Теплотворная способность различных видов топлива. Сравнительный анализ

"BM Engineering" выполняет полный комплекс услуг по проектированию, строительству, вводу в эксплуатацию и последующему обслуживанию: заводов по переработке биомассы (производство гранул и брикетов), комбикормовых заводов Мы предлагаем первоначально выполнить Комплексный анализ и технические консультации целесообразности строительства предполагаемого объекта и его рентабельности, а именно:

анализ сырьевой базы и оборотных средств для производства
расчет основного оборудования
расчет дополнительного оборудования и механизмов
стоимость монтажа, пусконаладочных работ, обучения персонала
расчет стоимости подготовки производственной площадки
расчет себестоимости производства или комплекса утилизации отходов
расчет рентабельности производства или комплекса утилизации отходов
расчет окупаемости инвестиций

СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ КОМПАНИИ BM Engineering:

ПРОИЗВОДСТВО ОБОРУДОВАНИЯ : пеллетные/брикетные линии, сушильные комплексы, дезинтеграторы, прессы для биомассы
МОНТАЖ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ : проектирование, поиск площадок, строительство, ввод в эксплуатацию
ПУСКО-НАЛАДКА ОБОРУДОВАНИЯ : запуск и настройка оборудования
ОБУЧЕНИЕ ПЕРСОНАЛА : постановка работы технического отдела, создание отделов сбыта, логистики, маркетинга с "0"
СЕРВИСНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ : полное сервисное и гарантийное обслуживание
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА : внедрение систем контроля и учета на производстве
СЕРТИФИКАЦИЯ : подготовка к сертификации по EN+, ISO

Инжиниринговая компания в сфере переработки биомассы BM Engineering впервые на рынке Украины обеспечивает выполнение полного комплекса услуг по созданию под ключ современных заводов по переработке биомассы, производящих пеллеты, брикеты, а также комбикорм. На этапе подготовки проекта специалисты компании дают квалифицированное заключение о целесообразности строительства объекта, его предполагаемой рентабельности и сроке окупаемости.

Мы анализируем будущее производство от А до Я! Начинаем исследование с расчета объема сырьевой базы, ее качества, логистики поставок. Количества биомассы на начальном этапе и поставок ее должно быть достаточно для бесперебойной работы оборудования длительное время. На основе объективной информации, собранной о будущем производстве, мы рассчитываем характеристики основного оборудования, а по желанию заказчика дополнительного оборудования и механизмов.

В общую стоимость проекта обязательно входят затраты на подготовку производственной площадки, монтажные и пусконаладочные работы, обучение персонала. А в прогнозе себестоимости продукции заранее учтены энергоэффективность и конкретная стоимость производства единицы готовой продукции, ее технические и качественные характеристики, соответствие международным стандартам, прибыльность и период окупаемости инвестиций. Использование оборудования для производства экструдированных кормов значительно повышает доходность животноводства за счет повышения их качества и снижения себестоимости.

Сертификация и аудит пеллетного производства в соответствии с нормами европейских стандартов серии EN 17461 предусматривает, что на всех этапах работы от получения и контроля качества биосырья до изготовления пеллет, их упаковки, маркировки, хранения, доставки и использования, необходимо строго соблюдать единые нормативы, технические условия и правила.

В соответствии с системой ENplus сертификат необходимо получать на конкретную партию биотоплива после проведения соответствующих испытаний по всем параметрам в сертифицированной лаборатории. Запомните! Сертифицированная продукция стоит в несколько раз дороже!

Полный комплекс инжиниринговых услуг, выполняемых компанией «BM Engineering», включает: составление бизнес-плана производства с расчетом энергоэффективности, рентабельности и себестоимости продукции, проектирование, строительство, пусконаладочные работы, ввод в эксплуатацию и сервисное обслуживание. Кроме того, компания поставляет оборудование собственного производства, выполняет работы по автоматизации и сертификации построенных предприятий.

Уникальный модуль переработки биомассы (щепы и опилок) МБ-3 разработан по новейшей технологии, при которой биосырье не сушат перед прессованием с большими затратами энергии, а моют в гидромойке. Загрязнители (металл, частицы почвы, мусор) удаляют потоком воды, а чистые и влажные частицы сырья по конвейеру, а затем через сито, поступают во входной бункер модуля переработки.

