На данной странице Вы сможете ознакомится с основными свойствами технологии
сжигания различного биотоплива, в том числе гранул и брикетов.

Сжигание
биомассы. Котлы и котельные на биотопливе

сравнение Российских и Западных Почему вообще прибыльно использовать биомассу в
качестве горючего? Приняты два варианта ответа: есть предпосылки экономические и
экологические. Экология в особенности принципна для западных потребителей, но в
Рф только немногие «продвинутые» производители энергии, — будь то
личное лицо, обогревающее свое жилище, предприятие, отапливающее свои
производственные и административные помещения, или большая городская
котельная, — задумываются о экологии. Очень жаль! Но для всех потребителей
очень принципным является вопрос экономики. Последние расчеты и анализ цен на
главные виды горючего показывают, что биомасса во практически всех вариантах превосходит
классические виды горючего (не только дрова или уголь, ну и жидкое горючее —
дизель и мазут) по экономике использования. Естественно, при всем этом необходимо
глядеть не на цена 1 тонны горючего, а на цена 1 кВт энергии,
произведенного при использовании этого горючего. Предлагаем Вашему вниманию
сравнительную таблицу цены 1 кВт энергии, произведенного с внедрением
различных видов горючего:

Как видно, биотопливо является неплохой кандидатурой для тех регионов, где
есть припасы древесной породы и цена древесных отходов не очень велика
вследствие их огромного количества. В особенности прибыльно устанавливать котельные на
биотопливе на предприятиях лесопереработки и деревообработки. К тому же
тенденции развития ТЭК Рф молвят о том, что цены на жидкое горючее и газ
будут постоянно расти до уровня глобальных. Как следует, внедрение биомассы
в качестве горючего становится все более животрепещущим и для нас с Вами.

Очень принципно обдумывать, что для каждого вида биотоплива существует своя
особенная и специфичная разработка. Котельные, предназначенные для биомассы
влажностью менее 30%, не будут эффективны ни для сжигания влажного биотоплива с
содержанием воды около 50%, ни для рафинированного биотоплива. Мокрое сырье не
будет сгорать из-за того, что ему нужна очень высокая температура
внутри котла, достигать которой нет смысла, нежели использовать более сухую
биомассу. Рафинированное горючее, гранулы, сгорать в таком котле будут, но при
этом растеряют экономическую необходимость, потому что цена котла на
гранулах ниже, чем на влажной или сухой (до 35%) биомассе — опилках, щепе и
т.д. В следующих разделах мы кратко опишем имеющиеся технологии сжигания
биотоплива различной влажности.

К слову, 1-ые котлы на биотопливе появились в Рф (как и практически все другие
наиумнейшие разработки). До 60-х годов прошедшего столетия в СССР было сотворено
и смонтировано много таких котлов. Но тогда была другая финансовая и
политическая ситуация. Поэтому и задача для конструкторов котлов ставилась
другая: «Основное — Утилизировать!». Европа же успешно воспользовалась
русскими разработками в данной области для решения несколько другой задачи
(точнее, кардинально другой): добиться большего КПД для того, чтобы снизить
себестоимость произведенной энергии. Для этого они очень глубоко изучили
природу горения различных видов биотоплива. Качеств в сжигании биотоплива очень
много. Например: в топливной щепе из верхушек деревьев хвойных пород
находится хвоя. При сжигании хвои (в конечном итоге цепочки хим реакций)
в топке возникает щелочь натрия. Что такое щелочь натрия для стальных котлов
объяснять не надо. Но есть технологии, позволяющие нейтрализовать вредные эффекты
— и о этом тоже знают европейские производители.

На данный момент в Рф, но, появились производители котлов, которые молвят,
что могут отлично сжигать практически хоть какое биотопливо в котле,
предназначенном для сжигания биомассы 30%-ной влажности. Но проведенный
анализ с привлечением зарубежных экспертов показал, что КПД таких котлов
будет очень низок. Более того, сжигание биомассы в таких котлах противоречит
самой идее использования биомассы как экологически дружеского горючего взамен
вредного для среды ископаемого горючего. Вредные выбросы при
неправильном сжигании биомассы значительны и очень плохо оказывают влияние на окружающую
среду, людей, растительный и животный мир. На сегодняшний денек российские
производители и потребители не довольно задумываются о последствиях, а ведь они
проявятся в долговременной перспективе — на здоровье будущих поколей. Нежели же
гласить о экономике использования таких котлов, то ситуация довольно плачевна
— небольшой КПД и безмерное «пожирание» горючего ведет не к увеличению
прибыли при инвестировании в такой котел, а к ее потере. Естественно, решающий
аргумент производителя — цена конструкции; но стоит брать дом, нежели
в нем нереально жить? В этом случае, взаправду, «жадный платит
дважды», нежели не больше!

