producerea si procesare biomasa din masa lemnoasa
TRANSCRIPT
PRODUCEREA SI PROCESAREA BIOMASEI
SOLIDE DIN CULTURI LEMNOASE
Categorii de culturi lemnoase
• Culturi energetice lemnoase cu perioadă de vegetaţie scurtă
• Culturi forestiere
Culturi energetice lemnoase cu perioadă de vegetaţie scurtă
• Plopul energetic
• Salcia energetica sau salix
Plopul energetic caracteristici • Plopul energetic se poate cultiva pe suprafete intinse prin
butaşi (de cca. 20 cm), nuiele (1 – 1,5m) sau butaşi înrădăcinaţi de un an (1 2m) 10 20 cm introduşi cu fermitate în pământ
• Toamna după desfrunzire până la îngheţ (oct. – dec) • Primăvara după perioada de îngheţ (febr./ martie) până la
scoatere (aprilie/mai)
• Distanta de plantare a plopilor se face pe un rând sau pe doua rânduri (40 80 întrun rând, între ele cu spaţii de deplasare (2,5 – 3m), cu un necesar de 5.000 – 14.000 bucatati/ha
• Nu sunt pretenţioase în ceea ce priveşte pământul şi condiţiile climatice. Pământul supus cultivarii cu plop energetic trebuie pregătit pentru a avea o structură fină,
Plopul energetic caracteristici
• Recolta: 10 – 15 tone materie uscatăha/an;
• Prima recoltă la plop se face de regulă după cel deal şaselea an, după aceea tot la cinci ani se recoltează
Plantarea plopului
Combina autopropulsată de recoltat plop si salcie
t r e e p o s i t i o n i n g f r a m e
t i n e w h e e l s
s i d e a u g e r s a w d i s c c u t t i n g r o l l e r s
Ramă cu 3 poziţii
Tambur de tăiere
Roată mică
Fierăstrău disc
Melc lateral
Salcia energetică sau salix
Salcia energetică salix viminaliscaracteristici
• Varianta nobila a rachitei, este o specie de salcie cultivată (modificată genetic) în vederea utilizării în scopuri energetice;
• are un ritm de crestere foarte accelerat (in timpul verii poate creste si 3 cm/zi) ;
• cultura de salcie poate fi recoltată anual; • Salcia se poate cultiva si este recomandat pe
terenuri mlastinoase ;
• Recoltarea se face în timpul pauzei vegetale, după căderea frunzelor, în lunile noiembriemartie
Salcia energetică salix viminaliscaracteristici
• Are o putere energetica de (4900 kcal/kg); • Costuri de productie foarte mici, plantarea
unui hectar de teren cu salcie energetica costa aproximativ 1700 euro;
• are o durata de exploatare de 2530 de ani; • Productia medie la hectar este de 3040 tone,
ajungind chiar pana la 60 de tone in conditii de irigare sau a unor ani ploiosi.
Plantarea salciei
Plantarea salciei se face în teren prlucrat, primăvara
Intreţinerea salcieiAplicarea de îngrăşăminte Kg/ha
N P KIn anul plantării 0 30 80130An 1 de producţie 4560An 2 de producţie 100150An 3 de producţie 90120An 1 după recolta 6080 030 80160An 2 după recolta 90110 An 3 după recolta 6080
Recoltarea salcieiSe face în perioada de iarnă, când frunzele sunt căzute
Procesarea biomasei lemnoase din culturi forestiere
Biomasa din lemn
• Lemne de foc• Reziduuri de lemne rezultate de la
intreţinerea pădurii• Reziduuri de la procesarea industrială a
lemnului• Deseuri urbane din lemn
Producţii de biomasă lemnoasă
• In Romania 6 milioane de hectare, de padure, din care: Foioase ( fag, stejar), aprox. 2 milio. ha, Conifere (brad, molid, pin), aprox. 3 milio. ha
• avand o crestere medie de 5 metri cubi pe an pe hectar
• productia anuala de lemn este de circa 30 de milioane de metri cubi.
