Systemy jakości w produkcji i obrocie biopaliwami stałymi. Zajęcia V - 5. System jakości biopaliw w oparciu o akty normatywne.

Transkrypt

1 Systemy jakości w produkcji i obrocie biopaliwami stałymi Zajęcia V - 5. System jakości biopaliw w oparciu o akty normatywne grupa 1, 2, 3

2 Wzrost popularności stosowania biopaliw stałych w indywidualnych systemach grzewczych tworzy nowy rynek, na którym klient poszukuje paliwa trwałego, czystego i o wysokiej wartości opałowej. Producent z kolei dostarcza produktu wytwarzanego z różnego rodzaju surowca (biomasa drzewna, słoma, roczne i wieloletnie rośliny energetyczne) przy ponoszeniu na jego produkcję jak najniższych nakładów.

3 Jakość i sposoby jej określania Standardy jakości: zapewniają jednakową jakość paliwa, urządzeń grzewczych, transportu i składowania, zapewniają zgodność prawną i bezpieczeństwo dla wszystkich zainteresowanych uczestników rynku, poprzez określenie ich odpowiedzialności i obowiązków, pomagają zharmonizować poszczególne ogniwa w całym łańcuchu dostaw poprzez określenie wskaźników jakości i dopuszczalnych wartości, informują odbiorców końcowych o charakterystycznych właściwościach produktu co z kolei gwarantuje zadowolenie klienta i przyczynia się do rozpowszechniania paliw z biomasy.

4 Standardy jakości biopaliw stałych są narzędziem wzmacniającym rynek biopaliw. Usprawniają handel biopaliwami poprzez zrozumienie pomiędzy sprzedającym i kupującym, jak również pomiędzy sprzedającym i producentami sprzętu, w którym te biopaliwa maja być spalane. Istnieją dwa podstawowe kryteria oceny jakości biopaliw: skład i charakterystyka chemiczna, właściwości fizyczne.

5 Aby ujednolicić system jakości biopaliw stałych w Unii Europejskiej, w roku 2000 Komisja Europejska powołała Europejski Komitet Techniczny CEN/TC 335 Solid Biofuels.

6 Zadaniem Komitetu, wynikającym z Dyrektywy w Sprawie Spalania Odpadów (Dyrektywa 2000/76/WE), jest prowadzenie prac normalizacyjnych w zakresie biopaliw stałych pochodzących z: Produktów rolnictwa i leśnictwa, Odpadów roślinnych z rolnictwa i leśnictwa, Odpadów roślinnych z przemysłu spożywczego, Odpadów drzewnych (z wyjątkiem odpadów mogących zawierać fluorowe składniki organiczne lub metale ciężkie), jako rezultat stosowania środków konserwujących lub powłoki, czyli zwłaszcza takie odpady drzewne, które pochodzą z odpadów budowlanych i z rozbiórek, Włóknistych odpadów roślinnych z produkcji masy celulozowej oraz papieru, Odpadów korkowych.

7 Prace normalizacyjne prowadzone były w następujących grupach roboczych: WG1 Terminologia, definicje i określenia grupie przewodniczą Niemcy. WG2 Specyfikacja paliw, rodzaje i zapewnienie jakości grupie przewodniczą Finlandia i Dania. WG3 Pobieranie próbek i ich pomniejszanie grupie przewodniczy Wielka Brytania. WG4 Metody badań fizycznych i mechanicznych grupie przewodniczy Szwecja. WG5 Metody badan chemicznych grupie przewodniczy Holandia. Stopniowo opracowywano i publikowano kolejne specyfikacje techniczne (w latach wprowadzono 27 specyfikacji odnoszących się do biopaliw stałych), które zaczynały obowiązywać 3 lata po opublikowaniu. W okresie przejściowym normy te oznaczane są jako CEN/TS były uaktualniane i dopracowywane tak, aby ostatecznie zostać wprowadzone jako Normy Europejskie EN.

8 Instytucją wprowadzająca normy CEN/TC i docelowo EN jest w Polsce Polski Komitet Normalizacyjny, a dokładnie Komitet Techniczny nr 144 ds. Koksu i Przetworzonych Paliw Stałych, który stopniowo, w mirę postępu prac, wprowadza ten system norm oznaczanych jako PKN-CEN i ostatecznie po okresie przejściowym jako PN-EN.

