Milyen egy olajozottan működő brikettáló gyártósor?

Előzőekben többször előfordult a gyártóvonal fogalma. Talán nem fölösleges definiálni, mert segít az eddig végzett munkánk vezérfonalának megértéséhez.

A gyártóvonal rendeltetése valamiből valami újat előállítani. A gyártóvonalat legalább kettő egymáshoz funkcionálisan kapcsolódó elem alkotja. A két végpont pedig a feldolgozandó anyag illetve a belőle készült termék. A gyártósor megtervezőjének ismernie kell a feldolgozandó anyag tulajdonságait, meg kell tudnia határozni a készítendő termékkel kapcsolatos szempontokat. Ki kell jelölnie a közbenső műveleteket, ezeket logikailag megfelelő sorrendbe kell állítania, majd ehhez funkcionálisan, teljesítmény és más egyéb szempontok szerint ki kell választania a megfelelő berendezéseket, és kézi vezérléssel vagy automatizálva „jó karmester módjára” közöttük az összhangot, a folyamatos működést megvalósítania. Ezt az elméletet esetünkben viszonylag nem nehéz megvalósítani, a folyamat jól áttekinthető, de gondoljuk el azt a gyártósort, melynek az elején acéllemez van, a végén pedig a csillogó autó…

Előző írásomban már szót ejtettem arról, melyek voltak azok a szempontok, melyek mentén a munka elkezdődött. Legelőször át kellett tekinteni a gyártási folyamatot. Ebben nagy segítséget jelentett, hogy módom volt számos határainkon kívüli és néhány magyar pellet vagy brikett gyártó üzemet megtekinteni, tanulmányozni. Az elvégzendő műveletsor gyakorlatilag kiforrottnak mondható, ebben sok újat nem lehetett kitalálni. Ugyanakkor a szerzett jó ötletek és megoldások mellett számos hiányosságot – sőt hibát is – sikerült felfedezni, amelyekből viszont sokat lehetett tanulni.

Elsőként lerajzoltam a műveletsort és funkcionálisan három egységre – három modulra – tagoltam. Ezzel az volt a célom, hogy kapjak egy egységesen alkalmazható vázszerkezetet, amelyre bárhol, bármilyen kívánalmak esetén lehet építkezni. Ez azért fontos, mert azt tapasztaltam, ahány üzem, azokat mind egyedileg tervezték és a kereskedelemben kapható különböző berendezések több-kevesebb sikert eredményező rendbe állításával épült fel a technológia. Számomra ez azért is zavaró volt, mert csak egy-egy alapanyag feldolgozására (ez min. 90 %-ban fa volt) épültek, és (általában) nem alkalmasak mezőgazdasági anyagok feldolgozására.

A folyamatot funkcionálisan három modulra bontottam:

1. Alapanyag fogadó és szükség szerint előfeldolgozó
2. Szárító, daráló vagy őrlő kiegészítő berendezéseikkel, mely a brikett/pellet gyártó prés számára kész anyagot állít elő
3. Gyártóprések brikettáláshoz vagy pelletáláshoz és egyéb szükség szerint járulékos berendezéseik, csomagológép.

Gyártósorunkon a három modul:

1. 1 – 2 számú berendezés
2. 3 – 7 számú berendezés
3. 8 – 10 számú berendezés

Nézzük részleteiben

1. Alapanyag fogadó – előfeldolgozó modul

Rendeltetése, hogy a feldolgozandó alapanyagot annak fizikai állapotában fogadni tudja és amennyiben szükséges, aprítékot készítsen belőle.

A szóba jöhető alapanyagok rendkívül változatos formában állhatnak rendelkezésre: por, granulátum, apríték, tűzifa hasáb, különböző bálák, szálas anyagok kötegelve stb. Adott esetben eldöntendő, melyik megoldás a gazdaságosabb: pl. a fát, gallyat a keletkezési helyén vagy ebben a modulban aprítékolni.

Ma már a kereskedelemben a különböző célgépek széles választéka áll rendelkezésre. Ennek a modulnak a kialakítása a megrendelővel közösen történik. Célszerű min. 5 t/ó teljesítményre méretezni az első modult, hogy egy esetleg bekövetkező kisebb meghibásodás ne járjon a teljes gyártósor leállásával. Az 1. és a 2. modul közötti teljesítmény harmonizálását szolgálja egy puffertartály beépítése.

