ОТОПЛЕНИЕ ОТОПЛЕНИЕ Эффективное сжигание биотоплива Ч один из способов получения прибыли от утилизации отходов лесопиления Тиайнен Валерий Сулович, директор

Теплоэнергетической Компании ТЕКО-лтд (г. Петрозаводск) Котельные на биотопливе Ч лесообразность, поскольку стоимость Как видно, биотопливо является непло общая информация котла на гранулах ниже, чем на влажной хой альтернативой для тех регионов, где или сухой (до 35%) биомассе Ч опил существуют запасы древесины и стои Почему вообще выгодно использовать ках, щепе и т.д. В следующих разделах мость древесных отходов не очень ве биомассу в качестве топлива? Общепри мы кратко опишем существующие тех лика вследствие их немалого количест няты два варианта ответа: есть причины нологии сжигания биотоплива различ ва. Особенно выгодно устанавливать ко экономические и экологические. Эколо ной влажности.

тельные на биотопливе на предприяти гия особенно важна для западных по К слову, первые котлы на биотопли ях лесопереработки и деревообработ требителей, однако в России лишь не ве появились в России (как и многие ки. К тому же тенденции развития ТЭК многие продвинутые производители другие гениальные разработки). До России говорят о том, что цены на жид энергии, Ч будь то частное лицо, обо 60-х годов прошлого столетия в СССР кое топливо и газ будут постоянно рас гревающее свое жилище, предприятие, было разработано и смонтировано не ти до уровня мировых. Следовательно, отапливающее свои производственные мало таких котлов. Однако тогда была использование биомассы в качестве и административные помещения, или другая экономическая и политическая топлива становится все более актуаль крупная муниципальная котельная, Ч ситуация. Поэтому и задача для конст ным и для нас с Вами.

задумываются об экологии. Очень жаль!

рукторов котлов ставилась другая:

Очень важно понимать, что для каж Однако для всех потребителей очень Главное Ч утилизировать!. Европа дого вида биотоплива существует своя важным является вопрос экономики.

же успешно воспользовалась советски специальная и специфическая техноло Последние расчеты и анализ цен на ос ми разработками в этой области для гия. Котельные, предназначенные для новные виды топлива показывают, что решения несколько иной задачи (точ биомассы влажностью менее 30%, биомасса во многих случаях превосхо нее, кардинально иной): добиться мак не будут эффективны ни для сжигания дит традиционные виды топлива (не симального КПД для того, чтобы сни влажного биотоплива с содержанием только дрова или уголь, но и жидкое зить себестоимость произведенной воды около 50%, ни для рафинирован топливо м дизель и мазут) по экономике энергии. Для этого они очень глубоко ного биотоплива. Влажное сырье не бу использования. Конечно, при этом необ изучили природу горения различных дет сгорать по причине того, что ему не ходимо смотреть не на цену 1 тонны видов биотоплива. Нюансов в сжига обходима очень высокая температура топлива, а на стоимость 1 кВт энергии, нии биотоплива очень много. Напри внутри котла, достигать которой нет произведенного при использовании это мер: в топливной щепе из верхушек де смысла, если использовать более сухую го топлива. Предлагаем Вашему внима ревьев хвойных пород присутствует биомассу. Рафинированное топливо, нию сравнительную таблицу 1 стоимости хвоя. При сжигании хвои (в результате гранулы, сгорать в таком котле будут, но 1 кВт энергии, произведенного с исполь цепочки химических реакций) в топке при этом потеряют экономическую це зованием различных видов топлива.

