Biomasa

2010

Biomasa -wstęp

• Podczas spalania emituje mniej SO2 niż

węgiel. bilans emisji dwutlenku węgla jest
zerowy ponieważ podczas spalania do
atmosfery oddawane jest tyle CO2 ile
wcześniej rośliny pobrały z otoczenia.
Biomasa jest zatem stale odnawialna w
procesie fotosyntezy.

Biomasa-definicje

• Biomasa oznacza podatne na rozkład biologiczny frakcje

produktów, odpady i pozostałości przemysłu rolnego

(łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi),

leśnictwa i związanych z nim gałęzi gospodarki, jak

również podatne na rozkład biologiczny frakcje odpadów

przemysłowych i miejskich (Dyrektywa 2001/77/WE).

• Biomasa 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

(z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 9
grudnia 2004 roku -Dz. U. Nr 267, poz. 2656).

Postacie biomasy

BIOMASA

paliwa stałe:

- drewno;

- słoma

paliwa ciekłe:

- bioetanol;

- olej rzepakowy

paliwa gazowe:

- biogaz

wysypiskowy

Rodzaje biomasy

• drewno i odpady z przerobu drewna

brykiety

zrębki, kora, trociny, wióry

pelety

drewno kawałkowe

Rodzaje biomasy

• rośliny pochodzące z upraw energetycznych

trawy wieloletnie

(trzcina pospolita, miskanty)

rośliny drzewiaste szybkorosnące

(wierzby, topole, eukaliptusy)

wieloletnie byliny dwuliścienne

(rdesty, ślazowiec pensylwański, topinambur)

Rodzaje biomasy

• produkty rolnicze oraz odpady organiczne z rolnictwa

słoma

ziemniaki, rzepak

trzcina cukrowa

buraki cukrowe

pozostałości przerobu owoców

siano

Rodzaje biomasy

• frakcje organiczne odpadów komunalnych oraz komunalnych osadów ściekowych

Rodzaje biomasy

• niektóre odpady przemysłowe, np. z przemysłu papierniczego

Drewno i odpady drewniane

Obecne zasoby drewna opałowego i odpadów

drzewnych powstają z:

• leśnictwa (zrębki wytwarzane w czasie wyrębu

drzew w lasach);

• przemysłu drzewnego (trociny, obrzynki i zrębki

powstające w produkcji stolarki budowlanej,

kora z procesu okorowywania drewna, trociny i

obrzynki w produkcji tartacznej, sklejki, mebli i

innych wytworów przemysłu drzewnego);

• sadownictwa oraz parków i zieleńców miejskich

(z obcinanych końcówek drzew i gałęzi).

W roku 1990 udział biomasy w światowej produkcji

energii wyniósł 12%.

Ogólnie z 1 ha użytków rolnych zbiera się rocznie

10 - 20 t biomasy, czyli równowartość 5 - 10 ton

węgla.

Rolnictwo i leśnictwo zbierają w Polsce biomasę

równoważną pod względem kalorycznym
150 mln ton węgla.

Biomasa

Drewno i odpady drewniane

Szacuje się, że powstaje około 6 mln ton rocznie

odpadów drewnianych, co odpowiada 4 mln ton
węgla pod względem energetycznym

Słoma

10 mln ton słomy zostaje niewykorzystane i

pozostawione odłogiem na polach. Ilość
równoważna jest ok. 7 mln ton węgla.

Biomasa a paliwa konwencjonalne

RODZAJ

PALIWA

CIEPŁO

SPALANIA

[MJ/kg]

WARTOŚĆ OPAŁOWA

[MJ/kg]

GĘSTOŚĆ
NASYPOWA

[kg/m

3

]

węgiel

16,2-34,3

12,5-27,6

850

biomasa

16,9-19,2

5,1-16,1

370

gaz ziemny

ok. 45

-

-

Właściwości

Wartość opałowa - zależy od wilgotności.

• Wartość opałowa odpadów drzewnych mokrych (o

naturalnej wilgotności 50 – 60%) wynosi

6-8 GJ/t

,

• Wartość opałowa odpadów drzewnych po podsuszeniu do

stanu powietrzno-suchego (wilgotność 20-10 %) wynosi

14-16 GJ/t

,

• Wartość opałowa odpadów drzewnych przy całkowitym

wysuszeniu wzrasta do poziomu

19 GJ/t

.

Wahania związane są z gatunkiem drewna i determinowane

różnicami związanymi ze składem elementarnym.

