Agroenergetyka.pl

Energetyka, OZE w sieci: Agroenergetyka na FB
OZE grupa na FB / GL / Blog energetyczno - paliwowy
 
 
strona główna  Zarejestruj się  Ogłoszenia  Forum  Kontakt z Redakcją 


Artykuły
DREWNO i ODPADY
 

Surowce pochodzenia roślinnego poddawane brykietowaniu

Data: 2007-12-07
Brykietowaniu (prasowaniu) poddaje się bardzo wiele materiałów w różnych celach. Najczęściej są to odpowiednio przygotowane surowce pochodzenia roślinnego, które brykietuje się w celach energetycznych. Tej operacji poddawane są również leki, proszki węglików, wióry metali kolorowych i wiele innych.

Media poddawane brykietowaniu muszą, mieć ściśle określone cechy i parametry, ze względu na sam proces brykietowania, składowania i samego spalania. Najważniejszymi z nich są:
  • wilgotność - powinna się wahać w granicach 8 ÷ 18% . Jest ona bardzo ważna tak przy samym brykietowaniu (gdy jest za wysoka brykiet jest "rozsadzany" przez gwałtownie parującą wodę, przez co jest on bardzo niskiej jakości), jak i przy osiąganych parametrach energetycznych uzyskiwanych podczas samego spalania,
  • odpowiednia frakcja - im drobniejsza tym proces brykietowania przebiega sprawniej ze względu na większą powierzchnię przylegania spajanych cząsteczek w brykiecie,
  • rodzaj brykietowanego materiału, jego gęstość, zdolność do spajania pod wpływem określonego ciśnienia i temperatury,
  • odpowiednie właściwości fizykochemiczne, takie jak: wartość opałowa, ciepło spalania, skład chemiczny materiału przed i po spaleniu, zawartość popiołu.

Z powyższych wymagań wynika, że często materiał przeznaczony do brykietowania, musi być wcześniej sezonowany lub podsuszony w specjalnych suszarniach. Trzeba go również niejednokrotnie, dodatkowo rozdrobnić na różnego rodzajach rębakach, sieczkarniach czy młynach.

1. Najważniejsze surowce pochodzenia roślinnego, poddawane procesowi brykietowania

Rozdrobnione materiały pochodzenia roślinnego zawierają najczęściej celulozę, skrobię, białka, żywice, tłuszcze i woski. Podczas zagęszczania, pod jednoczesnym działaniem temperatury, wilgotności i dużego ciśnienia, substancje te ulegają różnorodnym przemianom fizycznym i chemicznym, np. żelatynizacji skrobi, kleikowania białka, stapiania żywicy i ligniny itp. W wyniku tych zjawisk zmniejszają się opory tarcia pomiędzy cząstkami materiału, jak i o ścianki kanału komory zagęszczającej. Wpływa to na zmniejszenie jednostkowych nacisków zagęszczania, a tym samym spada energochłonność procesu i następuje polepszenie właściwości mechanicznych gotowego brykietu [2].

1.1. Drewno

Drewno odpadowe, przeznaczone do brykietowania, występuje w postaci wiórów, trocin, pyłów, kory i zrębków. Są to produkty uboczne powstające w przemyśle tartacznym i stolarskim. Przyjmuje się, że stanowią one około 20÷30% masy początkowej drewna przeznaczonego do przerobu.

Podstawowymi pierwiastkami wchodzącymi w skład drewna jest węgiel (49.5 %), tlen (43.8 %), wodór (6 %) i inne. Podstawowymi składnikami drewna jest celuloza, lignina i hemiceluloza (tab. 1) [1].


Tablica 1. Procentowy udział substancji chemicznych w drewnie [1]

Odpady tego typu bez większego przetworzenia, w dużej części są zagospodarowywane przez same firmy je wytwarzające i okoliczne lokalne kotłownie, na cele energetyczne. Często po spełnieniu licznych wymagań, są one dalej odsprzedawane i przerabiane na różnego rodzaju płyty dla przemysłu meblarskiego i budowlanego.

Problemem stają się jednak nadwyżki tych odpadów. Ze względu na kłopotliwą ich strukturę (sypką, czasem pylistą), mały ciężar właściwy (150÷400 kg/m3), różną wilgotność (przemysł meblarski i stolarski 10-20 %, przemysł tartaczny 40÷70 %), stają się bardzo trudne w składowaniu i nieekonomiczne w transporcie na znaczne odległości. Poza tym, odpady tego typu niezabezpieczone łatwo chłoną wilgoć, są roznoszone po okolicy przez wiatr i urządzenia transportowe.

Wióry - powstają podczas obróbki drewna suchego w fabrykach mebli i stolarniach. Z reguły nie wymagają dosuszania (wilgotność 8÷20%), czasem ze względu na wstążkową strukturę poddaje się je dodatkowemu rozdrobnieniu i ujednoliceniu frakcji.