• Un hectar produce un volum de apeoximativ 116 m3
Rata de creştere a biomasei lemnoase
average value spectrum in m3/ha a Broadleafed tree
oak 3,7 3,55,2 beech 5,4 4,46,6
Conifer spruce 8,2 6,99,4 fir 7,9 6,214,1 pine 8,7 4,06,4
Valori medii limite
foioasestejarfag
coniferemolidbrad
pin
Reziduuri lemnoase
• De la tăieri de defrişare se recuperează – 20...60%
• Coaja de copac ca reziduu se recuperează – 8...12%
• Reziduuri de la întreţinerea/curăţirea pădurii tinere 0,3...0,4%
RECOLTAREA, PROCESAREA, MANIPULAREA şi STOCAREA BIOMASEI LEMNOASE
• Aceste Procese sunt funcţie de felulul lemnului: lemne de foc; reziduuri forestiere; reziduuri urbane
RECOLTAREA, PROCESAREA, MANIPULAREA şi STOCAREA BIOMASEI LEMNOASE
• Există diferenţe semnificative in tehnologie in functie de sursa materialului lemnos:
• Lemn de foc − Pădure destinată recoltării pentru lemn de foc − Lemn de foc din reziduuri forestiere
Formarea buştenilor şi aşchii de lemn
• Reziduuri din procesarea lemnului
• Diferite forme, in special coaje, rumeguş şi căzături
• Deşeuri urbane de lemn
• Forme foarte diferite, este necesarăm procesarea lor
RECOLTAREA
• Recoltarea totală cu utilaje de mare capacitate şi specializate
• Recoltarea selectivă – cu dispozitive de capacitate redusă
T r u n k l e n g t h m e a s u r i n gr o l l e r
A u t o m a t i c s a w
C r a n f r a m e c o n n e c t i o n t o t h e b a s i c v e h i c l e
K i p p P u n k t
T r u n k r o l l e r s h o l d i n g a n d m o v i n g
4 p a i r o f m o v a b l e b r a n c hs t r i p e r s
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
3
4
5
55
6
5
7
S t a b l e b r a n c h c u t t e r
Dispozitiv special de tăiere montat pe braţul unei graifer
Vedere de ansamblu a tractorului cu dispozitiv graifer si tăietor
• Pregătirea pentru lemne de foc –tehnologia clasică de ardere/combustie
• Transformarea în aschiimărunţirea/tocarea
• Transformarea în rumeguş• Transformarea în brichete şi pelete
Procesarea lemnului
h y d r a u l i c c y l i n d e r
s w i n g l i f t
s p l i t c r o s s
h y d r a u l i c c y l i n d e r
w e d g e s p l i t e r
f o o t i n g p l a t e
t w o h a n d s o p e r a t i n g l e v e r s
t r a c t o r h i t c hp o i n t
s p i r a l c o n e
s e c u r i t y f r a m e
H o r i z o n t a l w e d g e s p l i t e r w i t h l o g s s w i n g e r
S p i r a l c o n e l o g s p l i t e r
V e r t i c a l w e d g e s p l i t e r
Dispozitiv pentru crăpat lemne
Despicător cu con spiralat
Despicător cu pană verticală
Despicător cu pană orizontal şi alimentare cu transportor
Cadru protecţie
Mec. Suspend. tractor
Con spiralat
Cilindru hidraulic
Cilindru hidraulicPană în cruce
alimentator
Cadru de manevrare Pană despicare
Platou aşezare bustean
Fig. 11 Typical storage of short logs Metodă clasică de stocare a bucăţilor scurte de lemn
Transformarea în aşchii/mărunţirea biomasei lemnoase
• Mărunţirea biomasei lemnoase uşurează transportul, manipularea, stocarea şi alimentarea sistemelor de combustie
• Se pot toca toate categoriile de biomasă lemnoasă respectiv, reziduurile forestiere (grengi, bucăţi de lemne refuz etc.) şi trunchiuri de copaci
Transformarea reziduurilor forestiere în aşchii/tocătură, direct în pădure
Coroană copac Trunchi de copac crengi
Grămadă de crengi
Alee de trafic
Drum forest.