В настоящее время в Европе разработан достаточно широкий ряд и тип котлов на
биотопливе: это котлы на прессованном биотопливе — гранулах и брикетах (см.
п.9), также на сухом биотопливе (влажность до 30%) и на влажном биотопливе
(влажность до 55%).

Предназначение таких котлов —
очень многообразно: не считая обыденного сжигания качественного прессованного
биотоплива (из хвойных пород) и отвратительного прессованного биотоплива (из
хвойных и лиственных пород), также биомассы в виде щепы и опилок, разработаны
котлы для сжигания торфа и смесей из торфа, для сжигания коры и смесей из коры,
для сжигания другого органического сырья (в т.ч. и ТБО, мусора) и даже для
утилизации плохо сгораемого сырья.

Биотопливные котлы, зависимо от их определенных черт, могут быть
нацелены на самые разные сегменты рынка: от личных лиц до городских
властей, компании, имеющие доступ к сырью или производящих сырье до
предприятий-производителей и потребителей термический энергии.

Как уже было сказано выше, пионерами в разработке котлов на биотопливе были
российские ученые, но задачу действующего сжигания биотоплива решили
западные спецы, поначалу из стран Северной Европы — Швеции,
Финляндии, Дании. Они взяли за базу российские разработки и довели их до
совершенства. Это стоило им огромных инвестиций, особенных законов по
мотивации использования биотоплива, постоянная пропаганда экологически незапятнанного
горючего. Да и для их, как и для Рф, экономика первична. Хоть какое новое
оборудование, и котлы на биотопливе — не исключение, призвано решить основную
задачу — заработать при замене устаревшего оборудования новым; ведь инвестиции
делают для того, чтобы заработать! Инвестировать средства для замены самортизированного
оборудования на новое только ради замены — безнравственно. Для того, чтобы
заработать на производстве термический энергии необходимо ставить
высокоэффективные котлы, с высоким КПД, при всем этом очень
автоматические, требующие малых издержек на сервис, и очень
надежные. Ссылки на то, что такое оборудование нельзя ставить в леспромхозах,
несостоятельны. Даже в самых глухих лесных поселках люди ездят на
«импортных машинах» и заморочек со сложным оборудованием не испытывают. Можно обучить
собственный персонал или заключить договор на сервисное сервис.

К огорчению, российские производители пока такого оборудования для сжигания
биотоплива предложить не могут. Пробы сделать самим что-то эффективное не
увенчались успехом, хотя КПД декларируется на уровне 90 — 95% ( про КПД можно посмотреть здесь). Почему до
сих пор не вышло сделать что-то эффективное? Во-1-х, слабо знают теорию
сжигания разных видов биотоплива. Во-2-х, во всяких разработках есть
какое-то ноу-хау, которое не повсевременно можно узреть.

Пример: в Рф ранее времени эксплуатируется очень много паровых биотопливных
котлов марки Е и ДКВР с топкой Померанцева и с подсветкой, т.е. с
дополнительной горелкой на мазуте или дизтопливе. Считается, что это очень
отлично. Вывод экспертов, проведших обследования таких котлов, звучит
примерно так: «Это ужасающе!». И они не преувеличивают. Вот куцее
описание последствий:

«Опилки содержат золу. В состав золы входят различные сплавы. Нежели эти
сплавы окажутся в среде с очень высокой температурой, то они расплавятся.
Расплавленная зола называется шлаком и делает большие «камни» в
камере сгорания. Шлак также может создаваться перед котельными трубами и
изолировать их от излучения тепла, которое производит мазутное горючее!

Таким образом, при сжигании жидкого горючего и опилок в одной камере возникает
шлак, что в свою очередь может уменьшить теплоизлучение жидкого горючего. То
малюсенькое количество тепла, которое выходит в конечном итоге излучения от
сжигания опилок при низкой температуре достаточно легко подсчитать.

