Котельное оборудование на биотопливе. Особенности выбора

В настоящее время более остро встает проблема поиска отличных от традиционных источников энергии. Запасы традиционных энергоносителей конечны и недешевы, поэтому предпочтение все чаще отдается возобновляемым источникам энергии. Человечество уже использует потенциал воды, ветра, Солнца, но также одним из возобновляемых источников топлива являются продукты жизнедеятельности самого человечества.

Специалисты Турбопар уже более 6-ти лет успешно занимаются проблемами утилизации отходов птицеводства, животноводства и в целом сельского хозяйства.

1. Виды биотоплива.

Под биотопливом понимается топливо, получаемое путем переработки побочных продуктов животного или растительного происхождения (биомассы). Это и древесина (щепа), и солома, и жмыхи, и лузга масличных культур, и продукты жизнедеятельности домашних животных и самого человека. И этот источник энергоресурсов будет существовать, пока будет существовать человек и наша планета.
Различные виды биотоплива имеют разный энергетический потенциал и, соответственно, требуют различного подхода к извлечению этого потенциала.

2. Методы использования биотоплива (подготовка к использованию в котельной для последующей подачи в котлы).

Существуют различные технологии по использованию биотоплива и приготовлению из него конечного продукта для подачи в топку котла. И подбор конкретной технологии к определенному виду биотоплива зависит от условий Заказчика. Ранее мы рассмотрели вопросы использование щепы , в данном разделе осветим вопросы утилизации других видов биотоплива, а также биоотходов.

В зависимости от влажности исходного топлива, его свойств и происхождения выделяют такие технологии как прямое сжигание, газификацию, либо получение биогаза. Так при влажности исходного топлива более 50%, как правило, целесообразнее использовать технологию получения биогаза, при влажности меньше 50% методы прямого сжигания топлива либо газификацию топлива.
Остановимся на общем описании каждого из указанных методов.

Метод с получением биогаза. Сущность данного метода заключается в следующем: биотопливо (биомасса) загружается в биореакторы, где происходит процесс брожения, в ходе которого метановые бактерии вырабатывают собственно первичный биогаз. Требования к данной технологии очень высоки, любое нарушение технологии либо температурных ре
жимов может привести к гибели бактерий, и соответственно к остановке биореактора, для его очистки.

Минусами данного метода являются как дополнительные затраты на увеличение влажности исходного биотоплива (в зависимости от времени года до 92-94%) и подогрев добавляемой воды (если технология применяется в регионах с холодными периодами года), так и довольно долгий срок приготовления непосредственно топлива – биогаза. Также надо учитывать, что при данной технологии общая масса исходного сырья уменьшается на 3-5%, т.е. как способ, в том числе и утилизации отходов, такая технология малоприменима (хотя продукт после брожения в некоторых случаях можно использовать как удобрение). Однако в то же время стоит отметить и такие несомненные плюсы данной технологии, как:
- высокая калорийность получаемого топлива (по характеристикам биогаз наиболее приближен к природному газу),
- использование полученного биогаза для различных нужд, в том числе для получения биотоплива для автомобилей,
- существенная экономия на процессе получения энергии, если влажность исходного топлива высока (от 65%).

Особняком в этой технологии стоит утилизация куриного помета кур-несушек, влажность которого может достигать 90 % и более. Это связанно в первую очередь с высоким содержанием азота в данном виде топлива, что приводит при применении данной технологии к образованию большого количества азотистой воды, которая требует дорогостоящих решений по утилизации.