A modul összeállításában történő semmilyen változás nem hat ki a gyártósor további működésére.

2. SZÁRÍTÓ –DARÁLÓ/ŐRLŐ MODUL

Nem véletlenül írtam csupa nagybetűvel. Meggyőződésem, hogy ennek az egységnek a hiánya illetve nem korszerű változatai akadályozzák a mai napig a szilárd biomassza feldolgozásának elterjedését. Nincsenek megfelelő, korszerű kazánok és nincsenek megfelelő, korszerű szárítók.

Ma már ritkábban, korábban több alkalommal ajánlották erre a célra a 60-as években kifejlesztett lucernaszárítók Uni-Lajta, MGF-OB változatainak kemencéit, szárító dobjait, darálóit. Ismerem ezeket, évtizedes tapasztalataim vannak velük kapcsolatban. Teljes meggyőződéssel lebeszélek mindenkit ezek használatáról, túlméretezettek (pl. az MGF szárítót 4000 kg/ó víz elpárologtatására méretezték!), korszerűtlenek, rossz hatásfokúak és a hátrányokat sorolhatnám még.

A dobszárítókkal kapcsolatban szerzett számos kedvezőtlen tapasztalat sarkallt arra, hogy próbáljak valami korszerűbb megoldást találni.

Mik is nem tetszenek a dobszárítónál? Néhány szempont fontossági sorrend nélkül:

• Nagy méretűek, elég jelentős súllyal.
• Bármilyen szabályozás, beállítás változtatás eredménye lassan, 20-30 perc idő eltolódással jelentkezik. Ezért nehézkes a szabályozás, jobbára a kilépő hőmérséklet változása jelent támpontot.
• Homogén, egyenletes szemcseméretű és nedvesség tartalmú anyagot igényel. Szárításkor „átlagol”, tehát a szárított anyag szemcséi között jelentős nedvességbeli eltérések lehetségesek, ha eltérő nedvességű szárítandó anyagszemcséket juttatunk a dobba.
• Energia pazarló. Hathatós vízelvonáshoz 300-400 C° belépő hőmérséklet szükséges, ezért a kilépő oldalon is 80-100 C° a gőzzel telített füstgáz/levegő hőmérséklete.

A volt Szovjetúnió utódállamaiban elterjedten használják a dobszárítók különböző típusait. Általában homogén fűrészport vagy faaprítékot szárítanak, az energiaérzékenységük pedig nem kiemelt szempont. Egyébként olasz gyártósorban is láttam dobszárítót.

Volt alkalmam találkozni más típusú szárítókkal is. Pl. pelletáló technológiát kifejlesztő, gyártó és üzemeltető, velünk együttműködési szerződéses kapcsolatban levő orosz holding saját tervezésű és gyártású 2 t/ó-ás szalagos szárítóját mutatja a következő kép:

A szárító nagyon kíméletes szárítást végez. Hátrányaiként említhetem a nagy méreteit és szabályozási lomhaságát.

Nem tetszettek az említett hátrányok. Kerestem valami újat, korszerűbb megoldást. Olyat, ami alapvetően más, egyszerű, de nagyszerű.

2005. januárjában hírét vettem egy berendezésnek. Mutatok róla egy képet. Tisztelt Olvasó, csak azért nem kötök Önnel fogadást, mert biztosra veszem, hogy nem találja ki, mire való is ez a gép.

