Котельные на биотопливе.

Повышенный спрос на отопительное оборудование, предназначенное для сжигания бурого угля, дров, торфа, а также отходов, выделяющих тепловую энергию, связан с постоянным повышением тарифов на электричество и газ. Из остатков деятельности сельского хозяйства и деревоперерабатывающих предприятий изготавливают брикеты и пеллеты.

Не все организации и владельцы частных домов могут позволить себе в нынешних условиях провести газ. Это связано с большими материальными затратами. Кроме того, много времени займёт получение разрешения, подготовка проекта и непосредственно сфамо подключение.

Потребители ищут альтернативные варианты, изучая возможность отапливать жилые и промышленные площади доступными материалами. Это может быть уголь, преимущества использования которого очевидны: он долго горит и выделяет большое количество теплоты. Но стоит обратить внимание на биотопливо.

Виды доступного биотоплива

Любой человек может заготовить на зиму материал, которым будет отапливать помещения:

неделовые брёвна лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий;
различные древесные отходы: ветки, сучья, верхушки, снятая кора после машинной обработки стволов, заготовки, которые сочли за брак, доски с дефектами, остатки плотницких работ, горбыли;
обломки стволов, которым не нашли применения, части упавших деревьев. А также корни, пни, поросль и кустарники, подлежащие обрезке и вырубке. Например, вблизи линий электропередач, связи, трубопроводов, вдоль автомагистралей;
засохшие растения целиком или частично: стебли подсолнечника, камыша, ботва картофеля, солома;
торфяные брикеты;
пеллеты, изготовленные из прессованных древесных и растительных отходов.

Разные отопительные материалы отличаются энергоэффективностью. Чтобы определить, какой из них будет выделять больше теплоты, следует изучить их состав.

Сравним продуктивность

Любые материалы, которые относятся к биотопливу, имеют в своём составе:

воду;
смолу;
горючее вещество.

Процентное соотношение компонентов обусловливает его свойства, способность выделять определённое количество теплоты. Этим материалы отличаются между собой. Содержание влаги может варьироваться в зависимости от способа хранения, обработки. Влажность в процентном соотношении может быть завышена, если биотопливо плохо поддаётся сушке. Это отразится на горючих свойствах материала.

Влажность стволов деревьев после срубки может составлять 60%. Для высушивания её выдерживают два, а то и три месяца под открытым небом. Если погода будет солнечная, без осадков, да ещё с небольшим ветром, то влажность лесозаготовок составит 40–45%. Искусственная сушка на производственных участках или складах позволяет добиться содержания влаги в пределах 15–20%. Если сравнивать торф с другими видами биотоплива (древесиной, растительными остатками), то можно отметить повышенное содержание золы и сернистых веществ, которые источают неприятный запах при горении.

Котлы, работающие на жидком топливе

Если сравнивать оборудование, работающее на дизельном топливе и твёрдом биотопливе, то можно отметить, что ассортимент обоих вариантов довольно широк. Найти поставщиков агрегатов любого вида не проблема для заинтересованного покупателя. К тому же на рынке представлены как российские, так и зарубежные производители. Котлы можно купить любой мощности, и таким образом отапливать большие площади. Если производительности одного котла недостаточно, можно обустроить котельную из нескольких одновременно работающих агрегатов.

Пользователи ставят вопрос о системе хранения и автоматизированной подаче топлива. Это давно перестало быть проблемой. Разработаны схемы передачи из бункеров, сберегающих как дизель, так и биотопливо в котлах, которые горят непрерывно. Процесс механизирован и автоматизирован, не требует частого контроля и постоянного присутствия оператора. Стоимость системы для подачи твёрдого биотоплива дороже, чем для котельных на газу или жидком топливе. Несложно определить, будет ли выгодно её устанавливать.

Расходы на эксплуатацию

Сравнивая энергоэффективность двух котельных одинаковой мощности, равной 2 МВт, одна из которых будет отапливаться дизелем, а вторая - твёрдым топливом, нужно рассчитать стоимость горючего:

Дизельный котёл потребляет 180 л/час, таким образом, расход за сезон составит 450 000 литров. Учитывая стоимость дизтоплива, расходы составят 13,5 млн рублей. Котёл потребляет ещё электроэнергию для работы горелки. Стоимость за 6 месяцев отопительного периода при цене 5 руб. за кВт/ч - 100 000 руб. Итоговая сумма: 13 600 000 руб.
Если в качестве топлива использовать щепу, то при потреблении около 4 м 3 /час за сезон расходы составят 3 850 000 руб.
Пеллеты и брикеты обойдутся дороже. Расход - 430 кг за час при цене 6 руб. за кг, отопление будет стоить 6 450 000 руб. за сезон. Нужно добавить расходы за электроэнергию, которая потребляется горелкой. Её мощность 15 кВт, поэтому придётся оплатить ещё 375 000 руб.

Можно посчитать, сколько нужно заплатить за газ при заданной потребляемой мощности. Расход газа котлом составляет 240 м 3 /час. Возьмём средний тариф топлива - 5 руб./м 3 . Тогда общая стоимость отопления за период 6 месяцев составит 300 000 руб.

Выводы делайте сами.

Затраты на капитальное строительство

Минимум в 5 миллионов рублей обойдётся газификация объекта - это официальные данные, которые включают стоимость разработки проекта и подключение. На деле всё выглядит иначе. Оплачивать приходится непредвиденные расходы, потраченная сумма обычно удваивается к моменту окончания работ. Можно привести пример, когда расчётная сумма по проекту газификации объекта (технические данные: котельная нагрузкой 1,5 МВт) в Московской области составила 82 млн рублей. Владелец отказался от реализации.

Стоимость оборудования для газовой и дизельной котельной приблизительно одинакова. Но следует учесть, что необходим бункер для хранения топлива. Его цена приблизительно 1 млн рублей.

Твердотопливные агрегаты, горелки и бункеры обойдутся значительно дороже двух предыдущих вариантов. Однако стоимость биотоплива быстро окупит все расходы. Поэтому на данный момент наиболее выгодно оборудовать котельную, работающую на данном материале. Следует отметить, что горение биотоплива самое экологичное, оно меньше загрязняет окружающую среду. В помещении не будет угольной пыли и посторонних запахов, которые обычно присутствуют при использовании дизтоплива.

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.

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.

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

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%.