Kotłownia na biomasę (2). Biopaliwa stałe

Dla uporządkowania pojęć należy wspomnieć, iż występują biopaliwa w postaci stałej, ciekłej i gazowej. W zależności od stanu skupienia oraz pochodzenia biopaliwa można podzielić na:

* Biopaliwa stałe:
– z naturalnego drewna (pelety, zrębki, brykiety, ścinki, trociny, wióry, pył drzewny),

– modyfikowane rośliny energetyczne (wierzba energetyczna, trzciny, trawy),

– pochodzenia rolnego (ziarna roślin, słomy zbożowe, rzepakowe i kukurydzy, łodygi, trawy),

– zagęszczone i osuszone osady ściekowe.

* Biopaliwa ciekłe:
 – paliwa z ekstrakcji roślin oleistych („biodiesel”),

– paliwa z fermentacji alkoholowej (metanol, etanol…),

– płynne z drewna: żywice, oleje, benzyny.

* Biopaliwa gazowe:
– gaz z drewna („holzgaz” w wyniku zgazowania, pirolizy),

– gaz (z fermentacji osadów i ścieków),

– gaz z fermentacji odpadów przetwórstwa spożywczego i rolnego,

– gaz wysypiskowy.

Substancją wyjściową do produkcji biopaliw jest biomasa. Można wyróżnić biomasę pochodzenia leśnego, rolnego oraz biomasę z odpadów organicznych. Pojęcie biomasy rozszerza ustawodawca o biomasę pochodzenia zwierzęcego oraz pozostałe odpady ulegające biodegradacji. Zgodnie z Dz. U. 156 poz. 969, z dnia 28 sierpnia 2008, § 2: biomasa są to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji.

Biopaliwa mogą występować w formie:
* wysoko przetworzonej, takiej jak pelet, brykiety, „biodiesel”, alkohole, oleje, benzyny,

* nisko przetworzonej, takiej jak zrębki, zagęszczone i osuszone osady ściekowe, trawy, słoma, gaz drzewny lub gaz z fermentacji,

– naturalnej1: ziarna roślin, torf, gaz wysypiskowy, żywice.

(1 oznacza, iż nie zostały poddane rozdrobnieniu lub uszlachetnieniu składu)

Paliwa wysoko przetworzone charakteryzują się stabilną i wysoką wartością opałową, stałym składem fizycznym i chemicznym, stałymi parametrami technicznymi, niską zawartością zanieczyszczeń. Ze względu na wysoki stopień przetworzenia charakteryzują się relatywnie wysoką ceną. Paliwa nisko przetworzone oraz występujące w stanie naturalnym mają mniejszą wartość opałową, większą i zmienną zawartość wilgoci, zmienny skład fizyczny i chemiczny. Zawierają więcej zanieczyszczeń oraz są trudniejsze w wytworzeniu energii cieplnej. Ze względu na niski stan przetworzenia są tańsze w wytworzeniu w stosunku do paliw wysoko przetworzonych.

Pelet najpopularniejszy Obecnie najbardziej popularnym biopaliwem stałym jest pelet. Na rynku znajduje się pelet uzyskiwany z różnego rodzaju biomasy. Najpowszechniejszy jest pelet wytwarzany z drewna (fot. 1). Pelet drzewny jest paliwem odnawialnym, standaryzowanym, wysoko przetworzonym, uzyskiwanym ze sprasowania suchych kawałków drewna w formie trocin, wiórów, zrębków lub innych odpadków w postaci naturalnej bez kory. Paletyzacja nazywana bywa także granulacją, aglomerowaniem lub produkcją minibrykiecików. Proces ten polega na zagęszczaniu, prasowaniu i wysokociśnieniowym formowaniu przygotowanych materiałów sypkich i włóknistych. Aglomeryzacja jest tu procesem łączenia pylastego materiału w kształt cylindrycznych minibrykietów o pożądanym kształcie, składzie chemicznym i strukturze.

Podstawowe etapy produkcji to suszenie surowca drzewnego, mielenie do odpowiedniej wielkości ziarna i prasowanie. Przygotowany surowiec poddaje się działaniu wysokiego ciśnienia z dodatkiem pary wodnej lub wody, przy ciśnieniu od 15 do 60 MPa. W procesie technologicznym nie stosuje się żadnych dodatków chemicznych ani sztucznych lepiszczy. Niekiedy, dla obniżenia parametrów sprasowywania oraz dla poprawienia stabilności mechanicznej, dodawane są nieznaczne ilości 1-3% substancji organicznych, takich jak mąka ziemniaczana, mąka kukurydziana, odpady alkoholowe, odpady z przemysłu papierniczego lub m.

Parametry w zgodzie z normą
Geometrię oraz pozostałe parametry fizyczne i energetyczne określają normy przedmiotowe, np. norma austriacka ÖNORM M-7135, norma niemiecka DIN 51731, norma szwedzka SS 187120 lub norma włoska CTI-R 04/5. W Europie brak jednej wspólnej normy dla jednoznacznej klasyfikacji peletów pochodzenia drzewnego. Taki stan rzeczy nieco komplikuje egzekwowanie parametrów jakościowych paliwa i każdorazowo wymaga deklarowania zgodności z konkretną normą. Należy dodać, iż w wielu punktach normy narodowe znacząco różnią się między sobą. W największym stopniu znormalizowane są zagadnienia związane z peletami w Austrii, gdzie dodatkowo znajdują się dwie normy ÖNORM M-7136 i ÖNORM M-7137, poświęcone odpowiednio logistyce oraz przechowywaniu paliw. Należy także dodać, iż najbardziej restrykcyjna jest norma austriacka ÖNORM M-7135, np. w zakresie zawartości popiołu. Ze względu na zróżnicowane wymagania poszczególnych norm można ogólnie określić parametry modelowe i cechy peletu (tabela).

