Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

на тему: Технологические аспекты сжигания биотоплива

Почему вообще выгодно использовать биомассу в качестве топлива? Общеприняты два варианта ответа: есть причины экономические и экологические. Экология особенно важна для западных потребителей, однако в России лишь немногие "продвинутые" производители энергии, - будь то частное лицо, обогревающее свое жилище, предприятие, отапливающее свои производственные и административные помещения, или крупная муниципальная котельная, - задумываются об экологии. Очень жаль! Однако для всех потребителей очень важным является вопрос экономики. Последние расчеты и анализ цен на основные виды топлива показывают, что биомасса во многих случаях превосходит традиционные виды топлива (не только дрова или уголь, но и жидкое топливо - дизель и мазут) по экономике использования. Конечно, при этом необходимо смотреть не на цену 1 тонны топлива, а на стоимость 1 кВт энергии, произведенного при использовании этого топлива. Предлагаем Вашему вниманию сравнительную таблицу стоимости 1 кВт энергии, произведенного с использованием различных видов топлива:

Как видно, биотопливо является неплохой альтернативой для тех регионов, где существуют запасы древесины и стоимость древесных отходов не очень велика вследствие их немалого количества. Особенно выгодно устанавливать котельные на биотопливе на предприятиях лесопереработки и деревообработки. К тому же тенденции развития ТЭК России говорят о том, что цены на жидкое топливо и газ будут постоянно расти до уровня мировых. Следовательно, использование биомассы в качестве топлива становится все более актуальным и для нас с Вами.

Очень важно понимать, что для каждого вида биотоплива существует своя специальная и специфическая технология. Котельные, предназначенные для биомассы влажностью менее 30%, не будут эффективны ни для сжигания влажного биотоплива с содержанием воды около 50%, ни для рафинированного биотоплива. Влажное сырье не будет сгорать по причине того, что ему необходима очень высокая температура внутри котла, достигать которой нет смысла, если использовать более сухую биомассу. Рафинированное топливо, гранулы, сгорать в таком котле будут, но при этом потеряют экономическую целесообразность, поскольку стоимость котла на гранулах ниже, чем на влажной или сухой (до 35%) биомассе - опилках, щепе и т.д. В следующих разделах мы кратко опишем существующие технологии сжигания биотоплива различной влажности.

К слову, первые котлы на биотопливе появились в России (как и многие другие гениальные разработки). До 60-х годов прошлого столетия в СССР было разработано и смонтировано немало таких котлов. Однако тогда была другая экономическая и политическая ситуация. Поэтому и задача для конструкторов котлов ставилась другая: "Главное - Утилизировать!". Европа же успешно воспользовалась советскими разработками в этой области для решения несколько иной задачи (точнее, кардинально иной): добиться максимального КПД для того, чтобы снизить себестоимость произведенной энергии. Для этого они очень глубоко изучили природу горения различных видов биотоплива. Нюансов в сжигании биотоплива очень много. Например: в топливной щепе из верхушек деревьев хвойных пород присутствует хвоя. При сжигании хвои (в результате цепочки химических реакций) в топке образуется щелочь натрия. Что такое щелочь натрия для стальных котлов объяснять не надо. Но есть технологии, позволяющие нейтрализовать вредные эффекты - и об этом тоже знают европейские производители.

Сегодня в России, однако, появились производители котлов, которые утверждают, что могут эффективно сжигать практически любое биотопливо в котле, предназначенном для сжигания биомассы 30%-ной влажности. Однако проведенный анализ с привлечением иностранных специалистов показал, что КПД таких котлов будет крайне низок. Более того, сжигание биомассы в таких котлах противоречит самой идее использования биомассы как экологически дружественного топлива взамен вредного для окружающей среды ископаемого топлива. Вредные выбросы при неправильном сжигании биомассы велики и очень пагубно влияют на окружающую среду, людей, растительный и животный мир. На сегодняшний день российские производители и потребители мало задумываются о последствиях, а ведь они проявятся в долгосрочной перспективе - на здоровье будущих поколей. Если же говорить об экономике использования таких котлов, то ситуация довольно плачевна - низкий КПД и безмерное "пожирание" топлива ведет не к увеличению прибыли при инвестировании в такой котел, а к ее потере. Конечно, решающий аргумент производителя - стоимость конструкции; но стоит ли покупать дом, если в нем невозможно жить? В данном случае, действительно, "скупой платит дважды", если не больше!

