(рис. 14.1 - Теплотворная
способность топлива)
Обратите внимание на теплотворную способность (удельную теплоту сгорания) различных видов топлива, сравните показатели. Теплотворная способность топлива характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³ (1 л). Наиболее часто теплотворная способность измеряется в Дж/кг (Дж/м³; Дж/л). Чем выше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше его расход. Поэтому теплотворная способность является одной из наиболее значимых характеристик топлива.
Удельная теплота сгорания каждого вида топлива зависит:
| Таблица 4 - Удельная теплота сгорания различных энергоносителей, сравнительный анализ расходов . | |||||||||
| Вид энергоносителя | Теплотворная способность | Объёмная плотность вещества (ρ=m/V) | Цена за единицу условного топлива | Коэфф. полезного действия (КПД) системы отопления, % | Цена за 1 кВт·ч | Реализуемые системы | |||
| МДж | кВт·ч | ||||||||
| (1Мдж=0.278кВт·ч) | |||||||||
| Электричество | - | 1,0 кВт·ч | - | 3,70р. за кВт·ч | 98% | 3,78р. | Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование, приготовление пищи | ||
| Метан (CH4, температура кипения: -161,6 °C) | 39,8 МДж/м³ | 11,1 кВт·ч/м³ | 0,72 кг/м³ | 5,20р. за м³ | 94% | 0,50р. | |||
| Пропан (C3H8, температура кипения: -42.1 °C) | 46,34 МДж/кг | 23,63 МДж/л | 12,88 кВт·ч/кг | 6,57 кВт·ч/л | 0,51 кг/л | 18,00р. за л | 94% | 2,91р. | Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение |
| Бутан C4H10, температура кипения: -0,5 °C) | 47,20 МДж/кг | 27,38 МДж/л | 13,12 кВт·ч/кг | 7,61 кВт·ч/л | 0,58 кг/л | 14,00р. за л | 94% | 1,96р. | Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение |
| Пропан-бутан (СУГ - сжиженный углеводородный газ) | 46,8 МДж/кг | 25,3 МДж/л | 13,0 кВт·ч/кг | 7,0 кВт·ч/л | 0,54 кг/л | 16,00р. за л | 94% | 2,42р. | Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение |
| Дизельное топливо | 42,7 МДж/кг | 11,9 кВт·ч/кг | 0,85 кг/л | 30,00р. за кг | 92% | 2,75р. | Отопление (нагрев воды и выработка электричества - очень затратны) | ||
| Дрова (берёзовые, влажность - 12%) | 15,0 МДж/кг | 4,2 кВт·ч/кг | 0,47-0,72 кг/дм³ | 3,00р. за кг | 90% | 0,80р. | Отопление (неудобно готовить пищу, практически невозможно получать горячую воду) | ||
| Каменный уголь | 22,0 МДж/кг | 6,1 кВт·ч/кг | 1200-1500 кг/м³ | 7,70р. за кг | 90% | 1,40р. | Отопление | ||
| МАРР газ (смесь сжиженного нефтяного газа - 56% с метилацетилен-пропадиеном - 44%) | 89,6 МДж/кг | 24,9 кВт·ч/м³ | 0,1137 кг/дм³ | -р. за м³ | 0% | Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение | |||
(рис. 14.2 - Удельная теплота сгорания)
Согласно таблице «Удельная теплота сгорания различных энергоносителей, сравнительный анализ расходов», пропан-бутан (сжиженный углеводородный газ) уступает в экономической выгоде и перспективности использования только природному газу (метану). Однако следует обратить внимание на тенденцию к неизбежному росту стоимости магистрального газа, которая на сегодняшний день существенно занижена. Аналитики предрекают неминуемую реорганизацию отрасли, которая приведёт к существенному удорожанию природного газа, возможно, даже превысит стоимость дизельного топлива.
Таким образом, сжиженный углеводородный газ, стоимость которого практически не изменится, остаётся исключительно перспективным - оптимальным решением для систем автономной газификации.
Продукты деревообработки, в частности топливная щепа, давно используются человеком для отопления в целях экономии и удобства .
Из-за своей формы щепа будет менее эффективным топливом , ведь ее плотность гораздо ниже, поэтому горючее придется сильно утрамбовывать . Более подробную информацию об отопительных устройствах, работающих на щепе, вы найдете тут (Виды котлов на щепе).
Материалом для изготовления топливной щепы может служить любая древесина, поэтому чаще всего этот вид топлива делают из сухих веток и различных отходов , которые остались после обработки или переработки древесины.
При этом готовый продукт сохраняет все особенности исходной древесины , поэтому такие характеристики, как:
полностью соответствуют тем деревьям, из которых получили щепу.
Из-за этого хвойная щепа плохо подходит для современных автоматических котлов , ведь высокое содержание смол не только увеличивает зольность, но и приводит к появлению отложений в дымоходе и на деталях теплообменника.
Между запуском котла и прогревом воды до рабочей температуры проходит не меньше часа, в течение которого из горячего дыма на холодные трубы оседает конденсат , содержащий в себе множество смол .
Кроме того, теплотворная способность щепы из твердых и тяжелых пород древесины всегда выше, чем у топлива из легких и мягких пород. Ведь готовое топливо лишь сохраняет исходные характеристики древесины.
Если же топливо получено из древесины с корой , то его теплотворная способность снижается , потому что этот параметр коры гораздо ниже, чем у остальных частей дерева, за исключением хвои и корней.
Материалом для изготовления этого вида топлива служат отходы обработки и переработки древесины , такие, как:
Некондиционную древесину загружают в рубительные машины и измельчители различных типов, о которых мы рассказывали в этих статьях:
Фракция топлива зависит от настроек машины, а теплотворная способность — от породы древесины и процентного содержания коры. Поэтому лучшая щепа получается из окоренной древесины любого типа, а худшая — из неокоренных веток и сучьев.
Основной документ, который регламентирует характеристики топливной щепы в России – это ГОСТ Р 55116-2012 (EH 14961-4:2011) Биотопливо твердое. Технические характеристики и классы топлива. Часть 4. Этот документ вы сможете найти и прочитать по этой ссылке .
Он делит топливо по размеру на классы :
Цена топливной щепы составляет 150–450 рублей за 1 м 3 вне зависимости от породы. Цена за тонну обычно не называется, но при этом количество топлива в объеме 1 м 3 может сильно отличаться .
Одни предлагают «плотный кубометр» , то есть максимально утрамбованный, другие же насыпают как получится , из-за чего после уплотнения материала оказывается существенно меньше.
Кроме того, очень важна влажность , ведь чем больше воды в щепе, тем больше тепла будет тратиться на ее испарение, а значит, тем меньше будет реальная теплотворная способность.