2005 áprilisában sok-sok ezer km-t utaztam azért, hogy lássak egy ilyen „csodagépet”. A gép szabadalmaztatója megmutatta a gépet kívül-belül, de nem értettem a működését. Azután fehér asztal mellett elővett papírlapokat és rajzolt, magyarázott, képleteket írt. Ezeket a mai napig őrzöm. Akkor kezdtem valamit érteni – de a mai napig nem értettem meg a „titkot” részleteiben. Igen, ez a gép egy szárító. Sőt, szárító és őrlő. Kb. 2 x 2 x 2 m körvonal méretek mellett 2 t/ó tud „konyha” azaz feldolgozásra késszé szárítani és őrölni. Nem elírás volt, nem darál, hanem őröl. A helyszínen kérdeztem a megalkotóját, hogy mennyi idő alatt kopnak el az alkatrészek, milyen időnként kell cserélni őket. Bennem ugyanis kalapácsos daráló emlékek éltek. Nem értette a kérdést. Nem kopik. Ezt meg én nem értettem. Amikor kezdtem értegetni a működését kiderült, hogy három évébe került, mire a megoldást kidolgozta. Röviden: nagyteljesítményű ventilátor nagymennyiségű meleg levegőt szív át a gépen. A gépnek van egy (frekvencia váltós szabályozású) villanymotor által meghajtott, speciális lapátozású forgórésze. A nagymennyiségű levegő, a forgórész lapátozása valamint a gép belső, speciális kiképzése egymásra hatásaként helyi mikroörvények keletkeznek, melyek a feldolgozandó anyag darabjait egymással ütköztetik, ezek egymást ütve morzsolódnak össze. A feldolgozandó anyag darabjai pedig lehetnek akár tenyérnyi méretűek is. Szárítási hőmérsékletnek elegendő 100-150 C°. 65-70 % nedvességről 5-10 %-ra szárít egy menetben fát, tőzeget. Bármilyen papírt elemi szálakká bontva hőszigetelő anyagot tud belőle készíteni. PE palackokat pelyhesít. A vele készített gyártósor valóban ilyen egyszerű, mint amit a rajz mutat. Annak, aki csak faanyagot kíván feldolgozni, jó szívvel ajánlom.

Sajnos, van egy szépséghibája: megpróbáltuk, lágyszárú anyagot nem tud feldolgozni. Ezért tovább kellett keresnem a megfelelő berendezést.

2009-ben kezembe akadt egy újságcikk, mely a száz legjobbnak minősített orosz termékekről számolt be. Találtam közöttük érdekességet. Utánajártam, ez vezetett el a most honosítás alatt álló gyártósorunkhoz.

Mit is tartalmaz? A komplett 2. modult. Alkalmas mind fa, fásszárú, mind mezőgazdasági – lágyszárú – alapanyag feldolgozására. És tele van technikai újdonságokkal. Nem véletlen, hogy egész Európára levédették.
Nézzük meg, miből áll és mit tud?

Kemence

Automatikus üzemű, 30 % nedvességig bármilyen növényi por, granulátum, apríték méret használható tüzelőként. A tüzelőanyagot behordó csiga és a kazán működéséhez szükséges levegőt biztosító ventilátorokon kívül nem tartalmaz egyéb mozgó alkatrészt.

A kazánt két db koncentrikus, kb. 300 mm átmérő különbségű cső alkotja. A két cső közötti tér a két végén valamint két helyen egy-egy körgyűrűvel van lezárva. A keletkezett három teret egy-egy szabályozható teljesítményű ventilátor látja el levegővel, mely innen fúvókákon keresztül jut a kazán belső terébe. A ventilátorok teljesítményét frekvencia váltókkal szabályozzuk.

A hosszanti keresztmetszeti képen I. és II. nyíl végénél láthatók ezek a körgyűrűk.

A működése:

Induláskor a I. térben hagyományosan tüzet kell rakni és a samott téglázatot fel kell melegíteni 300-400 C°-ra. Ezután indítható a kemence. A I. térbe a csiga által bejuttatott tüzelőanyag csökkentett (oxigénszegény) levegőjű térben elgázosodik. A tökéletlen égés következménye az éghető CO és különböző szénhidrogének elegyének keletkezése (régen Budapesten a városi gázt állították elő így). Ezt a gázt a II. szakaszon elégeti 1100-1300 C°-on. A folyamat neve: pirolízis.

A falazaton látható a fúvókák csavarmenet irányú elhelyezése. A fúvókák a falazat belső ívéhez érintőlegesen vannak elhelyezve, ezáltal a belső térben egy állandó, hatalmas örvénylés keletkezik. Ez tökéletes keveredést, ezáltal tökéletes égést idéz elő. Nem véletlen a 90 %-ot meghaladó hatásfok. Ez az örvénylés a keletkező hamut az 5. sz. hamutérbe tereli.

A III. térben nagymennyiségű levegő hozzákeverés, ezáltal hűtés történik.