Котельные на сыром (до 55%) и сухом (до 35%) биотопливе.

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), а также на сухом биотопливе (влажность до 30%) и на влажном биотопливе (влажность до 55%).

Назначение таких котлов - весьма разнообразно: кроме традиционного сжигания качественного прессованного биотоплива (из хвойных пород) и некачественного прессованного биотоплива (из хвойных и лиственных пород), а 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, в зависимости от их конкретных характеристик, могут быть ориентированы на самые разные сегменты рынка: от частных лиц до муниципальных властей, предприятия, имеющие доступ к сырью или производящих сырье до предприятий-производителей и потребителей тепловой энергии.

Как уже было сказано выше, пионерами в разработке котлов на биотопливе были советские ученые, однако задачу эффективного сжигания биотоплива решили западные специалисты, прежде всего из стран Северной Европы - Швеции, Финляндии, Дании. Они взяли за основу российские разработки и довели их до совершенства. Это стоило им огромных инвестиций, специальных законов по мотивации использования биотоплива, постоянная пропаганда экологически чистого топлива. Однако и для них, как и для России, экономика первична. Любое 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 - аморально. Для того, чтобы заработать на производстве тепловой энергии необходимо ставить высокоэффективные котлы, с высоким КПД, при этом максимально автоматизированные, требующие минимальных затрат на обслуживание, и очень надежные. Ссылки на то, что такое оборудование нельзя ставить в леспромхозах, несостоятельны. Даже в самых глухих лесных поселках люди ездят на "иномарках" и проблем со сложным оборудованием не испытывают. Можно обучить собственный персонал или заключить договор на сервисное обслуживание.

К сожалению, российские производители пока такого оборудования для сжигания биотоплива предложить не могут. Попытки разработать самим что-то эффективное не увенчались успехом, хотя КПД декларируется на уровне 90 - 95% (про КПД можно посмотреть здесь). Почему до сих пор не получилось создать что-то эффективное? Во-первых, слабо знают теорию сжигания разных видов биотоплива. Во-вторых, во всяких разработках есть какое-то ноу-хау, которое не всегда можно увидеть.

Пример: в России до сих пор 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 эффективно. Вывод экспертов, проведших обследования таких котлов, звучит примерно так: "Это ужасающе!". И они не преувеличивают. Вот краткое описание последствий:

Таким образом, при сжигании жидкого топлива и опилок в одной камере образуется шлак, что в свою очередь может уменьшить теплоизлучение жидкого топлива. То небольшое количество тепла, которое получается в результате излучения от сжигания опилок при низкой температуре достаточно легко подсчитать.

Таким образом, вышеприведенные факты показывают, что сжигание опилок - это уничтожение опилок и энергетическая катастрофа, если сжигание происходит одновременно со сжиганием мазута.

Представленная выше информация является упрощенной, так как существует еще ряд факторов, имеющих существенное влияние при рассмотрении данной проблемы…"

Раз мы вспомнили про мазут или дизтопливо, скажем и про очевидное отличие между жидким топливом и биотопливом. Какова теплотворная способность этого топлива? Но впрочем, важна не сама величина (ккал/кг), а то, что эта величина - теплотворная способность - всегда константна. Поэтому процесс горения и проходит автоматически. А биотопливо (мы говорим здесь о непрессованной биомассе)? Эта величина почти всегда переменная. Разве можно управлять вручную управлять процессом горения в этом случае и заработать при этом на продаже тепловой энергии? Отечественные производители котлов пока не могут предложить полного комплекта автоматики и контроля за отпуском тепла и процессом горения.

Если нет такой автоматики, то о каком КПД в 90% может идти речь? И как можно говорить об экологически безвредных выбросах? Наоборот - неполное сгорание биотоплива приводит к тому, что в атмосферу попадают крайне вредные вещества, которые в долгосрочной перспективе убивают все, что растет и живет в районе такой котельной - в первую очередь это касается лесов, животных, а также будущих поколений людей.

Но и это не главное. Для эффективного горения древесины необходимо, чтобы во всем объеме топки температура была не ниже 800 оС. В предлагаемых отечественных котлах это невозможно в принципе, т.к. они конструктивно имеют топочное пространство с охлаждаемыми водой стенками, которые мешают равномерному и достаточно высокому нагреву топки. сжигание биотопливо котельная

Поэтому пока остается покупать импортные котлы и ждать, пока продвинутые российские производители, "ЗИОСАБ" или "РЕМЭКС" к примеру, разработают и начнут выпуск эффективных отечественных котлов.

