Ещё три года назад использование отходов лесозаготовки и деревообработки в качестве сырья для производства электро- и тепловой энергии не интересовало ни энергетические компании, ни предприятия ЛПК, ни какой другой бизнес в Коми, но сейчас за валяющийся годами горбыль требуют такие деньги, что сжи гать его становится просто невыгодно. Биоэнергетика в Коми появилась, но и тут республика идёт по особому пути.

На заседании комиссии при экономическом совете Коми 29 мая первый заместитель министра развития промышленности и транспорта Коми Александр Гибеж напомнил, почему в республике несколько лет назад обратили особое внимание на ускоренное развитие биоэнергетики. Ежегодно в лесном комплексе образуется огромное количество древесных отходов, которые не находят применения. По оценкам, ежегодно образуется 1,5 млн. тонн коры, щепы и опилок. Как правило, всё это складируется и никак не используется – районы республики просто завалены отходами. Также может использоваться древесина, которая вырубается при расчистках дорог и ЛЭП, а также низкосортная древесина – всё это чаще всего оставляется гнить, закапывается или сжигается.

В Коми в прошлом году была принята программа развития биоэнергетики, которая ставит достаточно глобальные цели: улучшение экологической ситуации в регионе, повышение качества и надёжности предоставления коммунальных услуг, снижение затрат, создание новых рабочих мест, повышение экономической эффективности лесоперерабатывающих и лесозаготовительных производств, интенсификация лесного хозяйства.

На первом этапе (2013-2016 годы) предполагается перейти на полное использование отходов лесопереработки, перевести часть котельных с угля на топливные брикеты, реконструировать некоторые котельные с переводом их на биотопливо, начать монтаж теплогенерирующего оборудования в муниципальных учреждениях, внедрить использование биотоплива в частном секторе. В 2016-2020 годах возьмут в оборот и отходы лесохозяйственной деятельности, начнут системно переделывать котельные и массово снабжать частный сектор биотопливом.

В прошлом году в республике начали обустраивать площадки для складирования и хранения древесных отходов. В настоящее время полностью готова только одна – в селе Аджером Корткеросского района, ещё три (в Усть-Куломе, Мордино, Жешарте) сделают в этом году. Всего будет 11 в десяти муниципалитетах. Возникла проблема – сначала думали, что организация места обойдётся примерно в 7 млн. рублей, а на деле вышло, что только на четыре площадки потратят 120 млн. Тем не менее эти площадки уже привлекают инвесторов – в Усть-Куломе рядом с ней разместилось производство биотоплива.

Разрабатываются и технико-экономические обоснования модернизации систем теплоснабжения населённых пунктов с их переводом на биотопливо. В 2013-м были разработаны ТЭО по Усть-Кулому, Койгородку, Сторожевску, Объячево, Ясногу, Нившере. Эксперты подсчитали, что для полной модернизации нужно 750 млн. рублей инвестиций. При этом объём необходимого биотоплива оценивается в 110 тыс. кубометров в год, а общая мощность тепловой энергии оценивается в 62 МВт. В этом году будут разработаны ТЭО ещё по шести населённым пунктам.

Что касается крупных проектов, то в большинстве случаев они нацелены на производство тепловой, а не электроэнергии. Сейчас заканчиваются пусконаладочные работы на мини-ТЭЦ компании «СевЛесПил», в конце этого года – начале следующего запустит мини-ТЭЦ «Биоэнергетическая компания», в ближайшее время «Азимут» начнёт строительство мини-ТЭЦ в Троицко-Печорском районе.

«Реализация системной политики по развитию биоэнергетики позволяет рассчитывать, что в ближайшее время она действительно принесёт свои положительные результаты. Главное, чего удалось достичь за последние годы, - изменилось отношениё к этой сфере у чиновников различного уровня, у бизнеса, и начинает потихоньку меняться отношение населения», - сделал вывод А. Гибеж.

В заключение первый замминистра всё же сказал, что сейчас стоит задача реализации крупных проектов по теплогенерации на биотопливе в коммунальной сфере, где «нам пока не удаётся сдвинуться вперёд».

Как рассказал первый заместитель министра архитектуры, строительства и коммунального хозяйства Коми Александр Можегов, котельные используют четыре вида древесного топлива – дрова, щепу, топливные брикеты и топ-ливные гранулы (пеллеты). Дровами топят небольшие коммунальные ведомственные котельные (30 принадлежащих «Коми тепловой компании» котельных, доля производимой теплоэнергии – 3,5%). На щепе работают две коммунальные котельные в посёлках Междуреченск Удорского района и Подзь Койгородского района. Коммунальные ведомственные котельные также используют брикеты, пеллеты – ведомственные котельные, которые появились осенью прошлого года в Корткеросском районе.

Отдельно замминистра остановился на плюсах и минусах их использования. По капиталоёмкости (объём инвестиций, который необходимо потратить для того, чтобы предприятие работало на том или ином виде топлива) выигрывают дрова – чтобы ими топить, не надо проводить никакой модернизации. А вот переход на щепу или пеллеты требует серьёзных финансовых затрат. По качеству дрова и щепа не выдерживают конкуренции (из-за влажности, плохого сырья). При простоте подсчёта преимущество также у брикетов и пеллет, а вот с дровами и щепой непонятно, как поступать – считать в объёме или массе. Автоматизации проще
достичь, используя брикеты, пеллеты, отчасти – щепу. Конкуренция может быть при поставках дров, брикетов и пеллет, по щепе конкуренции нет. По теплотворности хорошие показатели у брикетов и пеллет. Эффективный радиус доставки щепы и дров – до 40 километров, продуктов глубокой переработки – до 450 километров от котельной.

Во всём мире использование щепы для производства тепловой энергии является эффективным и выгодным. Однако в Коми ситуация противоположная. Например, прошлый год котельная в Междуреченске сработала с результатом минус 21 млн. рублей, в Подзе – минус 4 млн. рублей. При этом затраты на щепу превышают выручку от реализации теплоэнергии в самом Междуреченске. «По щепе практика складывается плохо. К сожалению, ситуация не меняется. Так, в Подзе из-за дороговизны щепы котельная постепенно переходит на использование дров. Также котельная в посёлке Якша Троицко-Печорского района, которая изначально проектировалась и строилась под щепу, в настоящее время работает на дровах», - сказал А. Можегов. Одна из причин – плохое сырьё, отсутствие не просто конкуренции среди поставщиков, а отсутствие самих поставщиков: в Коми щепы нет, она производится самими котельными из отходов лесного производства.

При этом лесные районы захламлены отходами лесопиления. Они копились годами и сейчас могли бы стать сырьём для производства брикетов и пеллет или перемалываться в щепу. Когда лесные предприятия поняли, что горы древесных отходов можно превратить в деньги, они стали требовать за них непомерные суммы – выходило даже так, что «Коми тепловой компании» выгоднее покупать привозной уголь, чем закупать горбыль у расположенного неподалеку предприятия. На совещании предложили сбить цену таким способом: как правило, все эти свалки являются несанкционированными, поэтому если «натравить» Госпожнадзор и природоохранную прокуратуру, деревообрабатывающие предприятия с радостью расстанутся с накопленными отходами лесопиления.

В своём выступлении А. Можегов сказал, что котельные всё равно постепенно будут переводить на биотопливо. Это не только эффективно с точки зрения экономики, но и меняет культуру производства. «В котельной становится чисто. Например, котельная в селе Кожмудор Усть-Вымского района всю зиму работала на брикетах, сейчас там нет ни грязи, ни пыли. И работники не торопятся переходить на уголь, когда после смены они были чёрными, как шахтеры. А теперь оператор котельной ходит в чистой фланелевой рубашке», - рассказал заместитель министра.