Большинство производителей щепы не включают в ее стоимость доставку , потому что согласны отпускать этот вид топлива только на условиях самовывоза. В итоге для покупателя цена оказывается заметно выше , причем увеличение стоимости напрямую связано с расстоянием, на которое ее необходимо транспортировать.
Плотность щепы при одинаковой влажности в 2–3 раза ниже плотности древесины той же породы, в результате чего во столько же раз возрастают расходы на получение этого же количества тепловой энергии.
Кроме того, сушить рубленную древесину во много раз сложней, чем:
Поэтому для снижения затрат на отопление желательно производить этот вид топлива самостоятельно, применяя самодельные или покупные рубительные машины .
Недорогой измельчитель обойдется в 30–50 тысяч рубле й, при этом он сможет перерабатывать не только поленья, но и срезанные во время весенней/осенней обрезки ветки, что также снизит общие затраты на получение тепловой энергии.
Также для получения топлива можно использовать отходы деревообрабатывающих и деревоперерабатывающих предприятий, а их стоимость гораздо ниже цены дров.
Еще один способ снижения затрат заключается в договоре с местным лесничеством и покупке у них спиленных деревьев или получении квоты на самостоятельную валку леса .
Лесник пометит деревья, которые можно спиливать, поэтому после их валки в переработку на щепу пойдут не только стволы, но даже мелкие ветви.
Из-за большого количества коры теплотворная способность топлива из тонких веток невелика, но учитывая, что затраты на получение такой щепы минимальны, получится серьезная экономия .
Основные конкуренты щепы – это:
Опилки из-за своей структуры плохо подходят для автоматических систем подачи топлива, а также для отопительных приборов, в которых огонь движется не вниз, а вверх.
Стружка во многом сходна со щепой, но ее сложно получать в необходимых объемах самостоятельно, поэтому на ней не получится сэкономить.
Пеллеты , мало того, что заметно дороже щепы, так еще и их самостоятельное изготовление требует гораздо более серьезных затрат на оборудование.
Хотя, по теплотворной способности при одинаковой влажности они заметно превосходят щепу, но сэкономить на них не получится .
Топливная щепа хорошо подходит для автоматических котлов , однако некоторые из них могут потребовать переделки .
По теплотворной способности относительно веса она сопоставима с натуральной древесиной и немного уступает пеллетам, но из-за малой плотности ее потребуется гораздо больше.
Вконтакте
Влажность древесной биомассы — это количественная характеристика, показывающая содержание в биомассе влаги. Различают абсолютную и относительную влажность биомассы.
Абсолютной влажностью
называют отношение массы влаги к массе сухой древесины:
Где W a — абсолютная влажность, %; м — масса образца во влажном состоянии, г; м 0 — масса того же образца, высушенного до постоянного значения, г.
Относительной или рабочей влажностью
называют отношение массы влаги к массе влажной древесины:
Где W p — относительная, или рабочая, влажность, %
При расчетах процессов сушки древесины используется абсолютная влажность. В теплотехнических расчетах применяется только относительная, или рабочая, влажность. С учетом этой установившейся традиции в дальнейшем мы будем пользоваться только относительной влажностью.
Различают две формы влаги, содержащейся в древесной биомассе: связанную (гигроскопическую) и свободную. Связанная влага находится внутри стенок клеток и удерживается физико-химическими связями; удаление этой влаги сопряжено с дополнительными затратами энергии и существенно отражается на большинстве свойств древесинного вещества.
Свободная влага находится в полостях клеток и в межклеточных пространствах. Свободная влага удерживается только механическими связями, удаляется значительно легче и оказывает меньшее влияние на механические свойства древесины.
При выдерживании древесины на воздухе происходит обмен влагой между воздухом и древесинным веществом. Если влажность древесинного вещества очень высока, то при этом обмене происходит высыхание древесины. Если влажность его низка, то древесинное вещество увлажняется. При длительном пребывании древесины на воздухе, стабильных температуре и относительной влажности воздуха влажность древесины становится также стабильной; это достигается тогда, когда упругость паров воды окружающего воздуха сравняется с упругостью паров воды у поверхности древесины. Величина устойчивой влажности древесины, выдержанной длительное время при определенной температуре и влажности воздуха, одинакова для всех древесных пород. Устойчивую влажность называют равновесной, и она полностью определяется параметрами воздуха, в среде которого она находится, т. е. его температурой и относительной влажностью.
Влажность стволовой древесины. В зависимости от величины влажности стволовую древесину подразделяют на мокрую, свежесрубленную, воздушно-сухую, комнатно-сухую и абсолютно сухую.
Мокрой называют древесину, длительное время находившуюся в воде, например при сплаве или сортировке в водном бассейне. Влажность мокрой древесины W p превышает 50%.
Свежесрубленной называют древесину, сохранившую влагу растущего дерева. Она зависит от породы древесины и изменяется в пределах W p =33...50 %.
Средняя влажность свежесрубленной древесины составляет, %, у ели 48, у лиственницы 45, у пихты 50, у сосны кедровой 48, у сосны обыкновенной 47, у ивы 46, у липы 38, у осины 45, у ольхи 46, у тополя 48, у березы бородавчатой 44, у бука 39, у вяза 44, у граба 38, у дуба 41, у клена 33.
Воздушно-сухая — это древесина, выдержанная длительное время на открытом воздухе. Во время пребывания на открытом воздухе древесина постоянно подсыхает и ее влажность постепенно снижается до устойчивой величины. Влажность воздушно-сухой древесины W p =13...17 %.
Комнатно-сухая древесина — это древесина, длительное время находящаяся в отапливаемом и вентилируемом помещении. Влажность комнатно-сухой древесины W p =7...11 %.
Абсолютно сухая — древесина, высушенная при температуре t=103±2 °С до постоянной массы.
В растущем дереве влажность стволовой древесины распределена неравномерно. Она изменяется как по радиусу, так и по высоте ствола.
Максимальная влажность стволовой древесины ограничена суммарным объемом полостей клеток и межклеточных пространств. При гниении древесины ее клетки разрушаются, в результате чего образуются дополнительные внутренние полости, структура гнилой древесины по мере развития процесса гниения становится рыхлой, пористой, прочность древесины при этом резко снижается.
По указанным причинам влажность древесной гнили не ограничена и может достигнуть столь высоких значений, при которых ее сжигание станет неэффективным. Увеличенная пористость гнилой древесины делает ее очень гигроскопичной, находясь на открытом воздухе, она быстро увлажняется.
Зольностью называют содержание в топливе минеральных веществ, остающихся после полного сгорания всей горючей массы. Зола является нежелательной частью топлива, так как снижает содержание горючих элементов и затрудняет эксплуатацию топочных устройств.
