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

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

важным является вопрос экономики. дого вида биотоплива существует своя Главное Ч утилизировать!. Европа Последние расчеты и анализ цен на ос- специальная и специфическая техноло- же успешно воспользовалась советски новные виды топлива показывают, что гия. Котельные, предназначенные для ми разработками в этой области для биомасса во многих случаях превосхо- биомассы влажностью менее 30%, решения несколько иной задачи (точ дит традиционные виды топлива (не не будут эффективны ни для сжигания нее, кардинально иной): добиться мак только дрова или уголь, но и жидкое влажного биотоплива с содержанием симального КПД для того, чтобы сни топливо м дизель и мазут) по экономике воды около 50%, ни для рафинирован- зить себестоимость произведенной использования. Конечно, при этом необ- ного биотоплива. Влажное сырье не бу- энергии. Для этого они очень глубоко ходимо смотреть не на цену 1 тонны дет сгорать по причине того, что ему не- изучили природу горения различных топлива, а на стоимость 1 кВт энергии, обходима очень высокая температура видов биотоплива. Нюансов в сжига произведенного при использовании это- внутри котла, достигать которой нет нии биотоплива очень много. Напри го топлива. Предлагаем Вашему внима- смысла, если использовать более сухую мер: в топливной щепе из верхушек де нию сравнительную таблицу 1 стоимости биомассу. Рафинированное топливо, ревьев хвойных пород присутствует 1 кВт энергии, произведенного с исполь- гранулы, сгорать в таком котле будут, но хвоя. При сжигании хвои (в результате зованием различных видов топлива. при этом потеряют экономическую це- цепочки химических реакций) в топке 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 И И кВт/час котла, % котла, % котла, И/кВт котла, И/кВт Электроэнергия Ч 95 95 6,057 И/кВт 6,38 6, (дневной тариф) Электроэнергия Ч 95 95 1,177 И/кВт 1,24 1, (ночной тариф) Дизельное 11,63 85 80 215 И/т 2,17 2, топливо Мазут 10,81 75 70 108 И/т 1,13 1, Уголь 4 Ч 50 29 И/т Ч 1, Дрова 2,4 Ч 30 7,2 И/м3 Ч Щепа 2,4 75 50 8,5 И/м3 0,47 0, Опилки 2,4 70 45 5,7 И/м3 0,47 0, Кора 2,4 65 Ч 0 И/м3 0Ч Гранулы 4,9 85 Ч 85 И/т 2,04 Ч Брикеты 4,7 85 Ч 80 И/т 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 отопление кондиционирование www.c-o-k.ru ОТОПЛЕНИЕ ОТОПЛЕНИЕ образуется щелочь натрия. Что такое органического сырья (в т.ч. и ТБО, мусо- Пример: в России до сих пор эксплуати щелочь натрия для стальных котлов ра) и даже для утилизации плохо сгора- руется очень много паровых биотоплив объяснять не надо. Но есть технологии, емого сырья. ных котлов марки Е и ДКВР с топкой По позволяющие нейтрализовать вредные Биотопливные котлы, в зависимости меранцева и с подсветкой, т.е. с допол эффекты Ч и об этом тоже знают евро- от их конкретных характеристик, могут нительной горелкой на мазуте или диз пейские производители. быть ориентированы на самые разные топливе. Считается, что это очень эф Сегодня в России, однако, появились сегменты рынка: от частных лиц до му- фективно. Вывод экспертов, проведших производители котлов, которые утверж- ниципальных властей, предприятия, име- обследования таких котлов, звучит при дают, что могут эффективно сжигать ющие доступ к сырью или производящих мерно так: Это ужасающе!. И они не практически любое биотопливо в котле, сырье до предприятий-производителей преувеличивают. Вот краткое описание предназначенном для сжигания био- и потребителей тепловой энергии. последствий:

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

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

ведь от сжигания опилок при низкой поколей. Если же говорить об экономи- инвестиции делают для того, чтобы за- температуре достаточно легко ке использования таких котлов, то ситу- работать! Инвестировать средства для подсчитать.

ация довольно плачевна Ч низкий КПД замены самортизированного оборудо- Таким образом, вышеприведенные и безмерное пожирание топлива ве- вания на новое только ради замены Ч факты показывают, что сжигание дет не к увеличению прибыли при ин- аморально. Для того, чтобы заработать опилок Ч это уничтожение опилок вестировании в такой котел, а к ее по- на производстве тепловой энергии не- и энергетическая катастрофа, если тере. Конечно, решающий аргумент обходимо ставить высокоэффективные сжигание происходит одновременно производителя Ч стоимость конструк- котлы, с высоким КПД, при этом макси- со сжиганием мазута.

ции;