Что еще важно помнить покупателям котлов на биотопливе?

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

2. Котлы на биотопливе эффективно работают в номинальном режиме (75% - 80% мощности), как и автомобиль, для которого оптимальным является движение на пятой передаче при скорости 90 - 100 км/час.

3. Котлы на биотопливе имеют нижний предел горения на уровне 30% от максимальной мощности. Поэтому проектировщикам важно четко определить мощность подбираемого котла. Здесь не проходит случай "больше - не меньше", поскольку это обстоятельство сильно влияет на КПД котла.

4. И есть еще множество других не менее важных нюансов …

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

Как нужно организовать горение, чтобы это количество сгорело за 1 час с КПД 80%? А за 1 сутки необходимо перетаскать 36 куб.м. дров. Сколько нужно физически сильных кочегаров на такую котельную? Сколько надо дров для такой котельной на весь отопительный сезон? Тут необходимо создавать бригаду с лесозаготовительной техникой. Сколько будет стоить топливо 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 говорили выше. Реальный КПД таких котлов не может превышать 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 знаете, сколько сожгли дров в этой котельной. Теплотворная способность дров 2660 ккал/кг или 1,729 Гкал/куб.м. Можно легко сосчитать КПД:

КПД = Е / Q x V,

где Е - количество выработанной энергии, Q - теплота сгорания топлива и V - объем сжигаемого топлива в куб.м.

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

Котлы и камины на гранулах и брикетах.

В Европе в среднем 50% производителей брикетов и 64% производителей гранул 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 официальных учреждениях.

Достоинство котельных на гранулах по правлению с любыми другими котельными в условиях города - небольшое и экологически чистое топливное хозяйство, которое можно разместить даже внутри здания. Это невозможно 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 специфический продукт. Они работают не как котлы, а как воздухонагреватели, поэтому не требуют системы трубопроводов. Чаще они используются (как и традиционные камины) в качестве дополнительного средства обогрева, хотя небольшого мощностью до 10 кВт вполне хватит для обогрева частного дома, если грамотно его разместить. Основными преимуществами каминов являются: автоматический процесс горения, легкость в использовании, малый объем золы, регулировка тепла, быстрый нагрев воздуха в отапливаемом помещении. Кроме того, установив такой камин Вы получаете несравненное эстетическое удовольствие.

Сжигатели для установки на жидкотопливные котлы.

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

86% производителей гранул и 83% производителей брикетов имеют клиентов, у которых установлены сжигатели малой мощности. В начале 1990-х практически все продажи гранул приходились на большие котельные, но сегодня рынок сжигателей растет очень быстрыми темпами.

Рисунок 1. Сжигатель гранул, установленный на бывший котел на дизельном топливе.

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. широкое распространение в России. Их устанавливали в частных домах, коттеджах, на небольших предприятиях и т.д. Срок службы самих котлов довольно большой, а вот горелки выходят из строя быстрее. Требуется их замена, а это дорогостоящая операция.

Общепринятое в Европе недорогое решение при переходе с дизельного топлива на гранулы - модификация (подгонка) старого котла с дизельной горелкой новым сжигателем для гранул (рисунок 1). Тем не менее, котлы на жидком топливе не предназначены для сжигания топлива, которое оставляет золу, поэтому в таких случая требуется достаточно частая чистка сжигателя для того, чтобы избежать снижения эффективности или заполнения камеры сгорания золой.

Насколько часто необходимо проделывать эту простую операцию зависит от сезона, а также от качества гранул, которые используются (рисунок 3).

Для более быстрой и качественной очистки сжигателя от золы часто прибегают к помощи специального вакуумного очистителя ("золосос"). Другой популярный метод - заправить в обычный пылесос мешок для золы.

В настоящее время в Европе все большее распространение получают установки КПТЭ - Комбинированное Производство Тепла и Электроэнергии, - работающие на гранулах.

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

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Мазутное хозяйство БТЭЦ-2 предназначено для приёма, хранения и подачи мазута на сжигание в котлах отопительных газифицированных котельных. Физико-химическая характеристика мазутов. Основное оборудование мазутного хозяйства и насосов, подающих мазут.

реферат , добавлен 18.05.2008

Перспектива использования производных рапсового масла в качестве моторного топлива. Проблемы, связанные с использованием рапсового масла. Анализ существующих конструкций подогревателей топлива. Расчет и конструирование ТЭНа и нагревателя биотоплива.