Зола подразделяется на внутреннюю, содержащуюся в древесном веществе, и внешнюю, попавшую в топливо при заготовке, хранении и транспортировании биомассы. В зависимости от вида зола имеет различную плавкость при нагревании до высокой температуры. Легкоплавкой называется зола, имеющая температуру начала жидкоплавкого состояния ниже 1350°С. Среднеплавкая зола имеет температуру начала жидкоплавкого состояния в пределах 1350-1450 °С. У тугоплавкой золы эта температура выше 1450 °С.
Внутренняя зола древесной биомассы является тугоплавкой, а внешняя — легкоплавкой.
Зольность коры различных пород варьирует от 0,5 до 8% и выше при сильном загрязнении при заготовке или складировании.
Плотность древесинного вещества — это отношение массы материала, образующего стенки клеток, к занимаемому им объему. Плотность древесинного вещества одинакова для всех пород древесины и равна 1,53 г/см 3 . По рекомендации комиссии СЭВ, все показатели физико-механических свойств древесины определяются при абсолютной влажности 12 % и пересчитываются на эту влажность.
| Порода | Плотность кг/м 3 | |
| При стандартной влажности | Абсолютно сухая | |
| Лиственница | 660 | 630 |
| Сосна | 500 | 470 |
| Кедр | 435 | 410 |
| Пихта | 375 | 350 |
| Граб | 800 | 760 |
| Акация белая | 800 | 760 |
| Груша | 710 | 670 |
| Дуб | 690 | 650 |
| Клен | 690 | 650 |
| Ясень обыкновенный | 680 | 645 |
| Бук | 670 | 640 |
| Вяз | 650 | 615 |
| Береза | 630 | 600 |
| Ольха | 520 | 490 |
| Осина | 495 | 470 |
| Липа | 495 | 470 |
| Ива | 455 | 430 |
Насыпная плотность отходов в виде различных измельченных отходов древесины колеблется в широких пределах. Для сухой стружки от 100 кг/м 3 , до 350 кг/м 3 и более у влажной щепы.
Древесную биомассу в том виде, в котором она поступает в топки котлоагрегатов,
называют рабочим топливом.
Состав древесной биомассы, т. е. содержание в ней
отдельных элементов, характеризуется следующим уравнением:
С р +Н р +О р +N р +A р +W р =100%,
где С р, Н р, О р, N p - содержание в древесной массе
соответственно углерода, водорода, кислорода и азота, %; A р, W p -
содержание в топливе соответственно золы и влаги.
Для характеристики топлива в теплотехнических расчетах пользуются понятиями сухая масса и горючая масса топлива.
Сухая масса
топлива представляет собой в данном случае биомассу,
высушенную до абсолютно сухого состояния. Ее состав выражается уравнением
С с +Н с +О с +N с +A с =100%.
Горючая масса
топлива — это биомасса,
из которой удалены влага и зола. Ее состав определяется уравнением
С г +Н г +О г +N r =100%.
Индексы у знаков компонентов биомассы означают: р — содержание компонента в рабочей массе, с — содержание компонента в сухой массе, г — содержание компонента в горючей массе топлива.
Одной из примечательных особенностей стволовой древесины является удивительная стабильность ее элементарного состава горючей массы. Поэтому удельная теплота сгорания различных пород древесины практически не отличается.
Элементарный состав горючей массы стволовой древесины практически одинаков для всех пород. Как правило, варьирование содержания отдельных компонентов горючей массы стволовой древесины находится в пределах погрешности технических измерений., На основании этого при теплотехнических расчетах, наладке топочных устройств, сжигающих стволовую древесину и т. п., можно без большой погрешности принимать следующий состав стволовой древесины на горючую массу: С г =51%, Н г =6,1%, О г =42,3%, N г =0,6%.
Теплотой сгорания биомассы называется количество тепла, выделяемое при сгорании 1 кг вещества. Различают высшую и низшую теплоту сгорания.
Высшая теплота сгорания
— это количество тепла выделившееся
при сгорании 1 кг биомассы при полной конденсации всех паров воды, образовавшихся при горении,
с отдачей ими тепла, израсходованного на их испарение (так называемой скрытой теплоты парообразования).
Высшая теплота сгорания Q в определяется по формуле Д. И. Менделеева (кДж/кг):
Q в =340С р +1260Н р -109О р.
Низшая теплота сгорания
(НТС) — количество тепла,
выделившееся при сгорании 1 кг биомассы, без учета тепла, израсходованного на испарение влаги,
образовавшейся при сгорании этого топлива. Ее значение определяется по формуле (кДж/кг):
Q р =340C р +1030H р -109О р -25W р.
Теплота сгорания стволовой древесины зависит только от двух величин: зольности и влажности. Низшая теплота сгорания горючей массы (сухой беззольной!) стволовой древесины практически постоянна и равна 18,9 МДж/кг (4510 ккал/кг).
В зависимости от производства, при котором образуются древесные отходы, их можно подразделить на два вида: отходы лесозаготовок и отходы деревообработки.
Отходы лесозаготовок — это отделяемые части дерева в процессе лесозаготовительного производства. К ним относятся хвоя, листья, неодревесневшие побеги, ветви, сучья, вершинки, откомлевки, козырьки, фаутные вырезки ствола, кора, отходы производства колотых балансов и т. п.
В своем естественном виде отходы лесозаготовок малотранспортабельны, при энергетическом использовании они предварительно измельчаются в щепу.
Отходы деревообработки — это отходы, образующиеся в деревообрабатывающем производстве. К ним относятся: горбыль, рейки, срезки, короткомер, стружка, опилки, отходы производства технологической щепы, древесная пыль, кора.
По характеру биомассы древесные отходы могут быть подразделены на следующие виды: отходы из элементов кроны; отходы из стволовой древесины; отходы из коры; древесная гниль.
В зависимости от формы и размера частиц древесные отходы обычно подразделяются на следующие группы: кусковые древесные отходы и мягкие древесные отходы.
Кусковые древесные отходы - это откомлевки, козырьки, фаутные вырезки, горбыль, рейка, срезки, короткомеры. К мягким древесным отходам относятся опилки и стружки.
Важнейшей характеристикой измельченной древесины является ее фракционный состав. Фракционный состав есть количественное соотношение частиц определенных размеров в общей массе измельченной древесины. Фракцией измельченной древесины называют процентное содержание частиц определенного размера в общей массе.
