Энергообеспечение объектов городской и сельской инфраструктуры от биокотельных

УДК 62-611

ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ОБЪЕКТОВ ГОРОДСКОЙ

И СЕЛЬСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ОТ БИОКОТЕЛЬНЫХ

,

Саратовский государственный технический университет имени

Выявлены наиболее значимые энергосберегающие мероприятия, рассмотрены методы улучшения системы теплоснабжения, позволяющие повысить энергоэффективность и экономичность систем теплоснабжения и  ввиду этого рекомендуется использование котельной на биотопливе.

Ключевые слова: энергоэффективность, теплоснабжение, энергообеспечение, биотопливо, котел, тепловая энергия

ENERGY URBAN AND RURAL INFRASTRUCTURE FROM BIOMODELING

Malaya E. M., Lisina A. M.

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Identified the most significant energy saving measures are considered to improve the system of heating allows to increase the efficiency and economy of heating systems and due to this we recommend the use of a boiler room on biofuel.

Keywords: energy efficiency, heat, energy, biofuels, boiler, heat energy

Решение вопросов энергообеспечения объектов сельской и городской инфраструктуры на базе биотоплива имеет большое значение, так как расходы на тепловую энергию высоки. В России в 2009 году распоряжением Правительства РФ были определены «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе возобновляемых источников энергии на период до 2020 года», а также в 2013 году был утвержден «План мероприятий по созданию благоприятных условий для использования возобновляемых древесных источников для производства тепловой и электрической энергии». Благодаря такого рода документам, Правительство РФ надеяться стимулировать переход на возобновляемые источники энергии муниципальных образований, расходы которых на тепло или электроэнергию высоки по разным причинам. При правильном подходе к настоящему моменту можно было бы модернизировать как минимум 30% проблемных котельных в ЖКХ и перевести их на биотопливо.

Современное состояние лесопользования в России характеризуется недоиспользованием расчетной лесосеки по главному пользованию. Уровень освоения расчетной лесосеки не более 25%. Чтобы лес был в хорошем состоянии его надо рубить, иначе при гниении он потребляет больше кислорода, чем выделяет при жизни. Проблема России в том, что объем фактической заготовки древесины меньше установленного, то есть налицо недоруб  расчетной лесосеки: ежегодно вырубается меньше леса, чем необходимо в соответствии с Правилами рубок. Сегодня на делянках во многих регионах гниет в штабелях дровяная и мало товарная древесина, не говоря уже о порубочных остатках и перезрелой древесине.

Потенциальных инвесторов, которые могли бы осуществить переход проблемных котельных на биотопливо в регионах, отпугивает отсутствие действенного механизма возврата инвестиций через тариф, а также в отдельных случаях – высокая стоимость оборудования и реконструкции. Однако, иногда твердотопливные котлы даже не требуется менять. Так, например, в Смоленской области попробовали в муниципальной угольной котельной просто поменять топливо и заменили уголь на топливные брикеты. Результат оказался положительным: стоимость 1 Гкал тепла стала ниже, чем была прежде, плюс экономия электроэнергии, отказ от выгрузки угля из железнодорожного тупика, минимизация площадей для хранения топлива и экологический эффект. Из госбюджета до сих пор продолжается датирование электрокотельных, где стоимость выработки 1 Гкал составляет примерно 6500 рублей. При замене такого котла на пеллетный стоимость 1 Гкал составит порядка 2500 рублей.

В настоящее время активно используется технология сжигания опилок, щепы, старой древесины. Однако этот процесс прямого использование отходов лесопиления и деревопереработки имеет ряд недостатков:

1.  Для повышения эффективности сгорания опилки и щепу нужно сушить;

2. Требуются большие площади для складирования;

3. Мелкофракционные древесные отходы не выгодно перевозить на расстояние более 20-40 км.

4. Свежие опилки и щепа легко воспламеняются.

Изготовление пеллет и брикетов-это хорошая альтернатива прямого использованию древесных отходов в виде топлива. Брикеты и пеллеты выделяют тепла больше, чем опилки и щепа, увеличивая КПД котельных.

Топливные древесные гранулы получают путем механического прессования без использования химических закрепителей и связующих материалов.

Теплотворная способность при сжигании пеллет сопоставима с каменным углем, но в то же время оказывает гораздо меньшее негативное воздействие на окружающую среду. Зольность пеллет составляет 1-2%.

Преимущества гранул:

-Высокая теплотворность;

-Автоматизация подачи в котельное оборудование;

-Нет искр, нет дыма;

-Уменьшение складов на 50%;

-По экологическим характеристикам опережают все виды топлива.

При сжигании 1 тонны гранул выделяется столько же тепловой энергии, как при сжигании:

-1600 кг древесины;

-475 м3 газа;

-500 литров дизтоплива;

-685 литров мазута.

