При производстве гранул, брикетов, древесной муки, древесно-полимерных композитов, пористого глиняного кирпича и многих других видов продукции, начальное сырье нужно измельчить и высушить. Подавляющее большая часть типов оборудования сушки просит подведения к ним наружного источника тепла. Наше предприятие производит 3 вида теплогенераторов:

1) пиролизные – для сжигания сухого размельченного горючего;

2) вихревые – для сжигания сухого размельченного и мокроватого кускового горючего;

3) с наклонной колосниковой решеткой – для сжигания мокроватого горючего.

В этой статье попробуем разобраться, – какие теплогенераторы лучше использовать в разных ситуациях.

1. Экономика.

Поначалу — совершенно незначительно теории.

Общеизвестно, что для производства гранул и брикетов нужна относительная влажность сырья около 10%, тогда как его начальная влажность в большинстве случаев составляет в среднем 55%. Таким макаром, принято считать, что из 2 т. мокроватого сырья будет получена 1 т. готовой продукции и будет удалена 1 т воды. Обычно, с этой целью нужно приложить 1 МВт термический мощности. При сжигании 1 кг древесной породы с влажностью 10% выделяется около 18 МДж незапятанной термический энергии (низшая теплота сгорания). Как следует, для получения мощности 1 МВт — нужно в течение часа спалить около 200 кг древесной породы с влажностью 10% (1 МВт х 3600 с /18 МДж = 200). Так как КПД теплогенератора составляет около 90%, реально нужно в течение часа спалить 220 кг древесной породы. Вывод: для того, чтоб получить 1 т. продукции (гранул, брикетов и др.) в любом случае нужно спалить более 220 кг сухих опилок (мокроватых, соответственно, еще более). А дальше, начинаются варианты. Разглядим их по отдельности.

Вариант 1. Сжигаем часть приобретенной сухой биомассы в пиролизном теплогенераторе, ведь, казалось бы, утрата составит всего только 22%. Зато, налицо очевидный выигрыш – отсутствие истопника ввиду способности вполне автоматической подачи горючего в теплогенератор. Но, по сути, всё не совершенно так. У нас имеется 1000 кг, сжигаем 220 кг, остается 780 кг, но 220 к 780 – это уже не 22, а 28%. Другими словами, в этом варианте мы экономим на заработной плате 1-го работника, но сжигаем практически третья часть возможной продукции. Дополнительные достоинства пиролизного теплогенератора – низкая цена (~ 900 000 рублей при мощности более 1 МВт), возможность транспортировки после первого использования, высочайшая ремонтопригодность, очень резвый старт и остановка, малое потребление электроэнергии (~ 2 кВт на 1 МВт термический мощности). Но, главное преимущество такового решения – более размеренная работа завода, больший коэффициент использования оборудования. Потому, данный вариант более подходит компаниям, которые имеют огромные объемы сырья и существенное удаление от рынков сбыта готовой продукции.

Вариант 2. Сжигаем в вихревом теплогенераторе отходы, не представляющие ценности для предстоящей переработки: кора, горбыль, грязное и гнилое сырье, поленья (при отсутствии рубительной машины). В этом варианте проигрываем на заработной плате рабочего, но сохраняем сырье. Для сопоставления с Вариантом 1 разглядим в качестве примера создание древесных топливных гранул. Представим, что мокрое сырье – собственное и бесплатное. После сушки и измельчения от готовых гранул его отделяет только цена прессования, просеивания и упаковки. Для простоты в данном расчете приведем готовую цифру – менее 900 руб/т гранул

(автоматический расчет себестоимости производства гранул можно поглядеть тут).

