Котлы на твердом биотопливе

Россия - страна возможностей по переходу на альтернативное природному газу и дизелю биотопливо.

Чем быстрее  мы это осознаем, тем легче нам будет сократить технологическое отставание, кажущееся по отдельным отраслям альтернативной энергетики роковым.

Дело не в том, что завтра газ будет очень дорогим, или его на всех не хватит. Может, и хватит. Только что мы будем делать с нашим газом, когда основные мировые потребители перейдут на энергетику нового поколения…

Наверное, отечественная наука и бизнес не способны в обозримой перспективе разработать экологически безопасный способ получения тепловой и электрической энергии из бытового мусора, что дало бы колоссальный экономический эффект.

Даже на Западе, где в науку вкладывают миллиарды долларов, пока не смогли сделать это производство широко применимым.

Зато мы можем рационально использовать в качестве  биотоплива широко используемые сегодня прессованные отходы лесопрома и сельского хозяйства.

Речь о биотопливных котлах на пеллетах и брикетах, использование которых обосновано с экологической и экономической точек зрения.

Идея создания биотопливных котлов, которые могли бы работать на спрессованных гранулах древесного мусора, впервые пришла в светлые головы тружеников советских КБ.

Отечественные разработки усовершенствовали и вывели на конкурентный рынок в странах Северной Европы.

Котлы, работающие на гранулированном твердом топливе нужны для получения тепловой и электрической энергии.

Устройства выпускаются разной мощности и модификации: они могут обогревать частные коттеджи, дачи, дома в сельскохозяйственных регионах, или снабжать теплом и электричеством крупные промышленные предприятия, жилые районы мегаполисов.  

Пеллеты, торф и другие виды биотоплива не просто возобновляемые, экологически безопасные энергоносители, которые уменьшают выбросы в атмосферу сернистого газа и снижают парниковый эффект.

Их производство и использование рентабельно.

Стоимость 1 кВт энергии, полученной при сжигании биотоплива из древесных отходов ниже, чем при использовании традиционного топлива.

Сжигать опилки, щепу и старую древесину напрямую не выгодно, потому что для начала их надо высушить.

Это требует дополнительных технологических процессов и больших складских помещений.

Выгоднее прессовать отходы и продавать их в виде пеллетов (брикеты покупать не всегда выгодно, потому что их использование требует большой реконструкции топливного оборудования). 

В гранулированном состоянии древесные отходы дают больше тепла, чем те же опилки или щепа.       

Гранулы производятся без химических закрепителей под высоким давлением.

Теплотворная способность древесных гранул (пеллет) сравнима с углем и составляет 4,3-4,5 кВт на кг.

При сжигании 1 тонны древесных пеллет можно произвести 5 тыс. кВт электроэнергии. Чтобы получить такой объем энергии, нужно сжечь 1,6 тонн древесины, 480 м3 газа, 500 л дизельного топлива или 700 л мазута.

Древесные гранулы намного экологичнее традиционного топлива: в 10-50 раз ниже эмиссия углекислого газа в воздушное пространство, в 15-20 раз меньше образование золы, чем при сжигании угля.  

Пеллеты безопасно и удобно хранить и транспортировать, так как 1 т гранул занимает 1,5 м3. Они не разлагаются при длительном хранении и не вызывают аллергии.

Существуют котлы и камины для биотоплива мощностью от 100 кВт для частных хозяйств и котлы, которые используют на промышленных предприятиях или крупных станциях, чья мощность составляет 10 МВт и выше.

В Европе в среднем 64% производителей пеллет имеют покупателей, у которых установлены котлы средней мощности - от 100 кВт до 1 МВт.

Обычно такие печи устанавливаются в больших частных домах, где живет много семей, а также в школах, на небольших предприятиях и в административных зданиях.

Камины на пеллетах и брикетах работают как воздухонагреватели, поэтому не требуют системы трубопроводов. Устройство мощностью до 10 кВт при грамотной установке может обогревать частный дом.

Также котлы на твердом биотопливе используют для обеспечения крупных производственных комплексов, к примеру, предприятий лесопереработки и лесозаготовки.

В Европе на твердом биотопливе работают станции мощностью свыше 10 МВт, где парогазовые турбины производят тепловую и электрическую энергию. Они рентабельны в регионах с большими запасами биотоплива.