*** Котельные в лесных районах Коми потребляют примерно 100 тыс. тонн угля в год, это меньше 1% от общего объёма добычи угля в республике, поэтому перевод котельных на биотопливо никак не скажется на угольной отрасли республики.

Игорь Соколов.

komionline.ru

Дата публикации: 16 июня 2014
Опубликовано в "Лесной Регион" №

Сложившаяся на сегодняшний день обстановка в ряде регионов — резкое повышение тарифов на тепловую энергию и другие энергетические ресурсы, заставляет задуматься о путях снижения затрат. Одним из реальных инструментов снижения затрат на выработку тепловой энергии может быть использование в качестве топлива — биотоплива. В этом случае отпадает необходимость дорогостоящей доставки, например, угля из регионов Сибири, а это более 1000 рублей на 1 тонну перевозимого в Северо-Западный регион топлива, что удорожает стоимость угля по отношению к месту его добычи более чем в 2 раза.

Стоимость энергии

Сравним стоимость выработки тепловой энергии на различных видах топлива в Северо-Западном регионе. Для выработки 1 Гкал тепла необходимо примерно 130 м3 природного газа, его цена с учетом последнего повышения на начало 2010 г. составляет около 4000 руб. за 1000 м3, таким образом, в стоимости 1 Гкал топливная составляющая около 520 руб.

Цена на уголь по различным потребителям в Ленинградской области колеблется от 2500 до 3700 руб. за тонну. В стоимости 1 Гкал топливная составляющая соответственно (при учете того, что КПД энергоустановки принимается 80%, а реально на небольших КПД находится на уровне не более 50 — 65 %) будет колебаться от 575 до 850 руб.

Мазут стоит 12000 руб. за тонну, в стоимости 1 Гкал топливная составляющая 1350 руб.

При сжигании древесных пеллет (реальная теплотворная способность нами взята 3800 ккал, максимум 4000 ккал), их расход на выработку 1 Гкал составляет около 300 кг. При КПД установки 84% и цене 3800 руб. за тонну (это минимальная цена по которой нам удастся покупать пеллеты для отопления нашего завода), топливная составляющая в стоимости 1 Гкал составляет 1440 руб.

На сегодняшний день, по данным ООО «Теплосервис» г. Приозерска Ленобласти, цена топливной щепы в случае ее приготовления на месте из бревен, не относящихся к деловой древесине, имеет следующую структуру. Стоимость 1 м3 круглого леса дровяного от 500 до 1000 руб. (цена зависит от региона и поставщика), рубка щепы около 170 руб. за один плотный кубометр. Соответственно, цена топлива в 1 Гкал будет составлять от 420 до 730 руб. при влажности щепы до 55% и КПД котла 80%. По нашим данным, собранным в Новгородской области, средняя цена за плотный кубометр щепы составляет около 1000 руб. Соответственно, топливная составляющая в 1 Гкал в этом случае будет равна 625 руб.

Преимущества щепы и гранул

К сожалению, в России ни в одном регионе не производится специальная заготовка топливной щепы для нужд жилищно-коммунального хозяйства — как, например, в Финляндии, где создана целая производственная отрасль. Тем не менее, даже при таком разбросе в ценах можно с уверенностью сказать, что щепа вполне конкурентоспособна по сравнению с углем и имеет безусловное преимущество перед мазутом. В сравнении с газом, если учесть повышение цены газа на 16% последовательно в 2011 и 2012 гг. и при условии хорошей организации централизованных заготовок щепы, конкурентоспособность также будет налицо. Объем капитальных затрат на строительство котельных на газообразном топливе кажется на первый взгляд значительно меньшим, чем такие же затраты применительно к твердым видам топлива. Однако при этом умалчивается о необходимости строительства подводящих газопроводов, а их стоимость необходимо учитывать в экономических расчетах. Умалчивается об этом потому, что строительство газопроводов ведется за счет Газпрома. Но деньги, и большие, реально затрачиваются.

Пеллеты по цене топливной составляющей в 1 Гкал не очень выгодны. Все же необходимо отметить ряд преимуществ, по которым строительство таких источников теплоснабжения весьма целесообразно. Применение пеллет как топлива позволяет исключить постоянное присутствие обслуживаемого персонала (периодический осмотр оборудования, приемка пеллет), что существенно снижает затраты на обслуживание котельной. Повышается качество отпускаемого продукта, достигается стабилизация температуры воды отпускаемой потребителю по заданному графику в зависимости от температуры наружного воздуха. А при небольших тепловых нагрузках 50-500 кВт отсутствие сменного персонала в котельной будет снижать стоимость 1 Гкал в несколько раз.

Дополнительно необходимо отметить, что ряд регионов очень заинтересован в производстве пеллет из соломы, лузги и других отходов переработки сельского хозяйства. Цена на такие пеллеты, по нашим сведениям (мы сейчас покупаем пеллеты из лузги по цене около 2000 руб. за тонну для испытаний наших котлов), практически вдвое ниже, чем на дровяные пеллеты а это уже 720 руб. стоимости топлива в 1 Гкал вырабатываемого тепла против 1440 руб., рассчитанных для дровяных пеллет.

Таким образом, биотопливо по экономическим показателям на сегодняшний день вполне конкурентоспособно. Остается преодолеть одно серьезное препятствие на пути строительства котельных на биотопливе — отсутствие инвестора. Экономическая целесообразность уже есть, остается получить гарантии.

Согласно закону 131 («Об общих принципах организации местного самоуправления»), сегодня все вопросы жилищно-коммунального комплекса должны решаться на местах в муниципальных образованиях. Однако очевидно, что сельское поселение не обладает достаточным ресурсом для обеспечения гарантий таких значительных инвестиций, то же касается и районных администраций.

Остается субъект федерации. Здесь же можно столкнуться с совершенно разными подходами к решению этой проблемы. Некоторые субъекты федерации, ссылаясь на 131-й закон, не хотят даже разговаривать на эту тему — это, мол, полномочия 1-го уровня, когда «рванет», тогда об этом и подумаем. При этом ведутся совершенно абстрактные разговоры о какой-то коммерческой привлекательности в области строительства таких котельных, что является неправдой, при отсутствии, строго говоря, возможности получения (особо отмечаю реального получения) инвестиционной надбавки к тарифу за тепло. Поясню. Инвестор вкладывает деньги, строит котельную, подписывает инвестиционный договор, где учтена инвестиционная надбавка и оговорен период окупаемости проекта, а затем не получает в нормальном режиме ни самого тарифа, ни тем более инвестиционной надбавки. При этом остановить котельную нельзя: тут же в дело вмешивается прокуратура, слышатся окрики со стороны, не платящей администрации об отсутствии социальной ответственности. И спросить не с кого, поскольку нет реального гаранта, способного в случае невыплат ответить по обязательствам или призвать неплательщика к выполнению своих обязательств. В такой бизнес никто не хочет идти и не пойдет.

В некоторых субъектах федерации — таких, как Кировская область, Новгородская область, с которыми мы сталкивались, вопрос выдачи гарантий для взятия кредитов под строительство котельных принимается к рассмотрению как возможный вариант решения замены устаревших котельных. Но в целом, пожалуй (и это видно из публикаций в открытой печати), каких-то более или менее масштабных программ не видно. Иными словами, все, как в добрые старые времена: с жаром говорим о потерях в сетях (до 40%), о низком КПД котельных (доходит до нижнего предела 45%) и т. п., но ничего не делаем.