Trociny - powstają najczęściej podczas przecierania drewna w tartakach. Wilgotność oscylująca wokół 50 % wymusza proces dosuszania w specjalnych bębnowych suszarniach. Frakcja najczęściej jest zadawalająca do prawidłowego procesu brykietowania.

Pyły - powstają w procesach obróbki wykończającej drewna suchego w fabrykach mebli i stolarniach. Nie wymagają żadnych dodatkowych operacji przygotowawczych.

Kora - jest to wierzchnia część drzewa. Oddziela się od niego podczas manipulacji i obróbki surowego drewna w tartakach i celulozowniach. Posiada dużą wilgotność, ok. 50% i zróżnicowaną grubą frakcję, przez co wymaga dosuszenia i rozdrobnienia. W procesach brykietowania stosowana jest z reguły w mieszaninie z drewnem.

Zrębki - powstają podczas agresywnej obróbki drewna surowego, jednak głównie podczas przetwarzania na rębakach odpadów potartacznych (oflisy, zrzyny), odpadów leśnych (gałęzie, korzenie), produktów plantacji roślin energetycznych (najczęściej gałęzie krzewów wierzby energetycznej), jak i utylizacji produktów wykonanych z drewna (palety, opakowania z drewna). Zrębki rzadko są przerabiane na brykiet (wymagałyby dodatkowego rozdrobnienia i dosuszania), ponieważ znajdują swoje zastosowanie w energetyce i przemyśle płytowym bez większego przetworzenia.


1.2. Słoma

Słoma jest produktem ubocznym pozostającym po produkcji roślinnej w gospodarstwach rolnych. Są to wysuszone źdźbła i łodygi roślin zbożowych, strączkowych, lnu, rzepaku, jak i coraz popularniejszych tzw. roślin energetycznych - traw wieloletnich np. z rodziny Miscanthus. Słoma tych roślin, podobnie jak drewno, składa się głównie z celulozy, hemicelulozy i ligniny.

Słoma pouprawowa jest zagospodarowywana głównie na cele paszowe, ściółkowe i nawozowe, lecz w ostatnim czasie staje się surowcem coraz chętniej wykorzystywanym w celach energetycznych. Przykładem państwa posiadającego bogate doświadczenia z wykorzystaniem słomy na cele energetyczne jest Dania, w której słoma w 60 % jest właśnie spalana w celach grzewczych. W Polsce same zbiory słomy zbóż i rzepaku można corocznie szacować przynajmniej na 30 milionów ton, z czego tylko niewielka część jest właściwie zagospodarowywana. Zakłada się, że w najbliższych latach słoma mogłaby pokryć nawet w 5% krajowego zapotrzebowania na energię [8]. Obecnie najczęściej spalana jest w pobliżu jej wyprodukowania w mniej lub bardziej skomplikowanych lokalnych kotłowniach. Do brykietowania i spalania może być użyta słoma prawie wszystkich gatunków zbóż. Jednak ze względu na właściwości najbardziej przydat­na jest słoma: żytnia, pszenna, rzepakowa i gryczana oraz słoma i osadki kolb kukurydzy. Dla słomy suchej wartość opałowa zawiera się w stosunkowo wąskim przedziale od 14 do 15 MJ/kg i zależy przede wszystkim od jej wilgotności i rodzaju rośliny. Wilgotność słomy świeżej naj­częściej mieści się w przedziale między 12 a 22 %. Słomę zbożową dzieli się na żółtą i szarą. Ta druga powstaje przez oddziaływanie na nią deszczu i wiatru w wyniku cztego wypłukaniu ulegają liczne szkodliwe substancję i poprawiają się właściwości energetyczne (tab. 2) [8]. Dla porównania wartość opałowa węgla waha się od 18,8 do 29,3MJ/ kg. Można więc przyjąć, że pod względem energetycz­nym około 1,5 tony słomy równoważne jest jednej tonie węgla kamiennego średniej jakości.

Słoma zbierana jest z pól w postaci różnego rodzaju i wymiarów balotów o stopniu zagęszczenia od 120 do 180 kg/m3. Taka postać słomy nie nadaje się do transportu na większe odległości ani do bezpośredniego brykietowania. Przy bezpośrednim spalaniu słoma jest dość kłopotliwym paliwem energetycznym. Jest to materiał niejednorodny, o małym ciężarze właściwym, trudnym w przechowywaniu ze względu na swoją objętość, łatwopalność i dużą zdolność do chłonięcia wilgoci.

Słomę w celu przygotowania do procesu brykietowania rozdrabnia się do postaci sieczki. Czasami z powodu złego magazynowania i zbyt dużej wilgotności wymaga ona dosuszenia.

Sieczka - powstaje przez rozdrobnienie słomy w specjalnych maszynach najczęściej młynach bijakowych. Przeciętna długość frakcji najczęściej waha się od kilku do kilkudziesięciu milimetrów i jest regulowana za pomocą różnej wielkości oczek sit młynów.