но стоит ли покупать дом, если в мально автоматизированные, требую- Представленная выше информация нем невозможно жить? В данном слу- щие минимальных затрат на обслужива- является упрощенной, так как суще чае, действительно, скупой платит ние, и очень надежные. Ссылки на то, ствует еще ряд факторов, имеющих дважды, если не больше... что такое оборудование нельзя ставить существенное влияние при рассмот в леспромхозах, несостоятельны. Даже рении данной проблемы! Котельные на сыром (до 55%) в самых глухих лесных поселках люди Раз мы вспомнили про мазут или и сухом (до 35%) биотопливе ездят на линомарках и проблем со дизтопливо, скажем и про очевидное В настоящее время в Европе разработан сложным оборудованием не испытыва- отличие между жидким топливом и био достаточно широкий ряд и тип котлов ют. Можно обучить собственный персо- топливом. Какова теплотворная способ на биотопливе: это котлы на прессован- нал или заключить договор на сервис- ность этого топлива? Но впрочем, важна ном биотопливе Ч гранулах и брикетах ное обслуживание. не сама величина (ккал/кг), а то, что эта (см. п. 9), а также на сухом биотопливе К сожалению, российские произво- величина Ч теплотворная способ (влажность до 30%) и на влажном био- дители пока такого оборудования для ность Ч всегда константна. Поэтому топливе (влажность до 55%). сжигания биотоплива предложить не процесс горения и проходит автомати Назначение таких котлов Ч весьма могут. Попытки разработать самим что- чески. А биотопливо (мы говорим здесь разнообразно: кроме традиционного то эффективное не увенчались успе- о непрессованной биомассе)? Эта вели сжигания качественного прессованного хом, хотя КПД декларируется на уровне чина почти всегда переменная. Разве биотоплива (из хвойных пород) и нека- 90Ц95%. Почему до сих пор не получи- можно управлять вручную управлять чественного прессованного биотоплива лось создать что-то эффективное? процессом горения в этом случае и за (из хвойных и лиственных пород), а так- Во-первых, слабо знают теорию сжига- работать при этом на продаже тепловой же биомассы в виде щепы и опилок, ния разных видов биотоплива. Во-вто- энергии? Отечественные производители разработаны котлы для сжигания торфа рых, во всяких разработках есть какое- котлов пока не могут предложить пол и смесей из торфа, для сжигания коры то ноу-хау, которое не всегда можно ного комплекта автоматики и контроля и смесей из коры, для сжигания другого увидеть. за отпуском тепла и процессом горения.

www.c-o-k.ru сантехника отопление кондиционирование 9/ ОТОПЛЕНИЕ ОТОПЛЕНИЕ Если нет такой автоматики, то о каком на переработку дров, высокий КПД и КПД в 90% может идти речь? И как т.д. Ч это то, о чем последние 50 лет можно говорить об экологически без- мечтает вся мировая энергетика. Надо вредных выбросах? Наоборот Ч непол- срочно подавать заявки в Нобелевский ное сгорание биотоплива приводит Комитет. Почему? Потому что для того, к тому, что в атмосферу попадают край- чтобы получить 2 МВт тепловой энер не вредные вещества, которые в долго- гии за 1 час, необходимо сжечь 1,5 м 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, Рис. 1. Котел на гранулах Тх мощнос- лений людей. чтобы это количество сгорело за 1 час тью 350 кВт Но и это не главное. Для эффектив- с КПД 80%? А за 1 сутки необходимо 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 Рис. 2. Камин на гранулах PelleX K6 тивных отечественных котлов. может превышать 30%! Чтобы не быть мощностью 6 кВт в действии Что еще важно помнить покупателям голословным, у кого такая котельная 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 при скорости 90Ц100 км/час. КПД = Е/Q V, 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 Рис. 3. Сжигатель гранул, установлен- ла. Здесь не проходит случай боль- лению, в таких котельных нет тепло ный на бывший котел на дизельном ше Ч не меньше, поскольку это об- счетчиков и потребителям приходится топливе стоятельство сильно влияет на КПД оплачивать не полученное тепло, а то 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 ных котлов на котлы, сжигающие дро- Котлы и камины ва, возвели в ранг приоритета регио- на гранулах и брикетах 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 отопление кондиционирование www.c-o-k.ru ОТОПЛЕНИЕ ОТОПЛЕНИЕ также в школах, на небольших предпри- Сжигатели для установки старого котла с дизельной горелкой но ятиях и в официальных учреждениях. на жидкотопливные котлы вым сжигателем для гранул (рис. 1). Тем Достоинство котельных на гранулах по В настоящее время количество продаж не менее, котлы на жидком топливе не правлению с любыми другими котель- малых сжигателей в Европе быстро рас- предназначены для сжигания топлива, ными в условиях города Ч небольшое тет. Если в 2000 году только в Швеции которое оставляет золу, поэтому в таких и экологически чистое топливное хо- было продано 6 000 сжигателей, случая требуется достаточно частая чист зяйство, которое можно разместить да- то в 2001 году эта цифра возрастает ка сжигателя для того, чтобы избежать же внутри здания. Это невозможно ни в той же Швеции до 12 000 штук. снижения эффективности или заполне для дизельной котельной, ни для ко- 86% производителей гранул и 83% ния камеры сгорания золой. Насколько тельной на влажной биомассе. производителей брикетов имеют клиен- часто необходимо проделывать эту про Камины на гранулах и брикетах Ч тов, у которых установлены сжигатели стую операцию зависит от сезона, а так это специфический продукт. Они рабо- малой мощности. В начале 1990-х прак- же от качества гранул, которые исполь тают не как котлы, а как воздухонагре- тически все продажи гранул приходи- зуются (рис. 3). Для более быстрой и ка ватели, поэтому не требуют системы лись на большие котельные, но сегодня чественной очистки сжигателя от золы трубопроводов. Чаще они используют- рынок сжигателей растет очень быстры- часто прибегают к помощи специального ся (как и традиционные камины) в ка- ми темпами. вакуумного очистителя (лзолосос). Дру честве дополнительного средства обо- Жидкотопливные котлы небольшой гой популярный метод Ч заправить грева, хотя небольшого мощностью до мощности (до 100 кВт) получили в обычный пылесос мешок для золы.

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 тить. Основными преимуществами ка- домах, коттеджах, на небольших пред- тановки КПТЭ Ч Комбинированное Про 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 нии, малый объем золы, регулировка ходят из строя быстрее. Требуется их за- вновь создаваемые станции централизо тепла, быстрый нагрев воздуха в отап- мена, а это дорогостоящая операция. Об- ванного теплоснабжения поселков, мик 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 сантехника отопление кондиционирование 9/    Книги, научные публикации