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 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.

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 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, vagy fapellet

	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

Házi pellet kazán sematikus ábrája

1. kémény

2. kazán fala

3. fa pellet

4. égéstér

5. égőfej

6. hamu

7. adagoló tartály

8. szállítócsiga

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 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.

- 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!

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.

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.

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.

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".

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