Maşină autopropulsată pentru adunat şi tocat reziduurile
Fluxul realizării aşchiilor/tocării din lemn intreg
o p e r a t i o n p e r i o d w o o d s t a n d s t o c k s r o a d f o r e s t t o a d s o l i d r o a d y a r d c o s t u m e r
t h i n i n g / f e l l i n g
g r o u p i n g o r s t o c k i n g
a l t e r n a t i v e c h o p p i n g g r i n d i n g ( f r e s h )
i n t e r m e d i a t e s t o r a g e
c h o p p i n g g r i n d i n g ( s u m m e r d r y )
v e n t i l a t e d s t o r a g e
s e l l i n g
w e t c h i p s
f r e s h c h i p s
s u m m e r d r y c h i p s
s t a c k s
o w n u s e
until
use
as
a fu
el
late
sum
mer
until
late
sum
mer
( w = 2 5 4 0 % )
( w = 4 5 5 5 % )
( w = 4 5 5 5 % )
operaţia
tăiere
Aranjareastocarea
Măcinare,
Mărunţire
Stocare intermed.
Tocare uscată, vara
Ventilare,
depozitare
Vânzare,utilizare
grămadă Alee dep. Drum forest. Drum solid Gazon traficabil consum
Aşchii umede
Aşchii verzi
Aşchii uscate vara
Aşchii uscate
Iarna
Vara târziu
Până
La
Utilizare
stocare
Dispozitive de tocare/mărunţire
• Cu cuţite montate pe disc• Cu cuţite montate pe tambur/cilindru• Mori cu ciocane• Dispozitive cu cuţite montate pe elicele
unui melc conic
Principiul de tăiere şi dispozitivul de evacuare a aşchiilor prevăzut cu palete de mărunţire suplimentară
o u t l e t t u b e
r e c u t t i n g r i b s
p a d d l e s
R e a r v i e wC u t t i n g p r i n c i p l e
m o w i n g d i r e c t i o n
k n i f ed i s c w i t h k n i f e s
s t a b l e f e e d i n g r o l l e r c o u n t e r
Principiul de tăiere Vedere laterală
Valţ de antrenare
Direcţia de mişcare
cuţit
Disc cu cuţite
Tub de evacuare
Valţ de alim. fixContra cuţit
palete
Bare de tăiere suplim/mărunţire
Schema disp. de tăiat aşchii tip disc cu cuţite radiale
Paleta ventilatorrului
cuţit
Bară mărunţire
Arborele discului
Trunchi copac
Contra cuţit
Două tipuri de sisteme de tocare a reziduurilor de biomasă
Tocător tip tambur cu cuţiteEvacuare tocătură
Moară cu ciocane
Intrare biomasă
Clasificarea aşchiilor
• Aşchiile se grupează după dimensiuni în funcţie de procesare
• Există, în unele ţări, standarde pentru dimensiunile aşchiilor
ClasaDomeniu de mărime
Fracţiuni admise (%)
FineGrosiere
Extragrosiere
Foarte Lungi 20* > 200 mm lungime < 0,5 < 1,5 < 1,5
Lungi 10 100200 mm lungime < 3 < 6 < 6
Dim. Foarte mari > 63 mm 0 < 3 * *
Dimens. Extra mari
> 45 and < 63 mm < 2 < 15 * *
Mari > 16 and < 45 mm < 60 no req. * *
Medii > 8 and < 16 mm no req. no req. no req.
Mici > 3 and < 8 mm < 35 < 25 < 8
Fine < 3 mm < 10 < 8 < 4
Standard Danez pentru clasificarea mărimii/lungimii tocăturii
d r i v e
s m a l l p a r t i c l e s
o v e r s i z e p a r t i c l e s
d r i v e c h a i n
s i e v e p l a t e s
S i d e v i e w
P l a n v i e w
Sistem de clasificare aşchii tip transportor plan
Vedere laterală
Site planemotor
Vedere plană
Particule mici
Particule mari, refuzate
Lanţ de antrenare
Sistem tip cilindru, pentru clasificarea tocăturii/aşchiilor
M a t e r i a l i n l e t
α
H o p p e r s
Intrarea material
Buncăre colectoare
Manipularea şi Stocarea aşchiilor/tocăturii
• Umiditatea influenţează foarte mult stocarea (W peste 30%pericol autoaprindere)
• Se recomandă a se aduce la uiditatea optimă (sub 20%)
• Stocarea umedă duce la creşterea temperaturii, respectiv degradarea aşchiilor
• Costuri ridicate cu manipularea şi stocarea• Se impune un management adecvat!