W Polsce są specjalne instytuty badawcze, które badają pelet pod względem zgodności z odpowiednimi normami i wydają odpowiednie certyfikaty. Wysoka i stabilna jakość paliwa gwarantowana jest przez producenta dzięki stałej kontroli procesu wytwarzania.

Pelet drzewny występujący w postaci brykiecików wizualnie przypomina kołki stolarskie – ma kształt walca o średnicy 6 lub 8 mm i długości 20 do 30 mm. Do produkcji peletu używa się specjalistycznych linii produkcyjnych. Obecnie na rynku są także pelety wytwarzane na bazie słomy (fot. 2), nasion słonecznika (fot. 3), miskantu cukrowego (fot. 4), rzepaku, pestek owoców i innych naturalnych substancji palnych.

Pelety drzewne charakteryzuje wysoka wartość opałowa. 2,1 kg peletu zastępuje 1 litr oleju opałowego. Wartość opałowa peletu sięga 70% wartości opałowej najlepszych gatunków węgla. Pelet jest paliwem ekologicznym, spalanym w kotłach o wysokiej sprawności. Podstawowymi produktami jego spalania są dwutlenek węgla (CO2) i woda (H2O). Spalanie peletów nie powoduje zachwiania bilansu CO2 w powietrzu, ponieważ wcześniej CO2 z powietrza zostało pobrane do wzrostu drewna w procesie fotosyntezy 6CO2+6H2O->C6H12O6+6O2.

Spalanie peletów drzewnych powoduje niską emisją SO2 i NOx do atmosfery, gdyż paliwo nie zawiera żadnych szkodliwych substancji chemicznych, takich jak kleje lub lakiery. W wyniku spalania uzyskuje się niewielką ilość popiołu, który jest odprowadzany z palnika kotła do zbiornika magazynowego. Niewielka jego część unoszona ze spalinami osadza się w komorach osadczych kotła. W kotłach o średniej i dużej mocy są specjalne urządzenia dla wychwytywania popiołu ze spalin (cyklony, multicyklony). Ponadto popiół ze spalenia peletu stanowi doskonały nawóz dla rolnictwa lub ogrodnictwa.

Konfekcja
Pelet może być konfekcjonowany w zależności od przeznaczenia w małych workach, zawierających paliwo o masie 10, 15, 16, 20, 25 lub dużych workach tzw. Bagach lub Big Bagach o masie 700, 800 lub 1000 kg. W przypadku paliwa konfekcjonowanego, transport odbywa się na typowych paletach. Pelet może być dostarczany luzem bez konfekcjonowania. Wówczas transport odbywa się w cysternach samochodowych o ładowności do 24 000 kg. Załadunek do cystern może być pneumatyczny lub za pomocą odpowiednich ramp załadowczych. Wyładunek zawsze jest pneumatyczny w układzie jedno- lub dwururowym. W Polsce wyładunek zazwyczaj odbywa się w systemie jednorurowym, analogicznie jak przy wyładunku innych materiałów sypkich, takich jak zboże. Pelet może być magazynowany w workach, w pomieszczeniach przeznaczonych wyłącznie jako magazyn peletu lub silosach podziemnych. Pelet jest odporny na samozapłon, dlatego nie stwarza problemów przy magazynowaniu. Wysokość składowania może wynosić do 3 m. Jest także odporny na procesy gnilne, zaś jego gładka powierzchnia utrudnia pochłanianie wilgoci z powietrza, co korzystnie wpływa na trwałość oraz stabilność biologiczną. Jednak okres magazynowania nie powinien być dłuższy niż rok. Dzięki regularnej budowie i odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej pelet jest materiałem łatwym w magazynowaniu i transporcie, co powoduje, iż doskonale nadaje się do spalania w kotłach działających automatycznie, niewymagających stałej obsługi.

Nie bez znaczenia jest także aspekt ekonomiczny w skali regionu. Produkcja i ogrzewanie przy wykorzystaniu peletu często ma charakter lokalny. Pobudza lokalny rynek w zakresie wytwarzania biomasy i jej przetwarzania do biopaliwa. Rozwija się gospodarka w regionie poprzez tworzenie nowych miejsc pracy, wykorzystanie środków finansowych na cele własne. Ze względu na wysokie walory użytkowe, ekonomiczne oraz ekologiczne pelet drzewny stanowi podstawowe biopaliwo stałe w energetyce małej i średniej.

Tematem następnego artykułu będzie ogólna charakterystyka zrębki drzewnej.

Grzegorz Ojczyk

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf pdf

Literatura: Dz .U. 156 poz. 969 – Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 14 sierpnia 2008 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii.

ÖNORM M 7135: 2000: Presslingeaus naturbelassenem Holz oder naturbelassenerRinde, Pelletsund Briketts; Anforderungen und Prüfbestimmungen”.

ÖNORM M 7136: 2002: Presslingeaus naturbelassenemHolz oder naturbelassenerRinde, Pellets, Qualitäts-sicherungin der Transport-und Lagerlogistik.

ÖNORM M 7137: 2003: Presslingeaus naturbelassenemHolz –Holzpellets, Anforderungen an die Pelletslagerungbeim Endkunden.

DIN 51731: Prüfung fester Brennstoffe – Preßlinge aus naturbelassenem Holz – Anforderungen und Prüfung.

SS 18 71 20. 1998: Biobränslen och torv-Bränslepellets-Klassificering. (Biofuels and peat-Fuel pellets-Classification). Swedish Standards Institution. Stockholm:SIS.Standard.

CTI–R04/5: 2004: Caratterizzazione del pellet a fini energetici.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij