3. fejezet. Növényi melléktermék tüzelés, kazánok, kiegészítő egységek

Összefoglalás

Cél: Fűtés és használati melegvíz (HMV) biztosítása növényi tüzeléssel azon a komfortfokozaton, amit a földgáz és az elektromos energia felhasználásával megszoktunk.

Sok új ismeretet kell ebben a témában megbeszélnünk. Ahhoz, hogy minőségi módon országos energia szinten, „észrevehető” eredményeket érjünk el, nem elég az egyén „elhatározása”, kormányzati szinten jelentős anyagi és szellemi segítségre lenne szükség és akkor nekünk is „vennünk kell a lapot”.

Jelentősen új ismereteket, gyakorlatot kell megszereznünk egyéni és intézményi szinten. Ehhez sajnos jó szakmai anyagok alig állnak rendelkezésre. Ebbe a helyzetbe robbant bele a nagyon ERŐTELJES „ösztönzés” a mostani energia drágulás (2022 július, augusztus). A fajlagos energia költségek (1. fejezet) számításai szerint a földgáz „átlagos fogyasztáson felüli” javasolt lakossági ára: ~22 Ft/MJ; a PB gáz esetében ~18 Ft/MJ; az elektromos energia „átlagos fogyasztáson felüli” javasolt lakossági ára pedig ~19,5 Ft/MJ. Ezekhez képest a rönkfa és a darabolt tűzifa csupán ~2,0-2,5 Ft/MJ; a kis kockabála és a nagy hengerbála: ~2 Ft/MJ. Óriási a különbség az utóbbiak javára, amire azonban országos szinten most még nem vagyunk felkészülve. A bemeneten a költség egytizede a jól választott növényi tüzelés esetében, mint a földgáz vagy az elektromos energia által történő fűtés és használati melegvíz előállítása esetében.

„Sajnos” ehhez a „váltáshoz” jó, korszerű tüzelőberendezéseket, ellátó rendszereket KELL kialakítani. De ne ijedjünk meg, még központi segítség nélkül is nagyon hamar MEGTÉRÜL a jelenlegi és a várható energiaárak mellett. És mi lenne, ha még ez támogatást is kapna. Utána pedig a magunk gazdái vagyunk. Nem beszélve arról, hogy ezzel az ország „nevezetes” energia importjait is csökkentjük.

Nagyon új GONDOLKODÁSMÓDOT (szép szóval: paradigmát) kell magunkévá tenni. Ehhez igyekeztem ismereteket összegyűjteni és megosztani az olvasóval. A további már Önökön múlik. Sok sikert kívánok ehhez.

A soron következő fejezeteken a következőkkel „ismerkedhetünk meg”

- Egy kis tüzeléstechnika

- A növényi tüzelőanyagok fajtái

- A növényi tüzelőanyagok számszerű adatai (fűtőérték, árak, )

- 1. táblázat: termőföldtől a felhasználásra kerülő tüzelőanyagig

- 2. táblázat: A tűzifa forgalmazók által használt mennyiségek és mértékegységek

- 3. táblázat Növényi tüzelés jellemző energetikai és gazdasági adatai

- Kisteljesítményű (20-50 kW) tüzelőberendezések, kiegészítő egységek

- Kuglizott tűzifa és a brikett kályhákban, kazánokban történő elégetése.

- Fapellet tüzelés

- Faapríték tüzelés

- Kis bála (20-25 kg) tüzelés

- Nagyteljesítményű (300-600 kW) ill. (10-100 MW) tüzelőberendezések, kiegészítő egységek

- Nagy henger bála tüzelés kisközösségek számára

- Nagy szögletes bála tüzelés nagy fűtőművekben nagyközösségek számára (Pécs, Komló)

Kezdjünk neki! Vigyázat már ez is HOSSZÚ lesz, pedig ezek csak az első lépések. Ezután következik az önképzés a javasolt hivatkozások segítségével, majd a még több információ saját megszerzése.

Egy kis tüzeléstechnika

Ahhoz, hogy félreértések nélkül beszélhessünk a témáról szükséges szakkifejezéseket használnunk: Általánosan fogalmazva szilárd biomassza (fa, szalma) tüzeléséről lesz szó, amelyeknek kétféle „tüzeléstechnikája” történhet: égetés, pirolízis.

Az égetéshez a tüzelőberendezést (pl. kályhát) úgy „építik”, hogy a szükséges mennyiségű levegő adagolásával minél tökéletesebb oxidáció, égés valósuljon meg. Ekkor a tűztérben magas hőmérsékletű (900-1000 ^oC) füstgáz (széndioxid és egyéb gáz halmazállapotú égéstermék) jön létre és „visszamarad” a káliumban gazdag szilárd égéstermék (hamu). A füstgázt olyan „hosszan” vezetik a berendezésben a kémény felé, hogy adja le a hőjét és hüljön le 150-180 ^oC-ra.

A másik módszer, a pirolízis (elgázosítás), amikor zárt térben oxigén nélkül, kellően magas hőmérsékleten (400-600 °C) hevítjük a szilárd növényi tüzelőanyagot. Ekkor a fásszárú, vagy lágyszárú tüzelőanyag szénhidrogén molekuláiból a termikus hatás következtében éghető gázok (CO, H₂, illóanyagok…) szabadulnak fel és ezek egy második tűztérben égnek el, akár magasabb hőmérsékleten, mint a közvetlen égetés során.

Erről részletesebben lehet olvasni ezekben a hivatkozásokban:

[1] F2-es előadás Német Béla: „Energiatermelés-2013”, Sok minden az energiaforrásokról és azok fűtésre, elektromos energia előállítására történő felhasználásáról röviden tudni érdemes. https://polc.ttk.pte.hu/nemetb/2013-Energiatermelés.pdf (2.4. fejezet).

[2] F4-es előadás; Német Béla: Gyakorlatias környezetkultúra. 2. rész – 2019. Energiahatékonyság kisközösségi rendszerekben. Beruházási, gazdasági szempontok. III.1.2 Fás- és lágyszárú növények tüzelése (fűtés, HMV előállítás 134-139 oldal. https://polc.ttk.pte.hu/nemetb/2019-GyakKörnyezetkultúra-2.pdf

A növényi tüzelőanyagok fajtái

A széles köztudat csak egyféle növényi tüzelőanyagot ismer, a fát és annak is csak egyféle formáját a hasított kuglizott tűzifát, vagy kisebb rönköket, tüzeléstechnikát tekintve pedig az egyedüli gyakorlat a szakaszos, kézzel történő adagolás.

Tüzeléstechnikai szempontból a növényi eredetű tüzelőanyagoknak is fontos jellemzője az égéshő és a fűtőérték (egységük: MJ/kg). Környezeti szempontból pedig ismerni kell a tüzelés eredményeként keletkező füstgáz (CO₂, ritkán mérgező gázok) és a szilárd égéstermék (hamu, kevés salak) mennyiségét és összetételét.

Különösen a frissen kivágott fák, lágyszárúak szármaradványai begyűjtésük pillanatában jelentős mennyiségben (akár 45-55 %) tartalmaznak vizet. Ezért fontos cél, hogy a lehető legolcsóbban sikerüljön a nedvességtartamot állandó értékre csökkenteni (pl. 20 %-ra) és a felhasználás időpontjáig azt megtartani.

A továbbiakban azt mutatom be, hogy az erdőből kitermelt fán kívül más növényi alapanyag is áll rendelkezésre országunkban és automatizált tüzelő rendszerek is vannak ezekhez Magyarországon is. A növényi anyagokat, amelyekből tüzelőanyagokat készítünk, energetikai szempontból a következőképpen osztályozzuk:

Fásszárú (dendromassza) növényi származékok

- Erdőgazdaságból származó hosszú tűzifa (rönk),

- Erdőgazdaságból származó rövid tűzifa (rönk),

- Favágásból, erdőrendezésből, parkrendezésből, gyümölcsfák, szőlők metszésből származó vágástéri, parkkezelési „hulladékok” (ágak, gallyak, kérgek, venyige),

- Ipari (épületipar, bútoripar) fafeldolgozás során keletkezett fahulladékok (fűrészpor, forgács, szélléc).

Lágyszárú (fitomassza) növényi származékok

- Az élelmiszertermelés céljából termesztett gabonafélék (búza, árpa, kukorica, napraforgó) nem felhasznált részei (melléktermékként kezelhető részei: pl. kukoricaszár, búzaszalma).

- Évelőként, energetikai célra (tüzelésre) termesztett nem fás szárú növények (energiafű, elefántfű, nád).

Az erdőből kitermelt fa rönk részéből hagyományosan kuglizott tűzifát lehet hasítani. Az ágakból, gallyakból és a fa bútor- és építőipari feldolgozása során visszamaradó széllécekből apríték készíthető. A fafeldolgozás során keletkezett fűrészporból az automatizált adagoláshoz megfelelő méretű és „egységre” formázott fabrikett és fapellet állítható elő megfelelő feldolgozó gépekkel (aprító, daráló, préselő, hőkezelő, szárító, adagoló, csomagoló). A feldolgozás technológiák költségei, természetesen „rárakódnak” az alapanyag költségekre.

A gabonabetakarítás során a gabonaszalmából szintén készíthető pellet és brikett. Csak a bálák egyben történő égetése az a technológia, amelynél a növényi anyag árához csak a szántóföldről a tüzelőhelyre történő szállítás költség adódik hozzá.

A növényi tüzelőanyagok számszerű adatai

Az 1. táblázat összegzi a kivágott, betakarított növényi anyagokat, a faipari feldolgozás során „kapott” „alapanyagokat” (első oszlop), majd a tüzelőanyaggá feldolgozás előtti formákat (második oszlop), végül a kész tüzelőanyagok nevét (harmadik oszlop).

1. táblázat. A növényi tüzelőanyagok előállítása során a feldolgozásuk „lépései”

	„Keletkezési” helyen	Tüzelőanyaggá feldolgozás előtti forma	Kész tüzelőanyag formája
1	Rönk tűzifa	2,5, 1,7 és 1,0 méteres rönkök	Hasított „kuglizott” tűzifa
2	Vágástéri apadék	Formátlan gallyak	Apríték, 4-10 cm nagyságban
3	Fafeldolgozói hulladék	Formátlan lécdarabok	Apríték, 4-10 cm nagyságban
4	Fűrészpor (bútoripar)	1-3 mm-es fa por pelletálásra	Pellet, 6-10 mm átmérőjű
5	Fűrészpor (építőipar)	1-3 mm-es fa por brikettálásra	Brikett, 6-7 cm átmérőjű rúd
6	Gabonaszalma	Nagy henger bála, szögletes kicsi bála	Bontatlan bála egyben
7	Gabonaszalma	Finomaprítás + pelletálás	Pellet, 6-10 mm átmérőjű
8	Gabonaszalma	Finomaprítás + brikettálás	Brikett, 6-7 cm átmérőjű rúd
9	Kukoricaszár	Szecskázott szár a földeken bebálázva	Szecska, 4-10 cm nagyságban

Szakaszos, kézi tüzelés történik a kuglizott tűzifával, a brikettekkel, ekkor a kályha, vagy a kazánvíz tárolja a hőt. Folyamatos, automatizált tüzelés valósítható meg faapríték, szecskázott kukoricaszár és pelletek esetében megfelelő tároló tartály és adagoló alkalmazásával. Az egyben bála tüzelés (mivel szakaszos) a felmelegített víz tárolására az igényeknek megfelelő űrméretű puffer tartályt igényel.

A 2. táblázatban összefoglaltam azt, hogy a tűzifa forgalmazók milyen mennyiségeket (tömeg, térfogat, kaloda) és mértékegységeket (mázsa, kilogramm, normál köbméter, erdei köbméter) használnak (https://hu.wikipedia.org/wiki/Tűzifa ). Az árak 2022. augusztus közepén még nagyon „alakulóban” vannak. Ezek erősen tájékoztató jellegűek

2. táblázat. A tűzifa forgalmazók által használt mennyiségek és mértékegységek

Mennyiség	Egység neve	Tömege közelítőleg	Ár (Ft) 2022. augusztus
Tömeg	mázsa; (jele: q)		5 000-5 200
Tömeg	jele: kg		48-52
Térfogat	Normál köbméter, hasított (1x1x1 m = 1 m³)	5-7 mázsa	36 000
Térfogat	Erdei köbméter, szórt (1x1x1,7 m = 1,7m³)	8-10 mázsa	52 000
Térfogat	1 köbméteres kaloda	6-8 mázsa	40 000
Térfogat	1,7 köbméteres kaloda	10-13 mázsa	60 000

Néhány hivatkozás „elkészített” növényi tüzelőanyagokról (nem ráklám)

https://nemzetituzifa.hu/tuzifa-arak/

https://zalaerdo.hu/hu/arjegyzek/12/lakossagi-tuzifa

https://fakupac.hu/tuzifa-arak/

https://www.jofogas.hu/magyarorszag/tuzifa;

https://www.facebook.com/FaPellet-Jánoshalma-107206818759351/?ref=pages_you_manage

https://www.jofogas.hu/bacs_kiskun/A2_minosegu_pellet_elado_129877625.htm

https://kazanstore.hu/varos/158/kazan-gazkazan-janoshalma

http://www.carborobot.hu/HU/Tuzelo.htm

http://www.tuzeloanyagok.hu/pellet_arjegyzek

https://www.jofogas.hu/csongrad/Szalma_kis_balas_szegeden_elado_130763407.htm

https://www.jofogas.hu/magyarorszag?q=balas

https://www.jofogas.hu/bacs_kiskun/Kis_balas_szalma_130596528.htm

https://www.jofogas.hu/magyarorszag?o=2&q=bala%20szalma

A 2. táblázatba a tüzelőanyag árakat illetően, tág határok között találtam hirdetéseket. A legnagyobb árak csak nagyon gazdag és elegáns „látvány kandallós” tüzelővel rendelkezők számára „megfizethetők”. A legkisebb árak (3. táblázat 5. 9. 10. 11. sorai) már egy szervezett, megfelelő éves mennyiségben előállított és „bejáratott” piac esetében valósulnak meg. Ezeket az előállítói, ellátói, fogyasztó rendszereket minél nagyobb területen lenne szükséges megvalósítani. Központi TÁMOGATÁS pedig a faapríték-, szalmabála tüzelést „verhetetlenné” tenné a lazább településszerkezetű környezetekben, kisközösségi, intézményi fűtésrendszerek esetében.

3. táblázat. Növényi tüzelés jellemző energetikai és gazdasági adatai

	Tüzelőanyag	Tüzelőanyag ár (Ft/kg)	Égéshő (MJ/kg)	Fajlagos költség (Ft/MJ)
1	Rönk	30	16	1,9
2	Darabolt tűzifa	40	16	2,5
3	Fabrikett	120	18	6,7
4	Fabrikett (max)	350	18	19,4
5	Faapríték	60	16	3,8
6	Faapríték (max)	200	16	12,5
7	Fapellet	120	20	6
8	Fapellet (max)	300	20	15
9	Kis kocka bála (20 kg)	30	15	2
10	Kis kocka bála (20 kg)	40	15	2,7
11	Nagy henger bála (160 kg)	30	15	2

Ezek a tüzelőanyagok megfelelő puffer tároló, beadagoló berendezések segítségével kis (10-30 kW) és a nagy teljesítményű kazánokba (1000-3000 kW) egyaránt alkalmasak lehetnek.

Erről részletesebben lehet olvasni ebben a hivatkozásban:

[3] F4. Német Béla: Gyakorlatias környezetkultúra. 2. rész – 2019. Energiahatékonyság kisközösségi rendszerekben. Beruházási, gazdasági szempontok. III.3. Megújuló forrásokra alapozódó új energetikai berendezések. 153-157 oldal. https://polc.ttk.pte.hu/nemetb/2019-GyakKörnyezetkultúra-2.pdf

Kisteljesítményű (20-50 kW) tüzelőberendezések, kiegészítő egységek

Kuglizott tűzifa és a brikett kályhákban, kazánokban történő elégetése.


Aprított hasított tűzifa	Hengeres tűzifa	Kalodás tűzifa	Fabrikett

A fakitermelésre, felfűrészelésre, hasításra már régóta nagy cégek (pl. erdőgazdaságok) szakosodtak. De ha kell, otthon is van fejsze a „finomabb” feldolgozáshoz.


Legegyszerűbb magyar fatüzelésű kazánok

Mielőtt „tovább mennénk „ismerjük meg a „KAZÁNT”. A kazán egy boiler, azaz vízmelegítő Esetünkben az „energiaforrás” nem gáz, nem fűtőolaj, nem szén, nem elektromos energia, hanem valamilyen „előkészített”, növényi tüzelőanyag. Ennek a felépítését mutatja a következő ábra. Az 1-7 rész maga a kazán, 8-16 tüzelőanyag tároló, adagoló egység. Ezeknek a növényi tüzelésű kazánoknak a hatásfoka ma már 83-85 %.