Stocarea, manipularea şi încărcarea aşchiilor
Corelaţia între timpul de stocare, umiditatea iniţială şi temperatură
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0S t o r a g e t i m e , d a y s
8 0
6 0
4 0
2 0
0
Tem
pera
ture
, °C
4 0 % 3 5 %
3 0 % 2 5 %
Timpul de stocare, în zile
Stocarea umedă – creşte temperatura – se evaporă apa – apar bacterii
Procesarea sub formă de baloţi – pentru reziduuri tip crengi, frunze
Procesarea lemnului prin presare
• Peleti şi brichete
• Sunt utilizate în special pentru uz domestic şi centrale de putere mică
• Au densitate volumică şi energetică ridicate (de 34 ori mai mare ca aşchiile de lemn), dimensiuni reduse,îmbunătăţind transportul, stocarea şi combustia
• Peletii şi brichetele sunt obţinute din rumeguş sau tocătură măruntă de lemn, prin presare cu o presiune foarte mare, când lignina se înmoaie şi leagă materialul împreună.
• Sunt curate, se pot alimenta uşor în centrale si chiar automatiza
PELETII• Peletii sunt produsi printro macinare mecanica
a lemnului si presarea acestuia.• Este astazi sursa de energie cu cel mai mare
ritm de crestere pe piata. • Continutul caloric al peletilor poate varia intre
3500 si 4000 Kcal/Kg. • Cu aproximativ 1Kg de peleti se obtine aceeasi
putere data de 2,5 Kg de motorina.
Caracteristicile peleţilor
• Dimensiuni: D= 68 mm; L= 10 20 mm• Umiditatea W= 610%• Conţinut de energie 4,7...4,9 MWh/tonă• Preţ: 160200 Euro/tonă• Acum pretul peletilor este cuprins intre 50
bani si 1,2 lei / Kg.
Caracteristicile brichetelor din biomasă
• Dimensiuni: D=50100mm; L=60150 sau 60x90x120 mm
• Umiditatea: W=810%• Conţinut de energie: 4,64,9 MWh/tonăPreţ: 145180 Euro/tonă
Procesarea peletilor şi brichetelor
• Cu prese cu acţionare mecanică, cu excentric;
• Cu prese cu acţionare hidraulică
Schema brichetării cu presă mecanică cu piston
Buncăr de alim.
Dispozitiv de alimentare
volant
excentric
Canal de presare
zonă de răcire
brichete
Canal reglabil
Schema unei maşini de presat brichete cu alimentare forţată
Alimentare forţată
Melc de alimentare cu presare
Canal de presare/formare
Reglarea presiunii
Procesarea peletilor
• Se folosesc de obicei matriţe cu găuri multiple, cu dimensiunile orificiilor egale cu ale peletelor (d=68 mm), şi lungime =1020mm;
• Dimensiunile tocăturii sun mici, la limita inferioară de standardizare;
• Se poate adăuga un liant pentru fixare (amidon) sau fără
Maşină de peletat cu role de presare şi matriţă orizontală
Role de presare
alimentare
carcasă
Matriţă fixă plană
pelete
Schema unei maşini de presat cu două matriţe şi canale de presare/formare rectangulare
c u t t e rh e a t i n g c i r c u l a r f l o w
h o l l o w r o l l e r 1
p r e s s w e d g ep r e s s l i g a m e n t
p r e s s c h a n n e lp r e s s e d m a t e r i a l
f o r m s o f p r e s s e dm a t e r i a l
p r e s s e d m a t e r i a l
h o l l o w r o l l e r 2
f e e d i n g a n d p r ep r e s s i n g
Cuţit de fragmentat
Orificii de răcire
Canale presare 1
Canale presare 2
Material presatForme de material presat
Alimentare şi presare
Pană de presare
Material presat
Canal de presare
Pene de presare
Construcţia sistemelor de alimentare/transportare/manipulare • Transportoare melcate cu jgheab
semicilindric• Transportoare cu melc şi jgheab cilindric• Transportoare cu melc şi jgheab cilindric
flexibil• Transportoare oscilante• Transportoare cu lanţ şi palete• Transportoare cu bandă
Transportoare melcate cu jgheab semicilindric
Design Feature, application d r i v e
T r o u g h t y p e a u g e r c o n v e y o r
„U“ form cross section trough type of auger feeder with plane, removable cover for horizontal and slight slope straight feeding applicable for both fine and gross homogenous bulk materials (without oversize particles)
schemamotor
Jgheab semicilindric
Jgheb în formă de U, cu capac demontabil
Pentru alimentare orizontală sau cu pantă mică
Se pot transporta materiale fine si grosiere omogene, fără bucăţi de materiale mari
Tab. 22 cont.