Вращающийся шнек перетирает влажную биомассу и продавливает ее через сито. При биохимической реакции в клетках древесины (биополимерах) выделяется тепло. Оптимальную температуру увлажненной массы поддерживает модуль термостабилизации. Тепловой насос обеспечивает циркуляцию подогретой воды по всему контуру переработки. Весь технологический процесс контролирует система автоматизации.

Комплектация модуля:

гидромойка;
модуль переработки биомассы;
тепловой насос;
модуль термостабилизации;
система автоматизация технологического процесса.

Технические характеристики модуля переработки биомассы МБ-3:

производительность - 1000 кг/ч;
мощность электродвигателей - до 100 кВт;
входное сырье: размер частиц - до 4 см, влажность - до 50%;
транспортировочные габариты - 2000х2200х12000 мм;
масса - 16700 кг.

Только в первом полугодии 2015 года было проведено 6 специализированных семинаров «Основы пеллетного производства», на которых прошло обучение около 200 слушателей. Со второго полугодия 2015 года семинары проводятся ежемесячно и пользуются возрастающей популярностью у слушателей. Те специалисты, которые прослушали все лекции и посмотрели на работающее оборудование, полностью изменили отношение к технологии производства пеллет. Метод влажного прессования – абсолютно новый инновационный подход к переработке биомассы, за которым будущее.

Древесина является довольно сложным материалом по своему химическому составу.

Почему нас интересует химический состав? Да ведь горение (в том числе и горение дрова в печи) представляет собой химическую реакцию материалов дерева с кислородом из окружающего воздуха. Именно от химического состава той или иной породы древесины и зависит теплотворная способность дров.

Основными связующими химическими материалами в древесине являются лигнин и целлюлоза. Они образуют клетки – своеобразные емкости, внутри которых находится влага и воздух. Также в древесине присутствуют смола, белки, дубильные вещества и другие химические ингредиенты.

Химический состав подавляющего большинства пород дерева практически одинаковый. Небольшие колебания химического состава различных пород и определяют различия в теплотворной способности различных пород дерева. Теплотворная способность измеряется в килокалориях – то есть вычисляется количество тепла, получаемое при сжигание одного килограмма дерева той или иной породы. Принципиальных различий между теплотворными способностями различных пород древесины нет. И для бытовых целей достаточно знать усредненные значения.

Различия между породами в теплотворной способности выглядят минимально. Стоит отметить, что исходя из таблицы может показаться, что выгоднее покупать дрова, заготовленные из древесины хвойных пород, ведь их теплотворность больше. Однако, на рынке дрова поставляются по объему, а не по массе, так что в одном кубометре дров, заготовленных из древесины лиственных пород дерева их будет просто больше.

Вредные примеси в древесине

В ходе химической реакции горения древесина сгорает не полностью. После сгорания остается зола – то есть не сгоревшая часть древесины, а в процессе горения из древесины испаряется влага.

Меньше влияет на качество горения и теплотворность дров зола. Ее количество в любой древесине одинаково и составляет около 1 процента.

А вот влага, находящаяся в древесине может доставить немало проблем при их сжигании. Так, сразу после рубки древесина может содержать до 50 процентов влаги. Соответственно при горении таких дров – львиная доля энергии, выделяющейся с пламенем может уходить просто на испарение самой древесной влаги, не совершая при этом никакой полезной работы.

Влага, имеющаяся в древесине резко снижает теплотворную способность любых дров. Сгорающие дрова не просто не выполняют свою функцию, но и становятся неспособными поддерживать необходимую температуру при горении. При этом органика, находящаяся в дровах сгорает не полностью, при горении таких дров выделяется повешенное количество дыма, который загрязняет как дымоход, так и топочное пространство.

Что такое влажность древесины, на что она влияет?

Физическая величина, описывающая относительное количество воды, содержащееся в древесине называется влажностью. Измеряют влажность древесины в процентах.

При измерениях может учитываться два вида влажности:

Влажность абсолютная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к полностью высушенному дереву. Такие измерения проводятся обычно в строительных целях.
Влажность относительная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к ее собственному весу. Такие расчеты производятся для древесины, используемой в качестве топлива.

Так, если написано, что древесина имеет относительную влажность в 60%, то её абсолютная влажность выразится в показателе 150%.

Анализируя эту формулу можно установить, что дрова, заготовленные из хвойных пород дерева с показателем относительной влажности в 12 процентов при сжигании 1 килограмма выделят 3940 килокалории, а дрова, заготовленные из лиственных пород при сопоставимой влажности выделят уже 3852 килокалории.

