket. SIS ökocímke-felelős, a ,"Hattyú".

Előírások az ökocímkével kapcsolatban

Az ökocímkének tartalmaznia kell a benzol, a policiklusos aromás vegyületek és a jelentős üvegházhatást okozó gázok kibocsátását, mint amilyen például a metán. Mivel a metán koncentrációja csökken javított égési hatásfok következtében, a magas metánkibocsátás is jelzi a rossz energia-menedzsmentet.

Kazán hatás Svéd hatóságok < 50 kW A Hattyú < 100 kW
Szerves gáz halmazállapotú szén-dioxid 150 70
Szén-monoxid - 1000
Részecskék - 70

Égés Hőmérséklet [°C] Tüzelőberendezés példa Komponensek
Befejezetlen < 700 Hús gyógyító kamra
Hamvadó erdőtűz
Kandalló, cserépkályha
Metoxifenolok és 1,6-anhidroglükóz
Középhatékony 700-900 Hagyományos kazán
Fa pellet égő
Benzol és policiklusos aromás vegyületek
Hatékony > 900 Az ökocímkével ellátott kazán -

Jelenlegi határértékei fa kazánok szennyezőanyag kibocsátásának mg/m3 száraz gáz 10%-os O2.

Végezetül jól látható tehát, hogy az ökocímkével ellátott kazán messze hatékonyabb égést is biztosít egyben, mint fejletlenebb, kevésbé környezetbarát társai.

2013. november