バイオマス加熱システム

バイオマス加熱システムは、バイオマスから熱を発生させる。

システムは次のカテゴリに分類されます。

直接燃焼、
ガス化、
コンバインド・ヒート・パワー(CHP)、
嫌気性消化、
好気性消化。

バイオマス加熱の利点
暖房システムでのバイオマスの使用は、農業、森林、都市および産業の残留物および廃棄物を使用して、化石燃料よりも環境への影響が少なく熱および電気を生成するので有益である。 このタイプのエネルギー生産は、バイオマス中の炭素が自然の炭素循環の一部であるため、環境への長期的な影響は限られています。 化石燃料中の炭素は燃えていませんが、燃料(カーボンフットプリント)のために燃焼すると、環境に炭素を永久に追加します。 歴史的には、化石燃料を大量に使用する前に、木質燃料の形のバイオマスが人類の暖房の大部分を提供しました。

バイオマス加熱の欠点
大規模に、バイオマスの使用は、農業用地を食糧生産から取り除き、森林の炭素隔離能力を低下させ、土壌から栄養素を抽出する。 バイオマスの燃焼は大気汚染物質を生成し、何十年にもわたって土壌に戻らない大量の炭素を大気に加える。

バイオマスを燃料として使用すると、一酸化炭素、NOx(窒素酸化物)、VOC(揮発性有機化合物)、微粒子およびその他の汚染物質の形で大気汚染が発生することがあります。石炭や天然ガス。 化石燃料、バイオ燃料、バイオマスの不完全燃焼によって発生する汚染物質であるブラックカーボンは、おそらく地球温暖化の第2の要因である。 2009年、南アジアの大規模な地域を定期的にカバーする巨大な褐色霧のスウェーデンの研究は、バイオマス燃焼によって主に生産されたものであり、化石燃料の燃焼はそれほどではないと判断した。 研究者は、14Cのかなりの濃度を測定しました。これは、化石燃料ではなく、最近の植物の寿命に関連しています。

燃焼時に、バイオマスからの炭素は、二酸化炭素(CO2)として大気中に放出される。 乾燥木材に貯蔵される炭素の量は、約50重量%である。 農業資源の場合、燃料として使用される植物物質は、新しい成長のための植え付けによって置き換えることができます。 バイオマスが森林のものである場合、一般的に貯蔵された炭素を回収する時間が長くなり、破壊的な林業技術が採用されれば、森林の炭素貯蔵能力は全体的に低下する可能性がある。

1990年代初頭に提出されたバイオマス中炭素中立の提案は、成熟した無傷の森林がカットオーバ地域よりも効果的に炭素を隔離することを認識している最近の科学に取って代わられている。 木の炭素が大気中に一パルスで放出されると、それは何十年にもわたってゆっくりと森林木材が腐っていくよりはるかに気候変動に寄与します。 現在の研究は、「50年後でさえも、森林は最初の炭素貯蔵に回復していない」、「最適な戦略は立っている森林を保護する可能性が高い」ことを示している。

私たちの世界でのバイオマス加熱

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2003年以来の原油価格の上昇は、天然ガスや石炭の価格上昇によるバイオマス価値の上昇をもたらした。 エネルギー生産のために特別に栽培された森林のレンダリング、農業廃棄物、および作物は、エネルギー密度の高い化石燃料の価格が上昇するにつれて競争力が増します。 この可能性を開発する努力は、管理されていない農耕地を再生し、分散型の多次元の再生可能エネルギー産業の輪になるという効果があるかもしれません。 これらの方法を推進し進める努力は、2000年代を通じてEU全体で共通していた。 世界の他の地域では、バイオマスから熱を発生させる非効率的で汚染的な手段が、貧しい森林施業と相まって環境の劣化に大きく貢献しています。

バッファータンク
バッファタンクは、バイオマス機器が生成した温水を貯蔵し、加熱システムの周りを循環させる。 「熱貯蔵」と呼ばれることもありますが、システムの負荷が急激に変動する、または完全な水力システムの水量が比較的少ない、すべてのバイオマスボイラーの効率的な運転にとって重要です。 適切な大きさのバッファー容器を使用することにより、負荷が最小ボイラー出力を下回ったときにボイラーの急速なサイクルを防止する。 ボイラーの急速なサイクリングは、一酸化炭素、ダスト、NOxなどの有害なエミッションを大幅に増加させ、ボイラー効率を大幅に低下させ、装置の電気消費を増加させます。 さらに、急速な加熱および冷却サイクルによって部品に負荷がかかると、保守およびメンテナンスの要件が増加します。 ほとんどのボイラーは、公称出力の30%まで低下できると主張していますが、実際の世界では、「理想」燃料またはテスト燃料との燃料の違いにより達成できないことがよくあります。 したがって、ボイラーの負荷が公称出力の50%以下に低下する場合、換言すれば、バイオマス成分が純粋にベース負荷でない場合、システムはバッファタンクを含むべきである。 負荷条件に関係なくバイオマスボイラーからの残留熱を安全に除去するのに十分な水を二次システムに含まない場合、システムは適切な大きさのバッファータンクを含まなければならない。 バイオマスユニットからの残留熱は、ボイラの設計と燃焼室の熱質量によって大きく異なります。 軽量で高速応答のボイラーは10L / kWしか必要としませんが、熱量が非常に高い産業用湿式木材ユニットは40L / kWを必要とします。