Метод газификации. Метод основан на получение генераторного газа. Данная технология применяется при влажности топлива до 50% (даже если производители подобного оборудования и декларируют влажность выше, надо учесть, что они не обманывают, они просто говорят о влажности исходного топлива. В газификатор поступает брикет с максимальной влажностью 50%).
Данная технология требует брикетирования, в отличие от технологии, основанной на биогазе (при биогазовой технологии можно ограничиться участком приема топлива и смешения, после чего полученная первичная масса загружается в биореактор). Таким образом, в процессе появляются дополнительные электрические затраты на этот узел. Следует отметить также и требования по зольности исходного топлива, которая не должна превышать 40 % (максимально достижимое значение в ходе экспериментов на сегодняшний день 45% зольности). Связано это требование с тем, что эти технологии основаны на горении с ограниченной подачей воздуха. Топливо с высокой зольностью не будет иметь стабильного горения. Кроме того, потребуются значительные затраты для поддержания этого процесса. Также отметим, что получаемый газ имеет более низкие качественные характеристики в сравнении с биогазом (так калорийность и теплота сгорания генераторного газа может быть в 3-5 раз ниже биогаза). К тому же, если получившийся газ планируется подавать в ГПА, то требуется дополнительная система очистки газа от продуктов горения, а также камера охлаждения. Также следует учесть, что в настоящее время в основном эта технология развита на экспериментальном уровне, по крайней мере, на территории стран СНГ, и существуют сильные ограничения по возможному количеству перерабатываемой биомассы.

Данные технологии имеют и свои уникальные по сравнению с другими методами преимущества. Одно из основных достоинств данной технологии – она применима практически к любому виду топлива. При помощи данной технологии генераторный либо пиролизный газ можно получить не только из биомассы, но и из ТБО (твердо-бытовых отходов), продуктов нефтепереработки (пластмассы, полиэтилен и пр.). Данная технология наиболее стабильна и контролируема. Конечный продукт (генераторный газ) стабилен по составу. По капиталовложениям данный вариант сопоставим с методом прямого сжигания. Происходит значительная утилизация отходов, что тоже дает несомненный плюс данной технологии, также как и то, что продуктами горения при данной технологии являются (при утилизации именно биомассы) высококачественные удобрения. Заметим, что затрачиваемое время на получение конечного продукта в виде генераторного газа значительно ниже, чем при биогазовом методе (при биогазе время получения биогаза в зависимости от типа применяемого первоначального биотоплива может доходить до 12-14 дней), и зависит от мощности брикетера, времени на сушку и времени на газификацию. Напоследок отметим, что при данном методе также отсутствуют вредные выбросы в атмосферу.
Полученный генераторный газ подают в стандартные газовые котлы (паровые либо водогрейные), но с переработанными под генераторный газ горелками.

Метод прямого сжигания. Как понятно из названия, суть метода – прямое сжигание биотоплива. При данном методе ключевое значение имеет даже не котельное оборудование, а метод топливоподготовки, хотя существует связь между топливоподготовкой и планируемым способом сжигания (цепная решетка, вихрь, кипящий слой и т.д.).
Данная технология требует низкой влажности топлива (45% и ниже), также как и предыдущий метод чувствительна к зольности первичной биомассы. К тому же в зависимости от типа топлива может меняться и сам состав оборудования, причем радикально, как пример, от брикетеров до дробилок. Также не стоит забывать, что в классическом исполнении этой технологии при сжигании есть проблема выбросов дымовых газов, температурой порой до 250 0С, что естественно не способствует экологической обстановке вокруг комплекса мини-ТЭЦ. При этом система требует довольно дорогих систем фильтрации, чтобы уменьшить выбросы в атмосферу вредных веществ.
Данная технология является наиболее отработанной, хотя в современном мире с помощью этой технологии пытаются утилизировать все больше видов биотоплива. Технология востребована при переводе котельной в мини-ТЭЦ на местные виды топлива, что позволяет существенно уменьшить первоначальные капитальные вложения (надо понимать, что речь идет о твердотопливных котлах).
Может возникнуть вопрос, а какой же метод применим при влажности исходной биомассы 50-65%? И однозначный ответ не будет дан, так как это то пограничное значение, при котором все покажет экономический расчет и сравнение технологий.

Специалисты ТУРБОПАР выполняют:

1. Анализ существующего топлива.

2. Выбор наиболее эффективного сжигания топлива.

3. Эффект утилизации.
Что же дает использование биотоплива?
Конечно, самый главный эффект использования данного топлива заключен в существенной экономии денежных средств.
Но также немаловажным является тот момент, что в отличие от классических видов энергоресурсов (таких как уголь, газ, мазут), биотопливо возобновляемо. Данный вид топлива не исчерпаем. Рано или поздно человечество будет вынуждено получать энергию именно при помощи возобновляемых источников топлива.