Табл. 1. Затраты на различные виды топлива при производстве 1 кВт тепловой энергии Топливо Теплотворная КПД КПД Стоимость Стоимость энергии Стоимость энергии способность, европейского российского топлива для европейского для российского котла, И/кВт котла, И/кВт кВт/час котла, % котла, % 6,057 И/кВт Электроэнергия Ч 95 95 6,38 6, (дневной тариф) 1,177 И/кВт Электроэнергия Ч 95 95 1,24 1, (ночной тариф) 215 И/т Дизельное 11,63 85 80 2,17 2, топливо 108 И/т Мазут 10,81 75 70 1,13 1, 29 И/т Уголь 4 Ч 50 Ч 1, 7,2 И/м Дрова 2,4 Ч 30 Ч 8,5 И/м Щепа 2,4 75 50 0,47 0, 5,7 И/м Опилки 2,4 70 45 0,47 0, 0 И/м Кора 2,4 65 Ч 0 Ч 85 И/т Гранулы 4,9 85 Ч 2,04 Ч 80 И/т Брикеты 4,7 85 Ч 2 Ч Примечание: цены на топливо даны по республике Карелия на 25 августа 2003 года. КПД определено для новых российских и зарубежных котлов.

9/2003 сантехника s отопление s кондиционирование s www.c-o-k.ru ОТОПЛЕНИЕ ОТОПЛЕНИЕ Пример: в России до сих пор эксплуати образуется щелочь натрия. Что такое органического сырья (в т.ч. и ТБО, мусо руется очень много паровых биотоплив щелочь натрия для стальных котлов ра) и даже для утилизации плохо сгора ных котлов марки Е и ДКВР с топкой По объяснять не надо. Но есть технологии, емого сырья.

меранцева и с подсветкой, т.е. с допол позволяющие нейтрализовать вредные Биотопливные котлы, в зависимости нительной горелкой на мазуте или диз эффекты Ч и об этом тоже знают евро- от их конкретных характеристик, могут топливе. Считается, что это очень эф пейские производители. быть ориентированы на самые разные фективно. Вывод экспертов, проведших Сегодня в России, однако, появились сегменты рынка: от частных лиц до му обследования таких котлов, звучит при производители котлов, которые утверж- ниципальных властей, предприятия, име мерно так: Это ужасающе!. И они не дают, что могут эффективно сжигать ющие доступ к сырью или производящих преувеличивают. Вот краткое описание практически любое биотопливо в котле, сырье до предприятий-производителей последствий:

предназначенном для сжигания био- и потребителей тепловой энергии.

Опилки содержат золу. В состав зо массы 30%-ной влажности. Однако Как уже было сказано выше, пионе лы входят различные металлы. Если проведенный анализ с привлечением рами в разработке котлов на биотопли эти металлы окажутся в среде с иностранных специалистов показал, что ве были советские ученые, однако за очень высокой температурой, то они КПД таких котлов будет крайне низок дачу эффективного сжигания биотоп расплавятся. Расплавленная зола на (о КПД Ч читай нашу статью). Более лива решили западные специалисты, зывается шлаком и создает большие того, сжигание биомассы в таких котлах прежде всего из стран Северной Евро камни в камере сгорания. Шлак противоречит самой идее использова- пы Ч Швеции, Финляндии, Дании. Они также может образовываться перед ния биомассы как экологически друже- взяли за основу российские разработки котельными трубами и изолировать ственного топлива взамен вредного для и довели их до совершенства. Это стои их от излучения тепла, которое про окружающей среды ископаемого топли- ло им огромных инвестиций, специаль изводит мазутное топливо!

ва. Вредные выбросы при неправиль- ных законов по мотивации использова Таким образом, при сжигании жидко ном сжигании биомассы велики и ния биотоплива, постоянная пропаган го топлива и опилок в одной камере очень пагубно влияют на окружающую да экологически чистого топлива. Од образуется шлак, что в свою оче среду, людей, растительный и живот- нако и для них, как и для России, эко редь может уменьшить теплоизлу ный мир. На сегодняшний день россий- номика первична. Любое новое обору чение жидкого топлива. То неболь ские производители и потребители ма- дование, и котлы на биотопливе Ч не шое количество тепла, которое по ло задумываются о последствиях, а исключение, призвано решить основ лучается в результате излучения ведь они проявятся в долгосрочной ную задачу Ч заработать при замене от сжигания опилок при низкой перспективе Ч на здоровье будущих устаревшего оборудования новым;

ведь температуре достаточно легко поколей. Если же говорить об экономи- инвестиции делают для того, чтобы за подсчитать.