Измельченную древесину по размерам частиц можно подразделить на следующие виды:
Отдельно отметим особенности древесной пыли. Древесная пыль, образующаяся при шлифовании древесины, фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит не подлежит хранению, как в буферных складах котельных, так и в складах межсезонного хранения мелкого древесного топлива ввиду ее высокой парусности и взрывоопасности. При сжигании древесной пыли в топочных устройствах должно быть обеспечено выполнение всех правил по сжиганию пылевидного топлива, предупреждающих возникновение вспышек и взрывов внутри топочных устройств и в газовых трактах паровых и водогрейных котлов.
Древесно-шлифовальная пыль представляет собой смесь древесных частиц размером в среднем 250 мкм с абразивным порошком, отделившимся от шлифовальной шкурки в процессе шлифования древесного материала. Содержание абразивного материала в древесной пыли может доходить до 1 % по массе.
Важной особенностью древесной биомассы как топлива является отсутствие в ней серы и фосфора. Как известно, основной потерей тепла в любом котлоагрегате является потеря тепловой энергии с уходящими газами. Величина этой потери определяется температурой отходящих газов. Эта температура при с жигании топлив, содержащих серу, во избежание серно-кислотной коррозии хвостовых поверхностей нагрева поддерживается не ниже 200...250 °С. При сжигании же древесных отходов, не содержащих серу, эта температура может быть понижена до 100...120 °С, что позволит существенно повысить КПД котлоагрегатов.
Влажность древесного топлива может изменяться в очень широких пределах. В мебельном и деревообрабатывающем производствах влажность некоторых видов отходов составляет 10...12%, в лесозаготовительных предприятиях влажность основной части отходов составляет 45...55%, влажность коры при окорке отходов после сплава или сортировки в водных бассейнах достигает 80%. Повышение влажности древесного топлива снижает производительность и КПД котлоагрегатов. Выход летучих при сжигании древесного топлива очень высок — достигает 85%. Это является также одной из особенностей древесной биомассы как топлива и требует иметь большую протяженность факела, в котором осуществляется сгорание выходящих из слоя горючих компонентов.
Продукт коксования древесной биомассы — древесный уголь отличается высокой реакционной способностью по сравнению с ископаемыми углями. Высокая реакционная способность древесного угля обеспечивает возможность работы топочных устройств при низких значениях коэффициента избытка воздуха, что положительно влияет на эффективность работы котельных установок при сжигании в них древесной биомассы.
Однако наряду с этими положительными свойствами древесина имеет особенности, отрицательно влияющие на работу котлоагрегатов. К таким особенностям, в частности, относится способность поглощения влаги, т. е. увеличение влажности в водной среде. С ростом влажности быстро падает низшая теплота сгорания, растет расход топлива, затрудняется горение что требует принятия специальных конструктивных решений в котельно-топочном оборудовании. При влажности 10% и зольности 0,7% НТС составит 16.85 МДж/кг, а при влажности 50% всего 8,2 МДж/кг. Таким образом расход топлива котлом при одинаковой мощности изменится более чем в 2 раза при переходе с сухого топлива на влажное.
Характерной особенностью древесины как топлива является незначительное содержание внутренней золы (не превышает 1%). В то же время внешние минеральные включения у отходов лесозаготовок иногда достигают 20%. Зола, образующаяся при сгорании чистой древесины тугоплавка, и удаление ее из зоны горения топки не представляет особой технической сложности. Минеральные включения в древесной биомассе легкоплавки. При сгорании древесины со значительным их содержанием образуется спекшийся шлак, удаление которого из высокотемпературной зоны топочного устройства затруднено и требует для обеспечения эффективной работы топки особых технических решений. Спекшийся шлак, образующийся при сжигании высокозольной древесной биомассы, имеет химическое сродство с кирпичом, и при высоких температурах в топочном устройстве спекается с поверхностью кирпичной кладки стенок топки, что затрудняет шлакоудаление.
Жаропроизводительностью обычно называется максимальная температура горения, развиваемая при полном сгорании топлива без избытка воздуха, т. е. в условиях, когда все выделяющееся при сгорании тепло полностью расходуется на нагрев образующихся продуктов сгорания.
Термин жаропроизводительность предложен в свое время Д. И. Менделеевым, как характеристика топлива, отражающая его качество с точки зрения возможности использования для осуществления высокотемпературных процессов. Чем выше жаропроизводительность топлива, тем выше качество тепловой энергии, выделяющейся при его сжигании, тем выше эффективность работы паровых и водогрейных котлов. Жаропроизводительность представляет собой предел, к которому приближается реальная температура в топке по мере совершенствования процесса сгорания.
Жаропроизводительность древесного топлива зависит от его влажности и зольности. Жаропроизводительность абсолютно сухой древесины (2022 °С) всего на 5% ниже жаропроизводительности жидкого топлива. При влажности древесины 70% жаропроизводительность понижается более чем в 2 раза (939 °С). Поэтому влажность 55-60% практический предел использования древесины в топливных целях.
Влияние зольности древесины на ее жаропроизводительность значительно слабее влияния на этот фактор влажности.
Влияние влажности древесной биомассы на эффективность работы котельных установок чрезвычайно существенно. При сжигании абсолютно сухой древесной биомассы с малой зольностью эффективность работы котлоагрегатов, как по их производительности, так и по КПД приближается к эффективности работы котлоагрегатов на жидком топливе и превосходит в некоторых случаях эффективность работы котлоагрегатов, использующих некоторые виды каменных углей.
Повышение влажности древесной биомассы неизбежно вызывает снижение эффективности работы котельных установок. Это следует знать и постоянно разрабатывать и проводить мероприятия по недопущению попадания в древесное топливо атмосферных осадков, почвенных вод и т. п.
Зольность древесной биомассы затрудняет ее сжигание. Наличие в древесной биомассе минеральных включений обусловлено применением недостаточно совершенных технологических процессов заготовки древесины и ее первичной обработки. Необходимо отдавать предпочтение таким технологическим процессам, при которых загрязнение древесных отходов минеральными включениями может быть сведено к минимуму.
Фракционный состав измельченной древесины должен быть оптимальным для данного вида топочного устройства. Отклонения в размере частиц от оптимального, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения снижают эффективность работы топочных устройств. Рубительные машины, применяемые для измельчения древесины в топливную щепу, не должны давать больших отклонений в размере частиц в сторону их увеличения. Вместе с тем наличие большого количества слишком малых частиц также нежелательно.
Для обеспечения эффективного сжигания древесных отходов необходимо, чтобы конструкция котлоагрегатов отвечала особенностям этого вида топлива.
