Read Microsoft Word - Hodolic J., Vukelic D., Agarski B., Hudjik C..doc text version

BRIKETIRANJE BIOMASE I INZENJERSTVO ZASTITE ZIVOTNE SREDINE BRIQUETTING OF BIOMASS AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING

dr Janko Hodolic1), mr ore Vukeli2), dipl. inz. Boris Agarski3), dipl. inz. Congor Huik4)

Rezime: Pocevsi od pojma biomase i njenog znacaja kao regenerativnog izvora energije, ovaj rad prikazuje briketiranje biomase kao ekoloski cistu tehnologiju za proizvodnju energetskih briketa. Izvrsena je aspekta zastite zivotne sredine koja ulazi u strukturu biomase i razmatraju se prednosti i nedostatke procesa briketiranja. Takoe, predlaze se upotreba malih postrojenja za briketiranje otpadne poljoprivredne biomase. Kljucne reci: briketiranje, biomasa Abstract: Stating with the biomass concept and its important role as a regenerative sorce of energy, this paper represents biomass briquetting as ecology clean technology for manufacturing energetic briquetts. Analysis has been worked out from environmental aspect for briquetting process and overview for advantages and disadvantages of briquetting process. Moreover, this paper proposes usage of small facilities for agriculture waste biomass briqueting. Key words: Briquetting, biomass

1. UVOD

Opsti pojam biomase veoma je sirok i podrazumeva organsku materiju biljnog i zivotinjskog porekla. Prema procenama od ukupno nastale biomase na planeti Zemlji iskoristi se manje od 4 % (za hranu ljudi i zivotinja, za proizvodnju papira i kartona, u energetske svrhe gorivo, itd). Energetska primena biomase veim delom ogranicena je na drvo kao gorivo za lozenje, sto uglavnom nije ekoloski opravdano i ne moze biti osnov za dalje poveanje upotrebe biomase [4]. Primarna prednost biomase kao izvora energije je u njenoj obnovljivosti. Upravo ova karakteristika daje sustinsku prednost biomasi u odnosu na klasicna fosilna goriva koja su u vremenskom periodu neobnovljiva. Dakle, trebalo bi racionalno koristiti energiju i izbei iscrpljivanje prirodnih izvora koji se ne obnavljaju. Istovremeno se mora spreciti zagaenje zivotne sredine, kako bi se zivot u prirodi odvijao normalno. Snabdevanje energijom danas je pretezno bazirano na fosilnim gorivima. Pre 250 godina covecanstvo je bilo upueno skoro iskljucivo na regenerativne izvore energije, od kojih je najznacajnija bila biomasa. U periodu burnog razvitka i napretka ljudskog

drustva u celini, korisenje regenerativnih izvora energije je potisnuto zbog njihove neekonomicnosti u odnosu na fosilna goriva. Nasa zemlja ima relativno visoku stopu rasta potrosnje energije a to upuuje na racionalno korisenje i najmanjih kolicina dostupnih energenata. Ovakve okolnosti jasno nalazu i pronalazenje mogunosti za vee korisenje biomase kao izvora za dobijanje energije. Korisenje biomase u Srbiji ima znacaj, ne samo za trenutno resavanje problema manjka energije i njene visoke cene, ve i za resavanje problema zastite zivotne sredine. Dodatni znacaj razmatranjima potencijala obnovljivih izvora energije u celini, daje proces prilagoavanja i pripreme za ukljucivanje Srbije u Evropsku integraciju.

2. BIOBRIKETI

Pod biobriketima se podrazumeva proizvod tehnoloskog postupka briketiranja - kompaktna forma biomase koja ima daleko veu zapreminsku masu, nego sto je to zapreminska masa materijala biomase od koga je biobriket napravljen. Nasim standardom se pod energetskim briketom podrazumeva proizvod dobijen postupkom

1) Prof. dr Janko Hodolic, dipl. inz., Fakultet tehnickih nauka, Trg Dositeja Obradovia 6, Novi Sad, email: [email protected] 2) mr ore Vukel, dipl. inz., Fakultet tehnickih nauka, Trg Dositeja Obradovia 6, Novi Sad, e-mail: [email protected] 3) Dipl. inz. Boris Agarski, Fakultet tehnickih nauka, Trg Dositeja Obradovia 6, Novi Sad, e-mail: [email protected] 4) Dipl. inz. Congor Huik, Fakultet tehnickih nauka, Trg Dositeja Obradovia 6, Novi Sad, e-mail: [email protected]

briketiranja lignoceluloznog materijala. Sam postupak briketiranja se sastoji u sabijanju lignoceluloznog materijala u sto manju zapreminu pomou presa [2].