Необходимо отметить, что биотопливом зачастую являются отходы, утилизация которых стоит достаточно дорого, да и что скрывать, данные отходы наносят вред окружающей среде. Таким образом, при использовании биотоплива, помимо экономии на электрической и тепловой энергии за счет собственной выработки, происходит существенная экономия на утилизации отходов, в том числе сельскохозяйственных, происходит экономия на площадях, ранее отводимых под хранение отходов перед их отправкой на утилизацию, поддержание экологии (экономия хотя бы на экологических штрафах).

Итак, подведём итог и выделим плюсы использования биотоплива:
1. Биотопливо возобновляемо.
2. Себестоимость биотоплива существенно ниже, нежели стоимость классического топлива.
3. Исходя из пункта 2 существенно ниже и стоимость получаемой тепловой и электрической энергий.
4. В качестве источников топлива можно рассматривать различные отходы, такие как солома, лузга масличных культур, отходы переработки сахара (жом, ботва), навоз/помет и многие другие отходы животного и растительного происхождения.
5. Конечным продуктом котельных и мини-ТЭЦ на биотопливе является не только тепловая и электрическая энергии. Очень часто отходы самих котельных и мини-ТЭЦ на биотопливе можно использовать в дальнейшем (удобрения, побочные продукты в виде химических соединений, строительная отрасль и т.д.).
6. Улучшение экологической обстановки.
7. Экономия, и очень часто существенная, на утилизации отходов, таких как навоз/помет, лузга масличных и т.д.

Описание котельной на биотопливе.

В данном разделе представлено описание нескольких котельных, учитывая способ приготовления конечного топлива.

Котельная на биогазе.

Как отмечалось выше, в основу положено приготовление биогаза с последующим его использованием.
Укрупненный состав оборудования такой котельной: площадка приема топлива, оборудование смешения биотоплива, биореакторы, система подачи топлива в биореакторы, системы очистки биогаза (если требуется). Далее в зависимости от целей котельной можно установить классический газовый котел (водогрейный либо паровой). При необходимости выработки электрической энергии в дополнение к тепловой возможна установка либо ГПА, либо газовой турбины, либо паровой турбины. После газовой турбины устанавливается котел-утилизатор.
Такую котельную можно поставить, в том числе и возле очистных сооружений , для утилизации иловых накоплений.

Котельная на генераторном газе.

Укрупненный состав такой котельной: площадка приема исходного топлива, оборудование смешения, оборудование сушки, брикетеры, газогенераторная установка. Полученный генераторный газ далее отправляется либо на котел газовый (водогрейный либо паровой) с адаптированными под этот газ горелками, либо на ГПА (в случае ГПА требуется система очистки генераторного газа). Реализованными на данный момент в странах СНГ являются проекты только на основе получения пиролиза при переработке древесной щепы.

Котельная с применением прямого сжигания.

Состав данной котельной может варьироваться в зависимости от вида биотоплива, планируемого к сжиганию.
Так, например, при утилизации лузги масличных культур укрупненный состав оборудования может состоять из: площадки приема биотоплива, транспортеров топлива, бункеров дозаторов топлива и самих котлов (водогрейных либо паровых). При необходимости смешения нескольких видов лузги либо добавления в лузгу других видов растительных отходов устанавливается оборудование смешения, сушки и брикетирования.
Далее приведен пример работы Турбопар, разработка предпроектного исследования утилизации куриного помета на Украине в 2010году.

Как выбиралась утилизация куриного помета. Краткое описание проекта.