Горение топлива - это очень быстрое его химическое разрушение и окисление кислородом воздуха, сопровождаемое теплом и светом. При этом углерод образует углекислый газ, водород-водяной пар, кислород входит в состав обоих продуктов, а вода испаряется, так что от топлива остается на месте горения только одна зола. Древесное топливо делится на два вида: -первичное, полученное на лесозаготовках; -вторичное - древесное сырье, которое ранее использовалось в других целях (рейки, ящичная тара, отходы от строительства и др.). Преимущества отопления дровами: Автоматическая очистка котла Автоматическое разжигание Низкие показатели концентрации выбросов Удобное и простое обслуживание Дрова - экологическое и возобновляемые источники энергии Пепел может использоваться в качестве удобрения для сада Элементы в древесном топливе: Азот Водород Кислород 0, 1% 6, 3% 44, 1% Углерод 49, 5%
Топливная щепа – это частицы, полученные в результате измельчения древесного сырья предназначенные для сжигания в энергетических целях. Производится древесная топливная щепа путем переработки древесного сырья (стволовой древесины, отходов лесопереработки, отходов деревообработки и порубочных остатков). В настоящее время, наиболее востребована топливная щепа из стволовой древесины, так как обладает рядом преимуществ: Низкий процент коры и прочих посторонних включений; Низкую зольность; Высокую энергетическую ценность; Стандартизированные размеры частиц; Производством топливной щепы занимаются специальные заводы. Отходы, образующиеся при заготовке, обработке и переработке древесины в виде сучков и веток, верхушек и отходов распиловки, с помощью специальной рубильной машины измельчаются в щепу. Для достижения эффективности топливо должно быть однородным по фракции, подготовленным по влажности. Топливная щепа является основой (сырьем) топлива в энергетических установках для получения электрической энергии и тепла. Щепа характеризуется весьма разнообразными показателями в зависимости от влажности, породы, способа загрузки и т. д. Щепу учитывают в кубических метрах плотной массы. Средняя насыпная масса щепы принимается равной 0, 3 т/м 3. Щепа всех пород деревьев имеет сходный химический состав и содержит около 50% углерода. Поэтому теплота сгорания щепы разных пород в абсолютно сухом состоянии в расчёте на 1 кг одинакова: около 18800 кдж/кг (4500 ккал) с отклонениями не более 3- 5%.
По назначению щепа подразделяется на технологическую и топливную. Технологическая щепа - древесные частицы предназначенные для производства целлюлозы, древесных плит, продукции лесохимических и гидролизных производств. По гранулометрическому составу различают щепу кондиционную, крупной и мелкой фракций. По породному составу исходного сырья различают щепу хвойных, лиственных и смешанных пород. Использование щепы в качестве топлива даёт возможность с пользой утилизировать отходы деревопереработки. Низкая стоимость щепы делает её достойной альтернативой пеллетам и брикетам. Одной из основных характеристик щепы является её влажность. Если этот показатель не превышает 30%, то такое топливо может храниться очень долго без опасности биологического разложения и потери теплотворной способности. Влажность свежесрубленного дерева равна 50 -60%, поэтому сырьё перед измельчением необходимо просушить до 30%.
Виды древесной топливной щепы: Щепа из отходов деревообработки – щепа, полученная из необработанных отходов промышленной древесины (ребер, откомлевок - удаляемая комлевая часть ствола поваленного дерева или древесного хлыста, имеющая дефекты обработки или пороки древесины и т. д.); Щепа из пней – щепа, полученная из пней или коряг; Щепа из отходов лесозаготовок – щепа, полученная из ветвей и вершин (крон) после заготовки деловой древесины; Щепа из целых деревьев – щепа, полученная из надземной биомассы дерева (ствола, ветвей, хвои или листьев) Щепа из бревен или щепа из длинномерной древесины – щепа из очищенных от ветвей и сучьев деревьев; Лесная щепа – щепа, полученная из сырой древесины деревьев; Топливная щепа – щепа, полученная путем измельчения для сжигания различными методами; Щепа из лесопильных отходов – щепа, полученная из побочных продуктов лесопильного производства с остатками или без остатков коры;
В целом, древесная топливная щепа наиболее стабильный энергоноситель среди нетрадиционного твердого топлива, что является причиной следующих факторов: Круглогодичность лесозаготовок и лесопереработки, что обеспечивает ритмичность производства; Достаточное количество промышленно обрабатываемого сырья; Простота производства и применения; Стабильность характеристик древесной топливной щепы, закрепленных национальными стандартами; Низкая зольность; Высокая конкурентоспособность топливной щепы по сравнению с другими видами альтернативного твердого топлива подчеркивается рыночной успешностью щепы и стабильными темпами роста. Недостатки щепы: Древесная топливная щепа имеет ряд недостатков, которые присущи всей древесине: Низкая влагостойкость и способность к абсорбции влаги, что требует специальных условий хранения, перевалки и перевозки; Низкая энергетическая ценность; Высокая влажность; Низкая плотность топливной щепы; Самовозгорание; Быстрое загнивание;
Одним из перспективных направлений повышения энергоэффективности жилищнокоммунального комплекса страны является модернизация за счет широко применяемых в Европе технологий сжигания древесного топлива, произведенного из малоценной древесины и лесосечных отходов. Поселки, расположенные в лесных районах Урала, Сибири и Дальнего Востока, вынуждены закупать ископаемое топливо (уголь, мазут, дизтопливо) и завозить его за сотни и тысячи километров. При этом в РФ миллионы тонн (более 65) порубочных остатков, лесопильных отходов и низкосортной древесины практически не используются. А ведь такие отходы, собранные в радиусе до 50 км от населенного пункта и переработанные в щепу, могут обеспечить теплом даже районный центр, не говоря уже о деревнях и рабочих поселках. Эта щепа, которую часто называют топливной или «зеленой» (так как на измельчительную машину подаются сучья, кора, ветки с листвой, составляющие от 20 до 25% биомассы дерева), не используется в плитном и гидролизном производствах. Ее экономически целесообразно заготавливать в регионах с проблемным лесопользованием, где качество лесов упало и лесопользование становится невыгодным. Одной из важнейших причин недоиспользования расчетной лесосеки в таких регионах является отсутствие производств по переработке низкосортной древесины (тонкомера и сухостойной древесины от рубок ухода) и мероприятий по воспроизводству лесов. При переводе коммунальных котельных в таких районах с угля на щепу решаются многие проблемы: создаются новые рабочие места, снижается нагрузка на местный бюджет за счет значительного сокращения стоимости выработанной тепловой энергии.
