Tüzelőanyagok

Biomassza – a szalma

A szalma energetikai célú felhasználása

A szalma kezelése

A szalma bálázása

A szalma tárolása, mozgatása

A szalma piaca, bekerülési ára

Biomassza – pellet

Fatüzelés

Szalmatüzelési technológiák

• Szalma- és biomasszakazánok 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 amely a féleségétől függően nem azonos tulajdonságokkal bír a természetbe való visszajutás vagy megsemmisítés során.

Az eltüzelés szempontjából hasznosítható „szalma” mennyiségébe a repce szalmája (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 a kukoricaszár éves szinten hozzávetőlegesen keletkező mennyiségei és a tüzelés szempontjából leglényegesebb paraméterei az alábbi táblázatban találhatók (sajnos a repceszalma mennyiségére vonatkozóan a cikk írója nem rendelkezik pontos információkkal).

Melléktermék: Szalma (bálás) – Kukoricaszár
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% nedvességtartalom): 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, amelyből az ipari és takarmányozási célú hasznosítás után a földeken marad 13–15 millió tonna biomassza. Ez az ország energiamérlegében jelentős tartalékot testesít meg.

Becslések szerint az eltüzelhető, „szalmaként értelmezhető”, és relatíve hatékonyan elégethető biomassza tömege éves szinten 6–9 millió tonna között mozog.

Ugyanakkor a tervezéssel foglalkozóknak azt is tudomásul kell venniük, hogy ez a szalmamennyiség viszonylag egyenletes eloszlásban keletkezik az ország területén, ezért a szállítási volumen és költségek miatt inkább a lokális, földrajzilag jól terített, kisebb égetőberendezések telepítésének van gazdasági, környezetvédelmi és 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 óriási tömegű biomassza természetes alapanyag, és jelentősen csökkentheti az ország energiafüggőségét;

• értékesítése hozzájárulhat a szerény jövedelmű mezőgazdasági üzemek bevételeinek emeléséhez;

• a felhasználói oldalon jelentkezhet leginkább a nagymértékű fűtési energiaköltség-megtakarítás, különösen az állattartó telepeken, üveg- és fóliaházaknál, terményszárítóknál és élelmiszeripari üzemeknél;

• hazai és dán referenciaadatok alapján a mezőgazdasági termelőknél – attól függően, hogy termelik vagy vásárolják a tüzelőanyagot – 65–80% közötti, gyakorlatban igazolt fűtésiszámla-megtakarítás érhető el a gázfűtéshez képest;

• a gabonaszalmák kvázi CO₂-semlegesek, így nem növelik számottevően a légkör CO₂-tartalmát;

• a keletkező kis mennyiségű hamu jó minőségű talajerő-visszapótló anyag, amely például hígtrágyába keverve hasznosítható.

A szalma kezelése, tárolása, bekerülési költsége és tüzelési formái

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

A szalma kezelése

Javasolt a szalmát a tarlón hagyni, egy-két alkalommal megáztatni, mert az eső által kimosott szalma kevesebb korróziót okozó anyagot, például klórt és káliumot tartalmaz. Az úgynevezett „szürke” szalma hatékonyabb kazánüzemelést tesz lehetővé, és jelentősen növeli a kazánok élettartamát.

A szalma bálázása

A korszerű szalmatüzelésű kazánok képesek a szabványos méretű kis- és nagybálák fogadására. A kazánberuházások tervezésekor mindig javasolt a kazángyártóval egyeztetni az optimális bálaméretekről.

A szalma tárolása és mozgatása

A tárolás során a víztartalom és a bálák kezelhetősége kulcsfontosságú a tüzelési hatékonyság szempontjából. A fedett tárolók nem minden esetben indokoltak, ha megfelelő szabad terület és speciális, átszellőző, de nem beázó fólia áll rendelkezésre. A tárolásnál figyelembe kell venni a tűzvédelmi előírásokat, az átvételnél pedig ellenőrizni kell a tömeget és a víztartalmat.

A szalma piaca és bekerülési ára

Magyarországon még nem alakult ki egységes szalmapiac, de a kereslet növekedése miatt ez várható. Gyors számításoknál átlagosan 12 Ft + ÁFA/kg árral lehet számolni vásárláskor, saját termelés esetén ennek 60–70%-ával.

---

2. Pellet

A mezőgazdasági és erdészeti anyagok tömörítését pelletálásnak nevezzük. Pelletnek a körcellás, görgős préseken készített, 3–25 mm-es tömörítvényeket hívjuk. 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 és tömörség (1–1,3 g/cm³).

A melléktermékekből készülő biopellet rendszerint kötőanyag nélkül készül. A fűrészpor, fenyőfakéreg vagy viasz adalékanyagként való hozzáadása a szalmához javítja a szilárdságot. A tömörségen kívül az alacsony nedvességtartalom is igen kedvező tüzeléstechnikai tulajdonságokat biztosít a brikettált, pelletált készítményeknek.