Таким образом, вышеприведенные факты показывают, что сжигание опилок — это
уничтожение опилок и энергетическая катастрофа, нежели сжигание происходит сходу
со сжиганием мазута.

Представленная выше информация является облегченной, так как существует еще ряд
обстоятельств, имеющих существенное воздействие при рассмотрении данной задачи…»

Раз мы вспомнили про мазут или дизтопливо, скажем и про явное отличие меж
жидким топливом и биотопливом. Какова теплотворная способность этого горючего?
Но вообще, принципна не сама величина (ккал/кг), а то, что данная величина —
теплотворная способность — повсевременно постоянна. Поэтому процесс горения и
проходит автоматом. А биотопливо (мы говорим здесь о непрессованной
биомассе)? Данная величина фактически повсевременно переменная. Разве можно управлять вручную
управлять действием горения в этом случае и заработать при всем этом на продаже
термический энергии? Российские производители котлов пока не могут предложить
полного комплекта автоматики и контроля за отпуском тепла и действием горения.

Нежели нет такой автоматики, то о каком КПД в 90% может идти речь? И как можно
гласить о экологически безопасных выбросах? Напротив — неполное сгорание биотоплива
приводит к тому, что в атмосферу попадают очень вредные вещества, которые в
долговременной перспективе убивают все, что вырастает и живет в районе такой
котельной — поначалу это касается лесов, животных, также будущих
поколений людей.

Ну и это не основное. Для действующего горения древесной породы необходимо, чтобы во
всем объеме топки температура была не ниже 800 оС. В предлагаемых русских
котлах это нереально в принципе, т.к. они конструктивно имеют топочное
место с охлаждаемыми водой стенками, которые мешают равномерному и
достаточно высокому нагреву топки.

Поэтому пока остается брать завезенные из других государств котлы и ждать, пока продвинутые
российские производители, «ЗИОСАБ» или «РЕМЭКС» к примеру,
разработают и начнут выпуск действующих русских котлов.

Что еще принципно держать в голове покупателям котлов на биотопливе?

1. Нереально эффективное сжигание биотоплива влажность до 30% и, тем более,
выше 30% без предтопков.

2. Котлы на биотопливе отлично работают в номинальном режиме (75% — 80% мощности),
как и кар, для которого неплохим является движение на пятой передаче
при скорости 90 — 100 км/час.

3. Котлы на биотопливе имеют нижний предел горения на уровне 30% от
большей мощности. Поэтому проектировщикам принципно правильно отыскать мощность
подбираемого котла. Здесь не проходит вариант «больше — не меньше»,
потому что это событие очень оказывает влияние на КПД котла.

4. … И есть еще огромное количество других более принципных качеств …

Несколько слов о таком виде биотоплива, как дрова. В некоторых лесных регионах
замену самортизированных котлов на котлы, сжигающие дрова, построили в ранг
приоритета региональной политики в области теплоснабжения. На рынке появилось
много новейших котлов на дровах мощностью до 2 МВт и более и с заявленным КПД 70%
— 80%. А цена? … Дешевле только даром! Удивительное предложение: очень
дешевые котлы, никаких издержек на переработку дров, высокий КПД и т.д. — это то,
о чем последние 50 лет грезит вся глобальная энергетика. Необходимо срочно подавать
заявки в Нобелевский Комитет. Почему? Потому что для того, чтобы получить 2 МВт
термический энергии за 1 час, необходимо сжечь 1,5 куб.м. дров средней влажности
(30%) при КПД 80%. Представьте, что такое 1,5 куб.м. древесной породы:

Как нужно организовать горение, чтобы это количество сгорело за 1 час с КПД
80%? А за 1 денек необходимо перетаскать 36 куб.м. дров. Сколько нужно
физически массивных кочегаров на такую котельную? Сколько необходимо дров для такой
котельной на весь отопительный сезон? Тут необходимо создавать бригаду с
лесозаготовительной техникой. Сколько будет стоить горючее и сколько будет
стоить 1 Гкал тепла, произведенной в такой котельной, которую будет оплачивать
потребитель?

Но ведь дрова у нас влажностью 50%. О проблемах горения материалов с такой
влажностью мы уже гласили выше. Реальный КПД таких котлов не может превосходить
30%! Чтобы не быть голословным, у кого такая котельная есть — поставьте,
пожалуйста, теплосчетчик на границе раздела котельной. Он Вам сосчитает
произведенное котельной тепло за отопительный сезон. Вы осознаете, сколько сожгли
дров в данной котельной. Теплотворная способность дров 2660 ккал/кг или 1,729
Гкал/куб.м. Можно просто сосчитать КПД:

КПД = Е / Q x V,

где Е — количество выработанной энергии, Q — теплота сгорания горючего и V —
размер сжигаемого горючего в куб.м.