Сроки окупаемости

Еще раз подчеркнем экономическая целесообразность, окупаемость проектов просматривается. На сегодняшний день строительство сельских котельных в комплексе с тепловыми сетями окупится примерно за 8 — 10 лет, причем этот срок реален для объектов с тепловой нагрузкой от 2 до 7 МВт. Если нагрузка превышает 7 МВт, срок окупаемости значительно сокращается.

Для котельных мощностью менее 2 МВт необходима программа со специальным участием субъектов Федерации — поскольку срок окупаемости таких котельных уходит за 10 лет, и разговаривать с инвестором становится трудно.

Здесь необходимо участие и поддержка государства в виде определенных преференций для участников проекта, например в виде субсидирования процентной ставки, либо прямого участия субъектов Федерации в финансировании, конечно же, при условии окупаемости проекта, хотя и с несколько увеличенным сроком окупаемости.

Другой вариант включать в качестве добавки объекты с большим сроком окупаемости в эффективную программу, удлиняя ее, но незначительно.

Потери тепла

На сегодняшний день всеми признается, что потери при выработке тепла и по пути его доставки к конечному потребителю достигает 40 — 50 %, т. е. мы отапливаем «улицу» и сжигаем ценного невосстанавливаемого органического топлива почти вдвое больше требуемого.

Экономические предпосылки для перехода на возобновляемые виды топлива реально уже существуют. Сравнительные расчеты по стоимости топливной составляющей в 1 Гкал мы проводили исходя из КПД при сжигании угля и мазута по ГОСТу, т. е. более 80%, а не из тех реалий, которые существуют и описаны выше. Это делает еще более привлекательной идею перевода котельных на биотопливо в результате реализации неизбежной реконструкции устаревшей котельной техники. Однако ситуация, сложившаяся в коммунальном хозяйстве, не меняется: нет не то что ажиотажа, но даже и видимого движения в направлении модернизации. Это напоминает схему неполучения лицензии на эксплуатацию систем теплоснабжения — вам не выдадут лицензию, потому что у вас нет в эксплуатации газовой котельной, а котельную в эксплуатацию не дадут, потому что нет лицензии; такой ребус не разрешим. В общем, при наличии со всех сторон объективных предпосылок и целесообразности реконструкции и модернизации коммунальных котельных с переводом на биотопливо движения в этом направлении нет. Причина состоит в том, что нет того механизма, который бы запустил этот процесс, отсутствуют деньги. Без четких гарантий возврата денег их никто не даст. А тот, кто может дать гарантии и наладить контроль возврата денег через тарифную составляющую, ничего не делает под прикрытием 131-го закона. Мы все видим и горячо обсуждаем, как это делается на практике: если где-то уже не может работать котельная, и зимой она останавливается вовсе, там осуществляется ремонт в виде латания дыр, либо производят частичную замену оборудования. В отдельных случаях осуществляется модернизация.

Таким образом, мы наблюдаем все-таки отдельные, весьма скудные, ростки нового в коммунальной отопительной технике. По этой причине у нас совсем немного предприятий, производящих котельную технику, которая работает на твердом топливе, включая биотопливо. В Финляндии таких производителей более 40, у нас на Северо-Западе «два с половиной», т. е. спрос порождает предложение.

8 июня 2018

Долгие годы руководство деревообрабатывающих предприятий ломало голову, как избавиться от залежей опилок, стружки и других отходов. Чем крупнее производство, тем внушительней масштаб проблемы. Идея использовать отходы производства для генерации тепла и электроэнергии в России ещё недавно многими не воспринималась серьёзно. Однако в последнее время всё больше компаний стали переходить на биотопливо, делая производство, по сути, безотходным и закрывая две значительные статьи бюджета: утилизацию отходов и теплоснабжение .

Для многих компаний использование механизированных твёрдотопливных котельных стало своего рода технологическим прорывом. Говорить о том, насколько эффективны и экономически выгодны такие автономные котлы в деревообработке, излишне. Это ясно, как белый день. На предприятиях лесоперерабатывающего комплекса и фанерных заводах за счёт их работы осуществляется обогрев комплекса сушильных камер или системы отопления.
В принципе, такие котельные могут применяться и для организации центрального отопления квартир в городах и посёлках, расположенных поблизости с крупными деревоперерабатывающими предприятиями. Подобная практика в России уже есть.

По порядку

Механизированная котельная - это комплексное решение, которое подходит для обогрева и обеспечения горячим водоснабжением различных типов помещений: бытовых, промышленных, социальных и административных.
Модульная конструкция и полная заводская готовность позволяет оперативно транспортировать оборудование автомобильным транспортом и способствует быстрому монтажу на месте установки. Получение тепловой энергии осуществляется за счёт сжигания биотоплива и передаётся потребителю посредством нагретого до 105 градусов теплоносителя. Комплекс котельной представляет логическую систему взаимосвязей обеспечения и доставки топлива, его хранения и подачи, сжигания и получения тепловой энергии.
Оборудование состоит из нескольких систем:
— система приёмки, складирования и подачи биотоплива (топливный приёмник, загрузчик, топливный склад);
— система сжигания биотоплива с производством тепловой энергии (один или несколько водогрейных биотопливных котлов);
— система аспирации дымовых газов (золоуловитель с дымососом, дымоходы, боровные части, дымовые трубы);
— система золоудаления (устанавливается как опция на котлы на биотопливе с высоким процентом зольности);
— система автоматического регулирования дозирования подачи топлива и управления процессами оптимального горения и теплообмена в котле.
Для технологичности изготовления, сокращения объёма монтажных работ, повышения уровня ремонтопригодности и удобства обслуживания оборудование котельной сгруппировано в модули:
1 - приёмно-выгрузочный модуль для приёмки биотоплива из самосвального автотранспорта и выгрузки на перегрузочный транспортёр;
2 - накопительно-выгрузочный модуль для накопления необходимого объёма топлива, обеспечивающего бесперебойную работу котельной с номинальной мощностью в течение 4-5 суток и дозированной выгрузкой биотоплива на транспортёры, подающие его в топку;
3 - водогрейные котлы, обеспечивающие производство тепла в форме нагретой до 95-105 градусов воды;
4 - система автоматизированного управления, осуществляющая текущий контроль и регулирование таких параметров, как разрежение в топочном объёме котла, надлежащее качество сжигания топлива, теплопроизводительность.
Проект каждой котельной, как правило, индивидуален. Состав оборудования и его размещение напрямую зависят от поставленных задач, вида топлива, параметров эксплуатации и множества других факторов. Работа сотрудников компании «Теплоресурс» заключается в том, найти наиболее удобный и грамотный способ решения поставленной задачи.

Сначала планирование

Прежде чем планировать котельную, нужно отдавать себе отчёт, что в большинстве случаев строительство новой - более затратное мероприятие по сравнению с реконструкцией старой. Для проектирования потребуется план местности с обозначенными магистралями водоснабжения и канализации, желательна топография местности. При организации котельной в уже существующем здании потребуется экспликация помещения с точными размерами. Заказчик может сделать это самостоятельно или воспользоваться услугами специалистов «Теплоресурса», но нужно понимать, что точный план помещения - залог успешного монтажа оборудования в запланированные сроки.
После получения технического задания группа конструкторов подберёт оптимальный набор оборудования и проработает логическую схему его размещения. Согласно эскизному проекту будут предложены решения по топливоподаче и хранению запасов топлива, способы подвоза и загрузки его на склад.