Заказчиком была поставлена следующая задача: крупной птицефабрике требовалось утилизировать до 200 тонн подстилочного помета в день, с получением тепловой и электрической энергии. Работа мини-ТЭЦ круглосуточная и круглогодичная.
На территории стран СНГ подобных проектов нет. Наиболее узким местом в данном проекте является обработка исходной биомассы (подстилочного помета), поскольку ее влажность колеблется в зависимости от поры года. Сам по себе вид топлива, получаемый из данной биомассы, обладает средней теплотой сгорания и содержит много вредных веществ. Были рассмотрены различные варианты приготовления топлива для последующей подачи в котел – от прямой подачи в топку до пылевого метода сжигания (превращение исходного топлива в мелкодисперсную пыль, обладающую более высокими свойствами горения, с последующей подачей этого пылевидного топлива в специальные топки в котлах). В итоге предварительно был принят вариант следующего вида:
- устанавливается хранилище первичного топлива с запасом топлива на 7 дней беспрерывной работы ТЭЦ,
- после этого устанавливается оборудование смешения с другими видами биотоплива,
- оборудование сушки,
- измельчения до необходимых размеров частиц
- и подача в бункеры-дозаторы перед котлами.
Далее осуществляется подача из бункеров-дозаторов непосредственно в паровые котлы.
После котлов устанавливается одна или две паровые турбины конденсационного типа с регулируемыми оборами пара. Пар из отборов отправляется на собственные нужды котельной (на участок сушки топлива), и птицекомплекса.
Электрическая энергия используется на собственные нужды птицекомбината. Остатки неиспользованной электрической энергии передаются в общегосударственную электрическую сеть.
Также данная мини-ТЭЦ помимо электрической и тепловой энергий побочным продуктом будет давать высококачественное удобрение (зола - продукт горения биомассы), которое будет использоваться либо для собственных нужд, либо реализовываться на рынке удобрений (предусмотрен участок пакетирования удобрений).
Здесь намеренно не раскрывается способы утилизации дымовых газов мини-ТЭЦ и детального описания систем оборудования. Скажем только, что при реализации проекта предприятие вырабатывать в сутки около 144 МВт электрической энергии, столько же тепловой. Срок окупаемости данного проекта с учетом всех вложений составит три года. Выполняется архитектурная часть проекта Утилизация куриного помета.

паровые котлы, водогрейные котлы, проектирование очистных сооружений

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" №

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.®

Экология потребления.Наука и техника:Статья посвящена успешно применяемой разработке отечественного производителя – твердотопливных котлах, позволяющих сжигать низкосортные угли и, что на наш взгляд, более актуально – биотопливо.

В настоящее время, в связи с повышением цен на газ и электроэнергию, возобновляется интерес к оборудованию, позволяющему использовать местные низкокалорийные топлива (древесина, торф, бурый уголь) и горючие отходы (сельхозпроизводства, деревопереработки, ТБО) для получения тепловой и/или электрической энергии.

Известные трудности, связанные с получением разрешения на использование природного газа в качестве топлива (в том числе и финансовые), заставляют потребителя искать альтернативные варианты для обеспечения промышленных и коммунальных объектов тепловой энергией.

Стоит только обратить внимание на альтернативное топливо – твердое. И тут встает вопрос: что выбрать – уголь или биотопливо.

К наиболее часто встречающимся видам местного биотоплива относятся:

1. дрова в виде неделовых бревен;

2. кусковые отходы лесопиления и деревообработки: горбыли, рейки, доски и брусья с недопустимыми пороками древесины, нестандартные вырезки при раскрое пиломатериалов, выбракованные заготовки и полуфабрикаты, кора, получающаяся после машинной окорки многих видов лесоматериалов, лесосечные отходы, высохшая древесная зелень, сучья, ветки, вершины и т.п.;

3. неделовые обломки стволов, здоровый валежник, подлесок, тонкомерные деревья, пни и корни, опилки и сружка, древесно-кустарниковая растительность, подлежащая удалению на отведенных полосах вдоль дорог, трубопроводов, линий электропередач и связи;

4. травянистая растительность, камыш, солома, картофельная ботва, лигнин;

5. специально изготовленные топливные материалы из древесных отходов и биологического сырья (брикеты, пеллеты);

6. фрезерный торф.

С точки зрения процесса горения любое биотопливо, как правило, состоит из следующих компонентов: зола, горючее вещество, вода. Индивидуальные отличия тех или иных видов биотоплива заключаются в первую очередь в различном процентном содержании влаги в зависимости от способа получения, места и продолжительности хранения, подверженности естественной или искусственной сушке.

