Készült: 2012. július 18. szerda

Az oly sokszor fölösleges – sőt plusz költséget okozó – szerves hulladék télen értékes száz-ezreket jelent. Eltüzelése azonban speciális kazánt igényel. Megmutatjuk, mit tudnak a mai biomassza-kazánok.


A G20-G50 osztályú nyesedék mázsája 1300 forintba kerül. Ahhoz, hogy a kivágott fa nyesedéke 20 és 50 milliméter közötti legyen, aprítás után rostálni kell. A frissen vágott nyesedék nedvességtartalma még 30–40 százalékos, de egy hónap alatt, ömlesztve, maximum három méteres gúlában tárolva a kívánt 15–20 százalékra csökken. Ennél nagyobb mennyiségnél számolni kell az öngyulladás veszélyével” – ismerteti az egyik szóba jöhető biomassza-féleség tulajdonságait Istvanovszki Nándor Nógrád megyei vállalkozó, aki erdészeti nyesedéket használ fűtésre.

A tárolás történhet még big-bag, vagy kisebb zsákokban. Az apríték fatüzelésű kazánban is jól működik (hasábfa tüzelésű kazán esetén egy adagoló beépítésével). Cserépkályhába viszont nem ajánlja a vállalkozó, mert túltöltés esetén gázosodhat. A nyesedéket tovább őrölve, 10 százalékos nedvességtartalommal, nagy nyomáson pelletálni lehet. A legelterjedtebb a 6–10 mm átmérőjű és 2–15 cm hosszúságú hengeres granulátum. Méretének, homogenitásának, optimális nedvességtartalmának köszönhetően automatizáltan is adagolható. Tökéletesebb égésének köszönhetően magas fűtőértéke jobban hasznosul – és könnyen tárolható.

Hamuja kevesebb és automatizáltan is lehet kezelni. Környezetvédelmi szempontból az sem elhanyagolható, hogy a tökéletesebb égés miatt a füstgáz károsanyag-kibocsátása is minimális – mindezt már Kozma Gyulától halljuk, aki saját családi háza fűtésére készít brikettet.

„Az agripellet mázsája 3–4 ezer forint, míg a fapellet 5–6 ezer forint például a barkácsáruházakban. Aki élelmes, szezonon kívül vásárol pelletet, akkor olcsóbb. Égetés után a hamuból látható, hogy mennyi benne a salak, és mennyi a nedvességtartalma” – magyaráz a Nemesvámoson élő kertész-technikus.

Fától a melléktermékig

A biomassza alapú tüzelőanyagok közül tűzifából használunk fel legtöbbet, mintegy 1,34 millió tonnát évente. Faapríték és pellet formájában mindössze ennek egy tizede kerül felhasználásra. Egyébként pedig a Magyarországon előállított 340–350 ezer tonna tűzipellet zömét exportáljuk.

A fabázisú tüzelőanyagok és a mezőgazdasági melléktermékek – elsősorban a szalmafélék, kukoricaszár vagy napraforgószár – viszonylag nagy mennyiségben rendelkezésre állnak. Magyarországon mintegy ötmillió tonna gabona- és repceszalma, 12–13 millió tonna kukoricaszár és mintegy kétmillió tonna napraforgószár terem évente. Ezeknek legalább 10–15 százaléka eltüzelhető lenne, ami 2–3 millió tonna szántóföldi eredetű tüzelőanyagot jelentene.

Passzoló égéstér

A biomassza alapú tüzelőanyagok égési folyamata a kazánokban a következőképpen zajlik:

1. A felmelegedés fázisában a tüzelőanyag felhevül 100–105 oC-ra, és eltávozik belőle a nedvesség, majd kezdetét veszi a kigázosítás.

2. A biomassza illóanyagtartalma éghető gázok és vízgőz formájában szabadul fel.

3. Megkezdődik a felszabadult gázok égése, majd 260 oC-tól kezdődően levegővel elegyedve intenzív égés kezdődik. A gázok égése közben szenesedés megy végbe.

4. A tüzelőanyag és az előző fázisban keletkezett szén teljes elgázosodása következik be.

5. A tüzelőanyag salak és hamu tömege állandósul, és az égés befejeződik.

A tökéletes égés során a biomassza energiatartalma maximális mértékben hasznosul, és minimális hamu keletkezik, illetve égéstermék kerül a levegőbe. A szármaradványok (lágyszárúak) tüzelése során számolni kell a nagyobb hamutartalommal (4–6%), a hamu viszonylagosan alacsony (600–700 oC-on) hőmérsékleten történő megolvadásával, ami károkat tehet a tüzelőberendezésekben. Akadnak olyan fűtőanyagok – mint például az ocsú és a repce –, amelyek salakja, ha megolvadt, kőkeménységűre szilárdul. Ez a biomassza igen magas szilícium-, kálium- és klórtartalmával hozható összefüggésbe, ennek kedvezőtlen hatása a füstgázban is jelentkezik.