ке использования таких котлов, то ситу- работать! Инвестировать средства для Таким образом, вышеприведенные ация довольно плачевна Ч низкий КПД замены самортизированного оборудо факты показывают, что сжигание и безмерное пожирание топлива ве- вания на новое только ради замены Ч опилок Ч это уничтожение опилок дет не к увеличению прибыли при ин- аморально. Для того, чтобы заработать и энергетическая катастрофа, если вестировании в такой котел, а к ее по- на производстве тепловой энергии не сжигание происходит одновременно тере. Конечно, решающий аргумент обходимо ставить высокоэффективные со сжиганием мазута.

производителя Ч стоимость конструк- котлы, с высоким КПД, при этом макси Представленная выше информация ции;

но стоит ли покупать дом, если в мально автоматизированные, требую является упрощенной, так как суще нем невозможно жить? В данном слу- щие минимальных затрат на обслужива ствует еще ряд факторов, имеющих чае, действительно, скупой платит ние, и очень надежные. Ссылки на то, существенное влияние при рассмот дважды, если не больше... что такое оборудование нельзя ставить рении данной проблемы! в леспромхозах, несостоятельны. Даже Котельные на сыром (до 55%) Раз мы вспомнили про мазут или в самых глухих лесных поселках люди и сухом (до 35%) биотопливе дизтопливо, скажем и про очевидное ездят на линомарках и проблем со отличие между жидким топливом и био сложным оборудованием не испытыва В настоящее время в Европе разработан топливом. Какова теплотворная способ ют. Можно обучить собственный персо достаточно широкий ряд и тип котлов ность этого топлива? Но впрочем, важна нал или заключить договор на сервис на биотопливе: это котлы на прессован не сама величина (ккал/кг), а то, что эта ное обслуживание.

ном биотопливе Ч гранулах и брикетах величина Ч теплотворная способ К сожалению, российские произво (см. п. 9), а также на сухом биотопливе ность Ч всегда константна. Поэтому дители пока такого оборудования для (влажность до 30%) и на влажном био процесс горения и проходит автомати сжигания биотоплива предложить не топливе (влажность до 55%).

чески. А биотопливо (мы говорим здесь могут. Попытки разработать самим что Назначение таких котлов Ч весьма о непрессованной биомассе)? Эта вели то эффективное не увенчались успе разнообразно: кроме традиционного чина почти всегда переменная. Разве хом, хотя КПД декларируется на уровне сжигания качественного прессованного можно управлять вручную управлять 90Ц95%. Почему до сих пор не получи биотоплива (из хвойных пород) и нека процессом горения в этом случае и за лось создать что-то эффективное?

чественного прессованного биотоплива работать при этом на продаже тепловой Во-первых, слабо знают теорию сжига (из хвойных и лиственных пород), а так энергии? Отечественные производители ния разных видов биотоплива. Во-вто же биомассы в виде щепы и опилок, котлов пока не могут предложить пол рых, во всяких разработках есть какое разработаны котлы для сжигания торфа ного комплекта автоматики и контроля то ноу-хау, которое не всегда можно и смесей из торфа, для сжигания коры за отпуском тепла и процессом горения.

увидеть.