1. Előremenő víz csatlakozó eleme

2. Oldalsó tisztítónyílás

3. Visszatérő víz csatlakozó eleme

4. Szabályozó

5. Az égéstér felső ajtaja

6. Az égéstér alsó ajtaja

7. Hamuzó ajtó

8. Tüzelőanyagtartály fedele

9. Tüzelőanyagtartály

10. Csigamenetes adagoló

11. Adagoló váltómű

12. Ventilátor

13. Füstcső csatlakozás (füstcsatornába)

14. Felső tisztító nyílás

15. Adagoló ellenőrző nyílás

16. Adagoló biztosító csapszeg

Tároló, adagoló egységgel felszerelt kazán. Oldalnézet, szemből nézet

A számok JELENTÉSE

Fapellet tüzelés

Szükséges hozzá kazán, pellet tároló tartály, adagoló csiga, „égőfej”, Több hónapra kell a pellet számára tároló hely. Általában a kisebb családiházas fűtésre (20-35 kW) „kifizetődő” és magas komfortfokozatot jelent.

Pelletkazán (http://www.alternativ-energia.eu/pelletkazan.php )

A pellet készítésére hazánkban alig van vállalkozó. „Alapanyaga”: fűrészpor, ami bútoripar, épületfaipar „mellékterméke”. Ezért ennek az ára ma még „húzós”. A pelletáló cég szállítja házhoz a pelletet az otthoni tárolóhelyre. Ez elég elterjedt Ausztriában, Németországban, stb.


Pelletáló gyűrűje	Kész pelletek zsákban	Pellet adagoló, égető fej	Programozható pellet kazán	Kazán metszete

Faapríték tüzelés.

Ehhez aprító gépek, házhoz szállítás, apríték tároló helyek, tartállyal és adagolóval ellátott kazán kell. A fűtés teljesítménye széle skálán mozoghat: 30 kW; 3000 kW. A faapríték kazán alkalmas családi házak, termelő üzemek, műhelyek, irodaházak, irodák, iskolák, óvodák, kórházak és egyéb más közintézmények fűtésére. A kazán rendelhető napi tüzelőanyag tárolóval és külső épített tüzelőanyag tárolóból történő behordással.


Ágaprító	Rönkaprító	Faapríték házhoz szállítás	Épületfűtés: apríték bunker, feladó, kazán

Kialakítottak többféle növényi anyagot (Kuglizott fa, fabrikett, faapríték, fapellet) tüzelő multifunkciós rendszert. Ebben az esetben magához a kazánhoz megfelelő tartályt és adagolót kell csatlakoztatni. Legjobb, ha az adagoló oldalról van a kazánhoz kiépítve, ekkor elölről a kézi adagolás szerkezeti változtatás nélkül elvégezhető.


Többfunkciós növényi tüzelésű kazánok. Tüzelőanyagok: Kuglizott fa, fabrikett, faapríték, fapellet

Kis bála (20-25 kg) tüzelés

Szalmából szögletes bála készítése, szállítás, tárolás


Szögletes bála „készítés”	Kis szögletes bála ~20 kg

Családi ház fűtésére, HMV előállítására kedvező rendszer. Teljesítmény (30-50 kW)

Főbb részei: bála tüzelő kazán + víztartály + keringtető rendszer a fűtés és a HMV részére. Ez együtműködhet napkollektoros vízmelegítő egységgel, ami ugyanarra a víztartályra „dolgozik”.


Tűztér	Tűztér	Tűztér	Kazán és napkollektoros fűtés hőtárolóval

Nagyteljesítményű (300-600 kW) ill. (10-100 MW) tüzelőberendezések, kiegészítő egységek

Nagy henger bála tüzelés kisközösségek számára

Nagyon jó „közösségi rendszer” számára 200-500 kW teljesítmény igény esetében.

Hengeres bála

~150-170 kg

Hengeres bála szállítás

Bálatárolás „fólia alatt”

Bálatárolás „tető alatt”


Hengerbála adagolás, tüzelés Lengyelország	Dán henger bála kazán (300 kW)	Dán nagy szögletes bála kazán (300-500 kW)	Altherm henger bála kazán (600 kW) Rábapaty

[1] Altherm szalmabálás hőközpontok és napelemes rendszerek (állattartó telepek, terményszárítók mezőgazdasági üzemek és önkormányzatok épületeinek fűtésére.)

https://www.youtube.com/watch?v=EuA33rvIFSg

[2] ALTHERM & ALTERNCONSULT Kft pulykatelep bemutató, Rábapaty (600 kW)

https://www.youtube.com/watch?v=USA427yPVMQ

Nagy szögletes bála tüzelés nagy fűtőművekben nagyközösségek számára (Pécs, Komló)