A mezőgazdasági hulladékok nagyobb hőfokon égnek. Míg a faháncs 600 oC-on ég el, addig a kukorica 800 oC-on. A fűfélék égetésénél számítani kell a szilikátosodásra. Ez a lerakódás pedig rontja a hőátadást. Szerencsére a hétéves garancia már több kazánnál szériatartozék – ha rendeltetésszerűen használják.

A kazántest helyigénye közel megegyezik egy ugyanolyan teljesítményű vegyestüzelésű kazánéval. Az elégetett tüzelőanyag forró füstgáza felmelegít egy hőtároló, vagy hőátadó közeget. A kazánról – kialakításától függően – levegővel vagy folyadék segítségével lehet a hőt elvezetni. A légfűtésű kazánok belső terében hőálló beton, samott található, és a hőt ventilátor fújja le a légcsatornákba. A vizes kazánok közvetlenül ráköthetők a már meglévő rendszerre, vagy egy puffertartály segítségével oldható meg a hőátadás.

A vizes kazánoknál beszédes mutató, hogy a kazán mekkora részét járja át a hőátadó folyadék. A „vizes” rostély egyre gyakoribb. Van olyan magyar szabadalom, amelynek segítségével a tűztér nyitható ajtaja is folyadékkal átjárt. Ha egy kazánban sok a „vízzel” átjárt rész, és azok keresztmetszete megfelelő, akkor az a kazán élettartamát megnöveli, mert a hőeloszlás mértéke kiegyenlítettebb, és kisebbek lesznek a fellépő feszültségek.

Ugyanez érvényes az egyszerűbb és a bonyolultabb vízköpenyek kialakítása esetén is. A hegesztett lemezkazánok gyorsabban reagálnak a felfűtés sebességére, mint az öntvénykazánok. Ez utóbbiaknak viszont magasabb az élettartamuk.

A kazán várható élettartamára utal a tűztér anyaga. Ha a kazán szakszerűtlenül van felépítve, az agresszív korrodáló gázok a „sima vas” köpenyt képesek pár év alatt kilyukasztani. Igényesebb és ennél fogva drágább kazánokat saválló anyagokból készítenek, ahol a tűzteret kerámiabetét védi.

A kazán nem olcsó

Napjainkban a korszerű, egy 120 m2 körüli lakás fűtésére alkalmas, 25 kW hőteljesítményű, kiváló hatásfokú, kondenzációs gázkazán bekerülési költsége átlagosan 350–380 ezer forint körül alakul. Az ezt helyettesítő fatüzelésű (apríték, pellet, hasábfa) részben, vagy teljesen automata adagolású biomasszakazán ennek minimum a duplájába, de négyszeresébe is kerülhet, amihez még hozzáadódnak a tüzelőanyag tárolásával és készletezésével járó költségek is. Elsősorban ezeknek tudható be, hogy a biomassza tüzelésű kazánok – illetve melegvíztermelő rendszerek – csak lassan terjednek a lakosság és közületek körében.

A magyarországi piaci kínálatban több mint 1200 darab (különböző teljesítményű és műszaki felépítésű) biomasszakazán szerepel. Ezeknek mintegy negyede magyar gyártmányú, háromnegyede pedig importból érkezik az országba. A kis teljesítményű, vegyes tüzelésű kazánok már 100–200 ezer forintos áron is beszerezhetők. Ám az automata vagy félautomata, import kazánok akár több millió forintba is kerülhetnek, teljesítménytől függően.

Az automatizáltság szintje kihat az árakra is. A családi házak fűtésére használható félautomata faapríték- vagy pellet tüzelésű kazánok félmillió forintról indulnak, és az 1 millió forintot is meghaladhatja az áruk. Ilyen kapacitású teljesen automata kazánt 1 millió forint alatt nem nagyon lehet találni.

Félautomata megoldások

A vegyes tüzelésű kazánoknál jobb hatásfokkal üzemelnek a levegőellátó rendszerrel – és lambdaszondás égésszabályzóval – felszerelt félautomata kazánok. Ezekhez közvetlenül csatlakoztatott vagy ráépített napi, esetleg heti 50–200 kg kapacitású tüzelőanyag-tároló tartozik.