дипломная работа , добавлен 11.08.2011

Разновидности и основные характеристики жидких котельных топлив. Способы промышленного производства пищевого этилового спирта. Отходы производства этилового спирта и способы их утилизация. Виды котельных топлив. Технический анализ модифицированных топлив.

дипломная работа , добавлен 15.06.2010

Определение тепловых нагрузок и расхода топлива производственно-отопительной котельной; расчет тепловой схемы. Правила подбора котлов, теплообменников, баков, трубопроводов, насосов и дымовых труб. Экономические показатели эффективности установки.

курсовая работа , добавлен 30.01.2014

Изменение массы отложившейся на стенке примеси во времени. Основные факторы, влияющие на скорость образования отложений в котлах. Характер загрязнений, удаляемых при предпусковых кислотных очистках. Способы консервации прямоточных и барабанных котлов.

дипломная работа , добавлен 15.07.2015

Развитие в России децентрализованных (автономных) систем теплоснабжения. Экономическая целесообразность строительства крышных котельных. Источники их питания. Присоединение к наружным и внутренним инженерным сетям. Основное и вспомогательное оборудование.

реферат , добавлен 12.07.2010

Рассмотрение сущности, целей и задач теплотехнических испытаний котлов. Описание последовательности проведения балансовых и режимно-наладочных тестирований агрегата. Применение экспресс-метода для оценки качества ремонта или модернизации оборудования.

реферат , добавлен 28.06.2011

Конструкция методических печей, их классификация. Преимущества камерных печей, особенности работы горелок. Общие принципы выбора рациональных методов сжигания топлива в печах. Работа устройств для сжигания газа (горелок) и жидкого топлива (форсунок).

курсовая работа , добавлен 05.10.2012

Комплекс устройств для получения водяного пара под давлением (или горячей воды). Составляющие котельной установки, классификация в зависимости от показателей производительности. Котлоагрегаты с естественной и принудительной циркуляцией (прямоточной).

реферат , добавлен 07.07.2009

Понятие и принцип работы пароводяного цикла котельных установок, его устройство и характеристика элементов. Причины образования отложений в теплообменных аппаратах. Процесс умягчения воды по методу катионного обмена. Принципиальные схемы водоподготовки.

Характеристики биотоплива

(по материалам Справочника «Котельные на биотопливе. Технологии и оборудование для сжигания древесных отходов и других видов экологически чистого топлива», 2006)

В связи с постоянным увеличением цен на органическое топливо (нефть и газ) становится актуальной задача использования местных видов топлива, в частности, древесины и отходов сельского хозяйства (биотоплива) и перевода ряда котельных на сжигание этих видов топлива.

К биотопливу можно отнести древесину и отходы ее переработки - кору, щепу, опилки, стружки, древесную пыль, ветви, некондиционную древесину, древесные топливные гранулы (пеллеты и брикеты); отходы сельскохозяйственного производства: подсолнечную лузгу, солому, отходы сахарного тростника (багассо), шелуху риса, проса, земляных орехов и др.; специальные плантации «энергетического» леса, кустарника и т.д.; жидкое и газообразное топливо, получаемое из биотоплива тем или иным способом.

В некоторых случаях к биотопливу относят также и торф. Это топливо занимает промежуточное положение между возобновляемыми и невозобновляемыми источниками энергии. Ежегодный прирост торфа в России превышает его потребление, что позволяет рассматривать его как возобновляемый источник, хотя время восстановления торфа на месте добычи превышает 200 лет. Кроме этого, при его сжигании нарушается кислородный баланс атмосферы Земли.

Биотопливо разделяют на группы по различным признакам. В табл. 3.9 представлены характеристики различных видов биотоплива, разделенных на группы.

Чаще всего биотопливо - это отходы лесной, деревоперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, а также сельскохозяйственная продукция и сельскохозяйственные отходы (солома, сено, лузга, навоз, отходы животноводства).

Значительный энергетический потенциал содержится в отходах животноводства, твердых бытовых отходах (ТБО) и отходах различных отраслей промышленности. Твердые бытовые отходы сжигаются или газифицируются на мусороперерабатывающих предприятиях. Отходы животноводства и отходы различных отраслей промышленности (навоз, жидкие бытовые стоки) перерабатываются в биогаз.

Биоэнергетика – это производство электрической и (или) тепловой энергии за счет использования энергетического потенциала биотоплива.