Учитывая, что угольные котельные и котельные на щепе имеют во многом схожую конструкцию, а принципиальное устройство самих котлов идентично, многие угольные котельные можно переводить на щепу без замены самих котлов − после незначительной модернизации (в частности, обеспечения подачи и автоматизации). Можно применять совместное сжигание угля и щепы, что уже давно практикуется во многих европейских странах. Конечно, не все котельные годятся для реализации подобных проектов. В первую очередь нужно рассматривать проблемные котельные, котельные в отдаленных районах, где очень высока стоимость угля, а сырьевая база отходов лесозаготовки в регионе достаточна для производства необходимого количества топливной щепы. Использование щепы, полученной путем измельчения низкотоварной древесины, порубочных остатков и лесосечных отходов, повысит не только энергоэффективность ЖКХ, но и рентабельность лесозаготовительных предприятий, позволит эффективно выполнять мероприятия по уходу за лесом и ведению устойчивого лесного хозяйства и улучшит экологическую обстановку в лесных регионах
Котельные установки Heizomat Топливо: самые различные формы биомассы - измельчённая древесина (щепа), торф, пеллеты (древесные, торфяные), стружка, опилки, кора и многие другие.
Котельные установки Bio. Matic Bio. Control Особенности: автоматический розжиг, автоматическая очистка поверхностей теплообменника и горелочного устройства от золы, автоматизированное удаление золы в пристроенные контейнеры, которые легко транспортируются; двухступенчатое регулирование подачи воздуха в камеру горения, лямбда-регулирование, контроль температуры в шнековых каналах подачи топлива в горелку, эффективная теплоизоляция. Топливо: щепа, пеллеты (диаметр 6 мм). Загрузка: автоматическая из отдельного хранилища топлива при помощи шнековых транспортеров с перемешивающими системами.
Котельные установки Firematic Bio. Control Топливо: щепа, пеллеты (диаметр 6 мм). Загрузка: автоматическая из отдельного хранилища топлива при помощи шнековых транспортеров с перемешивающими системами. Особенности: автоматический розжиг, автоматическая очистка поверхностей теплообменника и горелочного устройства от золы автоматизированное удаление золы в фронтальный контейнер, который легко транспортируется; двухступенчатое регулирование подачи воздуха в камеру горения, лямбда-регулирование, двигатель вытяжного вентилятора с частотным преобразователем - плавное регулирование разряжения в котле, контроль температуры в шнековых каналах подачи топлива в горелку, эффективная теплоизоляция.
Автоматика Bio. Control 3000: управление процессом горения, управление нагревом бойлера, бака аккумулятора, управление двумя отопительными контурами (насос, трехходовой клапан, датчики температуры подающей и обратной магистралей), поддержка температуры обратной магистрали 60 0 С (насос, трехходовой клапан, датчик температуры).
А так же: Древесная щепа Эко. Дым Древесная щепа. В наличии! Оптом и в розницу. Цена от 10 руб/кг; ПФ КЕДР, ИП ГОЛЫШМАНОВСКИЙ МЕЖХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЛЕСХОЗ (Лесопильные заводы и переработка древесины Тюменская область, А. Ц. г. Тюмень Екатеринбург Российская компания - экспортер "Урал. Мега-Лес" является оптовым поставщиком кругляка и пиломатериалов не только на территории всей России, но и других стран. Поставки осуществляются железнодорожным и морским транспортом. Мед. Плюс -Производство пиломатериала ЛДК Динамично развивающееся лесопильное предприятие, оснащенное современным высокотехнологичным оборудованием фирм «Laimet» , «Linck» . Основная специализация: производство пиломатериалов
Классификация и характеристика древесного топлива
Определение видов древесного топлива :
Щепа из отходов деревообработки – щепа, полученная из необработанных отходов промышленной древесины (ребер, откомлевок и т.д.);
Щепа из пней – щепа, полученная из пней или коряг;
Щепа из отходов лесозаготовок – щепа, полученная из ветвей и вершин (крон) после заготовки деловой древесины;
Щепа из целых деревьев – щепа, полученная из надземной биомассы дерева (ствола, ветвей, хвои или листьев);
Щепа из бревен или щепа из длинномерной древесины – щепа из очищенных от ветвей и сучьев деревьев;
Лесная щепа – щепа, полученная из сырой древесины деревьев;
Топливная щепа – щепа, полученная путем измельчения для сжигания различными методами;
Щепа из лесопильных отходов – щепа, полученная из побочных продуктов лесопильного производства с остатками или без остатков коры;
Опилки – мелкие частицы древесины, являющиеся побочным продуктом лесопильного производства;
Кора – отходы, полученные при обработке деловой древесины методами окоривания;
Шлифовальная древесная пыль – пылеобразные отходы, образующиеся при шлифовании необработанной древесины и досок;
Древесные топливные гранулы – пеллеты (ДТГ) – изделия цилиндрической формы (диаметром 6-8 мм, длиной до 30 мм), спрессованные методом экструзии из предварительно высушенной и измельченной древесины;
Древесные топливные брикеты – изделия цилиндрической формы (диаметром 60-80 мм, длиной до 300 мм), спрессованные методом экструзии из предварительно высушенной и измельченной древесины.
Недостатки древесного топлива :
Самовозгорание;
Быстрое загнивание;
Низкая объемная теплотворная способность;
Малая насыпная плотность;
Высокая исходная влажность (60% и выше).
Данные факторы делают невыгодной перевозку первичного древесного топлива, усложняют складирование и хранение. Существенные различия по влажности снижают эффективность теплоэнергетического оборудования, усложняет и удорожает производство энергии.
Древесные гранулы :
вышеуказанные недостатки устраняются при использовании «улучшенного» древесного топлива. Одним из видов такого топлива являются древесные топливные гранулы (ДТГ) – спрессованные методом экструзии из предварительно высушенной и измельченной древесины изделия диаметром 6–8 мм, длиной 4–30 мм.
Преимущества ДТГ :
Не способны к самовозгоранию;
Биологически неактивны – не гниют, не содержат пыли и спор;
Постоянная влажность (не более 10%);
Меньшие объемы для хранения;
Меньшая стоимость котельного оборудования для сжигания ДТГ;
Значительно большая теплотворная способность по сравнению со щепой, опилками и кусковой древесиной.
Необходимо отметить, что горючими веществами в древесине, как и в других видах растительной биомассы, являются углерод (около 51%) и водород (около 6%), остальные вещества - это балласт. К тому же обезвоживание древесины требует значительных затрат энергии как при прямом сжигании, газификации и т.д., так и при предварительной сушке. Таким образом, энергетическое использование первичных видов древесного топлива (дров, щепы) с относительной влажностью = 45-60% в 1,8-3,5 раза снижает теплотворную способность древесины, см. рис .