Ezek üzemeltethetők hasábfával, faaprítékkal vagy tűzipellettel külön-külön, illetve kombi változatban az egyes tüzelőanyagok párosításával is (pl. faapríték + hasábfa vagy pellet + hasábfa). Utóbbi esetben kétféle tüzelőanyag-tároló tartály és adagoló tartozik a kazánhoz.

Ezeken a kazánokon már megtalálható az elektromos (izzításos vagy forrólevegő-befúvásos) begyújtó rendszer és az égést vezérlő elektronika, ezért csak időszakos felügyeletet igényelnek. A tűzágy fenntartása a szükséges hőteljesítmény-igény függvényében a tüzelőanyag vezérelt adagolásával történik. A tűztér kialakítása a tüzelőanyag fizikai tulajdonságához igazodik. Az adagolást csigás, dugattyús vagy cellás adagoló végzi, amelyek működtetéséről elektromotor gondoskodik.

A tűzágy tüzelőanyaggal történő ellátása történhet alátolással, vízszintes adagolással vagy felső betáplálással pellet és faapríték esetében. Szintén elektromosan meghajtott ventilátorok adagolják az égéshez a primer és szekunder levegőt, amelynek mennyiségéről a tökéletes égést felügyelő lambdaszonda gondoskodik. A primer levegő az égés fenntartását biztosítja. A szekunder levegő a keletkezett gázok utóégetéséhez szükséges.

A nagyobb félautomata kazánokban mozgó (forgó, alternáló, lépcsős) hamurostély található, és külön hamukitermelő csiga gondoskodik az égéstermék eltávolításáról. A lágyszárú biomasszából készült pelletek vagy brikettek tüzelésére alkalmas kazánoknál a hamurostély hűtésével vagy intenzívebb mozgatásával akadályozzák meg a hamu megolvadását.

Ezeknél a kazánoknál is alkalmaznak füstgázelszívó ventilátorokat. Nagyobb részt még vízköpenyes vagy táskás hőcserélővel készülnek, de egyre gyakoribb a csöves hőcserélő is. Ezeknél a hőcserélő csöveiben lerakódó égésmaradékot és pernyét időnként el kell távolítani. Ezt beépített tisztító spirálokkal oldják meg. A többféle biomassza alapú tüzelőanyaggal is üzemeltethető kombi kazánoknál a tűztér rostélya és a tűzágy egyes elemei cserélhető kivitelűek.

A kazánok fel vannak szerelve visszaégés-gátlóval is, amely megakadályozza a tűz bejutását a tüzelőanyag-tárolóba. Ez lehet mechanikus zsilip vagy vizes oltó berendezés is, amelyet biztonsági hőérzékelők vezérelnek. A sok elektronika ellenére ezen kazánok elektromos áramfelvétele viszonylag alacsony: egy 25–30 kW-os félautomata kazán 50–80 W elektromos teljesítményt igényel.

Automatizáltan

Ezek elsősorban faapríték és pellet fűtésű kivitelben készülnek, és maximális – szinte a földgázzal egyenértékű – kezelési komfortot biztosítanak. (Ugyanúgy szobatermosztátról vezérelhetők, mint a gázkazánok.) Ezekhez nagy kapacitású (több hónapra elegendő), külön kiépített tüzelőanyagtároló tartozik, amely automatikus szállítórendszerrel van összekötve a kazánnal.

Ezek a kazánok már kivétel nélkül PLC-vel készülnek (PLC – programozható logikai vezérlő). Nagyobb a beépítési helyszükségletük, bonyolultabb a felépítésük és a tüzelőanyag-adagolási rendszerük. Főbb funkcionális egységeik nagyon hasonlóak a félautomata biomassza-kazánokéhoz, de képesek követni a külső hőmérséklet változását is, és ennek függvényében szabályozzák az energiatermelést. Magasabb szintű automatika szabályozza a tökéletes égést.

A PLC gondoskodik a hamu időszakos eltávolításáról. Figyeli a tüzelőanyag-készlet változását, és előrejelzi az utánrendelés szükségességét. Ezek a kazánok távfelügyelettel (mobiltelefonnal) is üzemeltethetők. Hatékonyabb az elektromos és tűzvédelmi rendszerük. Bonyolultabb felépítésük miatt a karbantartási igényük is magasabb, és nem kerülhető meg az évenkénti, szezonon kívüli átvizsgálásuk sem.