9

10 Biomasa - definicje Za biomasę uznaje się ulegającą biodegradacji część produktów, odpadów wraz z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi lub pozostałości z rolnictwa, leśnictwa i związanych z nimi działów przemysłu, a także ulegającą biodegradacji część odpadów przemysłowych i miejskich. [Dyrektywa 2003/30/WE, 2003]. Encyklopedia PWN definiuje biomasę jako: masę materii zawartą w organizmach zwierzęcych lub roślinnych w momencie pomiaru, wyrażana bywa w jednostkach tzw. świeżej masy (naturalna masa organizmów), suchej masy (masa bezwodna), w przeliczeniu na węgiel organiczny lub w jednostkach energii, pozwala określić ilość materii organicznej wytworzonej przez populację w danej przestrzeni oraz czasie i stanowi miarę produktywności biologicznej

11 Biomasa - definicje PN-EN 14588:2011 Biopaliwa stałe -- Terminologia, definicje i określenia: Biomasa materiał organiczny z wyłączeniem materiału w postaci skamielin będących forma geologiczną

12 Właściwości biomasy Ze względu na biologiczne pochodzenie biomasy, charakterystyczną jej cechą jest duża zmienność parametrów uzyskiwanych w procesach technologicznych. Parametry te wpływają na jakość oraz przydatność biopaliw. Wyróżniki te uwarunkowane są wieloma czynnikami, takimi jak np. pochodzenie surowca, jego wilgotność itp.

13 Właściwości biomasy Parametr Zawartość wody Wartość opałowa Cl N S K Mg, Ca, P Metale ciężkie Zawartość popiołu Zarodniki grzybów Gęstość usypowa Gęstość właściwa Skład granulometryczny Udział pyłu Trwałość Efekt Wzrost powoduje: spadek zdolności do przechowywania, obniżenie wartości opałowej, straty, samozapłon. Decyduje o sposobie, w jaki wykorzystamy paliwo, determinuje prace projektowe. HCl, emisja dioksyn, korozja urządzeń, NO x, emisja HCN i N 2 O, Emisja SO x, Wywołuje korozje urządzeń i niekorzystnie zmniejsza temperaturę topnienia popiołu, Podnoszą temperaturę topnienia popiołu, co jest zjawiskiem korzystnym, ale równocześnie zwiększają retencję zanieczyszczeń w popiele, co ogranicza możliwości jego wykorzystania, Zawartość w paliwie powoduje emisję zanieczyszczeń oraz ogranicza możliwości wykorzystania popiołu. Wzrost zawartości w paliwie zwiększa emisję cząstek stałych i zwiększa koszty usuwania popiołu, Zawartość w paliwie powoduje zagrożenie dla zdrowia podczas kontaktu z paliwem Wzrost gęstości obniża koszty transportu oraz przechowywania, Wpływ na dynamikę procesu spalania, Wpływ na: sypkość paliwa, przebieg procesu suszenia, tworzenie się tzw. mostków, tworzenie się pyłu, Wzrost zawartości zwiększa gęstość usypową, jednocześnie zwiększając straty podczas transportu i powoduje pylenie materiału, Wysoka trwałość minimalizuje: zmiany jakości paliwa podczas przeładunku oraz transportu, rozpad i w ostateczności straty.

14 Klasyfikacja biomasy Podstawą klasyfikacji biomasy w unijnym systemie jakości biopaliw są: pochodzenie i źródło. Umożliwia to klasyfikację od pierwszego do czwartego poziomu. Hierarchiczny system klasyfikacji zawiera cztery typy biomasy ze względu na ich pochodzenie: drzewną, zielną (trawy i byliny), owocową oraz mieszanki i mieszaniny. Drugi poziom klasyfikacji opisuje różne źródła biomasy w ramach grupy głównej (produkt uboczny, odpad lub materiał nieprzetworzony) Trzeci i czwarty poziom precyzuje dane źródło biomasy PN-EN :2010 Biopaliwa stałe -- Specyfikacje paliw i klasy -- Część 1: Wymagania ogólne

15 2.1.7 Biomasa zielna z konserwacji terenów użyteczności publicznej Całe rośliny Słoma Zboża Ziarna lub nasiona Łuski lub łupiny Mieszanki i mieszaniny Całe rośliny Słoma Trawy Nasiona Łupiny Mieszanki i mieszaniny Całe rośliny Łodygi i liście Rośliny oleiste Nasiona 2.1 Rośliny zielne rolnicze i ogrodnicze Łuski lub łupiny Mieszanki i mieszaniny Całe rośliny Rośliny okopowe Łodygi i liście Korzenie Mieszanki i mieszaniny 2 biomasa zielna Całe rośliny Łodygi i liście Rośliny strączkowe Owoce Strąki Mieszanki i mieszaniny Całe rośliny Kwiaty Łodygi i liście Nasiona Mieszanki i mieszaniny