Строго по снипам

В случае реконструкции или строительства новой котельной заказчику предлагается разработанная принципиальная схема и расчёт котельной, на основе которых будет выполнено проектирование строительства.
Стоит подчеркнуть, что каждая котельная компании «Теплоресурс» разработана на основе СНиП 2-35-76 «Котельные установки». Расчет и проект выполняется аттестованными специалистами. Проектная организация проводит все необходимые согласования.
За время работы предприятия сделано немало котельных, начиная с минимального набора (комплектование топливными складами, перевод котельной с одного вида топлива на другой) и заканчивая сдачей «под ключ». Большая часть оборудования изготавливается на заводе, а комплектующие элементы приобретаются у надёжных и проверенных поставщиков.
Всё оборудование изготавливается с учётом транспортных габаритов для перевозки автомобильным и железнодорожным транспортом. Что касается монтажа, то здесь есть несколько вариантов - на выбор заказчика. По его желанию, вместе с оборудованием отправляется полный набор документации с рекомендациями и пояснениями, с помощью которых можно осуществить монтажные работы собственными силами. Если он предпочитает доверить это профессионалам, компания «Теплоресурс» предлагает разные виды услуг - от шеф-монтажа до выезда монтажной бригады.
Проведение комплекса пуско-наладочных работ и обучение персонала эксплуатации оборудования производится специалистами предприятия и подтверждается актом, который даёт право на гарантийное обслуживание. Но даже после истечения гарантийного срока, в случае возникновения неисправностей нашего оборудования, группа сервисного обслуживания оперативно прибудет на объект и поможет устранить неисправность.®

20 апреля 2018

В предыдущем материале мы подробно описали процесс создания древесных гранул. Закономерно, что следующим шагом в этой цепочке должно стать оборудование, для которого эта продукция выпускается - котельные установки на биотопливе. Наши партнёры - специалисты компании «Ковровские котлы» - поделились своим опытом и рассказали о выборе такого оборудования - с учётом актуальных предложений на рынке.

Мощность и количество котлов

Отправной точкой при выборе любой котельной является определение мощности и её распределения по котлам. На первый взгляд, ничего сложного: посчитать по таблице, прикинуть свой объём отапливаемых помещений и/или добавить объём сушильных камер с коэффициентом и получить результат. Однако в этом деле есть несколько очень важных нюансов.
При выборе оборудования стоит заострить внимание на минимальной мощности автоматизированного твердотопливного котла. Как правило, она составляет от 30% (у современных моделей) до 70%(у самых старых котлов). Поэтому, если диапазон регулировки небольшой, потребитель может попасть в неприятную ситуацию: когда на улице потеплеет, снизить подачу тепла уже не получится. В связи с этим имеет смысл раздробить мощность на два котла: в таком варианте будет проще работать в демисезонные периоды со 100-процентным резервом в случае полной остановки. Таким образом удастся застраховаться от будущих поломок и простоя оборудования - особенно в зимний период. Правда, есть у такого решения и минусы. Два котла чаще всего выходят дороже, и занимают они больше места. К тому же обслуживать две машины затратнее, чем одну, ведь приходится работать с в два раза большим количеством двигателей, датчиков и прочих комплектующих, которые будут требовать необходимого сервиса. Поэтому выбор всегда за потребителем.

Типы исполнения котлов

Второе, на что стоит обратить внимание, это тип исполнения самого котла. Извечный вопрос: водотрубный или жаротрубный/дымогарный? Принципиальная разница двух схем теплопередачи заключается в конструкции теплообменной части, где продукты сгорания биомассы передают свою энергию теплоносителю (воде, например). Жаротрубно-дымогарное исполнение - это, по сути, бочка с водой, она пронизана трубами, внутри которых движется горячий поток газов от горения. Водотрубное исполнение - вариант «наоборот»: внутри трубки бежит вода, а снаружи её нагревает тепло.
Казалось бы, какая разница? На самом деле, большая. В результате сжигания древесины в дымовых газах остаются частицы сажи, которые при некорректной настройке тяги могут налипать на стенках этих труб. От этого никак не защититься. Эти отложения требуют механической чистки ёршиком (возможны бесконтактные решения). Чистить круглую трубу внутри в жаротрубном/дымогарном котле или ту же круглую трубу, к тому же навитую в совсем непрямые экраны, снаружи в водотрубном - это две разные вещи. Вариант «не чистить вообще» следует отбросить сразу, поскольку в таком случае через полгода, а то и раньше, теплопередача уменьшится в среднем на 60-70% и мощность котла упадёт минимум в разы.
Ещё один большой минус водотрубных котлов - ограничение минимальной скорости потока теплоносителя внутри трубочки, по которой бежит вода. Если она не обеспечена мощным насосом или электроснабжение вдруг прекратится (сломается насос, износится крыльчатка, забьётся фильтр и т. д.), то водотрубный котёл сразу же даст течь. Чтобы нагреть бочку с водой, в которой несколько «кубов» (в жаротрубном котле), и локально трубку, где воды всего несколько сот граммов, до критической температуры разрушения, потребуется разное время А это означает разное время на реагирование персонала.
Далее, нужно понимать, что водотрубная система менее металлоёмкая, а значит, она намного дешевле в производстве. Даже если сравнить сухую массу котлов, то разница будет отличаться в разы. Производство водотрубных котлов дешевле, нежели жаротрубных. Но при этом на насосы для водотрубных придётся неслабо потратиться. Они должны быть более производительны по протоку.

Очистка дымовых газов

Нюанс, на котором следует остановиться - это очистка дымовых газов. Тех самых, о которых шла речь выше, и в которых в любом случае в той или иной мере присутствует сажа. Некоторые котлостроители предлагают оборудование без циклона очистки и дымососа. Но это - путь в никуда. Сэкономить тут не получится, а работа котла в итоге будет неправильной, история может закончиться возгоранием. Часто можно услышать: «Меня не интересуют выбросы и чёрный дым из трубы!», «Кто тут ко мне придёт? Меня не видно, и на окраине я!» или «Я работаю в деревне!». Нет, так дело не пойдёт. Согласитесь, когда вокруг котельной снег становится чёрным, это первый звоночек навострить уши. Если собственник не беспокоится о природе, то его однозначно должна волновать опасность потерять производство во время пожара. Ведь одна такая чёрная частичка, зимой упавшая на снег, летом может долететь ещё недогоревшая.

Система автоматики

Следующий момент, требующий более углублённого внимания со стороны покупателя, это система автоматики. Производители могут писать «в автоматическом режиме…», но на деле всё оказывается не так, как себе это представляет заказчик. Всегда требуется уточнение, что именно понимается под термином «система автоматики». Что конкретно работает в автоматическом режиме, а что оператору придётся подкручивать на месте.
Стоит пояснить, что вопрос здесь заключается в правильной организации горения биотоплива, а точнее - в правильном смесеобразовании в топочном устройстве. Разберёмся, что это такое. Для правильного горения необходимо соблюдать точную пропорцию топлива и кислорода, чтобы достигнуть требуемой температуры теплоносителя, точно так же, как в двигателе автомобиля. Если кислорода будет слишком мало, будет происходить неполное сгорание, и из дымовой трубы пойдёт чёрный дым (углерод не до конца окислился). Опасность состоит в том, что этот процесс может закончиться теперь уже за пределами котельной, что приведёт к возгоранию. Если кислорода будет слишком много, будут образовываться вредные газы с названием NОx, и экологи не упустят такой шанс наказания владельца этого оборудования. Вот и получается, что печку сложить может каждый печник, а вот управлять процессом горения не всем по зубам.
Из опыта общения с владельцами котельных установок можно сделать вывод, что что многие под автоматизацией понимают механизацию подачи топлива, а кислород регулируют на глаз. Далеко не все знают, что такое газоанализатор и контроль кислорода, и, самое главное, чем грозит неправильная настройка.
Работа любого оборудования, в том числе котла на биотопливе, сопряжена со многими тонкостями, знания о которых приходят вместе с опытом работы с такими системами. Поэтому при выборе подобных агрегатов лучше всего прибегнуть к помощи специалистов.