Az automata és félautomata biomassza-kazánok összeépíthetők napkollektoros rendszerekkel is, ami a nyári melegvíz-ellátásnál számottevő, a fűtési időszakban kisebb mértékű rásegítést jelenthetnek. A két rendszer vezérlése jól összehangolható. Ebben az esetben a melegvíz-ellátó rendszerbe mindenféleképpen be kell építeni egy hőcserével kombinált melegvíztároló bojlert is. Ennek a kapacitása a rendszer teljesítményétől függ.

Tökéletes, biztonságos égés

„A nyesedéket és a pelletet égető kazánok között lényeges különbség, hogy a nyesedéket a tárolótartályban bolygatóberendezéssel mozgatni kell, nehogy felboltozódjon. A tartályból csiga segítségével az égőfejen keresztül jut az égéstérbe az apríték vagy a pellet. Az égéstérben gyújtópisztoly vagy izzító gyertya is található. Ezek forró levegőt juttatnak a tűztérbe, és így gyújtható be a kazán” – mutatja a részleteket egy energiaracionalizálással foglalkozó veszprémi vállalkozás vezetője, Baráth Gergely.

Ezzel a berendezéssel megoldható az őrlángos üzem. Télen a csiga mindig juttat annyi biomasszát a tűztérbe, hogy legyen parázs. Míg a nyári üzemmódnál egy hosszabb szünet után 1-2 perc alatt automatikusan begyújtható a tűz. Annak továbbterjedését a napi tartályra egy hőzsilip akadályozza meg úgy, hogy veszély esetén vizet ereszt a csigába. A hamutároló pedig akkora, hogy többhetes üzemelés után kell csak üríteni. Egyes gyártók hamutömörítéssel csökkentik a hamuzás gyakoriságát.

A kimenő füstgázt a lambdaszonda egy pillangószeleppel mindaddig visszakeringteti a tűztérbe, amíg elégethető összetevőket talál benne. A gépkönyvben megjelölt kazánhatásfok az égés minőségét jelzi. A gyártók szívesen használják a 95–98 százalékos hatásfokot kazánjuk jellemzésére. „Sok esetben ez elméleti hatásfok” – tudjuk meg Temesi Károlytól, a kazánokat gyártó Calor 2000 Kft. ügyvezetőjétől. „A leadott hatásfokot – ami a vevőt érdekli – a »vízoldalon« lehet méréssel megállapítani. Az objektív mérést egy akkreditált laboratórium végzi. Ezt a hatásfokot a műbizonylattal együtt a gépkönyvben szerepelteti a gyártó.”

A szakember néhány biztonsági szempontra is felhívja a figyelmet: „Ha a kazánt nem a gépkönyv szerint kötötték a rendszerre, és tágulási tartálya lefagy, túlnyomás alakulhat ki, ami robbanásveszélyes. Biztonsági hűtőkörrel és biztonsági szeleppel elkerülhető ez a probléma. A másik megoldás, hogy a kazánon van egy hasadó felület, és ez a gyengített szerkezet fogja a nyomást elengedni. A kazángyártók többsége alkalmazza ezt.”

A szalmaaprítékkal üzemelő kazánok felépítése hasonló, mint a faaprítékkal és pellettel üzemelőké.

Szalmafűtésű kazánok

A kazán tüzelőanyag-ellátó rendszeréhez ebben az esetben bálabontó és -aprító berendezést szükséges illeszteni. Ezzel a technológiával a szalma jó hatásfokkal, automatikusan eltüzelhető.

A kis- és közepes teljesítményű bálázott szalmával üzemelő kazánok viszonylag egyszerű felépítésűek. Jellemző, hogy a bálák méretéhez igazodó, relatíve nagyméretű tűztérrel készülnek, nagyobb a hamugyűjtő tartályuk, és egyszerre nagy tömegű vizet melegítenek fel a vízköpenyükben. A levegőellátásról és a füstgáz elszívásáról ventilátorok gondoskodnak. Az egész nagybálával üzemelő kazánok kiszolgálásához rakodógép szükséges, amely óránként teljesítménytől függően 1–3 bálát helyez be a tűztérbe.

Nagy László, Bőcs polgármestere évekkel ezelőtt megsokallta a többszázezres gázszámlát, és családi háza fűtését kiegészítette egy kisbálás kazánnal. Az 50 kW-os, 0,8 × 1,2 × 1 méteres kazán évi fűtésköltsége 60 ezer forinton „megállt”. Arra gondolt, ha valami kicsiben működik, miért ne működne nagyban is?

„Az 1700 m2-es óvoda és a 2500 m2-es iskola fűtését 31 milliós költséggel átalakítottuk. A két körbálát befogadó 600 kW-os kazánnal a 15 milliós fűtésszámlát 4 millióra tudjuk mérsékelni” – mondja a Miskolctól 18 km-re fekvő település vezetője. A téli időszakban naponta 3–5 bála elégetésével számolnak, amivel télen is munkát tudnak biztosítani a karbantartó személyzetnek.