A pellet megújuló biofűtőanyag. A pelleteknek két fő fajtája van:

• Fapellet, amelynek alapanyaga a fa belső, tiszta részéből származó fűrészpor és forgács.

• Agripellet, amely lágyszárú növényekből (szalma, kukorica, energiafű) készül.

A két pelletfajtát elsősorban a hamutartalmuk különbözteti meg egymástól. A fapellet hamutartalma körülbelül 1%, míg az agripelleté 3–10%. A fapellet drágább fűtőanyag, mivel a világ faállománya csökken, és ezért egyre távolabbról kell szállítani. Az agripellet olcsóbb, mivel helyben megtermő mezőgazdasági terményekből és hulladékokból gyártható.

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

Az agripelletek égetési tulajdonságai nagymértékben eltérnek a fapelletekétől. Fűtőértékük is jóval magasabb lehet. Sok esetben célszerű a különböző alapanyagok keverése a jobb préselhetőség érdekében.

Szállítás és tárolás

A pellet jól szállítható, nagyon tiszta fűtőanyag. Legcélszerűbb 18–20 kg-os zsákban vagy big-bag zsákban szállítani, de ömlesztve is szállítható. A pelletek tárolás során érzékenyek a nedvességre.

---

3. Tűzifa

A tűzifa megújuló biofűtőanyag. Égetése nem automatizálható olyan mértékben, mint a szemcsés, granulált anyagoké (szén, pellet, biomassza).

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

A frissen vágott fa nedvességtartalma körülbelül 50%. A legalább egy évig száraz, szellős helyen tárolt fa 15–20% vizet tartalmaz, ezt nevezzük légszáraz állapotnak.

A fa égetése

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

Jól látható, hogy az 50%-os víztartalmú nedves fa csak körülbelül fele akkora fűtőértékkel rendelkezik, mint egy jól kiszárított, 10%-os nedvességtartalmú fa.

A fenti adatok alapján megállapítható, hogy a nedves fa eltüzelése gazdaságtalan. A nagy nedvességtartalom miatt az égési hőmérséklet alacsonyabb, növekszik a korom- és károsanyag-kibocsátás, valamint kátrányosodás jelentkezik a kazán falán. Vegyes tüzelésű módban ez száraz tüzelőanyaggal leégethető.

A fatüzelés hamuja, ha nem keverték más anyaggal, a kertbe vagy a földre kiszórható. A fahamu lúgos kémhatású, ezért kerülni kell, hogy egy helyre nagy mennyiségben kerüljön.

A HO kazánok szalma- és fatüzelésre alkalmasak, de szinte minden éghető anyagot képesek elégetni: papírt, kartonpapírt, teljes szalmabálákat, faforgácsot. Égésterük úgy lett kialakítva, hogy nagy átmérőjű tűzifa, fahulladék és háztartási papír is biztonságosan eltüzelhető bennük.

---

Szalmatüzelés

Szalmatüzelési technológiák és más alapanyagok felhasználhatósága

Az energetikai célú felhasználás területén a nemzetközi tapasztalatok és a kevés hazai példa is a közvetlen, direkt elégetést bizonyítják a leghatékonyabbnak. A közvetlen elégetésen belül, ahol ezt a helyszín és a fogadó technológia lehetővé teszi, az egész bálák használata ajánlott, és az esetek többségében indokolt.

A fűtési energiaigényből kiindulva, figyelembe véve annak éven belüli ingadozását, az elérhető bálaformák és méretek alapján kell a kazángyártóval egyeztetve a pontos kazántípust és méretet meghatározni.

Az egész bálás fűtési technológia kiválasztása esetén a tervezési és döntési folyamat hasonló a hagyományos megoldásokhoz. A bálavágásos, bontásos, automatizált technológiák esetében azonban már a gazdasági és műszaki tervezés korai szakaszában célszerű szoros együttműködést kialakítani a technológia szállítóival.

A vegyes tüzelésű, részben szalmával működő kazánok lehetővé teszik a szalma mellett fa, fahulladék, faapríték és egyéb üzemi hulladék elégetését is, ami sok esetben fontos döntési szempont.

Figyelemre méltó lehetőség, hogy Magyarországon is megjelentek az évelő, könnyen betakarítható energianövények, amelyek egy része bálázható, és egyes korszerű szalmakazánokban a gyártóval egyeztetve eltüzelhető.

Szalma- és biomasszakazánok alkalmazási lehetőségei

Az alkalmazási területek rendkívül széles körűek:

• lakossági felhasználás kisebb teljesítménykategóriákban;

• állattartó telepek (sertés, baromfi);

• zöldség- és virágtermesztő fólia- és üvegházak;

• vidéki, kisebb önkormányzatok és települések egyedi vagy hálózatos fűtési rendszerei;

• ipari és élelmiszeripari üzemek, ahol a terület- és ingatlanadottságok lehetővé teszik a szalmatüzelési technológia alkalmazását.