Теперь об оборудовании для сжигания биотоплива.

Для каждого вида топлива существует своя технология сжигания, обоснованная, как технически, так и экономически. Топливную гранулу можно сжигать на различном оборудовании. Однако максимальной эффективности можно добиться лишь с помощью котлов и горелок, специально для этого предназначенных.

Процесс получения тепловой энергии из гранул можно назвать горением только с большой натяжкой, т. к. гранулы не горят в прямом смысле этого слова, а тлеют. При этом котел, исчерпав топливо в контейнере, может продолжать снабжение теплом в течение 24 часов за счет малой скорости протекания процесса.

Кроме котельных на пеллетах, существуют также камины на гранулах и брикетах. Подобные камины работают не как котлы, а как воздухонагреватели, поэтому не требуют системы трубопроводов. Чаще они используются (как и традиционные камины) в качестве дополнительного средства обогрева.

На сегодняшний день на рынках стран СНГ представлены и горелки для переоборудования жидкотопливных котлов под гранулу, и котельное оборудование большой мощности, и промышленные парогенераторы на биотопливе, и маломощные автоматизированные котлы для частных домов, и комнатные камины для сжигания топливной гранулы. Большая часть оборудования импортируется. Однако и целый ряд отечественных предприятий предлагает оборудование, предназначенное для сжигания пеллет.

Интересный факт: Первые котлы на биотопливе появились в России. До 60-х годов XX века в СССР было разработано и смонтировано немало таких котлов. Однако задача тогда ставилась иная: «утилизировать отходы». На Западе была другая цель: добиться максимального КПД для того, чтобы снизить себестоимость производимой энергии, поэтому европейцы пошли дальше Россиян в изучении нюансов сжигания биотоплива. Например, при сжигании хвои и ряда других элементов образуется едкий натр или гидрат окиси натрия. Минеральные соли, которые образуются в результате этой реакции, губительно влияют на стальные котлы, но сегодня уже есть технологии, позволяющие нейтрализовать подобные вредные эффекты.

Для каждого вида биотоплива существует своя специальная и специфическая технология. Котельные, предназначенные для биомассы влажностью менее 30%, не будут эффективны ни для сжигания влажного биотоплива с содержание воды около 50%, ни для рафинированного биотоплива. Влажное сырье не будет гореть из-за того, что ему необходима очень высокая температура внутри котла. Древесные гранулы (рафинированное биотопливо) будут сгорать в таком котел, но при этом потеряют экономическую целесообразность, поскольку стоимость котла на гранулах ниже, чем на влажной или сухой (до 35%) биомассе – опилках, щепе и т. д.

В настоящее время в Европе разработан достаточно широкий ряд типов котлов на биотопливе:

котлы на прессованом биотопливе – гранулах и брикетах, котлы на сухом биотопливе (влажность до 30%), котлы на влажном биотопливе (влажность до 55%) котлы для сжигания торфа и смесей из торфа, котлы для сжигания коры и смесей из коры, котлы для сжигания другого органического сырья.

В зависимости от характеристик котлы ориентируются на разные сегменты рынка: от частных потребителей до крупных предприятияй и муниципальных котельных.

Так, в нашей области в 2013 году были установлены 11 модульных котельных, работающих на пеллетах. Кроме того, с фирмой-поставщиком был заключен контракт сроком на 5 лет на снабжение данных котельных топливом. Стоит отметить, что все объекты до поставки модулей снабжались теплом от электрокотельных. Объектами являются школы и детские сады двух районов области. Директора школ и детсадов отмечают заметную экономию средств и сил на обслуживание котельных нового типа.

Условия для установки модульной пеллетной котельной:

- ровная площадка;

-подающие и обратные трубы системы отопления помещения;

-возможность подключения к электрической сети 220 В;

-возможность подъезда автомобиля для загрузки котельной топливом.

Все модульные котельные были произведены совместно с партнерским заводом в городе Ковров. Начато строительство завода по производству котлов и модулей на территории нашей области. В процессе эксплуатации были внесены некоторые улучшения в изначальный вариант конструкции модулей и бункеров. Например, было принято решение об увеличении бункера, а также о размещение в нем GSM датчика уровня топлива. Это позволит еще больше увеличить интервалы загрузки котельных и уменьшить человеческий фактор. На разработки подача документов на патенты, является одной из главных задач разработчиков проектов еще до их реализации.

Список литературы

1. Конференция объединения лесопромышленного комплекса Северо-запада России. Котельные на биотопливе. Технологии и оборудование для сжигания древесных отходов и других видов экологически чистого топлива. Санкт-Петербург. Сер. Биоэнергетика. 2006.