и смесей из коры, для сжигания другого www.c-o-k.ru s сантехника s отопление s кондиционирование 9/ ОТОПЛЕНИЕ ОТОПЛЕНИЕ на переработку дров, высокий КПД и Если нет такой автоматики, то о каком т.д. Ч это то, о чем последние 50 лет КПД в 90% может идти речь? И как мечтает вся мировая энергетика. Надо можно говорить об экологически без срочно подавать заявки в Нобелевский вредных выбросах? Наоборот Ч непол Комитет. Почему? Потому что для того, ное сгорание биотоплива приводит чтобы получить 2 МВт тепловой энер к тому, что в атмосферу попадают край гии за 1 час, необходимо сжечь 1,5 м не вредные вещества, которые в долго срочной перспективе убивают все, что дров средней влажности (30%) при растет и живет в районе такой котель- КПД 80%. Представьте, что такое 1,5 м ной Ч в первую очередь это касается древесины!

лесов, животных, а также будущих поко- Как нужно организовать горение, лений людей. чтобы это количество сгорело за 1 час Рис. 1. Котел на гранулах Тх мощнос Но и это не главное. Для эффектив- с КПД 80%? А за 1 сутки необходимо тью 350 кВт ного горения древесины необходимо, перетаскать 36 м3 дров. Сколько нужно чтобы во всем объеме топки температу- физически сильных кочегаров на такую ра была не ниже 800С. В предлагае- котельную? Сколько надо дров для та мых отечественных котлах это невоз- кой котельной на весь отопительный можно в принципе, т.к. они конструк- сезон? Тут необходимо создавать брига тивно имеют топочное пространство с ду с лесозаготовительной техникой.

охлаждаемыми водой стенками, кото- Сколько будет стоить топливо и сколько рые мешают равномерному и достаточ- будет стоить 1 Гкал тепла, произведен но высокому нагреву топки. ной в такой котельной, которую будет Поэтому пока остается покупать им- оплачивать потребитель?

портные котлы и ждать, пока продвину- Но ведь дрова у нас влажностью тые российские производители, 50%. О проблемах горения материалов ЗИОСАБ или РЕМЭКС к примеру, с такой влажностью мы уже говорили разработают и начнут выпуск эффек- выше. Реальный КПД таких котлов не тивных отечественных котлов. может превышать 30%! Чтобы не быть Рис. 2. Камин на гранулах PelleX K Что еще важно помнить покупателям голословным, у кого такая котельная мощностью 6 кВт в действии Источник: котлов на биотопливе? есть Ч поставьте, пожалуйста, тепло Landsrapport for EU/INDEBIF-projektet 1. Невозможно эффективное сжигание счетчик на границе раздела котельной.

биотоплива влажность до 30% и, тем Он Вам сосчитает произведенное ко более, выше 30% без предтопков. тельной тепло за отопительный сезон.

2. Котлы на биотопливе эффективно Вы знаете, сколько сожгли дров в этой работают в номинальном режиме котельной. Теплотворная способность (75Ц80% мощности), как и автомо- дров 2660 ккал/кг или 1,729 Гкал/м3.

биль, для которого оптимальным яв- Можно легко сосчитать КПД:

ляется движение на пятой передаче КПД = Е/Q V, при скорости 90Ц100 км/час.

3. Котлы на биотопливе имеют нижний предел горения на уровне 30% от где Е Ч количество выработанной максимальной мощности. Поэтому энергии, Q Ч теплота сгорания топлива проектировщикам важно четко опре- и V Ч объем сжигаемого топлива в м3.

делить мощность подбираемого кот- КПД будет не больше 30%! К сожа ла. Здесь не проходит случай боль- лению, в таких котельных нет тепло Рис. 3. Сжигатель гранул, установлен ше Ч не меньше, поскольку это об- счетчиков и потребителям приходится ный на бывший котел на дизельном стоятельство сильно влияет на КПД оплачивать не полученное тепло, а то топливе котла. количество тепа, которое должно было 4....И есть еще множество других не получиться при КПД 80%. Интересно?

менее важных нюансов... Проверьте! И подсчитайте, какова же Несколько слов о таком виде био- реальная стоимость 1 Гкал на такой топлива, как дрова. В некоторых лес- котельной.