Таблица 3.9

Характеристика видов биотоплива

Вид топлива	Влажн., весов.%	Зола, весов. %	Сера, весов.%	Хлор, весов.%	Теплота сгорания сух.,беззол., МДж/кг	Уд. вес, кг/м 3
Древесное топливо
Опилки, щепа, порошок	8-60	0,4-0,6	0-0,3	0-0,05	16-18	200-350
Гранулы, брикеты	9-10	0,4-0,8	0-0,3	0-0,05	19-21	550-700
Верхушки, ветки	35-55	1-5	0,02-0,05	0,02-0,05	19-21	200-350
Энергетический лес	25-50	1-5	0,005-0,03	0,01-0,1	18-20	200-350
Кора	21-65	2-6	0-0,1	0-0,02	20-25	300-550
Лиственные деревья	20-40	0,3-1,7	0,01-0,04	0,005-0,06	19-21	440-580
Сельскохозяйственное топливо
Солома	10-20	4-10	0,05-0,2	0,05-1,5	18-20	низкий
Канареечник	10-15	3-7	0,05-0,2	0,1-0,2	17-20	200-300
Конопля	15-75	1,6-6,3	0,03-0,07	0,04-0,1		низкий
Зерновые		2-4	0-0,5	0,02-2,3	17-22	250-390
Шелуха зерновых			0,2	0,2		высокий
Оливковые отходы	0-21	0,4-16	0,01-0,3	0-0,4	19-25	высокий
Зерна какао			0,3	0,02
Отходы цитрусовых	8-10	4-7	0,2	0,02
Орехи масляных деревьев	3,3-7,6	6-7	0,3	0,1
Топливные отходы
Шлам от водоочистки	53-77	35-50	0,2-5	0,05-1,5	15-24	низкий
Шлам от деревообработки	41-84	2-60	0,1-2,4	0,01-0,3	17-23	низкий
Навоз, помет и т.п.	4-92	15-42	0,3-1,1	0,6-2,4	19-21
Пластмасса, картон	10-55	5-13	0,07-0,5	0,01-1,5	18-31	низкий
Резиновые покрышки	0,-4,3	5-26	1,3-3,3	0,06-0,9	36-43	высокий
Отходы кожеобра-ботки		2,5	2,6	1,2
Утиль молочных пакетов	42-64	10-27	0,03-0,2	0,07-0,6	12-20	низкий
Животноводческое топливо
Мясная и костяная мука			0,7	0,5		высокий
Животные жиры	0,1-0,6	0,1	0,02
Прочее топливо
Растительные жиры	0-1,2	0-0,1
Талловое масло	0,1-0,3	0,2-0,4	0,2-0,3
Торф	38-58	2-9	0,1-0,5	0-0,1	19-27
Торф (брикеты, гранулы)	10-15	2-8	0,25		20-27

Увеличение использования биотоплива способствует уменьшению потребности в ископаемых энергоносителях, к тому же, поскольку биотопливо производится на месте, цена его в меньшей степени зависит от изменений политической и экономической ситуации за рубежом или в других регионах.

В дальнейшем в случае роста цены на газ, мазут и уголь экономическая эффективность от перевода котельных на местные виды топлива будет расти, а объем потребления биотоплива будет увеличиваться.

Пример Приозерского района Ленинградской области показывает, что себестоимость производства тепла из биотоплива может быть в два раза ниже себестоимости производства тепла из традиционных видов топлива. Так, себестоимость Гкал теплоты, произведенной при сжигании биотоплива в 2006 году, составляла 450-610 рублей, а себестоимость Гкал при сжигании угля - 800 рублей, при сжигании мазута - 900 рублей.

Виды биотоплива

Твердое биотопливо

Твердое биотопливо - один из самых распространенных видов биотоплива. Твердое биотопливо делится на виды в зависимости от происхождения, источника сырья, степени переработки.

В зависимости от происхождения биотопливо делится на:

Древесное;

Торфяное;

Сельскохозяйственное, получаемое из сельскохозяйственных культур или отходов, образующаяся при производстве подсолнечного масла, гречки, риса, прочих круп (шелуха, лузга, солома) и др.;

Бытовое, получаемое из бытовых отходов;

Прочие виды биотоплива, получаемые в целлюлозно-бумажном и других производствах.