Влагосодержание древесного топлива существенно влияет также на механизмы и эффективность процессов горения и теплообмена в энергогенерирующих . Устойчивое, стабильное горение происходит при влажности, например, топливной щепы до 40…45%. Горение возможно также и при влажности щепы до 56…57% с коэффициентом избытка воздуха от 2 до 4…5, но оно не устойчиво. В отдельных, дорогостоящих топочных устройствах можно сжигать щепу с предельно допустимой влажностью 60 и даже 65% или использовать дополнительные источники тепла, сжигая другое топливо (газовая, мазутная "подсветка" и т.д.). Однако, такие технологии разумно использовать только для утилизации древесных отходов, а не с целью производства тепловой энергии.
Вторым важнейшим фактором, существенно влияющим на эффективность топочных процессов, является неоднородность и непостоянство физико-механических характеристик и большая полидисперсность (0,5мм-50мм) первичных видов древесного топлива .
Таким образом, для эффективного использования энергетического потенциала древесного топлива, количество которого в стране ограничено, предлагается исходную топливную древесину должным образом подготовить:
Высушить,
Гомогенизировать, т.е. придать ей стабильные физико-химические и механические параметры и свойства.
Это позволит существенно (в 2-3 раза) повысить удельную теплотворную способность, оптимизировать топочные процессы, увеличить КПД теплогенерирующего оборудования и его эффективность в 1,3…2,8 раза, снизить стоимость оборудования и затраты на его эксплуатацию , см. табл.
|
Параметры |
Виды топлива |
|||
|
Рафинированное «улучшенное» |
Первичное |
|||
|
Щепа топливная |
||||
|
полусухая |
||||
|
Влажность |
||||
|
Теплотворная способность, Гкал/т |
||||
|
Энергетический эквивалент по отношению к условному топливу |
||||
|
Насыпная плотность, ρн, т/м3 |
||||
|
Среднегодовой КПД энергогенерирующей установки, η, % |
||||
|
Теплопроизводительность, Q, Гкал/т |
||||
|
Удельный расход условного топлива на производство тепла, т/Гкал |
||||
Обобщая изложенное выше, очевидно, что теплоэнергетическая эффективность таким образом подготовленного (концентрированного по горючей массе, имеющего стабильные физико-химические и механические характеристики), т.е. рафинированного древесного топлива – древесных топливных гранул-пеллет, в несколько раз будет выше по сравнению с первичным древесным топливом (топливной щепой). Низкая влажность древесных топливных гранул, однородность и стабильность их физико-химических и механических характеристик способствуют увеличению теплотворной способности, повышают эффективность процессов горения, упрощают конструкцию теплоэнергоустановок, процессы регулирования и управления ими, повышают КПД. Использование рафинированных видов древесного топлива и эффективное теплопроизводящее оборудование позволит получить в 2-4 раза больше тепловой энергии из имеющегося потенциала топливной древесины по сравнению с технологиями сжигания, газификации и т.д. первичных видов древесного топлива, таких как дрова, щепа и другие .
Объём производства, цены, производители, потребители
Основным производителем древесного топлива являются предприятия Министерства лесного хозяйства – лесхозы. Централизованная заготовка дров и древесных отходов осуществляется предприятиями Минлесхоза и концерна «Беллесбумпром».
В качестве сырья используются:
Отходы деревообработки, образующиеся в лесопильно-деревообрабатывающих цехах лесхозов;
Дрова от плановых рубок, заготовка которых осуществляется имеющимися или создаваемыми в системе Минлесхоза мощностями;
Лесосечные отходы;
Древесный отпад и старый сухостой, заготавливаемые при очистке леса от захламленности.
Данные за 2009 год: организации Минлесхоза заготовили всего 3,9 млн.куб.м древесного топлива .
В отрасли создано 31 производство суммарной мощностью 500 тыс.куб.м топливной щепы в год . Однако из-за отсутствия сбыта и неритмичности потребления щепы некоторые производства работают не на полную мощность или частично простаивают. Особенность производства топливной щепы в том, что она не может долго храниться, иначе теряется ее теплопроводность. В 2009 году было изготовлено 204,8 тыс.куб.м топливной щепы . Местным теплоисточникам жилищно-коммунального хозяйства реализовано 912 тыс.куб.м дров и 123,5 тыс.куб.м топливной щепы. Экспортировано 2,9 тыс.куб.м дров и 30 тыс. плотных куб.м. топливной щепы.
Госпрограммы по древесному топливу:
Программа повышения эффективности работы деревообрабатывающих производств (цехов) Министерства лесного хозяйства на 2007-2010. Согласно этой Программе проведена реструктуризация данных производств. Наиболее развитые цеха модернизированы, на их базе организован выпуск пилопродукции, оцилиндрованной древесины и изделий из нее, деревянных полуфабрикатов, древесной топливной щепы и гранул (пеллет) , переработке твердолиственной древесины.
Согласно Государственной программы инновационного развития Республики Беларусь на 2007-2010 годы в системе Минлесхоза создаются и новые производства. Два из них – заводы по выпуску топливных гранул (пеллет) уже работают в Столбцовском опытном и Житковичском лесхозах. Годовая суммарная мощность этих предприятий – 14 тыс. тонн пеллет.
Производителями пеллет в Беларуси также являются: СООО «ЭКОГРАН», СООО «ПРОФИТСИСТЕМ», УП «ИВА», ОАО «Пинскдрев».
Основным потребителем древесного топлива является население (дрова для печного отопления), предприятия ЖКХ (дрова, топливная щепа), мини-ТЭЦ концерна «Белэнерго» (дрова, топливная щепа).
Известно порядка 3000 малых и средних котельных, работающих на древесном топливе .
Мини-ТЭЦ на древесном топливе работают в Пружанах, Вилейке, Бобруйске, Осиповичах, Пинске .
В 2010 году утверждена Государственная программа развития возобновляемых источников энергии на 2010-2015 годы. Согласно программе собираются построить 161 мини-ТЭЦ, работающую на древесном топливе. (В Министерстве лесного хозяйства имеются данные о перспективном строительстве 20 мини-ТЭЦ, работающих на древесном топливе. ) Планируется увеличить производство топливной щепы, и ее объемы увязать с созданием соответствующих энергоисточников. При этом организацию новых мощностей по выпуску щепы собираются вести с опережением!?
Плантации лесных культур и быстрорастущих энергорастений .
За 2009 год создано 171 га плантационных лесных культур для обеспечения целлюлозно-бумажной промышленности сосновыми и еловыми балансами, а также деревообрабатывающих производств высококачественным пиловочником.