Kod nekih vrsta drveta i otpadne biomase koja se dobija iz poljoprivrede, a od koje mogu da se proizvode briketi, ucese pepela i sumpora je promenljiva velicina, a to se najbolje vidi u tabeli 1. Vrsta energenata Bukva Hrast Jela Topola Slama strnih zita Sojina slama Kukuruzovina Pozder Suncokretova ljuska Pirincana ljuska Reznica voki Reznica vinove loze Komina groza Kokosova vlakna Ugalj lignit Ugalj mrki Pepeo % 1,0 1,2 0,9 0,5 3,0 2,0 2,0 3,5 1,0 15,0 1,0 0,5 0,8 1,0 17,5 21,0 Sumpor % 0,01 tragovi tragovi 0,50 0,30 tragovi tragovi tragovi tragovi tragovi 1,30 4,00

Slika 1: Izgled biobriketa Obzirom na svojstva, koja cine glavne nepogodnosti za masovniju upotrebu biomasa kao goriva cini se da je jedno od resenja izrada biobriketa. Time se postize da biomasa prestaje da bude autonomno gorivo. Moze biti namenjena sirem krugu korisnika kao sto su domainstva, poljoprivredna imanja, staklenici, i sl. Briketiranjem se, izmeu ostalog, postizu sledei efekti: poveanje mase po jedinici zapremine (poveanje "gustine"), smanjuju se troskovi manipulacije i transporta, smanjuje se potrebna zapremina za skladistenje, bioloski procesi kvarenja biomasa su manje izrazeni, poveava se efikasnost u procesu sagorevanja u odnosu na sagorevanje u rinfuznom stanju. Sa druge strane, sam proces briketiranja ima i odreene nedostatke, kao sto su: potrebna je priprema materijala na odreenu vlaznost i granulaciju, u izvesnim slucajevima su neophodni aditivi, mora se ulagati u novu tehnologiju koja je nuzna za odvijanje procesa, neophodna je potrosnja energije.

Tabela 1: Ucese pepela i sumpora pri sagorevanju energenata [5] Tabela 1 prikazuje da je korisenje drveta i otpadne biomase za proizvodnju briketa opravdano sa aspekta zastite zivotne sredine i sa energetskog aspekta iz razloga sto proizvod poseduje minimalni sadrzaj stetnih materija koje nastaju njegovim sagorevanjem. Ono sto je posebno znacajno istai jeste da je ucese sumpora zanemarljivo, a sto nije slucaj kod sagorevanja uglja. Proizvod je ekoloski cist, i pozeljno je u budunosti sa ovim proizvodom izvrsiti zamenu energenata koji su ekoloski nepovoljni, gde god je to mogue [3]. U narednoj tabeli (tabela 2) prikazan je hemijski sastav odreenih vrsta sirovina dobijenih iz poljoprivrede, koje se mogu upotrebiti za dobijanje briketa, u odnosu na strukturu kod drveta. Hem. sastav % Ugljenik Vodonik Kiseonik + Azot Pepeo Slama 44,84 5,68 41,48 8,00 Oklasje kukur. 56,87 5,08 35,89 2,16 Ljuske suncok. 50,57 5,68 40,91 + 0,57 2,27 Drvo 50,30 6,20 43,10 0,40

3. ANALIZA PROCESA BRIKETIRANJA SA ASPEKTA ZASTITE ZIVOTNE SREDINE

Naredni deo rada prikazuje strukturu, pozitivne i negativne osobine biomase sa aspekta zastite zivotne sredine i utvruje opravdanost proizvodnje briketa kao energetskog goriva koje je neskodljivo za zivotnu sredinu. 3.1 Struktura biomase zivotne sredine sa aspekta zastite

Tabela 2: Elementarni hemijski sastav biomase [3]

Podaci iz prve tri kolone tabele 2 jasno pokazuju na to da sirovine iz ratarske proizvodnje po svom hemijskom sastavu sadrze priblizno jednak procenat hemijskih elemenata kao i drvo, s tom razlikom sto je ucese pepela, posle sagorevanja materije, u drvetu drasticno nize u odnosu na sirovine iz poljoprivrede, a pogotovo u odnosu na pepeo od sagorevanja uglja. Ucese azota je minimalno i javlja se samo kod ljuski suncokreta, dok ga u drugim navedenim organskim materijalima nema. 3.2 Prednosti i nedostaci ekoloskog goriva biomase kao

ekonomske investicije postrojenja sagorevanje biomase su znatna, itd. 3.3. Opravdanost proizvodnje briketa