Если вы выбираете оборудование для котельной на биотопливе, то главным критерием должен стать тот фактор, какое из видов биотоплива является наиболее доступным для вашего предприятия. Если вы, например, владелец лесопилки и имеете большое количество опилок и древесной щепы, то вам необходимо приобрести оборудование для сжигания влажного топлива. Если же вы директор мебельной фабрики, то, скорее всего, отходами производства вашей компании будет сухая щепа, что позволит применять биокотельные для сухого топлива. В этом случае возрастает экономия энергии в процессе сгорания, что приводит к более высокой эффективности процесса. Это позволяет говорить о преимуществах использования просушенных опилок и стружки. Если же у вас имеется или вы намерены приобрести установку для изготовления пеллет, то в этом случае вы сможете применять оборудование для сжигания облагороженного биотоплива − самый высокотехнологичный способ производства энергии из биомассы.

Как правило, различают три типа оборудования: для сжигания облагороженного биотоплива с влажностью 5-15%; для сухого топлива с влажностью 15-35%; для влажного топлива с влажностью 35-60%.

Нужно отметить, что чем выше влажность топлива, тем дороже обходится производство тепла, тем больше котел, топка, мощность вентиляторов, склад для хранения топлива, риск смерзания и т.  д. Кроме влажности определяющими характеристиками топлива при выборе оборудования являются форма и зольность.

Оборудование для сжигания биотоплива состоит из ряда компонентов, которые могут быть сгруппированы следующим образом:

• система складирования и подачи топлива;
• система сжигания;
• система дымовых газов;
• система золоудаления;
• система регулирования и контроля.

Типичная установка для сжигания щепы представлена на рис. 1.

Существует несколько способов складирования и подачи топлива. Ниже описывается один из них, показавший себя наиболее приемлемым при сжигании щепы.

Топливный склад

Конструкция и размеры топливного склада должны соответствовать типу топлива, размеру котельной, условиям поставки топлива и времени работы котельной. Комбинация наружного склада с запасом топлива примерно на неделю работы котельной с небольшим складом с автоматической подачей, рассчитанным примерно на 48 часов работы, − наиболее часто встречающееся решение.

Наружный склад, обслуживаемый тракторами, строится на асфальтовой или бетонной площадке. С целью защиты от попадания пыли за пределы склада он ограждается забором либо возводится полностью крытым. Такой тип склада очень рентабелен, а возможность применения тракторов снижает затраты по его обслуживанию и обеспечивает бесперебойную работу.

Подача топлива на склад может быть решена в разных вариантах. Для этого могут быть использованы самые различные виды машин. Исключение составляют склады с недостаточно высокой крышей, что препятствует использованию транспортных средств с верхней загрузкой. Существует множество различных транспортных средств, так что выбрать оптимальное решение нелегко.

Как правило, автоматический склад соединен с главным складом и обслуживается тракторами или, в отдельных случаях, тельферами с манипулятором. Если позволяет пространство, можно разгружать щепу прямо на автоматический склад. Для того чтобы упростить загрузку, автоматический склад не имеет ворот, и, поскольку ширина скребкового транспортера около 5 м, тракторы могут наезжать на толкатели. Высота загрузки топлива в автоматическом складе ограничена примерно 3 м и зависит от мощности гидравлической системы.

Подача топлива

1. Гидравлическая станция
2. Упорная балка цилиндров
3. Гидравлические цилиндры
4. Толкатели
5. Вал-разрыхлитель
6. Приемный канал
7. Выгружной шнек
8. Привод шнека

Для подачи топлива с автоматического склада используются шнековые и скребковые транспортеры. В последние годы предпочтение отдается скребковым транспортерам, поскольку они более прочны и менее чувствительны к качеству топлива. К тому же они позволяют изменять направление скребкового конвейера, что уменьшает количество необходимых трансмиссий и приводов.

Склады, снабженные донными гидравлическими штанговыми толкателями, являются наилучшим решением и используются в большинстве случаев. Толкатели двигаются вперед или назад по полу склада в зависимости от положения гидравлического привода. Когда толкатель доходит до конечного положения, давление возрастает и переключает привод на обратное направление.

Толкатель подает топливо на вал-разрыхлитель (установлен в конце автоматического склада), служащий для выравнивания топлива и особенно необходимый в случаях смерзания топлива. Вал также выполняет функцию управления загрузкой шнекового конвейера, выгружающего топливо со склада. Это происходит с помощью устройства, отключающего или запускающего штанговые толкатели. Система конвейеров подает топливо в промежуточный бункер, расположенный над топкой или перед топкой. Этот бункер выполняет три функции:

• обеспечивает равномерную подачу топлива на решетку толкателем;
• служит «воздушным замком», препятствующим обратному возгоранию;
• предотвращает присосы воздуха и обеспечивает возможность правильного регулирования процесса горения.

Топливный бункер снабжен в верхней части заслонкой, которая при прекращении подачи топлива закрывается.

Сжигание щепы

Выбор подходящего оборудования в принципе зависит от того, сухую или влажную щепу предполагается сжигать. Если щепа влажная, предпочтительно остановиться на конструкции котла с предтопком, имеющего тяжелую обмуровку без или с небольшими поверхностями нагрева, чтобы обеспечить достаточно высокую температуру для полноценного сжигания. Причина заключается в том, что при сжигании влажного топлива образуется много газов и требуется больше тепла, чтобы испарить содержащееся в топливе большое количество влаги. Топочные газы не должны вступать в контакт с поверхностями нагрева до того, как их горючая составляющая не выгорела полностью. Если этого не происходит, то конечным продуктом будет являться не СО 2 , а промежуточный продукт − СО. Когда газы полностью сгорели, они отдают тепло охлаждаемым водой поверхностям нагрева котла.

Если щепа сухая, то температура горения может быть слишком высокой. Это, помимо нежелательных выбросов NO 2 , может привести к серьезным повреждениям обмуровки, в большинстве случаев не приспособленной к температурам свыше 1300°С. Поэтому при сжигании сухого топлива в топке должны иметься охлаждаемые поверхности для отбора излишнего тепла.

Граница между сухим и влажным топливом лежит в районе 30% влажности. Обычно указывается и высшая граница влажности − 55%. Если влажность топлива выше, очень трудно достичь хорошего сгорания и обеспечить достаточную мощность «нормального», не приспособленного для сжигания топлива такой степени влажности оборудования.

На рис. 3 схематически показано, как влияет на оборудование влажность топлива.

Загрузка топки и решетки

Загрузка топки может происходить различными способами: либо с помощью шнека, либо толкателя (стокера). Последнее решение является преобладающим. Стокер представляет собой гидравлический скребок, расположенный на дне топливного бункера и подающий топливо на решетку. Стокер может считаться первой подвижной ступенью решетки. В зависимости от размеров топки предусматривают один или несколько стокеров. При мощности котла в 4 МВт стокеров обычно два.

В установках мощностью от 2 до 20 МВт чаще всего используются колосниковые решетки. На решетке происходят следующие процессы:

• прогрев и сушка топлива, происходящая в верхней части;
• выход летучих веществ, горючих газов (СО, Н 2 , СН4, которые затем сгорают);
• горение коксового остатка (углерода).

Решетки чаще всего бывают наклонными и подвижными, чтобы обеспечить достаточное и контролируемое передвижение топлива в топке. Подвижная решетка, как показывает опыт, препятствует также спеканию золы в большие, мешающие нормальному процессу горения комки. Решетка состоит из нескольких секций. Каждая вторая секция может двигаться вперед и назад, проталкивая топливо. Подвижность достигается с помощью гидравлического привода. При большем количестве топлива частота движений решетки увеличивается. Балки, на которых крепятся элементы решетки, часто имеют водяное охлаждение, в то время как секции решетки охлаждаются первичным воздухом.