16 Klasyfikacja biomasy Zboża i trawy 2 biomasa zielna 2.2 Produkty uboczne i pozostałości z przetwórstwa roślin zielnych pozostałości zielne nie poddane obróbce chemicznej pozostałości zielne poddane obróbce chemicznej Rośliny oleiste Rośliny okopowe Rośliny strączkowe i kwiaty Mieszanki i mieszaniny Zboża i trawy Rośliny oleiste Rośliny okopowe Rośliny strączkowe i kwiaty Mieszanki i mieszaniny 2.3 Mieszanki i mieszaniny

17 Główne formy handlowe biopaliw stałych Paliwo Typowy wymiar ziarna Metoda przygotowania Brykiety Ø > 25mm Sprasowanie mechanicznie Pelety Ø < 25mm Sprasowanie mechanicznie Proszek paliwowy < 1mm Mielenie Trociny 1mm do 5mm Cięcie ostrymi narzędziami Zrębki drzewne 5mm do 100mm Cięcie ostrymi narzędziami Paliwa z rozdrobnionych pozostałości drzewnych (łupki) Zmienny Rozdrobnione tępymi narzędziami Drewno opałowe w postaci kłód/kloców 100mm do 1000mm Cięcie ostrymi narzędziami Drewno lite > 500mm Cięcie ostrymi narzędziami Małe bele słomy Duże bele słomy Okrągłe bele słomy 0,1m 3 3,7m 3 2,1m 3 Sprasowane i związane kwadratowe Sprasowane i związane kwadratowe Sprasowane i związane cylindryczne Wiązka Zmienny Ułożone wzdłuż i związane Kora Zmienny Pozostałość z okorowania drzew Może być rozdrobniona lub nierozdrobniona Sieczka słomy 100mm do 200mm Cięta podczas zbiorów Ziarna lub nasiona Zmienny Bez przygotowania lub suszenie Łupiny i pestki owoców 5mm do 15mm Bez przygotowania Osad włóknisty UWAGA: Mogą być stosowane również inne formy Zmienny Odwodnienie odpadów włóknistych

18

19 Wymagania jakościowe dla brykietów wg CEN/TS

20 Wymagania jakościowe dla brykietów wg CEN/TS

21 PN-EN Biopaliwa stałe -- Specyfikacje paliw i klasy PN-EN :2011E PN-EN :2011E PN-EN :2011E PN-EN :2011E PN-EN :2012E Biopaliwa stałe -- Specyfikacje paliw i klasy -- Część 2: Pelety drzewne do zastosowań nieprzemysłowych Biopaliwa stałe -- Specyfikacje paliw i klasy -- Część 3: Brykiety drzewne do zastosowań nieprzemysłowych Biopaliwa stałe -- Specyfikacje paliw i klasy -- Część 4: Zrębki drzewne do zastosowań nieprzemysłowych Biopaliwa stałe -- Specyfikacje paliw i klasy -- Część 5: Drewno opałowe do zastosowań nieprzemysłowych Biopaliwa stałe -- Specyfikacje paliw i klasy -- Część 6: Pelety niedrzewne do zastosowań nieprzemysłowych

22 PN-EN :2011E: Biopaliwa stałe -- Specyfikacje paliw i klasy -- Część 3: Brykiety drzewne do zastosowań nieprzemysłowych

23 Przykładowa deklaracja jakości produktu wg wymagań PN-EN :2010

24 Metody pomiaru parametrów jakościowych PN-EN 14774:2010E PN-EN 14775:2010E PN-EN 14918:2010E PN-EN 15103:2010E PN-EN 15150:2012E PN-EN :2010E PN-EN :2011E PN-EN 16127:2012E Biopaliwa stałe -- Oznaczanie zawartości wilgoci -- Metoda suszarkowa Biopaliwa stałe -- Oznaczanie zawartości popiołu Biopaliwa stałe -- Oznaczanie wartości opałowej Biopaliwa stałe -- Oznaczanie gęstości nasypowej Biopaliwa stałe -- Oznaczanie gęstości cząstek Biopaliwa stałe -- Oznaczanie wytrzymałości mechanicznej brykietów i peletów -- Część 1: Pelety Biopaliwa stałe -- Oznaczanie wytrzymałości mechanicznej brykietów i peletów -- Część 2: Brykiety Biopaliwa stałe -- Określanie długości i średnicy peletów