Wartość energetyczna biomasy

PALIWO

WARTOŚĆ ENERGETYCZNA

[MJ/kg]

ZAWARTOŚĆ WILGOCI

[%]

Drewno kawałkowe

11-22

20-30

Zrębki

6-16

20-60

Pelety

16,5-17,5

7-12

Słoma

14,4-15,8

10-20

Wartość energetyczna słomy

Rodzaj słomy

WARTOŚĆ OPAŁOWA

SŁOMY SUCHEJ

[MJ/kg]

ZAWARTOŚĆ

WILGOCI

[%]

WARTOŚĆ OPAŁOWA

SŁOMY ŚWIEŻEJ

[MJ/kg]

pszenna

17,3

12-22

12,9-14,9

jęczmienna

16,1

12-22

12,0-13,9

kukurydziana

16,8

50-70

3,3-7,2

Uzyskanie energii cieplnej

• Spalanie bezpośrednie

– w obecnie stosowanych kotłach

oraz w urządzeniach specjalnie do tego celu

przystosowanych,

• Zgazowanie

- polega na termicznym przekształcaniu

biomasy z formy stałej w gaz. Jest to proces

dwustopniowy. W pierwszej fazie materiał wsadowy

(drewno, słoma, rośliny energetyczne, organiczne

odpady komunalne), zostaje przetworzony - w

warunkach beztlenowych i przy temperaturze 600 – 800

0

C - w gaz palny i substancję o wysokiej zawartości

węgla, wodoru i tlenu. W drugiej fazie substancja ta jest

dopalana strumieniem powietrza w temperaturze

powyżej 1000

0

C i przekształca się w gaz i popiół.

Kotły do spalania drewna

Schemat kotła płomienicowego z dolnym dozowaniem paliwa na ruszt stałym

(opalanego odpadami drzewnymi suchymi 20-25 % wilgotności)

Kotły do spalania drewna

Schemat kotła opalanego odpadami drzewnymi

kotły do spalania słomy

Schemat technologiczny

Schemat podawania zrębków do kotła

Schemat technologiczny

Schemat podawania zrębków do kotła

Schemat technologiczny

Schemat technologiczny kotłowni opalanej słomą

Schemat technologiczny

Schemat zestawu z przedpaleniskiem do spalania słomy

Ciepłownia zasilana drewnem

opis technologii

Paliwo jest podawane do głównego zasobnika paliwa przed kotłami

skąd dozowane jest do palenisk dwóch kotłów

Proces podawania paliwa i proces spalania

jest sterowany elektronicznie. Nastawy

parametrów są dokonywane na szafach

sterujących

Ciepłownia zasilana słomą

opis technologii

paliwo-słoma, pobierana jest z magazynu

następnie jest okresowo ładowana do kotłów

Ciepłownia zasilana słomą

opis technologii

Proces spalania jest sterowany elektronicznie

Na wysoką jakość pracy ciepłowni wpływa

zbiornik akumulacyjny (30 tyś. litrów) – wyrównuje

nierównomierny rozbiór ciepła.

W porze nocnej kotły nie muszą być rozpalane

Ciepłownia zasilana słomą

Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej z Lubania (w województwie dolnośląskim).

Realizację programu rozpoczęto w 1998 roku.

W ramach projektu uruchomiono dwie kotłownie: o mocy 1 MW i o mocy 7 MW.

Większa składa się z dwóch jednostek po 3,5 MW. Obsługa kotłów ogranicza

się cotygodniowego czyszczenia urządzeń i codziennego załadunku słomy na

stół podający.

Automatyczny podajnik łańcuchowy przesuwa baloty do rozdrabniacza.

Rozdrobnione paliwo za pomocą podajnika ślimakowego trafia do paleniska w

kotle. Cały proces spalania i podawania paliwa w ciepłowni sterowany jest

układem.

Na podstawie eksploatacji wyliczono:

2 tony słomy zastępują 1 tonę węgla kamiennego.
Cena 1 tony słomy (2001 r.) wynosiła 80 zł (koszty robocizny, transportu).
Cena tony węgla wahała się w granicach 200 zł.
Przeliczając na jednostkę energii:

•

cena wyprodukowania 1 GJ w kotłowni opalanej słomą wyniosła 8 zł a 21 zł po

uwzględnieniu wszystkich kosztów eksploatacji

•

cena wyprodukowania 1 GJ energii z węgla kamiennego wynosiła od 14-28 zł

a 24 zł po uwzględnieniu wszystkich kosztów eksploatacji