za

Od svih goriva koja su danas u upotrebi jedino biogorivo zadovoljava kriterijum zatvorenog sistema (bar u pogledu stvaranja ugljen - dioksida i cvrstih materijalnih produkata sagorevanja). Ulaz u proces sagorevanja predstavlja biomasa kao gorivo, i vazduh (odnosno kiseonik). Izlaz iz njega cine: dobijena energija, pepeo i gasoviti produkti sagorevanja sa ugljen dioksidom kao glavnim predstavnikom. Zivi biljni svet procesom fotosinteze vezuje taj ugljen - dioksid i uz pomo sunceve energije izgrauje svoju masu. Cvrsti materijalni ostatak - pepeo, takoe, kao ubrivo ucestvuje u izgradnji nove biljne mase. Na taj nacin se vrsi recikliranje ugljen - dioksida i cvrstih produkata u prirodi tako da se pritom ne remeti postojea ravnoteza, a za sistem se kaze da je zatvoren [3]. Sa ekoloskog stanovista postoje jos dva preimustva primene biogoriva: biogoriva sadrze neznatne kolicine sumpora pa u produktima nema sumpor - dioksida (sto je neizbezan produkt sagorevanja fosilnih goriva), nema emisije ugljovodonika, kao nepotpunih produkata sagorevanja. Iz ovih razloga biomasa, pored drugih obnovljivih izvora energije (vetra, vode... ) i solarne energije, dobija na znacaju kao resurs za dobijanje "ciste energije". Meutim, i pored mnogih prednosti koje poseduju u eksploataciji biogoriva na bazi biomase imaju i odreene nepogodnosti za primenu. Neka od njih su: manipulacioni i ekonomski problemi sa skupljanjem, pakovanjem i skladistenjem biomase, periodicnost nastanka biomase, mala zapreminska masa i toplotna mo biomase svedena na jedinicu zapremine razuenost u prostoru, nepovoljan oblik i visoka vlaznost biomase,

Komparativna prednost proizvodnje briketa u odnosu na eksploataciju i potrosnju uglja moze se, izmeu ostalog, sagledati u sledeem [3]: kolicina pepela posle sagorevanja je 2-7 puta manja kod briketa, sadrzaj sumpora u proizvodu dobijenog iz biomase je oko sest puta manji, a to znaci da e isto toliko puta manje biti oslobaanje sumpordioksida prilikom sagorevanja, a sto je, svakako, vazan momenat za odrzivu zdravu zivotnu sredinu, vlaznost proizvoda je manja, u odnosu na neke vrste ugljeva, za 2 - 5 puta, kaloricna vrednost briketa dobijena iz razlicitih organskih materija, iznosi 15.500 20.560 KJ/kg, sto odgovara kaloricnoj vrednosti mrkog uglja, sirovina za proizvodnju briketa je kvalitetna, nalazi se svuda u nasem okruzenju i bitno ne utice na cenu proizvoda, dobijanje ovoga proizvoda je bez ucesa vezivnih sredstava (lepila) sto bitno doprinosi pojeftinjenju procesa proizvodnje i poboljsanju njegove vrednosti sa aspekta zastite zivotne sredine, tehnoloski prostor i prostor za skladistenje gotovog proizvoda nije veliki iz razloga sto je oprema jednostavna i dobar deo opreme moze da se montira na otvorenom prostoru. Nabavka proizvoda moze da bude sukcesivna, kao i svakog drugog proizvoda, u prodavnicama i stovaristima u kolicinama koja odgovara potrebi domainstava, sagorevanjem i manipulacijom ovog proizvoda ne javlja se prasina i dim, sto je vazan momenat kod odrzavanja higijene prostorija, tehnoloski proces proizvodnje briketa je jednostavan i dostupan po obimnosti investicionih ulaganja, briketi su proizvod budunosti, iz razloga sto poseduju obnovljivu sirovinu i ekoloski su cisti. Istaknute i brojne druge prednosti proizvodnje goriva iz biomase su opravdane pa je zato potrebno podizati ovaj tehnoloski proces proizvodnje na svim lokalitetima gde za to postoje uslovi. Posebna njegova prednost sastoji se u tome sto je to proizvod koji moze svojim kvalitetnim energetskim i ekoloskim svojstvima da zameni neobnovljive prirodne energente.

Da bi se izbegle negativne posledice na zivotnu sredinu, raspoloziva sirovina racionalno koristila i upotrebila domaa saznanja, drustvu je ponuena jednostavna i racionalna tehnologija koja do sada nedovoljno korisenoj biomasi daje veu upotrebnu vrednost.

poljoprivredom). Mala postrojenja ovih dimenzija su pogodna i zbog transportnih troskova koji bi nesumnjivo bili vei za jedno veliko centralno postrojenje za briketiranje koje bi opsluzivalo vise naselja. Gotov proizvod moze se distributirati i prodavati u samom naselju i njegovom okruzenju.