Существует много разновидностей котлов на биотопливе. Это котлы на прессованном биотопливе - пеллетах и брикетах, а также на сухом биотопливе с влажностью до 30% и на влажном биотопливе с влажностью до 55%.

Есть традиционные котлы для сжигания качественного прессованного биотоплива (из хвойных пород) и некачественного прессованного биотоплива (из хвойных и лиственных пород).

Разработаны также котлы для сжигания торфа и смесей из торфа, для сжигания коры и смесей из коры, для сжигания другого органического сырья, в том числе твердых бытовых отходов.

В биокотлах можно сжигать мусор и утилизировать плохо сгораемое сырье.

Биокотлы для частных хозяйств, как правило, имеют теплонакопители, устанавливаемые в специально отведенном помещении. Они обеспечивают отопление и нагрев всей потребляемой воды.

Использование теплонакопителя снижает:

• потребление пеллет;

• выброс продуктов сгорания в атмосферу;

• количество включений и выключений;

• необходимую для установки площадь.

Использование теплонакопителя увеличивает:

• срок жизни котла;

• КПД системы.

Современные системы отопления обеспечиваются интеллектуальными системами управления, благодаря которым возможен выбор оптимального режима функционирования и снижение минимальной границы задействованной мощности до 20% от максимальной.

Серийно выпускаются котлы центрального отопления на древесных твердых гранулах, имеющие мощность от 6 кВт до 100 кВт с шагом 1-5 кВт.

Пеллетные котлы, как правило, бывают мощностью 9 – 200 кВт. Они не требовательны в обслуживании, имеют встроенную автоматику, которая регулирует подачу тока в сеть и тепла в трубы.

Биокамины предназначены для обогрева жилых помещений.

Эти устройства имеют привлекательный вид и часто служат эффектной деталью внутреннего дизайна частного дома. 

Они отапливают преимущественно одно помещение или один дом, построенный по концепции низкого энергопотребления.

Технически можно различать:

камины, отапливающие помещение за счет конвекции и излучения;

камины с водяным баком, подключенные к системе центрального отопления;

Стандартный дровяной камин, имеющий дополнительную топку, которая обеспечивает автоматическую подачу и сжигание пеллет.

Производятся котлы мощностью от 2 до 10 МВт, работающие на шелухе подсолнечника и риса, на древесной стружке и опилках.

Области применения данной технологии –  масложировые и деревообрабатывающие комбинаты, где отходы производства используются как бесплатное топливо для производства технологического пара и электроэнергии.

Скандинавские предприятия со средним масштабом производства закупают немецкие котлы, работающие на газе и жидком топливе, или же  устанавливают промышленные пеллетные горелки до 600 кВт.

Немецкие серийные котлы, как правило, очень качественные; также к ним на заказ  добавляют интегрированную систему удаления золы.

Существуют пиролизные и пеллетные котлы. Они отличаются по принципу работы.

В пиролизниках идёт термическое разложение древесины без доступа кислорода, при этом выделяется горючий газ, который дожигается в топке.

Пеллетный котёл одновременно подаёт в топку пеллеты, и нагнетает первичный и вторичный воздух для горения.

Существует много разновидностей котельных, есть установки, работающие на щепе и соломе зерновых.

Мощность котла на щепе составляет 2 МВт. Биомасса сжигается с максимальной относительной влажностью 40% и удельной теплотой сгорания 11 гДж/т.

Биокотел, работающий на соломе зерновых, обладает мощностью 2 МВт. Он предназначен для сжигания соломы в пачках с максимальной влажностью 18%.

КПД такого биокотла составляет 87-88%.

Бесперебойная поставка биотоплива делает работу котлов абсолютно автономной, не требующей монтажа дополнительных установок с резервным традиционным топливом.

В случае, если в доставке биотоплива могут наблюдаться сбои, необходимо установить резервные источники теплоснабжения.

Это могут быть геотремальные тепловые насосы, или традиционные газовые котлы, в зависимости от технической и экономической целесообразности. 

Установка биокотлов должна производится специалистами компаний-поставщиков или производителей.