バイオマス加熱システムの種類
暖房システムでのバイオマスの使用は、多くの異なるタイプの建物で使用されており、すべて用途が異なります。 ボイラーを加熱するためにバイオマスを使用する加熱システムには主に4つのタイプがあります。 タイプは、完全自動化、半自動化、ペレット燃料化、および熱と電力の結合です。

完全自動化
欠けた木材は、完全に自動化されたシステムでは、砕いたり粉砕したりして、配送トラックによって現場に運ばれ、貯蔵タンクに落とされます。 コンベアシステムは、一定の管理レートで木材を貯留タンクからボイラーに運搬します。 この速度は、コントローラが持ち込んでいる燃料の負荷を測定するコンピュータ制御装置とレーザーによって管理されます。ボイラー内の圧力と温度を維持するため、システムは自動的にオン/オフします。 完全に自動化されたシステムは、複雑な産業上の課題に対して包括的かつ費用対効果の高いソリューションを提供しながら、木材の輸送ではなく、システムのオペレータがコンピュータを制御することを要求するだけなので、操作が非常に簡単です。

半自動または “サージビン”
半自動または「サージビン」システムは、完全な自動システムと非常によく似ていますが、操作を続けるためにはより多くの人員が必要です。 それらはより小さな保持タンクと、システム操作を維持するために要員を必要とするはるかに単純なコンベヤーシステムとを有する。 完全自動化システムからの変更の理由は、システムの効率性です。 燃焼器によって生成される熱は、空気を直接加熱するために使用することができ、または熱が供給される媒体として作用するボイラシステム内の水を加熱するために使用することができる。 木材火力ボイラーは、最高能力で稼動しているときに最も効率的です。年間の最も多くの日に必要とされる熱は、その年のピーク発熱要件ではありません。 このシステムは、年間数日で大容量で稼働する必要があるだけであるため、高効率を維持するために大半の要件を満たすように作られています。

ペレット発射
バイオマス加熱システムの第3の主要なタイプは、ペレット発射システムである。 ペレットは木材の加工された形であり、より高価になります。 彼らはより高価ですが、はるかに凝縮し、均一であり、したがってより効率的です。 さらに、ペレットをボイラに自動的に供給することは比較的容易である。 これらのシステムでは、ペレットは粒状の貯蔵サイロに貯蔵され、重力を用いてボイラに移送される。 貯蔵要件は、凝縮された性質のためにペレット発射システムにとってはるかに小さく、コストの削減にも役立つ。 これらのシステムは多種多様な設備に使用されていますが、貯蔵およびコンベアシステムのスペースが限られている場所や、ペレットが施設にかなり接近している場所では、最も効率的でコスト効率が高いです。

農業用ペレットシステム
ペレットシステムの1つのサブカテゴリは、より高いアッシュレート(ペレットペレット、乾草ペレット、ストローペレット)を有するペレットを燃焼させることができるボイラーまたはバーナーである。 この種のものの1つは、円筒形燃焼室を回転させたPETROJETペレットバーナである。 効率の面では、より安定した燃料特性を有するため、高度なペレットボイラーは他の形態のバイオマスを上回る可能性がある。 先進のペレットボイラーは凝縮モードでも動作し、煙道に送られる前に燃焼ガスを120℃ではなく30〜40℃に冷却することができます。

熱と電力の組み合わせ
複合熱および電力システムは、木材チップなどの木材廃棄物が電力を生成するために使用され、熱が発電システムの副生成物として生成される非常に有用なシステムである。 それらは、高圧操作のために非常に高いコストを有する。 この高圧運転のために、高度に訓練されたオペレータの必要性は必須であり、運転コストを上昇させる。 もう1つの欠点は、電気を生産している間に熱が発生し、年間の特定の部分で熱を発生させることが望ましくない場合は、冷却塔の追加が必要であり、コストも上昇することです。

CHPが良い選択肢である状況があります。 木材製品の製造業者は、廃木材の供給量が多く、熱と電力の両方が必要なため、熱と電力を組み合わせたシステムを使用します。 これらのシステムが最適となる他の場所は、エネルギーを必要とする病院や刑務所、熱湯のための熱です。 これらのシステムは、追加の熱が必要なく、冷却塔が不要であるように、平均熱負荷に適合するのに十分な熱を生成するようなサイズになっています。

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