Древесное биотопливо

Традиционно, древесное биотопливо наиболее популярно. К достоинствам древесного биотоплива относятся:

Малая зольность(0,4-1,5 %);

Незначительное содержание серы (менее 0,05 %);

Углекислотная нейтральность;

Таблица 3.10

Теплота сгорания древесных отходов в зависимости от их влажности

Влажность,	Высшая теплота сгорания,	Низшая теплота сгорания,
%	ккал/кг	ккал/кг	MДж/кг
			18,67
			16,55
			15,49
			12,32
			10,20
			8,08
			7,02
			5,96
			4,90
			3,85

Источниками сырья для получения древесного топлива являются:

Отходы, получаемые от деятельности лесопромышленного комплекса;

Традиционные отходы лесозаготовок, образующиеся на лесосеке (лесосечные отходы);

Первичные ресурсы от специально выращенных быстрорастущих посадок деревьев и кустарников.

Древесные топливные гранулы и брикеты

Древесные топливные гранулы (пеллеты, ДТГ) - это небольшие цилиндрические прессованные изделия из древесины диаметром 4-12 мм, длиной 20-50 мм, переработанные из высушенных остатков деревообрабатывающего и лесопильного производства: опилок, стружки, древесной муки, щепы, древесной пыли и т.д.

Гранулы могут быть также сделаны из торфа, соломы, сены, куриного помета и других видов биотоплива.

Гранулы сжигаются в котлах для получения тепловой и электрической энергии. Преимуществом использования древесных гранул перед другими видами топлива является:

· снижение вредных выбросов в атмосферу: древесное биотопливо признано СО 2 - нейтральным, т.е. при его сжигании количество выделяемого углекислого газа в атмосферу не превышает объем выбросов, который бы образовался путем естественного разложения древесины;

· большая теплотворная способность по сравнению со щепой и кусковыми отходами древесины. Теплотворная способность одного килограмма древесных гранул соответствует 0,5 литра жидкого дизельного топлива;

· низкая стоимость по сравнению с дизельным топливом и электроотоплением;

· возможность автоматизации котельных.

Качество и вид древесных гранул зависят от сырья. Корьевые (с корой или из коры) гранулы обычно бывают темного цвета, гранулы из опилок и чистых отходов ели или березы имеют белый цвет. Чаще все древесные гранулы делят на два вида, хотя в разных странах применяются различные классификации:

Высококачественные (экстра) гранулы - используют для отопления жилых домов, в небольших котлах, печах и каминах. Они, как правило, бывают белого цвета и поэтому называются «белыми», длина менее50 мм;

Промышленные гранулы - используются на больших ТЭЦ, как правило, для производства тепло-электроэнергии для населенных пунктов и/или предприятий. Промышленные пеллеты бывают обычно большего диаметра и могут содержать кору, что делает их темнее.

Древесные брикеты - это как и гранулы, прессованные изделия, но большие по размеру. Их недостаток связан со сложностью автоматизации подачи в топку. Преимущества сравнимы с древесными гранулами.

Торфяное топливо

Торф состоит, в основном, из частично разложившихся растительных остатков и гумуса. Залежи торфа возникают из остатков растений при их частичном разложении в среде с избытком воды и недостатком кислорода.

Виды торфа:

Фрезерный торф, имеет размеры менее 10 мм;

Кусковой торф, цилиндрические частицы этого торфа имеют размер более 50 мм, что зависит от типа применяемого при добыче оборудования;

Торфобрикеты, имеют такие же размеры, как и древесные брикеты;

Гранулы из торфа, по размерам не отличаются от древесных гранул.

Торфобрикеты и гранулы из торфа относятся к улучшенному топливу из торфа. В основном брикеты и гранулы из торфа производятся из фрезерного торфа.

Агрогранулы

Сельскохозяйственные гранулы или агрогранулы производят из соломы, сена, лузги подсолнечника, шелухи риса и гречихи, специально выращенной травы. Лидер по производству и использованию агрогранул - Италия.

Энергетические посадки травы для производства гранул существуют в различных странах. Траву или солому собирают с помощью специальных машин, прессующих ее в рулоны различного размера.

Кроме энергетической травы, выращивают также энергетический лес (или древесину). Энергетический лес - специально выращиваемые деревья (в основном, различные типы ивняка). Каждые четыре года деревья вырубают. Годовой урожай так же, как и у энергетической травы может составлять 7 тонн на гектар.

Получает популярность и сжигание подсолнечной лузги. По сравнению с древесиной, лузга подсолнечника имеет сравнительно высокую теплоту сгорания, относительно небольшое содержание влаги и значительную зольность.