Воздух

Воздух, необходимый для сжигания топлива, делится на первичный и вторичный. Первичный воздух подается под решетку и предназначен главным образом для сушки и газификации топлива, а также для сжигания той части топлива, которая не газифицируется.

Первичный воздух подается в несколько зон под подвижной решеткой. Зон этих как минимум две, а в установке мощностью 4 МВт их обычно три, а иногда и четыре. Каждая зона имеет свою заслонку и снабжается воздухом от вентилятора первичного воздуха.

Вторичный воздух подается отдельным вентилятором, часто с регулируемым числом оборотов. Воздух должен подаваться с большой скоростью через регулируемые сопла так, чтобы обеспечить хорошее смешивание газов и воздуха.

Третичный воздух − это тоже вторичный воздух, подаваемый на выходе из топки и предназначенный для обеспечения окончательного сгорания. Источником его является чаще всего вентилятор вторичного воздуха.

Примеры топок

Существует много поставщиков такого котельного оборудования, о котором идет речь в этой статье. Шведские изготовители представляют собой самую большую группу. Среди них можно назвать KMW, Saxlund, Hotab, Järnförsen, Osby, Zander и Ingerström, TEEM. Эти производители, чьи конструкции решеток и систем подачи топлива могут заметно отличаться друг от друга, поставляют котлы как для сухого, так и для влажного топлива, причем конструкция приспосабливается к тому виду топлива, которым располагает заказчик.

Котлы

Тепло дымовых газов передается с помощью теплопередающих (конвективных) поверхностей котла посредством водотрубных, жаротрубных дымотрубных установок. Вертикальный жаротрубный котел − наиболее распространенный тип котла. Такие котлы обладают существенным преимуществом: они не занимают много места и удобны в эксплуатации, поскольку очистка проводится в вертикальном направлении снизу. Существует множество конструкций котлов. Они могут быть интегрированы с топкой или расположены рядом с ней или над ней. Котел может также стоять отдельно и соединяться с топкой через газоход.

Система дымовых газов

Система дымовых газов предназначена для отвода дымовых газов после их прохождения через котел и удаления их через дымовую трубу. Система состоит, как правило, из дымососа, системы очистки дымовых газов и газоходов. Дымосос − это очень важный, можно сказать, критический компонент оборудования. Он должен работать постоянно, поддерживая разрежение в топке. Работа дымососа регулируется различными способами: либо с помощью шибера, либо, что обычно применяется в современном оборудовании, с помощью регулятора числа оборотов, что выгоднее с точки зрения энергосбережения.

Количество дымовых газов в системе зависит от вида топлива, его влажности, температуры дымовых газов и избытка воздуха. Системы дымовых газов в небольших котельных чаще всего рассчитаны на максимальную температуру дымовых газов 250°С. Рабочая температура дымовых газов в таких установках составляет 200°С. Уменьшение коэффициента избытка воздуха с 2 (О 2 =10,7%) до 1,6 (О 2 =7,6%) снижает количество дымовых газов примерно на 20%. Уменьшение влажности с 50 до 40% снижает количество дымовых газов примерно на 7%.

В последнее время система дымовых газов часто дополняется системой так называемой рециркуляции дымовых газов. Это означает, что дымовые газы после очистки возвращаются в топку и используются в качестве воздуха для горения. В результате интенсивность горения снижается, поскольку в дымовых газах мало кислорода. Другой важный природоохранный и экономический эффект рециркуляции − снижение выбросов NO 2 .

Рециркуляция дымовых газов осуществляется с помощью отдельного вентилятора, установленного после системы очистки, который подает дымовые газы в топку, чаще всего над решеткой. Регулирование вентилятора может осуществляться как шибером, так и числом оборотов на основе показаний датчика температуры в топке. Вентилятор включается тогда, когда температура превышает, например, 1000°С. Рециркуляция дымовых газов особенно актуальна, когда ожидаются проблемы со слишком высокой температурой в топке. Такие проблемы часто возникают, если в котле используется более сухое, чем расчетное, топливо.

Очистка дымовых газов

Существует много конструкций для улавливания летучей золы. С определенной степенью упрощения можно разделить их на следующие основные типы:

• динамические (инерционные) золоуловители, в которых используются гравитационные и инерционные силы, влияющие на уносимые с газом частицы;
• текстильные фильтры, изготавливаемые, как правило, из волокна;
• электрофильтры, в которых используются электростатические силы заряженных частиц;
• водяные (мокрые) золоуловители, которые вымывают частицы водой, распыляемой в уходящих газах.

Степень очистки выражается в отношении уловленной золы к общему количеству золы до работы золоуловителя. Обычно количество золы измеряется как до, так и после золоуловителя.

Степень очистки = (Содержание золы до золоуловителя − Содержание золы после золоуловителя) : Содержание золы до золоуловителя х 100%.

Степень очистки может быть уточнена только тогда, когда известно распределение частиц золы по размерам.

Для того чтобы описать летучую золу, используются диаграммы распределения частиц по размерам, или, как их ещё называют, рассевочные кривые. Кривая выводится путем определения количества частиц разного размера при просеивании золы через проволочные сита с различным диаметром отверстий. Ту часть золы, которая не просеивается через сито, взвешивают и учитывают её процентное отношение к общему количеству просеиваемой золы.

Золоуловитель с достаточно умеренной степенью очистки может показать очень высокий коэффициент очистки, если он используется для очистки газов с высоким содержанием крупных частиц золы, скажем 5%. И все равно может оказаться, что выброс летучей золы будет выше допустимого, поскольку общее содержание золы в газах было велико.

Выбор метода очистки зависит от нескольких факторов:

• свойств золы;
• требований по выбросам;
• характера топлива;
• способа сжигания.

Прежде чем выбирать фильтр, необходимо уточнить все эти данные, иначе результат может быть обескураживающим.

Мультициклон − самый распространенный тип динамических золоуловителей. Агрегат состоит из нескольких небольших уловителей типа циклон, соединенных параллельно. Диаметр циклонов варьируется от 125 до 250 мм. Небольшие циклоны помещены в кожух, на дне которого чаще всего имеется пылевой бункер. Количество циклонов в мультициклоне может быть от 4 до 200. Мультициклоны дешевы, надежны и прекрасно выполняют свою роль при сжигании твердого топлива до тех пор, пока требования к очистке не особенно высоки, поскольку они не улавливают наиболее легкие частицы.

Лучше всего мультициклоны работают при большой и постоянной нагрузке. Для того чтобы они функционировали нормально при нагрузке около 50% от номинальной, существуют два метода. Один из них состоит в том, что уже очищенные дымовые газы вновь подают на вход мультициклона, чтобы увеличить поток газов и, соответственно, сохранить необходимую степень очистки (полнопоточное регулирование). Другой метод построен на регулировании соотношения потоков или частичном отключении фильтра. При очень больших колебаниях нагрузки мультициклоны, собственно говоря, непригодны. Впрочем, при низкой нагрузке содержание частиц в дымовых газах и так невелико.

Удаление золы не представляет трудностей. Зола или собирается в золоприемник, или удаляется шнековым либо иным транспортером. Степень очистки в циклонах составляет 85-92% и зависит от содержания тонких фракций в золе. Если допустимый уровень эмиссии летучей золы составляет 300 мг / нм3 сухого газа, то выбор мультициклона в качестве золоуловителя является наиболее целесообразным.