КПД будет не больше 30%! К огорчению, в таких котельных нет теплосчетчиков и
потребителям приходится оплачивать не обретенное тепло, а то количество тепа,
которое должно было получиться при КПД 80%. Интересно? Проверьте! И
подсчитайте, какова же реальная цена 1 Гкал на такой котельной.

В Европе в среднем 50% производителей брикетов и 64% производителей гранул
имеют покупателей, у каких установлены котлы средней мощности — от 100 кВт до
1 МВт. Обычно такие печи инсталлируются в больших личных домах, где живет
много семей, также в школах, на малеханьких предприятиях и в официальных
учреждениях. Достоинство котельных на гранулах по правлению с хоть какими другими
котельными в аспектах города — малюсенькое и экологически незапятнанное топливное
хозяйство, которое можно расположить даже внутри строения. Это нереально ни для
дизельной котельной, ни для котельной на влажной биомассе.

Рисунок 1. Котел на гранулах Тх мощностью 350 кВт.

Рисунок 2. Камин на гранулах PelleX K6 мощностью 6 кВт в действии.

Камины на гранулах и брикетах — это специфичный продукт. Они работают не как
котлы, как воздухонагреватели, поэтому не требуют системы трубопроводов. Чаще
они употребляются (как и классические камины) в качестве доп
средства обогрева, хотя малеханького мощностью до 10 кВт стопроцентно хватит для
обогрева личного дома, нежели отлично его расположить. Основными преимуществами
каминов являются: автоматический процесс горения, легкость в использовании, малый
размер золы, регулировка тепла, быстрый нагрев воздуха в отапливаемом помещении.
Не считая того, установив такой камин Вы получаете несравнимое эстетическое
удовольствие.

В настоящее время количество продаж малых сжигателей в Европе стремительно вырастает.
Нежели в 2000 году только в Швеции было продано 6 000 сжигателей, то в 2001 году
эта цифра вырастает в той же Швеции до 12 000 штук.

86% производителей гранул и 83% производителей брикетов имеют клиентов, у каких
установлены сжигатели малой мощности. Поначалу 1990-х практически все реализации
гранул приходились на большие котельные, но на данный момент рынок сжигателей вырастает
очень быстрыми темпами.

Рисунок 1. Сжигатель гранул, установленный на прошедший котел на дизельном
горючем.

Рисунок 2. Сжигатель гранул 20 kW, установленный на котел на гранулах.

Рисунок 3. Открытый сжигатель гранул; процесс удаления золы вручную.

Жидкотопливные котлы небольшой мощности (до 100 кВт) получили в 1990-х гг.
пространное распространение в Рф. Их устанавливали в личных домах, коттеджах,
на малеханьких предприятиях и т.д. Срок службы самих котлов довольно большой, а
вот горелки выходят из строя быстрее. Требуется их замена, а это дорогостоящая
операция. Принятое в Европе доступное решение при переходе с дизельного
горючего на гранулы — модификация (подгонка) старого котла с дизельной горелкой
новым сжигателем для гранул (рисунок 1). Тем паче, котлы на жидком горючем
не предназначены для сжигания горючего, которое оставляет золу, поэтому в таких
варианта требуется достаточно частая чистка сжигателя для того, чтобы избежать
снижения эффективности или заполнения камеры сгорания золой. Как часто
необходимо проделывать эту ординарную операцию находится в зависимости от сезона, также от
характеристики гранул, которые употребляются (рисунок 3). Для более быстрой и
качественной очистки сжигателя от золы часто прибегают к помощи специального
вакуумного очистителя («золосос»). Другой пользующийся популярностью метод —
заправить в обыденный пылесос мешок для золы.

В настоящее время в Европе все большее распространение получают установки КПТЭ
— Комбинированное Создание Тепла и Электроэнергии, — работающие на
гранулах. Отчасти это вновь создаваемые станции централизованного
теплоснабжения поселков, микрорайонов и т.п., отчасти — модернизируемые старые
котельные, работавшие ранее на жидком горючем или угле.