При сжигании различного биотоплива выделяется определенный процент серы, золы и углекислого газа. Показатели для разных видов биотоплива представлены в табл. 3.11. Как видно из таблицы, гранулы из соломы и торфа имеют более высокую зольность, чем древесные гранулы или щепа.

Таблица 3.11

Сравнительные характеристики видов топлива

Жидкое топливо

Жидкое биотопливо можно получать практически из любых растений: пшеницы, сахарной свеклы, рапса, древесины, отходов деревобработки и др. При переработке этого сырья получают углеводородное топливо (бензин, дизельное топливо, спирты: этанол, метанол и др. и масла) и химические побочные продукты. Чаще всего жидкое биотопливо используется в качестве моторного топлива или добавки к дизельному топливу.

Биогаз

Биогаз используют для получения тепла, электричества, а также применяют в виде моторного топлива.

Биогаз, получаемый в результате биохимической переработки из отходов животноводства, птицеводства и отчасти деревообработки и других видов отходов, обычно образуется в результате анаэробного сбраживании биомассы в биогазовых энергетических установках. В результате этого процесса органическая масса отходов определенными штаммами бактерий превращается в биогаз. Обычный состав биогаза: до 70 % метана и 30 % диоксида углерода. Кроме производства энергии, такие установки выполняют роль очистных сооружений.

В России ежегодно образуется около 60 млн.т твердых бытовых отходов; около 130 млн. т в год - отходов животноводства и птицеводства и 10 млн. т в год - осадков сточных вод. Их энергетический потенциал - 190 млн т.у.т.

Установки по газификации биомассы к настоящему времени не нашли широкого распространения ввиду высокой их стоимости.

Установки для сжигания биотоплива. Сжигание древесных отходов

Измельченные древесные отходы (кора, щепа, опилки) имеют теплоту сгорания сухой массы 18.20 МДж/кг. После механического обезвоживания в отжимных аппаратах они имеют влажность W P = 55...60% и теплоту сгорания около 6 МДж/кг. Отходы обычно сжигаются в котлах- утилизаторах, оборудованных слоевыми топками с наклонными колосниковыми решетками. Под решетку подается нагретый воздух. На наклонной решетке за счет лучистой теплоты, воспринимаемой от топочных газов, происходит нагрев, подсушивание и воспламенение отходов, а затем выделение и сгорание летучих веществ - CO, H 2 , углеводородов. Коксовый остаток дожигается на движущейся механической цепной решетке.

Для растопки котла и обеспечения устойчивого горения используются мазутные или газовые горелки. Уходящие из котла дымовые газы используются для сушки отходов. При снижении влажности отходов до 40% повышаются КПД и стабильность работы котла, снижается расход мазута или газа

На целлюлозно-бумажных комбинатах наряду с производством целлюлозы применяется технология термохимической обработки древесных отходов для получения сахаров и смол, на основе которых вырабатываются кормовые дрожжи и технические спирты. Побочным продуктом этого производства является лигнин, включающий полисахариды, фенольные группы, смолы. Исходный лигнин представляет собой влажную массу, содержащую до 65% воды, 21% углерода, 2% водорода, 1,4% серы. Теплота сгорания сухой массы около 20 МДж/кг. Выход лигнина в целлюлозно-бумажной промышленности России составляет около 5 млн. т в год.

Лигнин сжигают в камерных топках паровых котлов, оборудованных мельницами-вентиляторами. Предварительно топливо подсушивают нагретым воздухом и отходящими газами котла.

Близкие к лигнину свойства имеет черный щелок, содержащий около 60% органических веществ. Сухой щелок имеет теплоту сгорания около 16 МДж/кг. Щелок распыляют механическими форсунками грубого распыла в камерных топках котлов. После испарения из капель влаги мелкодисперсные частицы слипаются в ококсованные гранулы, называемые в эксплуатации огарком. Огарок выпадает на под топки, поэтому сгорание происходит частично в слое и частично - в объеме топки. Соответственно применяется двухступенчатая подача воздуха в топку: первичный воздух подается на слой огарка, вторичный - в области расположения форсунок. Расход первичного воздуха составляет 50.60% от общего расхода. Выделяемая теплота частично расходуется на реакцию разложения щелока (пиролиз).