Design Feature, application Tube type
same design with tube housing, cleaning by reverse rotation, for horizontal or slight sloped conveying applicable for dry, loose materials (pellets, grains)
design of feeding coil as shaft less spiral (core less auger) for curve feeding paths for dry, loose materials (pellets, grains)
Schema de principiu Aplicaţii
Tip jgheab cilindricMotor electric intrare
ieşire
Transportor flexibil
Intrare suprasarcină
ieşire
Posibilitate de curăţare prin schimbare sens rotatie
Pentru transport orizontal sau uşor în pantă
Se recomandă pentru materiale uscate – peleţi sau cereale
Pentru transportul materialelor granulare (peleţi sau cereale boabe) uscate
Pentru transport în spaţii curbate
Melcul este realizat din segmente elicoidale de tablă
Motor electric
Tab. 23 Design and application of conveyors (auger conveyors excluded, (Kaltschmitt, Hartmann, 2001)
Design Feature, application
for horizontal and high slope conveying silo unloader and delivery conveyor for all bulk materials low energy input
d r i v e
o s c i l l a t i n g a r m
O s c i l l a t i n g c o n v e y o r
only for horizontal straight transport possible combination with sieves for separation of fine material for all bulk materials
Transportoare cu elemene oscilante
Schema constructivă Aplicaţii
Pentru transport orizontal şi în pantă mare
Pentru încărcarea în silosuri
Pentru orice categorie de material de volum în vrac
Consum scăzut de energie
Numai pentru transport pe orizontală
Se poate combina cu site pentru separarea materialelor fine
Pentru toate materialele de volum în vrac
motorBraţ oscilant
Jgheabul oscilan
Tab. 23 cont.
Design Feature, application
c h a i n
p a d d l e
only for horizontal transport for different hoppers type straight and curve transport lines for loos batch material (pellets, cereal and rape grains)
for horizontal or (with profiled band) slight slope straight transport lines for all batch materials low power
Schema de principiu AplicaţiiTransportor cu lanţ
lanţ
palete
Transportor cu bandă
ieşire
Motor şi disp. De intindere
Numai pentru transport orizontal
Pentru diferie tipuri de jgheaburi
Transport în linie şi curbat
Pentru materiale granulare (peleti, seminţe )
Pentru transport orizontal şi în pantă uşoară în linie dreaptă, cu bandă profilată
Pentru orice materal în frac
Consum scăzut de putere
Tab. 23 cont.
Design Feature, application
b e l t
c u p
C u p e l e v a t o r
only vertical transport for loss batch material Version with chains: instead of band chain segments connected with rubber elements
horizontal or vertical transport also curve sections flexible structure for dry material (pellets, fine chopped material, sawdust, grains, loss straw) high capacity and energy requirement risk of dust generation
Schema de principiu Aplicaţii
Elevator cu cupe
curea
Evac.aer
Evac.
material
ciclon
Intrare coş
Dispoz, măsurar
Transport numai pe verticală
Pentru material granular în vrac
Există şi versiune cu lanţ
Sau elemente de bandă de cauciuc
Transport orizontal sau vertical
Transport şi curbal
Structură flexibilă
Pentru materiale uscate şi fine(pelete, rumeguş, aşchii)
Capacitate mare de transport şi consum ridicat de energie
Praful generează riscuri
cupe
Transportor pneumatic
Sisteme de descărcare a materialelor din silosuri şi buncăre
Cu melc rotitorCu melc şi sistem de agitare cu palete elastice
Descărcare la partea inferioarăDescărcare cu melc conic