Сравнительные данные по теплоотдаче:

Солома 4 кВт•ч/кг;

Виды камыша 4 кВт•ч/кг;

Злаковые культуры 4,2 кВт•ч/кг;

Древесина 4,4 кВт•ч/кг;

Биогаз 6,1 кВт•ч/м3;

Традиционное топливо:

Бурый уголь 5,6 кВт•ч/кг;

Каменный уголь 8,9 кВт•ч/кг;

Мазут 11,7 кВт•ч/кг;

Природный газ 8,3 кВт•ч/м3.

Затраты на отопление 25 кВт котлом в отопительный сезон (6 месяцев).

При сжигании 1 тонны гранул выделяется столько же энергии, как при сжигании:

1.6 тонны древесины,

480 м3 газа,

500 л. дизтоплива,

700 л. мазута.

Биокотельная мощностью 8 МВт, производящая электричество и тепловую энергию, финского производства стоит 1, 5 млн евро.

Биокотельная белорусско-финского производства мощностью 5 МВт, производящая тепловую энергию, стоит 50 млн рублей, окупается за 2 года.

Данные по розничным ценам биокотлов немецкого рынка.

N п/п Мощность, kWt Цена, € Кол-во предложений

1. 6-9 kWt 2200-5900 евро 25 типов устройств

2. 10-14 kWt 4600-9600 евро 65 типов устройств

3. 15-19 kWt 5700-9900 евро 17 типов устройств

4. 20-24 kWt 5500-10400 евро 20 типов устройств

5. 25-29 kWt 6200-12900 евро 35 типов устройств

6. 30-44 kWt 8100-13000 евро 21 типов устройств

7. 45-59 kWt 9700-14150 евро 12 типов устройств

8. 60-100 kWt 12900-14500 евро 11 типов устройств

9. >100-150 kWt 15700-23200 евро 6 типов устройств

Размеры:

Высота 120-185 см

Ширина 70-150 см

Глубина 60-130 см

Ценовое предложение:

Камины мощностью 6-12 кВт стоят в среднем 25 тыс. евро

Камины с водяным накопителем мощностью 7-12 кВт стоят в среднем 25 тыс. евро

Биокотлы центрального отопления мощностью 8-120 кВт стоят в среднем 175 тыс. евро

Принятие решения по выбору предприятия, проектирующего объекты с тепловыми установками на базе котлов различных производителей, предпочтительнее сделать на основании рыночных возможностей.

Запрашиваемые у производителей параметры крайне важны для текущей работы, связанной с поставкой, проектированием, монтажом и пуско-наладкой.

Однако процесс получения подробной необходимой документации на котлы европейского производства может длиться до полугода.

Для эффективного горения древесины необходимо, чтобы в топке температура была не ниже 800 оС.

В предлагаемых отечественных котлах это невозможно в принципе, так как они конструктивно имеют топочное пространство с охлаждаемыми водой стенками.

Охлажденные стенки мешают равномерному и достаточно высокому нагреву топки.

Поэтому пока остается покупать импортные котлы и ждать, пока продвинутые российские производители вроде "ЗИОСАБ" или "РЕМЭКС" начнут выпуск эффективных отечественных биокотлов.

В Европе все большее распространение получают установки КПТЭ, что означает комбинированное производство тепла и электроэнергии, работающие на пеллетах.

Отчасти это вновь создаваемые станции централизованного теплоснабжения поселков, микрорайонов и т.п., отчасти - модернизируемые старые котельные, работавшие прежде на жидком топливе или угле.

КПД пеллетных котлов достигает 95%.

В последнее время появились пеллеты из соломы, которые можно использовать также  как и древесные пеллеты. Из одной тонны соломенных пеллет получают до 5 тыс. кВт тепла.

Плохая идея

В России до сих пор эксплуатируется очень много паровых биотопливных котлов марки Е и ДКВР с топкой Померанцева и с подсветкой, то есть с дополнительной горелкой на мазуте или дизтопливе.

Считается, что это очень эффективно.

На самом деле, при сжигании жидкого топлива и опилок в одной камере образуется шлак. Это уменьшает теплоизлучение жидкого топлива.

Традиционная мазутная технология сжигания опилок - это нерациональное использование биотоплива и вредные выхлопы, которые ведут к сильному загрязнению окружающей среды.