Magyarországon már megkezdődött a gondolkodás az almos trágyával dolgozó baromfinevelő telepek egy újfajta hasznosítási módján, amelynek kettős célja van: a nagy mennyiségű almos trágya fűtési célú felhasználása, valamint az így nem hasznosítható trágya könnyen kezelhető, csomagolt, természetes eredetű trágyává alakítása.

A felhasználók körében ez a kultúra még nem terjedt el széles körben, ugyanakkor világszerte megfigyelhető trend, hogy gazdasági válságok idején vagy után, az energiaköltségek gyors növekedése esetén a biomassza – különösen a könnyen elérhető és fenntartható szalma – tüzelése gyorsan terjed, és önálló iparággá válik. Magyarországon jelenleg mindkét kiváltó ok erőteljesen jelen van, ezért a szalmatüzelés gyors elterjedése várható, különös tekintettel az egyre rövidülő, 2–3 éves, pályázatokkal akár 1–2 éves megtérülési időkre.

Az alkalmazások elterjedését jelentősen befolyásolja az adott ország támogatási környezete. Magyarországon az elmúlt években ezen a területen határozott változások történtek, és 2011-től komoly támogatási lehetőségek nyílnak meg az ipar, a mezőgazdaság, az önkormányzatok és a magánszektor számára is. A támogatásokról összefoglaló található a www.szalmatuzeles.hu honlapon.

Az elterjedés további fontos tényezője a tervezői és kivitelezői háttér felkészültsége, valamint az oktatási rendszer alkalmazkodóképessége. Ezen a téren is megfigyelhető fejlődés, amelyben jelentős szerepük van a piacon jelen lévő gyártóknak.

Szakaszos szalmabála-tüzelésű kazánok

Napjainkban a szakaszos szalmabála-tüzelésű kazánok piacát elsősorban a nagyobb méretű, szögletes vagy hengeres nagybálákhoz tervezett rendszerek uralják, bár bizonyos esetekben a kisbálás kazánok alkalmazása is indokolt lehet. A nagybálás kazánok jellemzően kültériek, és a gyártók a tűzteret a hőtároló víztérrel egybeépített egységként telepítik, csökkentve ezzel a tűzveszélyt.

A kazán folyamatos üzemeltetéséhez minden szakaszos szalmabála-tüzelésű kazángyártó puffer­tartályt is szállít. Ezekben általában az égéstérben elhelyezett szalma kilogrammonként 60–80 liter vizet melegít fel. Ebben az esetben 1 kg szalma fűtőértéke a tartályban mért 30–40 °C-os hőmérséklet-növekedéssel egyenértékű, amennyiben a hőt nem vezetik el egyidejűleg.

Automata szalmabála-tüzelésű kazánok

Automata szalmabála-tüzelés esetén általában egy legfeljebb 20 méter hosszú bálaszállító szalagot töltenek fel bálákkal, így a rendszert naponta csak egyszer kell feltölteni. A szalag lassan továbbítja a bálákat a bontó-, darabolóegység felé, ahonnan csiga vagy ventilátor juttatja a szalmát a kazánba.

A folyamatos tüzelés jóval tökéletesebb égést és hatékonyabb füstgázkibocsátás-csökkentést tesz lehetővé. A szalmabála-tüzelésű kazán hőátadását ki- és 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. Ez automatikusan a füstgázokban mért oxigéntartalomhoz igazítja az adagolt szalma mennyiségét. Az optimális oxigénszint körülbelül 7%.

A korszerű szalmabálás kazánokban az automatikus oxigénmennyiség-mérés 5–10%-os hatékonyságnövekedést eredményezett az égés javításával, miközben csökkent a füstgáz CO-tartalma és a füstkibocsátás.

Füstgáztisztítás

A távozó füstgázt az adott országban érvényes szabályozás szerint kell megtisztítani. A gyártók erre különféle megoldásokat alkalmaznak, amelyeket a tervezés során figyelembe kell venni.

Kémény

A megtisztított füstgázt a kéményen keresztül bocsátják ki a légkörbe. Minden kazánhoz külön füstgázcső tartozik. A kémény magasságát, átmérőjét, az alkalmazott technológiát és a hőszigetelés módját minden esetben a gyártó előírásai alapján, kéményméretezési program segítségével kell meghatározni.

---

Beépítési javaslat

A megfelelő hazai vagy nemzetközi szakmai tudásra, fejlesztési és gyártási háttérre épülő szalmatüzelésű kazánok ma már biztonsággal alkalmazhatók Magyarországon is. Beépítésük jelentős gazdasági előnyökkel jár.

A döntés meghozatala előtt célszerű a területen jártas szakemberekkel megvalósíthatósági tanulmányt készíttetni.