Средняя стоимость реализации гранул – 3200 руб/т (80 Евро/т). Как следует, с каждой недополученной тонны гранул в нашем примере будет потеряно 2100 руб. И это при предположении, что сырье – бесплатное. Если же оно привозное и платное – разница будет намного больше. Еще больше приметной разница становится при производстве брикетов, т.к. их стоимость реализации превосходит 4 200 руб/т. Еще нагляднее ситуация смотрится в масштабах месячного производства. За рабочую смену на заводе мощностью 1 т/час делается более 8 т гранул. За 21 рабочую смену за месяц завод может произвести 168 т продукции. Если количество сырья ограничено, и часть его спаливать в теплогенераторе, в месяц будет потеряно 47 т продукции (28%) на сумму более 150 000 руб, при двухсменной работе утрата составит более 300 000 руб. Экономия на заработной плате истопников составит 15 и 30 тыс. руб. соответственно. Таким макаром, данный вид теплогенератора более подходит компаниям, у каких имеется ограниченный объем высококачественного сырья и отсутствуют трудности со сбытом продукции.

Вариант 3. Сжигаем в теплогенераторе мокроватые размельченные отходы. На 1-ый взор – самое правильное решение, т.к. влажные отходы имеют наименьшую цена (в большинстве случаев – нулевую), но это не совершенно так. Основным недочетом данного метода сжигания является его последняя неэффективность, в особенности при использовании в процессе сушки биомассы. При горении увлажненной биомассы неограниченное количество энергии потребляется на испарение содержащейся в горючем воды (~2,3 МДж/кг). В итоге – существенное понижение температуры горения, и, как следствие, — понижение его эффективности (КПД). Потому, при таком методе сжигания расход горючего будет самым высочайшим не только лишь в абсолютном выражении, да и в относительном (при пересчете на сухое вещество). Не считая того, приобретенный в итоге теплоноситель будет иметь наибольшее содержание водяных паров, приобретенных как от испарения, так и в итоге реакции окисления (горения). Как следует, ценность этого теплоносителя как сушильного агента при отсутствии теплообменника будет малой. Дополнительные значительные недочеты данного варианта: самая высочайшая сложность конструкции теплогенератора и, как следствие, — самая высочайшая стоимость (около 4 — 5 млн. руб. при мощности 2 МВт), самая низкая ремонтопригодность и самые высочайшие эксплуатационные расходы; самый долгий период старта и остановки; невозможность транспортировки после первого использования; высочайшее удельное энергопотребление. Таким макаром, данный вариант может быть предпочтителен только для очень больших компаний с круглосуточным режимом работы, огромным количеством мокроватых отходов и суровыми инвестициями.

2. Качество (эффективность) сжигания биомассы.

Издавна доказанными числятся последующие факты:

— более действенным методом сжигания древесной породы (и другой биомассы) является пиролиз, т.е. если древесную породу поначалу разложить при высочайшей температуре и недочете кислорода до пиролизных газов, а потом эти газы спалить с излишком кислорода, — тепла выделится больше, чем при обыкновенном сжигании этой древесной породы;

— процесс пиролиза более эффективен при температуре 700о С и выше;

— для поддержания высочайшей температуры в зоне пиролиза дутьевой воздух должен быть непременно жарким;

Вывод: Для действенного сжигания биомассы теплогенератор обязан иметь: как минимум 2 зоны (пиролиза и дожига), подогреваемое и распределенное дутье, высшую температуру горения.

3. Соответствие поставленной задачке.

Генерация тепла для сушки размельченной биомассы в производстве биотоплива и других вышеперечисленных товаров имеет специальные требования:

— малое искрообразование, и, как следствие, — малая пожароопасность;

— малый вынос золы и попадание её в перерабатываемый продукт;

— наибольшая стабильность работы (стабильность удерживания данной температуры и производительности).