Недостатки некоторых видов биотоплива

Не в пользу пеллет и брикетов играет высокая розничная стоимость. Только обеспеченная прослойка населения может позволить себе биокамины или котлы центрального теплового отопления.

В связи с этим сложилось мнение, что пеллеты всегда останутся на позициях альтернативного энергоносителя и не смогут конкурировать с традиционными энергоресурсами. Некоторые считают, что пеллеты - это большая энергетика. 

Достоинства биокотлов:

Существуют котлы с системой горения, основанной на сочетании паровых котлов и котлов на термическом масле.

Такая система отличается высоким КПД, пониженным коэффициентом загрязнения атмосферы и высоким показателем нахождения в работе (7,5-7,8 тыс. часов в год). 

Такие устройства просто обслуживать и инспектировать благодаря конфигурации конвективной секции.

Достоинства современных биокаминов:

Камины, работающие на биотопливе, легко эксплуатировать благодаря автоматизированной системе поддержания горения. Они производят малый объем золы, уровень тепла можно регулировать. Нагрев воздуха в помещении происходит быстро.

В г. Пуглия (Италия) установили паровой котел по сжиганию биомассы, который работает в автоматическом режиме. Он производит 55 т пара в час, с температурой нагрева 450 °C и давлением 55 бар.

Величина эмиссии СО2 менее, чем 50 млг/м3, при 11% О2  полностью соответствует строгим нормам итальянского законодательства, даже более жестким, чем европейские нормы по сжиганию биомассы и регенерации тепла.

В поселках Верхнетуломский и Умба Мурманской области поменяли мазутные котельные на биокотельные.  

В Германии на пивоваренном заводе «Шлоссбрауэрай» в г. Ройте тепловую энергию и горячее водоснабжение производят за счет биокотельной.

В Германии в г. Пфаффенхофен работает теплоэлектроцентраль на биомассе. Выработанный ток поступает в электросеть. Частные, общественные и промышленные потребители обеспечиваются теплом, паром и холодом

В Германии в поселке Гройссенхайм под Вюрцбургом расположена первая в регионе центральная модульная теплоэлектроцентраль на растительном (рапсовом) масле. ТЭЦ обеспечивает теплом и электроэнергией 33 домашних хозяйства в новом районе.

В Словакии г. Снина установлен котел на буковой щепе мощностью 2 МВт; в г. Железовец работает котел на соломе аналогичной мощности

Bono Energia (производство промышленных биокотлов и биокотлов малой мощности) Италия

ЗАО «ЭкоРос» (разработка и создание оборудования по переработке агропромышленных и коммунальных отходов в органические удобрения и газообразное топливо) г. Москва, РФ

ООО «Инженерно-научный центр «Керамические тепловые двигатели» (реконструкция существующих котельных), г. Петербург, РФ

Древообрабатывающий комбинат «Енисей» (производство биобрикетов для каминов), г. Красноярск, РФ

АО «ТЭНЕРГО Брно» (продает и эксплуатирует котлы, работающие на соломе, буковой щепе и другой биомассе), Словацкая Республика

Viessmann (производство пиролизных котлов, биокотлов на брикетах и пеллетах), Германия, и другие

www.wood.ru/ru/ekoterm2.html

www.impulsprom.ru/index.php?...

www.rosleshoz.gov.ru/media/.../0/Lesnaya_Rossiya__4.pdf

pellet.blog.ru/

www.ekoteko.ru/

forums.wood.ru/showthread.php?...

www.book-ua.org/FILES/stroitelstvo/10_12.../str0i01328.doc

www.budetteplo.ru/pelletnye_kotly

permtpp.ru/ru/files/_5.pdf

www.ipag.com.ua/.../page160.html

www.bellona.ru/.../economic_crisis_alternatives_kola -

www.tenergobrno.cz/biomasa_ru.html

http://briket.zp.ua/tehnologiya/

http://www.stroim-nn.ru/article.php?action=view&id=122

http://www.ovm.ru/bio.php

http://teco.karelia.ru/index.php?page=burning#1

http://pelleta.com.ua/page-o362.html

http://pelleta.com.ua/page-o2617.html

http://pelleta.com.ua/page-b411.html

http://www.energieforum.ru/ru/vosobnowljaemyje_isstotschniki/biomassa/proizwoditeli_rossija/

Копирайтер: Прохорова Оксана