Например, свежесрубленная древесина может иметь влажность до 50-60 %, а после двух-трех месяцев хранения под открытым небом на лесосеке в сухую погоду лесосечные отходы высыхают до 40-45 %; содержание влаги в отходах деревообработки в цеху или на крытом складе из пиломатериалов после искуственной сушки находится в пределах 12-20 %. Торф, как ископаемое, от остальных видов свежедобытого топлива (древесина, травянистые растения) существенно отличается повышенным содержанием сернистых веществ и высокой зольностью.

Сравним теперь то, что нам известно об оборудовании, работающем на дизельном топливе, по сравнению с оборудованием для сжигания биотоплива. Широк ли выбор оборудования, позволяющего так же просто эксплуатировать твердотопливную котельную, как и дизельную?

Выбор достаточно широк. Любой заинтересованный пользователь легко найдет достаточное количество поставщиков такого рода продукции. Вызывает ли проблему хранение топлива? Нет, существует большое количество отработанных систем хранения и подачи топлива. Автоматизируется и механизируется процесс до степени полного отсутствия обслуживающего персонала? Безусловно да, но стоит это несколько дороже, чем для жидкого и газообразного топлива. А стоит ли игра свеч, и какова будет стоимость конечного продукта – тепловой энергии?

Сравним вариант эксплуатационных расходов для двух котельных мощностью 2 МВт каждая, оборудованных дизельным и твердотопливным котлом соответственно. Предположим, что котельные работают только на отопление, отопительный сезон длится 5000 часов, котлы подобраны правильно и средняя нагрузка котла за этот период составит 50 % от номинальной. Основная статья затрат, безусловно, топливо. Стоимость дизельного топлива приемлемого качества в составляет 30 руб/литр. Пиковое потребление котла мощностью 2 МВт составляет приблизительно 180 л/ч. Таким образом за отопительный сезон будет потреблено:

180х0,5х5000=450000 л/сезон что при стоимости 30 руб/литр составит 13,5 млн рублей.

Мощность, потребляемая горелкой, в среднем составляет 4 кВт, затраты на электроэнергию за сезон при стоимости электроэнергии 5 руб/кВтч составят: 4х5000х5=100 000 рублей.

Котел на щепе: пиковый расход щепы при калорийности 1500 ккал/кг составит 1150 кг/час, или 3,85 м3/ч. Стоимость щепы в среднем составляет 400 руб/м3. Таким образом затраты на топливо составят 3,85х0,5х5000х400=3 850 000 руб/сезон.

Котел на пеллетах или брикетах калорийностью 4000 ккал/кг: пиковый расход 430 кг/час, стоимость 6 руб/кг, итого за сезон: 430х0,5х5000 х6=6 450 000 руб/сезон.

Расход электроэнергии на твердотопливном котле – 15 кВт, таким образом затраты на электроэнергию за отопительный сезон составят 15х5000х5= 375 000 рублей.

Для сравнения посмотрим затраты на газ. В пике котел потребляет 240 м3/ч, стоимость газа 5 руб/м3, суммарные затраты на топливо за отопительный сезон:

240х0,5х5000х5=3 000 000 руб/сезон.

Интересные данные?

А что с капитальными затратами на строительство?

Газ: цена газификации начинается в среднем от 5 млн рублей, реально при реализации проекта эта цифра удваивается. На одном из объектов Московской области стоимость газопровода к котельной с нагрузкой 1,5 МВт составила 82 млн рублей. Конечно проект реализован не был. Стоимость котлов и горелок аналогична дизельному варианту, но добавляется не совсем приятная добавка в виде всевозможных инспекций. В дизельном варианте в отличие от газового добавляется топливохранилище примерной стоимостью 1 млн рублей.

Твердотопливная котельная по стоимости котлов конечно проигрывает и газовой и дизельной. Стоимость котла примерно выше стоимости котла и горелки в газовом и дизельном варианте. Однако совокупность капитальных и эксплуатационных затрат однозначно, на наш взгляд, позволяет рассматривать вариант котельной на биотопливе как наиболее привлекательный.