Чтобы понять, что представляет собой относительная влажность в 12 процентов – поясним, что такую влажность приобретают дрова, которое длительное время сушатся на улице.

Плотность древесины и ее влияние на теплотворность

Чтобы оценить теплотворность, нужно использовать немного другую характеристику, а именно удельную теплотворность, представляющую собой величину, производную от плотности и теплотворности.

Экспериментальным путем были получены сведения об удельной теплотворности тех или иных пород древесины. Сведения даны для одинакового показателя влажности в 12 процентов. По результатам эксперимента была составлена вот такая таблица :

Используя данные из этой таблицы вы легко сможете сравнить теплотворную способность различных пород древесины.

Какие дрова можно использовать в России

Традиционно, самой любимой породой дров для сжигания в кирпичных печах в России является береза. Хотя по сути береза представляет собой сорняк, семена которого легко зацепляются за любую почву – оно чрезвычайно широко используется в быту. Неприхотливое и быстро растущее дерево верой и правдой служило нашим предкам уже множество веков.

Березовые дрова имеют сравнительно хорошую теплотворность и горят достаточно медленно, ровно, не накаляя чрезмерно печь. Кром того, даже сажа, получаемая при сгорании березовых дров идет в дело – она включает в себя деготь, который используется как в бытовых, так и в лечебных целях.

Кроме березы, из лиственных пород дерева в качестве дров используется древесина осины, тополя и липы. Качество их по сравнению с березой, конечно же не очень, но при неимении других вполне можно пользоваться и такими дровами. Кроме того, липовые дрова при сгорании выделяют особый аромат, который считается полезным.

Дрова из осины дают высокое пламя. Их можно использовать на заключительном этапе топки, чтобы выжечь сажу, образовавшуюся при сжигании других дров.

Также довольно ровно горит ольха, и после сгорания она оставляет небольшое количество золы и сажи. Но опять же по сумме всех качество ольховые дрова не могут составить конкуренцию березовым. Но с другой стороны – при использовании не в бане, а для приготовления пищи – ольховые дрова очень даже неплохи. Их ровное горение помогает качественно готовить пищу, особенно выпечку.

Дрова, заготовленные из плодовых деревьев встречаются довольно редко. Такие дрова, а особенно клен горят очень быстро и пламя при горении достигает очень высокой температуры, что может негативно сказаться на состоянии печи. К тому же вам всего лишь нужно нагреть в бане воздух и воду, а не плавить в ней металл. При использовании таких дров их необходимо перемешивать с дровами с низкой теплотворной способностью.

Дрова из хвойных пород дерева используются довольно редко. Во-первых, такая древесина очень часто используется в строительных целях, а во-вторых – наличие большого количества смолы в хвойных деревьях загрязняет топки и дымоходы. Топить печку хвойными дровами имеет смысл только после длительной сушки.

Как заготавливать дрова

Заготовка дров начинается обычно в конце осени или в начале зимы, до установления постоянного снежного покрова. Срубленные стволы оставляются на делянах для первичной сушки. По прошествии некоторого времени, обычно зимой или в начале весны дрова вывозятся из леса. Это связано с тем, что в этот период не проводится аграрных работ и замерзшая земля позволяет нагружать больший вес на транспортное средство.

Но это традиционный порядок. Сейчас, в связи с большим уровнем развития техники дрова можно заготовлять круглый год. Предприимчивые люди могут привести вам уже попиленные и поколотые дрова в любой день за разумную плату.

Как пилить и колоть дрова

Распилите привезенное бревно на отрезки, подходящие по размеру вашей топки. После полученные колоды раскалываются на поленья. Колоды с сечением более 200 сантиметров колются колуном, остальные – обычным топором.

Колоды колются на поленья так, чтобы сечение получившегося полена составляло около 80 кв.см. Такие дрова будут довольно долго гореть в банной печи и выделять больше жара. Поленья меньшего сечения используются для растопки.

Нарубленные поленья складываются в поленницу. Она предназначается не просто для накопления топлива, но и для просушки дров. Хорошая поленница будет располагаться на открытом пространстве, продуваемом ветром, но под навесом, защищающим дрова от атмосферных осадков.

Нижний ряд бревен поленницы укладывается на лаги – длинные жерди, которые предотвращают контакт дров с влажной почвой.