При сжигании щепы содержание частиц золы после мультициклона обычно составляет 160-200 мг / нм 3 газов. Мультициклоны имеют стопроцентный доступ для ремонта, поскольку оборудование состоит главным образом из листового металла.

Текстильный рукавный фильтр − общее название для целого ряда золоуловителей, в которых газ проходит через волокнистый материал и частицы золы осаждаются частично на его поверхности, частично между волокнами. В качестве фильтрующего материала используется полиамид, полиэфир, тефлон и другие. Могут использоваться как тканые, так и нетканые материалы, а также их комбинация.

Обычно поверхность фильтра имеет форму рукава, но встречаются также складчатые и плоские кассеты. Рукава натянуты на стальные каркасы и чаще всего расположены вертикально, но существуют и конструкции с горизонтальным расположением рукавов. Газы поступают в рукав, и летучая зола оседает на их внутренней поверхности в виде зольных отложений.

Регулярная очистка фильтров важна для их правильного функционирования. Существует несколько основных методов очистки: встряхивание, обратная продувка и импульсная очистка. Наиболее распространенным методом является импульсная очистка. Она происходит с помощью сжатого воздуха, подаваемого в верхний конец каждого рукава через установленный на трубе мундштук. В этих мундштуках устанавливается сопло Вентури, чтобы быстро преобразовать энергию скорости воздуха в энергию давления. Ударная волна, получаемая таким образом, используется для резкого раздувания рукава, так что зольные отложения при этом отлипают от стенки фильтра.

Такую очистку с успехом проводят на работающем котле. Под фильтрующими рукавами зола собирается в воронки. Текстильные фильтры обеспечивают очень высокую степень золоулавливания и надежны в эксплуатации, пока фильтрующие материалы не повреждены и проводится их очистка. Теплостойкость материала, из которого изготовлены фильтры, ограничивает их использование температурой 240-280°С. Высокое содержание влаги и низкая температура дымовых газов могут быть причиной конденсации в фильтрующем материале и забивания фильтра. Эта опасность особенно велика в момент запуска котла, поэтому в фильтр вмонтированы специальные петлевые трубы для подогрева, чтобы избежать конденсации. Полагается делать также байпас, так что фильтр можно отключать, если его эксплуатационные характеристики не соответствуют требуемым.

Степень очистки в фильтрах очень высока и может в зависимости от нагрузки достигать 99,9%. Сопротивление в фильтре текстильном в сравнении с электростатическими фильтрами велико и составляет при нормальных эксплуатационных условиях 1000-1500 Па.

Фильтры довольно дороги в эксплуатации, поскольку рукава необходимо менять каждые три года. Затраты зависят также и от того, какой материал используется в фильтре. Ремонтодоступность − около 98%.

В электрофильтрах частицы, уносимые с газами, ионизируются при прохождении мимо проволочных электродов (эмиссионных или коронирующих), навитых на вертикальные пластины. Осадительные электроды, выполненные в виде пластин, заземлены, и благодаря разности потенциалов между коронирующими электродами и пластинами частицы золы оседают на осадительных электродах. Как эмиссионные, так и осадительные электроды очищаются встряхивающими устройствами, приводимыми в действие электромоторами, что обеспечивает их постоянное встряхивание.

Электростатические фильтры обеспечивают очень высокую степень очистки, очень надежны, эксплуатационные затраты и затраты на их обслуживание невелики. Степень золоулавливания обычно высока, но она зависит от проводящих свойств золы и размеров частиц золы. Эффективность электростатических фильтров и их размеры в гораздо большей степени, чем у других видов фильтров, зависят от физических и химических свойств золы, и такие фильтры обычно велики и дороги. Падение давления в электростатических фильтрах мало − 100-200 Па, поскольку скорость дымовых газов в них низка. Стоимость обслуживания невелика и составляет около 1% инвестиционных затрат. Ремонтодоступность − 99%.

Конденсация дымовых газов − метод не столько их очистки, сколько утилизации тепла. Тем не менее очищающий эффект метода в отношении золы и других эмиссий весьма значителен. Система конденсации дымовых газов состоит из установки, где дымовые газы насыщаются водой в конденсаторе, в результате чего они охлаждаются. Тепло обычно используется для горячего водоснабжения или в тепловых сетях − локальных или коммунальных. Перед тем как уйти в дымовую трубу, газы обычно снова нагреваются примерно до 100°С. Иногда дымовые газы охлаждаются до очень низкой температуры в увлажнителе, где полученное тепло и влага используются для подогрева воздуха, подаваемого для сжигания топлива. При этом потоки воздуха и дымовых газов увеличиваются, но и повышается количество тепла, которое может быть утилизировано в конденсаторе.

Очистка дымовых газов частично прямая, за счет отделения частиц золы в конденсаторе, частично непрямая, зависящая от уменьшения потребления топлива при повышении КПД котла. Большое значение имеет конструкция для насыщения газов влагой. Это может быть просто канал, куда впрыскивается вода, или специально сконструированный скруббер с равномерным распределением воды в газах и продолжительным контактом газов с водой.

Конденсатор всегда сочетается с каким-либо другим оборудованием для очистки газов. Оно варьируется от случая к случаю; есть примеры, где используются мультициклоны, циклоны грубой очистки и рукавные фильтры.

Степень очистки при конденсации находится в интервале 40-90%, в зависимости от топлива и содержания золы в газах. Можно достичь снижения эмиссии до 30 мг / МДж топлива или 100-125 мг / нм3 газов. Степень очистки конденсата при конденсации дымовых газов зависит, с одной стороны, от того, какие золоуловители установлены до контактного теплообменника, с другой − от того, какое топливо используется. Обычно хороший эффект дает разделение потоков воды от скруббера и контактного теплообменника, поскольку вода в последнем намного чище.

При сжигании древесного топлива и торфа водяная очистка относительно проста. Часто проводится обычное осаждение, иногда используются флокулянты. Показатель рН регулируется так, чтобы он не превышал 6,5.

Водная фаза после очистки может использоваться вновь в качестве воды для скруббера, осадок идет в канализацию. Осадок часто используется для увлажнения золы.

В табл. 1 показаны достоинства (+) и недостатки (-) различных систем золоулавливания.

Приблизительно правило, касающееся закупочной цены мультициклонов, текстильных и электрических фильтров, таково: они соотносятся друг с другом как 1:3:4.

Как правило, для очистки дымовых газов при сжигании биотоплива достаточно мультициклона. Но в определенных случаях, в частности если котельная находится в плотно заселенном районе, требования к выбросам золы повышаются и обойтись только мультициклоном не удается. Наиболее приемлемой альтернативой в таких случаях является установка конденсатора дымовых газов после мультициклона, что в большинстве случаев и делается. Таким образом достигается более высокая степень очистки и повышается коэффициент полезного действия котельной. Как уже было сказано, в отдельных случаях КПД может превышать 100%.

Шлакоудаление

Зола, образующаяся при горении, делится на топочную и летучую. Топочная зола и шлак удаляются непосредственно из топки, в то время как летучая зола уносится дымовыми газами и улавливается оборудованием для очистки дымовых газов. В топках с подвижной решеткой большая часть золы удаляется с помощью мощного, поперечно расположенного в конце решетки шнекового транспортера или другого специального устройства. Шнек рассчитывается так, чтобы он мог справиться со спекшейся, твердой золой. Эти узлы подвергаются большим нагрузкам и должны быть защищены от слишком высокой температуры. Это означает, что надо следить, чтобы транспортер был всегда покрыт защитным слоем золы. В небольших котельных зола часто удаляется вручную. Летучая зола, составляющая лишь небольшую часть от общего количества золы, улавливается.