A 4 × 4 × 6 méteres házikó formájú konténerkazán tartalmaz egy 60 m3-es puffertartályt is. Így gazdaságosabb a fűtés, és a beépített hőcserélő segítségével meleg vízzel látják el a konyhát és a sportcsarnokot is. „Nyáron elég ezt a tartályt kéthetente 1–2 bálával felfűteni 80 oC-ra, a többit az elektronika ellenőrzi.”

Egy szalmabálás kazán (80%-os hatásfokkal és 15 Ft/kg árú búzaszalmával fűtve) havonta 40 ezer forintos megtakarítást eredményez – egy olyan ház fűtéséhez viszonyítva, amelynek havi gázfogyasztása 250 m3.

Praktikák

50–60 oC alatt üzemeltetve a kazánokban kondenzációs folyamat indul el, ez a korróziós folyamatokat felgyorsítja. Recirkulációs kör beépítésével az „előremenő” 60–80 oC-os vizet vissza lehet keringtetni a kazánra, így a kazán is ezen a hőfokon fog üzemelni, mérsékelve a korróziós veszélyt. A füstgázt sem szabad túlhűteni (160–200 oC alá), mert a kondenzáció a kéményben is kialakulhat. Az agresszív korrózió miatt béléscső nélküli kéményre kazánt rákötni nem szabad.

A magas nedvességtartalmú tüzelőanyag csökkenti a kazán élettartamát és hatásfokát, hiszen a nedvesség elpárologtatása komoly energiamennyiséget emészt fel. Szalmabálát nedvesen ne tegyünk az égéstérbe!

Ha a kazán nem közvetlenül a fűtésrendszerre dolgozik, hanem egy puffertartályra, akkor a hőelvétel sokkal gazdaságosabb, mert a tartályról a fűtés szünetelése alatt is lehet hőt elvinni. Amikor pedig a a fűtésigény kisebb, mint amit a kazán szolgáltat, a tartály akkumulátorként működik. A puffertartályból hőcserélő segítségével lehet a hőt fűtésre vagy melegvíz-szolgáltatásra levenni.

Biomassza-féleségek fűtőértéke

Biomassza

Nedvesség-

tartalom %

Biomassza-hozam t/ha

Fűtőérték MJ/kg

Gabonaszalma

10–15

1,5–3,5

15–16

Napraforgószár

26–30

2–3,5

12–13,5

Kukoricaszár

25–40

3,5–5,5

10–12,4

Tűzifa

15–25

2–2,5

13,5–15,3

Erdei fahulladék

25–30

1,5–2

12–13,5

Erdei faapríték

25–35

8–9

11–13,5

Földgáz kiváltása és a megtakarítás

Vezetékes

Kiváltó biomassza

földgáz

Megnevezése

Mennyisége

Ára

Megtakarítás

Földgáz

-

1 m3

142 Ft

0


Fapellet

2,3 kg

110 Ft

22,5%


Fabrikett

2,5 kg

110 Ft

22,5%


Agripellet

2,5 kg

95 Ft

33,1%


Tűzifa (nyers)

3,2 kg

58 Ft

59,2%


Tűzifa (száraz)

2,5 kg

57 Ft

60%


Faapríték (nyers)

3,2 kg

45 Ft

68,3%


Faapríték (száraz)

2,5 kg

45 Ft

68,3%


Gabonaszalma

2,6 kg

36 Ft

74,6%

Biomassza-kazánok fajlagos ára

Kategória

Hőteljesítmény (kW)

Fajlagos ár

1000 Ft/kW

Vegyes tüzelésű kazánok

25–50

50–100

4,5–23,8

8,1–28,8

Félautomata

faapríték-kazánok

50–100

100–300

9,5–64

10,5–68,5

Félautomata pelletkazánok

25–50

50–100

100–300

6,6–23,7

8–42

10,5–48,2

Hasábfa és pellet tüzelésre alkalmas kombikazánok

25–50

50–100

29,3–71,2

23,2–84,3

Automata

faapríték-kazánok

50–100

100–300

9,2–91

8,8–93,4

Automata pelletkazánok

25–50

50–100

100–300

17,9–77,4

14,3–90,2

12,7–84,3

Szalmabála-égető kazánok

50–100

100–300

25,4–63,5

26,5–55,8

Megjelent a Haszon Agrár magazin decemberi száma
Megjelent a Haszon Agrár magazin decemberi száma