Сушка дров до приемлемого значения влажности происходит примерно за год. К тому же древесина в поленьях сохнет гораздо быстрее, чем в бревнах. Нарубленные дрова достигают приемлемого значения влажности уже за три месяца лета. При годовой сушке дрова в поленнице получат влажность в 15 процентов, которая идеально подходит для сгорания.

Теплотворная способность дров: видео

Правильный выбор топлива для твердотопливного котла помогает экономить средства и сохранить оборудование работоспособным.

Используя дрова, пеллеты (топливные гранулы), топливные брикеты и уголь для обогрева помещений важно, чтобы тепловыделение происходило медленно.

Для отопления помещений лучше всего подходит древесина лиственных пород: дуб, ясень, береза, орешник, тис, боярышник.

Различные породы деревьев имеют свои особенности горения. Так, дрова из бука, березы, ясеня, орешника трудно разжигать, но они могут гореть сырыми, так как имеют небольшую влажность. К тому же «лиственные» дрова, кроме буковых, легко раскалываются.

Ольха и осина сгорают без образования сажи и даже выжигают ее с дымохода. Березовые дрова хороши для тепла, но при недостаточном количестве воздуха в топке горят дымно и образуют деготь (березовую смолу), которая оседает на стенках трубы. В свою очередь сосновые дрова горят жарче еловых через большее содержание смолы.

Дуб и граб имеют лучшую теплоотдачу при горении, но плохо раскалываются, кедр дает долготлеющий уголь, дрова из груши и яблони легко раскалываются и хорошо горят, из вишни и вяза – дымят при горении, а с платана – легко плавятся, но трудно колются.

Дрова хвойных пород имеет низкую теплотворную способность, дымят и искрят, образуя смолистые отложения в трубе, но легко колются и плавятся. Тополь и липа хорошо горят, сильно искрят и очень быстро прогорают.

Показатель теплотворной способности дров различных пород зависит от плотности древесины, в свою очередь влияет на пересчетный коэффициент кубометр => складометр.

Таблица со средними значениями теплотворной способности на 1 складометр дров

Примечательно, что 1 складометр сухой древесины лиственных деревьев заменяет 200-210 литров жидкого топлива или 200-210 м 3 природного газа.

Пеллеты, для производства которых используют кору, опилки, щепки, отходы сельского хозяйства (лузга подсолнечника, солома, некондиционный лен), а также органические упаковочные материалы и картонную тару, по эффективности равноценны каменному углю.

Этот современный универсальный вид биотоплива сегодня производят как из булыжника твердых и мягких пород деревьев, так из соломы, подсолнечной лузги, початков и стеблей кукурузы, торфа.

Изготовленные из безвредной для человека и окружающей среды вторсырья, пеллеты выделяют в 10-50 раз меньше углекислого газа (СО 2) в окружающую среду и в 15-20 раз меньше золы, чем в случае сжигания угля.

Пеллеты используют для отопления жилых домов путём сжигания в печах, каминах и котлах, для обеспечения теплом и электроэнергией промышленных объектов и небольших населенных пунктов (с использованием крупных гранул, с высоким содержанием древесной коры).

К тому же пеллеты стоят дешевле, чем уголь, жидкое топливо или дрова, такое биотопливо удобно транспортировать в фасованных пакетах и россыпью, оно не требует больших складских площадей и может храниться на открытом воздухе, не разбухая и не поддаваясь гниению.

При хранении пеллеты не самовозгораются, не требуют дополнительной обработки перед применением, а их теплотворная способность выше, чем у опилок и щепы, и в 1,5 раза превышает теплотворность дров.

Теплоотдача пеллет и альтернативных источников энергии

При сжигании 1,9 т пеллет выделяется приблизительно такое же количество тепла, что и при сжигании 1 т мазута. При этом стоимость пеллет на внутреннем рынке в 3 раза дешевле, то есть обогрев пеллетами на 40% дешевле мазута.

Сравнительные характеристики видов топлива

Такое биотопливо сгорает почти полностью с минимальным количеством шлаков и позволяет гораздо реже чистить котел. Котлы на пеллетах работают дольше, требуют меньшего обслуживания и более экономичны. К тому же бытовые нагревательные устройства на пеллетах можно регулировать в автоматическом режиме.