A kemencék 1 MW és 2 MW teljesítménnyel készülnek, mobil gyártósorhoz elkészült az 500 kW változat is.
Kicsit előreugorva, de ide kapcsolódva mondom el a kemencék hasznosítási körének jelentős kiterjesztésére irányuló terveinket.

Elviekben már épületgépész tervezővel konzultálva körvonalazódik a kemencékhez tervezendő és elkészítendő füstgáz-levegő és füstgáz-víz hőcserélő. Az alkalmazási lehetőségek igen széleskörűek: szemestermény szárítók gáz blokkégőinek kiváltása, fóliasátrak, állattartó épületek légfűtése, használati melegvíz előállítás, központi fűtés, hogy csak néhányat említsek. Mindezt olcsó hulladék tüzelővel előállítva. Támogatás szempontjából érdemes tanulmányozni az Új Széchenyi Terv vonatkozó fejezetét. A megvalósításban nem zárkózunk el egy külső vállalkozóval történő közös hasznosítástól sem.

Szárító-daráló, kiegészítő berendezéseivel.

Ugye milyen egyszerű? De hol van a szárító és hol a daráló? A gyártóvonal rajzán nem szokták megtalálni.
Látható egy géplánc, amelynek végén áll egy nagyteljesítményű ventilátor (25-28.000 m3/ó) frekvencia váltós teljesítmény szabályozással. Ez szállítja a meleg füstgázt a kazántól, a szárított-darált anyagot a szárítótól a cikloncsoporthoz és a nedvességgel telített elegyet pedig a környezetbe. Ezért logikailag és kizárásos alapon az elülső végén serleges felvonónak kinéző berendezés lehet csak a szárító és daráló egy géptestben.
A berendezés oldalán található csonkon keresztül kell a szárítandó anyagot és a szárító füstgázt bejuttatni (a kemence 3 db ventilátorának együttes szállító teljesítménye 8000 m3/ó, a nagy ventilátoré közel 30.000 m3/ó, a különbözetet a kemence és a szárító között elhelyezett szabad nyíláson át a környezetből szívja be).

A működési elvet szemlélteti a következő rajz:

A közös csonkon bejut a géptestbe a füstgáz (100-150 C°) és a max. 60 mm apríték. Alul van egy hagyományos kalapácsos daráló. Csak törőlécek vannak, rosta nincsen. A géptestben örvénylik 25-28.000 m3/ó meleg füstgáz. Kialakul egy belső körforgás. De meddig marad az anyag részecske a géptestben? A szárító tetején van egy villanymotor – frekvencia váltós szabályozással. Rajta egy egyedi kialakítású járókerék. És különböző szűkítések lemezből. Ez a járókerék választja ki a forgatagból a kellően száraz és kellően megdarált szemcséket és engedi tovább a cikloncsoportba. Kihasználja, hogy a száraz anyagnak kisebb a súlya, mint a nedvesnek, a nagyobb darabra más az áramló levegő hatása, mint a kisebbre. Más nedvességet és/vagy szemcseméretet akarok? Csak a villanymotor valamint a nagy ventilátor fordulatszámát kell változtatnom. Ugye milyen egyszerű?

Szárítóképessége: 60 %-ról 5-10 %-ra, egy menetben képes a nedvességet csökkenteni mind fa és fásszárú, mind lágyszárú alapanyagok esetén.

A szárítóból kilépő anyagot az áramló füstgáz a cikloncsoportba szállítja, ahol az közel 100 % hatásfokkal kiválasztódik. Ez az anyag – beállítás szerint – közvetlenül alkalmas brikett vagy pellet előállítására.

Felvetődik a kérdés: hogyan lehet ezt az egészet összhangba hozni? A megoldás: a szárító kiömlő (a cikloncsoporthoz átvezető) csövébe építjük be a megfelelő érzékelőket, mely kapott értékek alapján a számítógép azonnal a szükséges korrekciókat végrehajtja a kazán-szárító/daráló-cikloncsoport-nagyventilátor alkotta teljes 2. modulban. Ennek hardver-szoftver vonzata vállalkozásunk terméke.

A 2. modul 1 t/ó és 2 t/ó teljesítménnyel készülhet. Bármilyen gyártósorba csak kompletten, változtatás nélkül építjük be.

Érdekességeket ígértem, remélem nem okozok csalódást. De tartogatok még a következőkre is, ha velem tartanak.