В Минлесхозе прорабатывают посадки быстрорастущих энергорастений (кустарниковых и травянистых) со среднегодовым приростом биомассы свыше 25м 3 /га. Предварительно оценивается, что имеется 100 тыс. га земель технически доступных в настоящее время для «энергетических» посадок, потенциал биомассы быстрорастущих растений оценивается 0,6…0,8 млн. т.у.т./год – порядка 2…2,75 млн. м 3 древесного топлива в год. Кроме того, в Беларуси имеется до 500 тыс. га малоценных и низко продуктивных угодий, нерентабельных для выращивания сельхозпродукции. С учётом этой перспективы возможно увеличение энергетических посадок с получением до 4 млн. т.у.т. в год (13 млн. м 3 древесного топлива в эквиваленте). В концерне «Белтопгаз» в 2010 году должны были начать освоение технологии выращивания быстрорастущих пород растений и деревьев?
Стоимость древесного топлива .
Ранее действовало Постановление Министерства энергетики Республики Беларусь от 4.07.2007 года за № 21 «О расчётах организаций «Белэнерго» с поставщиками древесного топлива». Согласно этому документу цена устанавливалась с учётом влажности и теплотворной способности исходного древесного сырья. В настоящее время этот документ уже не действует, а действует Постановление Министерства лесного хозяйства Республики Беларусь от 24.12.2009 года за № 35 «О ценах на дрова в заготовленном виде (за исключением дров для населения) и щепу топливную на 2010 год». Данные цены фиксированы для всех производителей и юридических потребителей дров и щепы топливной.
Дрова: цена за один плотный м 3 без НДС, бел. рублей
|
Древеная |
влажность |
Франко-верхний лесосклад |
Франко-промежуточный лесосклад |
Франко-нижний лесосклад (склад предприятия) |
Франко-вагон, станци отправления, судно. пристань |
|
сосна, ольха |
Сухие до 25 |
||||
|
Влажные свыше 25 |
|||||
Все цены находятся в пределах 22 200…66 100 бел. рублей.
Щепа топливная: цена за один плотный м 3 без НДС, бел. рублей:
Объём рынка
Учитывая данные за 2009 год по котельным ЖКХ и предприятий, переведенным на древесное топливо, а также мини-ТЭЦ, имеем следующий объём дров и щепы топливной:
Ориентировочно 1 млн. м 3 дров и 200 тыс. м 3 щепы. Принимая стоимость 1 м 3 дров порядка 44000 руб и 1 м 3 щепы – 73000 руб, получим среднегодовой объём рынка порядка 19 млн. долл.$ .
Древесные топливные гранулы (пеллеты)
Не используются в Беларуси в качестве топлива котельных и мини-ТЭЦ. Стоимость пеллет белорусскими производителями держится на уровне 96…101 евро за тонну (FCA , г.Пинск) . Известно, что практически весь объём производимых пеллет идёт на экспорт. Стоимость пеллет на европейском рынке – порядка 130…135 евро за тонну (DDU, Германия).
Пояснения
Необходимо также отметить, что технологии энергетического использования первичного древесного топлива (дров и щепы) требуют достаточно дорогостоящего, сложного и громоздкого оборудования для заготовки, измельчения, хранения и транспорта, включая межоперационный и технологический (есть отчёт Белгипролеса по производству и заготовке древесного топлива). Вследствие высокой влажности первичного древесного топлива и низкой теплотворной способности, приходится на котельных и мини-ТЭЦ затрачивать дополнительную электро- и теплоэнергию на его подготовку – измельчение, опресовку и главное сушку. В противном случае теплопроизводительность таких котельных и мини-ТЭЦ остаётся низкой. Пример Осиповичская мини-ТЭЦ:
средняя себестоимость тепловой энергии , получаемой при сжигании древесной щепы на Осиповичской мини-ТЭЦ, составляет около 60000 руб. за Гкал, а по данным энергетиков ЖКХ в зимнее время она доходит до 120000…170000 руб. за Гкал, в то время как в среднем по энергосистеме (работающей на природном газе) тариф для промышленных потребителей за горячую воду и пар в зимний период составляет 129000 руб/Гкал, а для ЖКХ 44000 руб. за Гкал .
Считается, что Пружанская мини-ТЭЦ имеет наилучшие энергетические показатели, например, при тепловой мощности 11,85 Гкал/час, она потребляет 70м 3 щепы и 120 м 3 дров в сутки. В расчётах тепловой эквивалент 1м 3 древесного топлива принимают равным 0,29, а тепловой эквивалент 1000 м 3 природного газа соответственно 1,15.
Тогда получим: (70+120)·0,29/24/11,85 = 0,194 т.у.т/Гкал, в то время как ТЭЦ и котельные на природном газе имеют показатель 0,155…0,17 т.у.т/Гкал.
То есть для получения 11,85 Гкал/час потребуется 0,16·24·11,85/1,15 = 40 тыс. м 3 природного газа в сутки. В настоящее время для промпотребителей и для энергосистемы цена на природный газ составляет без НДС 217 долларов США за 1 тыс. куб. метров.
Тогда затраты на природный газ: 217·1,2·40 = 10416 долл.$ в сутки.
Дровяное топливо и щепа: (44000·1,2·120+73000·1,2·70)/3090 = 4035 долл.$ в сутки.
Пеллеты: 0,168·24·11,85/0,6= 79,7 тонн, 79,7·96·1.3·1,2 = 11935 долл.$ в сутки.
На таком обосновании экономии природного газа основывается ориентация госпрограмм на строительство котельных и мини-ТЭЦ на дровах и щепе, а не на пеллетах, а также обосновывается необходимость поддержания низких цен на дрова и щепу.
Отметим, что малодоступна информация по поводу Осиповичской и Пружанской ТЭЦ, не известно выходят ли они на проектную мощность, не известны точные затраты на собственные нужды – на подготовку и сушку первичного топлива, не учитывается стоимость доставки топлива (например на Пружанскую ТЭЦ древесное топливо возят мазами за 30км), не учитываются полные затраты лесхозов на заготовку топлива – стоимость работы рубильных машин, тракторов, трелёвку, и тд, стоимость хранения (отчёт Бегипролес). Отметим также, что основные статьи доходов лесхозов – это заготовка, переработка и экспорт деловой древесины, а не топливной.
При строительстве в ближайшие годы хотя бы 20-ти мини-ТЭЦ аналогичных Пружанской, получим ежегодное увеличение потребления топливной щепы порядка 400 тыс. м 3 и дров порядка 500 тыс. м 3 . Соответственно объём рынка увеличится на 16 млн.долл$.
Имеются такие данные по информации лесхозов: возможно довести ежегодный объём заготовки древесного топлива до 5 млн. м 3 (сейчас заготавливают порядка 4 млн. м 3 в год), а к 2012 году собираются довести объём заготовки древесного топлива до 11 млн. м 3 !?, и это без учёта создания топливных плантаций быстрорастущих деревьев.
Вопрос : каковы будут затраты на создание плантаций энергетических деревьев, на заготовку древесного топлива и будет ли это рентабельно, например при цене 73000 рублей?