1.3. Węgle kopalne: torf, brunatny i kamienny

Torf

Torf jest skałą osadową powstałą w wyniku zachodzących w szczególnych warunkach, przemian obumarłych szczątków roślin. Powstaje on w wyniku tzw. torfienia, polegającego na gromadzeniu i humifikacji szczątków roślinnych w warunkach beztlenowych i nadmiernego uwilgotnienia.

W zależności od dominującego gatunku szczątków roślin występujących w torfie ustala się jego nazwę, np. torf turzycowy, trzcinowy czy drzewny. W skład torfu wchodzą substancje organiczne (kwasy huminowe i ich związki, celuloza, hemiceluloza, lignina i bituminy) zawierające duże ilości węgla (ok. 60 %) i azotu, a także substancje mineralne [3].

Torf, ze względu na ograniczoną dostępność jako paliwo, jest wykorzystywane najczęściej lokalnie. Obserwuje się jednak w ostatnim czasie próby eksportu na nasz rynek taniego brykietu torfowego z ogromnych pokładów tego surowca znajdujących się w Ukrainie. Jak dotąd, po odpowiednim przetworzeniu, częściej znajduje zastosowanie jako domieszka nawożąca dla roślin uprawnych

Torf - jego pokłady znajdują się najczęściej przy powierzchni sięgając na głębokość do kilkunastu metrów. Występuje najczęściej w bardzo trudnym, podmokłym terenie, przez co musi być wydobywany lekkim sprzętem bądź ręcznie. Ze względu na miejsce wydobycia jego wilgotność przekracza często 90 %. Z tego powodu jest on wstępnie osuszany na wolnym powietrzu, a następnie rozdrabniany, suszony i prasowany mechanicznie.


Węgiel brunatny

Węgiel brunatny jest skałą osadową pochodzenia organicznego, roślinnego o zawartości pierwiastka węgla od 65÷78 %. Powstał on ze szczątków obumarłych roślin bez dostępu powietrza [3].

Istnieje bardzo wiele odmian węgla brunatnego (miękki, twardy, ksylitowy) mieszających się ze sobą nawet na jednym stanowisku wydobywczym. Posiadają one odmienne, niewygórowane własności energetyczne i strukturalne. Węgiel tego typu posiada często liczne zanieczyszczenia w postaci wtrąceń pochodzenia mineralnego. Wynikiem tych zanieczyszczeń jest wydzielanie się dużej ilości siarki i popiołów podczas spalania.

Ze względu na powyższe jak i duże zasoby pokładów, węgiel brunatny wykorzystywany jest na szeroką skalę przez wyspecjalizowany w jego spalaniu przemysł energetyczny, ciepłowniczy i chemiczny, rzadziej przez indywidualnych odbiorców.

Węgiel brunatny - przeznaczony do brykietowania, ze względu na swoje niejednorodne własności musi być uprzednio starannie wyselekcjonowany i oczyszczony. Poddaje się go mieleniu i suszeniu ujednorodniającemu, by później proces brykietowania i spalania przebiegał stabilnie i bez zakłóceń. Czasami ze względów ekologicznych i w celu zmniejszenia ilości popiołu, miesza się w różnych proporcjach miał węgla brunatnego z trocinami.


Węgiel kamienny

Węgiel kamienny jest skałą osadową pochodzenia roślinnego, zawierającą 75÷97 % pierwiastka węgla. Powstał on ze szczątków roślin, które bez dostępu tlenu uległy zwęgleniu [3].

Węgiel kamienny również występuje w bardzo wielu odmianach (płomienny, gazowy, koksowy, chudy, antracytowy), o różnym składzie, budowie i własnościach. Dzieli się go ze względów handlowych (podobnie jak węgiel brunatny) dodatkowo na kilkanaście sortymentów, ze względu na granulację.

Jest to jeden z podstawowych surowców energetycznych, na których opiera się zarówno wielki przemysł, jak indywidualni odbiorcy.

Węgiel kamienny - przeznaczony do brykietowania występuje w postaci mieszanek miału, pyłu i mułu węglowego. Są to pozostałości po wydobyciu węgla o większej granulacji. Węgiel kamienny jest materiałem kruchym, twardym i słabo wiążącym. W celu prawidłowego procesu brykietowania, dodaje się do niego różnego rodzaju lepiszcza i materiały wspomagające proces i ekologiczność produktu.



Źródło:
materiał pochodzi ze strony www.stravis.pl
[1] Parczewski W.: Materiały budowlane. PWN, Warszawa 1975.
[2] Hejft R.: Ciśnieniowa aglomeracja pasz i podstawy konstrukcji urządzeń granulująco-brykietujących. Politechnika Białostocka, Białystok 1991.
[3] praca zbiorowa: Nowa Encyklopedia Powszechna. PWN, Warszawa 1996.
 
strona główna | polityka prywatności | nota prawna | partnerzy | kontakt | mapa serwisu | REKLAMA
Projekty HVAC | turbiny wiatrowe | Forum OZE
Copyright © Agroenergetyka.pl | design: Projekty internetowe