ных регионах замену самортизирован Котлы и камины ных котлов на котлы, сжигающие дро на гранулах и брикетах ва, возвели в ранг приоритета регио нальной политики в области тепло- В Европе в среднем 50% производите снабжения. На рынке появилось много лей брикетов и 64% производителей новых котлов на дровах мощностью до гранул имеют покупателей, у которых 2 МВт и более и с заявленным КПД установлены котлы средней мощнос 70Ц80%. А цена?.. Дешевле только да- ти Ч от 100 кВт до 1 МВт. Обычно такие ром! Фантастическое предложение: печи устанавливаются в больших част очень дешевые котлы, никаких затрат ных домах, где живет много семей, а 9/2003 сантехника s отопление s кондиционирование s www.c-o-k.ru ОТОПЛЕНИЕ ОТОПЛЕНИЕ Сжигатели для установки также в школах, на небольших предпри- старого котла с дизельной горелкой но на жидкотопливные котлы ятиях и в официальных учреждениях. вым сжигателем для гранул (рис. 1). Тем Достоинство котельных на гранулах по не менее, котлы на жидком топливе не В настоящее время количество продаж правлению с любыми другими котель- предназначены для сжигания топлива, малых сжигателей в Европе быстро рас ными в условиях города Ч небольшое которое оставляет золу, поэтому в таких тет. Если в 2000 году только в Швеции и экологически чистое топливное хо- случая требуется достаточно частая чист было продано 6 000 сжигателей, зяйство, которое можно разместить да- ка сжигателя для того, чтобы избежать то в 2001 году эта цифра возрастает же внутри здания. Это невозможно ни снижения эффективности или заполне в той же Швеции до 12 000 штук.

для дизельной котельной, ни для ко- ния камеры сгорания золой. Насколько 86% производителей гранул и 83% тельной на влажной биомассе. часто необходимо проделывать эту про производителей брикетов имеют клиен стую операцию зависит от сезона, а так Камины на гранулах и брикетах Ч тов, у которых установлены сжигатели же от качества гранул, которые исполь это специфический продукт. Они рабо- малой мощности. В начале 1990-х прак зуются (рис. 3). Для более быстрой и ка тают не как котлы, а как воздухонагре- тически все продажи гранул приходи чественной очистки сжигателя от золы ватели, поэтому не требуют системы лись на большие котельные, но сегодня часто прибегают к помощи специального трубопроводов. Чаще они используют- рынок сжигателей растет очень быстры вакуумного очистителя (лзолосос). Дру ся (как и традиционные камины) в ка- ми темпами.

гой популярный метод Ч заправить честве дополнительного средства обо- Жидкотопливные котлы небольшой в обычный пылесос мешок для золы.

грева, хотя небольшого мощностью до мощности (до 100 кВт) получили 10 кВт вполне хватит для обогрева ча- в 1990-х гг. широкое распространение В настоящее время в Европе все стного дома, если грамотно его размес- в России. Их устанавливали в частных большее распространение получают ус тановки КПТЭ Ч Комбинированное Про тить. Основными преимуществами ка- домах, коттеджах, на небольших пред минов являются: автоматический про- приятиях и т.д. Срок службы самих кот- изводство Тепла и Электроэнергии, Ч цесс горения, легкость в использова- лов довольно большой, а вот горелки вы- работающие на гранулах. Отчасти это ходят из строя быстрее. Требуется их за- вновь создаваемые станции централизо нии, малый объем золы, регулировка мена, а это дорогостоящая операция. Об- ванного теплоснабжения поселков, мик тепла, быстрый нагрев воздуха в отап ливаемом помещении. Кроме того, уста- щепринятое в Европе недорогое реше- рорайонов и т.п., отчасти Ч модернизи новив такой камин Вы получаете не- ние при переходе с дизельного топлива руемые старые котельные, работавшие сравненное эстетическое удовольствие. на гранулы Ч модификация (подгонка) прежде на жидком топливе или угле.

www.c-o-k.ru s сантехника s отопление s кондиционирование 9/    Книги, научные публикации