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

Сжигание биомассы. Котлы и котельные на биотопливе
Котлы и камины на гранулах и брикетах
Котельные на сыром (до 55%) и сухом (до 35%) биотопливе
Сжигатели для установки на жидкотопливные котлы

Котельные на биотопливе - общая инфомация:

Сравнение Российских и Западных Почему вообще выгодно использовать биомассу в качестве топлива? Общеприняты два варианта ответа: есть причины экономические и экологические. Экология особенно важна для западных потребителей, однако в России лишь немногие "продвинутые" производители энергии, - будь то частное лицо, обогревающее свое жилище, предприятие, отапливающее свои производственные и административные помещения, или крупная муниципальная котельная, - задумываются об экологии. Очень жаль! Однако для всех потребителей очень важным является вопрос экономики. Последние расчеты и анализ цен на основные виды топлива показывают, что биомасса во многих случаях превосходит традиционные виды топлива (не только дрова или уголь, но и жидкое топливо - дизель и мазут) по экономике использования. Конечно, при этом необходимо смотреть не на цену 1 тонны топлива, а на стоимость 1 кВт энергии, произведенного при использовании этого топлива. Предлагаем Вашему вниманию сравнительную таблицу стоимости 1 кВт энергии, произведенного с использованием различных видов топлива:

Котельные на сыром (до 55%) и сухом (до 35%) биотопливе

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), а также на сухом биотопливе (влажность до 30%) и на влажном биотопливе (влажность до 55%).

Биотопливные котлы, в зависимости от их конкретных характеристик, могут быть ориентированы на самые разные сегменты рынка: от частных лиц до муниципальных властей, предприятия, имеющие доступ к сырью или производящих сырье до предприятий-производителей и потребителей тепловой энергии.

Таким образом, при сжигании жидкого топлива и опилок в одной камере образуется шлак, что в свою очередь может уменьшить теплоизлучение жидкого топлива. То небольшое количество тепла, которое получается в результате излучения от сжигания опилок при низкой температуре достаточно легко подсчитать.

Таким образом, вышеприведенные факты показывают, что сжигание опилок - это уничтожение опилок и энергетическая катастрофа, если сжигание происходит одновременно со сжиганием мазута.

Представленная выше информация является упрощенной, так как существует еще ряд факторов, имеющих существенное влияние при рассмотрении данной проблемы…"

Поэтому пока остается покупать импортные котлы и ждать, пока продвинутые российские производители, "ЗИОСАБ" или "РЕМЭКС" к примеру, разработают и начнут выпуск эффективных отечественных котлов.

Что еще важно помнить покупателям котлов на биотопливе?

1. Невозможно эффективное сжигание биотоплива влажность до 30% и, тем более, выше 30% без предтопков.
2. Котлы на биотопливе эффективно работают в номинальном режиме (75% - 80% мощности), как и автомобиль, для которого оптимальным является движение на пятой передаче при скорости 90 - 100 км/час.
3. Котлы на биотопливе имеют нижний предел горения на уровне 30% от максимальной мощности. Поэтому проектировщикам важно четко определить мощность подбираемого котла. Здесь не проходит случай "больше - не меньше", поскольку это обстоятельство сильно влияет на КПД котла.
4. … И есть еще множество других не менее важных нюансов …

КПД = Е / Q x V,

Где Е - количество выработанной энергии, Q - теплота сгорания топлива и V - объем сжигаемого топлива в куб.м.

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

Котлы и камины на гранулах и брикетах

В Европе в среднем 50% производителей брикетов и 64% производителей гранул 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 официальных учреждениях. Достоинство котельных на гранулах по правлению с любыми другими котельными в условиях города - небольшое и экологически чистое топливное хозяйство, которое можно разместить даже внутри здания. Это невозможно 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.

Котельные на сыром (до 55%) и сухом (до 35%) биотопливе.

Что еще важно помнить покупателям котлов на биотопливе?

1. Невозможно эффективное сжигание биотоплива влажность до 30% и, тем более, выше 30% без предтопков.
2. Котлы на биотопливе эффективно работают в номинальном режиме (75% - 80% мощности), как и автомобиль, для которого оптимальным является движение на пятой передаче при скорости 90 - 100 км/час.
3. Котлы на биотопливе имеют нижний предел горения на уровне 30% от максимальной мощности. Поэтому проектировщикам важно четко определить мощность подбираемого котла. Здесь не проходит случай "больше - не меньше", поскольку это обстоятельство сильно влияет на КПД котла.
4. И есть еще множество других не менее важных нюансов …

КПД = Е / Q x V,

где Е - количество выработанной энергии, Q - теплота сгорания топлива и V - объем сжигаемого топлива в куб.м.