Автоматизированные котельные на биотопливе

Котельная на биотопливе предназначена для получения тепловой энергии путем сжигания биотоплива и передачи ее потребителю посредством нагретого теплоносителя с целью отопления жилых и производственных зданий, а также технологических помещений с температурой теплоносителя 95–115 о С. Комплекс котельной представляет логическую систему взаимосвязей обеспечения и доставки биотоплива к зданию самой котельной, хранения и подачи биотоплива, его сжигания и получения тепловой энергии.

Котельная на биотопливе, принципиальный состав оборудования:

система приемки, складирования и подачи биотоплива (топливный приемник, загрузчик, топливный склад);
система сжигания биотоплива с производством тепловой энергии (водогрейный биотопливный котел, или несколько котлов);
система аспирации дымовых газов (золоуловители циклонного или кассетного типа с дымососом, дымоходы, боровные части, дымовые трубы);
система золоудаления (устанавливается как опция на котлы на биотопливе с высоким процентом зольности);
система контроля и управления (система автоматического регулирования дозирования подачи топлива и управления процессами оптимального горения и теплообмена в котле).

В обеспечение технологичности изготовления, сокращения объема монтажных работ, повышения уровня ремонтопригодности и удобства обслуживания, оборудование котельной сгруппировано в модули:

Котельная на биотопливе, основные модули:

1 - приемно-выгрузочный модуль для приемки биотоплива из самосвального автотранспорта и выгрузки на перегрузочный транспортер;

2 - накопительно-выгрузочный модуль для накопления необходимого объема топлива, обеспечивающего бесперебойную работу котельной с номинальной мощностью в течение 4-5 суток, и дозированной выгрузки биотоплива на транспортеры, подающие топливо в топку котлов;

3 - водогрейные котлы работающие на биотопливе, и обеспечивающие производство тепловой энергии в форме нагретой до 95-105 о С воды;

4 - система контроля и автоматизированного управления, обеспечивающая текущий контроль и регулирование параметров котельной: разрежение в топочном объеме котла; надлежащее качество сжигания топлива; теплопроизводительность котлов.

Котельная на биотопливе. Функциональная схема.

Доставка биотоплива к котельной осуществляется автотранспортом с использованием самосвальных прицепов, обеспечивающих как боковую так и заднюю выгрузку топлива в механизированный приемник. Механизированный приемник имеет защитную откидывающуюся крышку. Открытие крышки перед загрузкой топлива осуществляется механическим приводом. Загруженное в приемник топливо перемещается при помощи подвижных стокеров на наклонный скребковый транспортер, который поднимает топливо к оперативному бункеру-дозатору далее шнековым транспортером в котлы на биотопливе. Управление работой транспортеров и приемника производится с пульта управления в автоматическом режиме. Управление производительностью выгрузки подаваемого в котел биотоплива осуществляется изменением периода возвратно-поступательного движения стокерных толкателей задаваемого автоматической системой управления котла. Поддержание требуемой теплопроизводительности котла обеспечивается в автоматическом режиме системой управления по заданной температуре в прямой линии первого контура изменением производительности выгрузки топливного склада. В системе управления котельной предусмотрена защита от перегрузок оборудования и блокировка аварийных режимов работы при повышении предельных значений температуры в топке, температуры воды в прямой линии, при падении давления воды в системе ниже предельно допустимого значения.

Основное оборудование котельной (механизированный топливный склад, средства подачи топлива - скребковые и шнековые транспортеры, водогрейные котлы на биотопливе) располагается в быстровозводимом неутепленном здании ангарного типа. Дополнительное оборудование котельной (насосно-распределительные станции, средства контроля и автоматического управления, система водоподготовки, мембранные и расширительные баки, запорно-регулирующая арматура и прочие теплотехнические узлы и агрегаты) размещаются в отдельных отапливаемых помещениях операторской и машинном отделении.

В качестве биотоплива используются возобновляемые энергетические ресурсы, такие как торф (кусковой и фрезерный), отходы лесопиления (кора, щепа, опилки). Фракция топлива ограничена размерами 50х50х5 мм. Подготовка топлива по фракционности производится при помощи роторных дробилок или молотковых дробилок.

Котел на биотопливе способен использовать древесные отходы с высокой относительной влажностью без предварительной просушки. Влажность топлива может достигать 55%.