4. PREDLOG IMPLEMENTACIJE MALOG POSTROJENJA ZA BRIKETIRANJE

Hidraulicka briketirka HBP-76 (slika 2) namenjena je za briketiranje: drvene piljevine, slame, usitnjenog drvenog otpada od granja, trske, suvog lisa itd. Masa za briketiranje prethodno mora biti usitnjena i sa odreenim sadrzajem vlage, najbolje 10-18%. Krupnoa zrna sirovine od 1-3 mm daje najveu gustinu briketa, a samim tim i najvei ucinak briketiranja. Ovaj tip briketirke moze da radi kao samostalna celina ili u liniji sa drobilicom i susarom. Namenjena je da opsluzuje firme koje imaju od 3-4 tone otpadne piljevine ili otpada koji se moze drobiti (sitniti). Briketirka je tehnoloska celina koja je sastavljena iz tri funkcionalno nerazdvojna dela: glavnog sklopa za briketiranje, hidraulicne instalacije, spremnika sa mesacem i dozatorom.

5. ZAKLJUCAK

Briketiranje biomase predstavlja proces koji nesumnjivo spada u ekoloski ciste tehnologije. Ovim procesom se otpadna biomasa iz poljoprivrede, sumarstva, a i iz ostalih grana proizvodnje koje generisu ovakav otpad, prerauje u gotov proizvod, tj. briket. Briket u odnosu na svoju sirovinu (biomasu) ima velike prednosti u energetskim svrhama, pre svega pri manipulaciji. Sagorevanjem ovog proizvoda oslobaaju se zanemarljive kolicine stetnih materija koje ne zagauju zivotnu sredinu i zbog toga ovo gorivo se moze smatrati ekoloski cistim. Velika prednost ove vrste energetskog goriva u odnosu na postojea fosilna goriva je njegova obnovljivost. Poljoprivredno podneblje Vojvodine generise velike kolicine biomase koja se do sada nekontrolisano spaljivala na njivama. Ista ova otpadna biomasa se organizovano moze iskoristiti za briketiranje. Upotrebom malih postrojenja mogu se na ekoloski cist nacin resiti problemi otpadne biomase i problemi energetskog goriva u poljoprivrednim naseljima. Pored energetskih briketa, mogue je proizvesti i brikete za druge namene cime isti jos vise dobijaju na znacaju. Briketi se mogu koristiti kao hrana za domae zivotinje (hranljive biomase), gorivo za rostilj, hranljivi supstrat za negovanje biljaka, sredstvo protiv komaraca itd.

6. LITERATURA

[1] Hodolic, J.; Badida, M.; Majerik, M.; Sebo, D.: Masinstvo u inzenjerstvu zastite zivotne sredine, Fakultet tehnickih nauka, Novi Sad, 2005. [2] Miti, D.: Fizicke karakteristike biomasa i biobriketa Srbije, Potencijalna ekoloska goriva, Monografija, Novi Sad - Nis, 1998. [3] Ostoji, D.: Ekoloske vrijednosti briketa, Zbornik radova, Znacaj i perspektiva briketiranja biomase, Vrnjacka Banja, 1996. [4] Zeki, V.: Ocena ekonomske opravdanosti energetske upotrebe biomase, Poljoprivredni fakultet, Doktorska disertacija, Novi Sad, 2005. [5] Zubac, M.; Bubalo, P.: Tehnologija briketiranja - peletiranja biomase, Zbornik radova, Briketiranje i peletiranje biomase iz poljoprivrede i sumarstva, Sombor, 1998.

Slika 2: Briketirka HBP-76 Za prakticnu primenu samostalnog postrojenja za briketiranje pored briketirke potrebno je obezbediti jos dva bitna elementa za postrojenje. Briketirka je stacionarnog tipa sto znaci da je potreban tansport biomase do mesta gde je locirana masina. Pored transporta sirovinsku biomasu potrebno je usitniti na potrebnu granulaciju da bi se nakon toga moglo izvrsiti briketiranje na briketirki. Ako se ovakvo postrojenje locira u poljoprivrednom naselju moze se zakljuciti da je ovo relativno jednostavno resenje za problem otpadne biomase (koji je narocito izrazen u vojvoanskim naseljima gde se stanovnisvo bavi

Information

Microsoft Word - Hodolic J., Vukelic D., Agarski B., Hudjik C..doc

4 pages

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

677155


You might also be interested in

BETA
Microsoft Word - Hodolic J., Vukelic D., Agarski B., Hudjik C..doc