Третье условие делают многие теплогенераторы, а вот с первыми 2-мя отлично управляются далековато не все. Более действенными в этом являются вихревые (циклонные) цилиндрической формы, т.к. закрученное в вихрь пламя проходит в 10-ки раз больший путь, что обеспечивает сжигание искр конкретно в самом теплогенераторе, также пиролизные теплогенераторы с прижимными экранами. В устройствах других конструкций искры просто гасятся во различных следующих циклонах, лабиринтных искрогасителях и т.п., что понижает КПД генератора и наращивает трудозатратность его обслуживания. Что касается теплогенераторов с теплообменниками, то, непременно, они имеют наименьшую пожароопасность, но, так как неограниченное количество тепла пропадает в теплообменнике, такие теплогенераторы существо проигрывают исходя из убеждений экономики. Не глядя на это, они находят применение при производстве пищевых и кормовых товаров, потому мы их также изготавливаем.

Вывод: Более подходящим для генерации тепла в процессе сушки биомассы являются вихревые (циклонные) и пиролизные теплогенераторы прямого нагрева.

4. Качество выполнения и срок службы.

Один из важных характеристик свойства теплогенератора – футеровка. В чем тут кроются подвохи? При нагреве и остывании на футеровку и железный корпус теплогенератора (в особенности при отсутствии принудительного остывания футеровки) действуют очень массивные (молекулярные) силы линейного расширения (сжатия). В прямоугольных теплогенераторах в углах эти силы складываются, что приводит к постепенному, но достаточно резвому разрушению футеровки (время от времени – всего за несколько месяцев). Потому такая форма теплогенератора является не самой успешной для рассматриваемого нами внедрения. Цилиндрическая футеровка – более долговременная, да и самая тяжелая в изготовлении, в особенности, — для вихревых теплогенераторов, т.к. должна содержать внутри себя дутьевые сопла. Далековато не каждому производителю даже в промышленных критериях удается сделать её отменно, и фактически нереально сделать доброкачественную футеровку теплогенератора в критериях площадки Покупателя. К чему будет приводить плохое выполнение теплогенератора? К частым и долгим простоям завода. Это даже опаснее, чем разница в экономической эффективности выбора горючего, описанная выше.

Вывод: Теплогенератор должен продолжительно выдерживать неоднократные циклы нагрева-остывания, как следует, он обязан иметь футеровку, выполненную отменно и только в промышленных критериях (лучше – цилиндрическую), в эталоне – футеровка обязана иметь принудительное остывание.

5. Возможность демонтажа и транспортировки на новейшую площадку.

Далековато нередки случаи, когда завод по выпуску гранул либо брикетов остается без сырья (для примера: обладатель сырья выстроил для себя свой завод по производству гранул). Что делать в данном случае? Нужно переносить завод на новое место. Более того, возможность таких переносов некие инвесторы рассматривают с самого начала – на стадии принятия решения о выборе площадки под строительство. Фактически всё оборудование завода можно демонтировать и перевезти на новое место. Но, чуть по другому дело обстоит с теплогенератором. Без разрушения футеровки, и, даже, железного корпуса генератора, большая часть из их перевезти нереально. Есть ли такие, которые можно перевозить? Да, это теплогенераторы с цилиндрической футеровкой, сложенной вокруг горизонтальной оси таким макаром, что ни один кирпич просто не в состоянии из неё выпасть. Таковой теплогенератор можно перевозить на хоть какое расстояние даже без устройства поддерживающей опалубки. Также вероятна транспортировка пиролизного теплогенератора, но при условии перевода его в транспортное положение, на что требуется несколько часов времени.

Общий вывод.

Как мы лицезреем из приведенных резонов, безупречного и подходящего ко всем ситуациям теплогенератора не существует и не может существовать. Потому, самое разумное решение при выборе оборудования для каждой определенной задачки – обратиться к экспертам, которые посодействуют сделать верный и осознанный выбор.

Твердотопливный теплогенератор
пиролизно-вихревого типа

Твердотопливный теплогенератор
пиролизного типа «Дракон»

2 МВт с системой подачи, хоть какое горючее
(сыпучее сырье, дрова, горбыль, кора, поленья и т.п.)

0,8 … 1,5 МВт