В США производство пеллет регулируется определенными стандартами – Standard Regulations & Standards for Pellets in the US – по плотности, размерам, влажности, содержания пыли и других веществ. Так, на сорт Премиум, зольность которого составляет не более 1%, приходится около 95% производимых в Штатах пеллет, остальные – на сорт Стандарт, зольность которого составляет не более 3%.

– В Германии: DIN 51731, в Австрии: ONORM M 7135, в Великобритании: The British BioGen Code of Practice for biofuel (pellets), в Швейцарии: SN 166000, в Швеции: SS 187120.

Основные европейские стандарты качества топливных гранул

Топливные брикеты, при производстве которых также используются отходы деревообработки (опилки, щепа), отходы сельского хозяйства (солома, шелуха подсолнечника, гречихи) и торфа, подходят для различных типов топок (печей), дровяных котлов и каминов.

Сейчас можно приобрести RUF-брикеты – кирпичики прямоугольной формы, NESTRO-брикеты цилиндрической формы, иногда с радиальным отверстием внутри и Pini & Kay – брикеты, которые имеют 4, 6 или 8 граней с продольным радиальным отверстием внутри.

Это экологически чистое биотопливо не поддается воздействию грибков, горит дольше, чем дрова в 2-4 раза, удобное в хранении и использовании.

Также брикеты имеют в среднем в два раза выше по сравнению с обычными дровами теплотворность, обеспечивая постоянную температуру на каждом этапе горения благодаря ровному пламени.

Современные твердотопливные котлы на брикетах можно чистить не чаще 1 раза в год, а золу использовать как экологически чистое удобрение.

Расходы на отопление топливными брикетами ниже, чем в случае использования каменного угля или дров.

Качество угля зависит от возраста и условий углефикации. По мере старения происходила концентрация углерода и снижение содержания летучих составляющих, в частности, воды. Так, молодой бурый уголь имеет влажность 30-40% и более 50% летучих компонентов, каменный уголь имеет влажность 12-16% и около 40% летучих компонентов, а у старого угля – антрацита – эти 2 показателя составляют 5-7% .

Уголь также содержит различные негорючие золообразующие примеси, «породу». Зола загрязняет окружающую среду и спекается в шлак на колосниках, что затрудняет горение угля, а наличие породы уменьшает удельную теплоту сгорания угля.

В зависимости от сорта и условий добычи количество минеральных веществ отличается очень сильно. Так, зольность каменного угля составляет около 15% (10-20%).

Вредным компонентом угля также является сера, в процессе сгорания которой образуются оксиды, которые в воздухе превращаются в серную кислоту.

Уголь классифицируется по многим параметрам (география добычи, химический состав), но из «бытовой» точки зрения достаточно знать маркировку и возможности использования.

Используется следующая система обозначений угля: Сорт = (марка) + (класс крупности).

Уголь состоит из двух горючих компонентов: летучие вещества и твердый (коксовый) остаток.

На первом этапе горения выделяются летучие вещества, при избытке кислорода они быстро сгорают, давая длинное пламя, но малое количество тепла. На втором этапе выгорает коксовый остаток, интенсивность горения и температура воспламенения которого зависит от степени углефикации, то есть от вида угля (бурый, каменный, антрацит).

Чем выше степень углефикации (высшая она у антрацита), тем выше температура воспламенения и теплота сгорания, но ниже интенсивность горения.

Уголь марок Б (бурый), Д (каменный длиннопламенные), Г (каменный газовый) из-за высокого содержания летучих веществ быстро разгорается и быстро сгорает.

Уголь этих марок доступный и подходит практически для всех видов котлов, однако для полного сгорания этот уголь должен подаваться маленькими порциями, чтобы летучие вещества успевали полностью соединяться с кислородом.

Полное сгорание угля характеризуется желтым пламенем и прозрачными дымовыми газами, а неполное – багровым пламенем и черным дымом. Для эффективного сжигания такого угля процесс должен постоянно контролироваться.

Уголь марок СС (каменный слабо-спекающийся, А (Антрацит) разжечь труднее, зато оно горит долго и выделяет значительно больше тепла.

Такой уголь можно загружать большими партиями, так как в нем горит преимущественно коксовый остаток и нет массового выделения летучих веществ.

Очень важен режим поддува, так как при недостатке воздуха горение происходит медленно, возможно его прекращение, или, наоборот, чрезмерное повышение температуры, что приводит к вынесению тепла и прогоранию котла.

Сравнительная таблица теплотворности некоторых видов 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
сосна, ольха	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?