Мокрое шлакоудаление

При этом способе зола, как топочная, так и летучая, падает в заполненный водой желоб, откуда она транспортируется далее. В желобе, расположенном под топкой, под уровнем воды имеются «воронки» для подачи первичного воздуха в различные зоны топки. Для изготовления зольных транспортеров используется обычная сталь, поскольку зола имеет щелочную реакцию и рН воды может достигать 12. При значении рН свыше 10 ржавления не происходит. Если рН воды слишком низок, его можно корректировать с помощью гидроксида натрия.

Влажное золоудаление удобно и надежно. Исчезают проблемы с запылением или тлеющей горячей золой. При этом способе золоудаления помимо всего прочего легче герметизировать топку. Впрочем, у этого метода есть и недостатки. Износ подвижных частей в воде может быть весьма заметным и требовать больших ремонтных работ. Щелочная вода представляет собой определенный риск для здоровья персонала. К тому же такая конструкция дороже и требует большей высоты помещения котельной.

Сухое шлакоудаление

Этот способ шлакоудаления может осуществляться как вручную, так и механически или пневматически. Пневматический транспорт золы обычно применяется в котельных мощностью свыше 10 МВт, в то время как в небольших котельных преобладает механическое золоудаление. Как уже было сказано, механическое шлакоудаление происходит с помощью шнековых транспортеров, расположенных под уровнем дна топки с одной из её сторон. Этот транспортер забирает золу не только в конце решетки, но и проваливающуюся через решетку. Эта зола подается на шнек толкателями в каждой из первичных зон. На этот же шнековый транспортер подается зола после золоулавливания, например из циклонов.

Зола в конечном итоге поступает в герметичный контейнер, чтобы избежать пыли. Помимо герметичности контейнер должен быть хорошо изолирован и находиться вне помещения. Удаление золы может происходить и с помощью ленточного транспортера, но шнек предпочтительнее, поскольку он может работать при больших углах наклона.

Сухое шлакоудаление очень распространено, прежде всего, по причине его дешевизны. Недостатками сухого шлакоудаления являются пыль, а также то, что при этом бывает трудно избежать присосов воздуха в топку через шнековый транспортер.

Системы регулирования

Современные котлы, работающие на биотопливе, оснащены более или менее сложными системами регулирования, автоматизирующими эксплуатацию котла. Система регулирования должна обеспечивать работу котла в так называемом модульном режиме, что означает, что мощность котла все время регулируется так, чтобы соответствовать потребностям тепловой сети. В этом случае все котельное оборудование, по крайней мере дымососы, работает постоянно. Модульный режим тем не менее возможен только в тех случаях, когда котел работает с нагрузкой выше минимальной, которая обычно составляет около 25% максимальной мощности.

При нагрузке ниже минимальной котел работает в режиме «включен / выключен»: котел работает только часть суток, а в остальное время его останавливают. Крайне желательно, чтобы котельные на биотопливе работали в модульном режиме максимальное количество времени. Не существует единой системы регулирования для работающих на биотопливе котлов. Такие системы, изготовленные различными производителями, могут значительно отличаться. Для небольших, работающих на щепе котлов существует потребность в автоматическом управлении уровнем топлива в топливном бункере, тягой для поддержания постоянного разрежения в котле и топке, а также температурой воды на выходе из котла для поддержания соответствия мощности котла потребностям сетей.

Регулировка наличия топлива в топливном бункере важна по трем причинам: чтобы обеспечить равномерную подачу толкателем топлива на решетку; чтобы обеспечить «воздушный замок» и воспрепятствовать обратному возгоранию; чтобы воспрепятствовать неконтролируемой подаче воздуха и таким образом обеспечить хорошее управление процессом горения.

Уровень топлива в топливном бункере должен быть всегда выше минимума, чтобы не дать возможности пламени распространиться с решетки назад в бункер. Чтобы этого не произошло, в верхней части топливного бункера имеется специальная крышка (демпфер), который автоматически закрывается, если в бункере нет топлива, и препятствует распространению огня. Помимо этого имеется автоматический разбрызгиватель воды (спринклер), включающийся автоматически в тех случаях, когда температура в бункере слишком высока. В бункере установлен также температурный датчик, дающий сигнал тревоги, так что оператор котельной может включить спринклер вручную.

Минимальный уровень топлива в бункере часто регулируется с помощью инфракрасного датчика. Передатчик и приемник расположены по обе стороны, так что, когда уровень опускается до минимального, включается автоматическая подача топлива с топливного склада. Загрузка топлива останавливается либо через определенное время, либо с помощью ещё одного датчика.

Количество топлива между минимальным и максимальным уровнем зависит от размеров котла. По практическим соображениям подача топлива в бункер не должна происходить чаще, чем 10 раз в час. Поддержание разрежения в топке и в котле очень важно с точки зрения безопасности. Разрежение, задаваемое в пределах 5-10 мм водного столба, регулируется механическим шибером на дымососе или, в отдельных случаях, регулированием числа его оборотов. Кратковременное повышение давления допустимо, но только на очень короткое время − 10-15 секунд.

Регулятор мощности является наиболее важным элементом системы. Его главной задачей является обеспечение того, чтобы температура воды на выходе из котла поддерживалась на постоянном, заранее выбранном уровне, например 110°С. Для поддержания этой температуры требуется управление подачей воздуха, движением решетки и подачей топлива.

Как это в принципе происходит? Если истинное значение температуры воды ниже, чем желаемое, а сетевая нагрузка возрастает, то регулятор мощности обеспечивает следующие меры:

• дается команда на увеличение оборотов вентиляторов первичного и вторичного воздуха;
• дается команда на увеличение частоты движения решетки;
• дается команда на более частую подачу топлива толкателем.

В результате этих мер увеличивается также подача топлива в бункер со склада, поскольку бункер опорожняется быстрее, в то же самое время дымосос увеличивает обороты вследствие увеличения количества газов. В дополнение к указанной схеме в современных котлах предусмотрено также автоматическое регулирование содержания О2 в дымовых газах. Это осуществляется с помощью отдельного регулятора на вентиляторе вторичного воздуха, который, таким образом, управляется в зависимости от нескольких параметров.

Очень важно также поддерживать на заданном уровне температуру обратной воды, которая на входе в котел никогда не должна быть ниже 70°С. Для того чтобы достичь этого, должен иметься обводной контур (байпас) с насосом, обеспечивающим подмешивание воды до нужной температуры.

Регулирование байпасом может происходить с помощью регулятора температуры или насоса с регулируемым числом оборотов. Иногда байпасом управляют вручную. Необходимые параметры устанавливаются поставщиками при запуске котельной, они же производят наладку систем регулирования. Тем не менее необходимо постоянно следить за настройкой и, возможно, корректировать её, поскольку отдельные параметры эксплуатации могут изменяться, например вид и качество топлива.

Каждая котельная должна иметь систему безопасности, обеспечивающую оповещение и остановку котла, если возникает какая-то угроза безопасности эксплуатации.

Сжигание соломы

В лесной местности целесообразно использовать древесные отходы для получения тепла, в сельскохозяйственных районах имеет смысл применять солому, лузгу и другие продукты сельского хозяйства.

Рассмотрим процесс сжигания соломы. Один из самых простых способов, который активно применяется в Европе (особенно в Дании), − сжигание целых тюков соломы. Вначале тюк соломы с помощью фронтального подъемника загружается через открытую топочную дверцу в топку, затем дверца закрывается и топливо зажигается. Воздух для горения подается сверху. Установка работает циклически.

Автоматизация сжигания соломы достигается за счет первоначального её измельчения. Возможна также непрерывная подача целых тюков соломы без предварительного измельчения.

Татьяна ШТЕРН, к. т.н., доцент