Статьи
18 июля 2018
Выбросить нельзя сжечь: как превратить отходы в энергию

 

8 из 10 ссылок, которые выдает всезнающий Google при запросе «биоэнергетика» на русском языке, ведут на ресурсы, посвященные биополям, душевному здоровью и экстрасенсорике. Аналогичный запрос на английском языке приведет вас на 10 ресурсов, посвященных производству энергии из биомассы, и сайты производителей соответствующего оборудования. Первая страница поисковика довольно четко отражает положение дел в сфере производства энергии из биотоплива в России: только 0,5% потребляемой электроэнергии сегодня вырабатывается за счет использования биоресурсов. Вероятно, в масштабах страны, принимая во внимание запасы газа и угля, ситуация вряд ли кардинально изменится в ближайшее время.

Однако величина этих запасов не делает электроэнергию дешевой и доступной для промышленных предприятий: только за прошедшие 2 года стоимость последней выросла на 15%. Для обрабатывающих производств с высокой энергоемкостью это серьезный стимул к тому, чтобы пересмотреть привычные практики и найти ресурсы для снижения энергозатрат. Один из перспективных путей для лесоперерабатывающей, целлюлозно-бумажной и агропромышленной отрасли — строительство автономного источника, вырабатывающего тепло и электрическую энергию из отходов производства.

Тем, кто всерьез рассматривает перспективу строительства собственной котельной или ТЭЦ на биомассе, мы предлагаем ближе познакомиться с темой напримере технологий и действующих установок, построенных нашим партнером Richard Kablitz Gmbh в Германии. Сегодня мы расскажем о том, как выбрать технологию сжигания, которая будет эффективно работать на вашем предприятии.

Топливо и технология сжигания

Первый вопрос, который задаст любой производитель клиенту, планирующему строительство ТЭЦ или котельной на биомассе: какие именно отходы и в каком количестве планируется сжигать.

В России биотопливо часто ассоциируют с пеллетами и топливными гранулами. На рынке полно предложений по строительству линий и заводов по производству таковых. Для транспортировки и экспорта — отличное, но дорогое решение. И огромное преимущество источника, построенного прямо на производстве — это способность работать с тем, что есть — корой, опилками, щепой, отходами фанеры и деловой древесины, и другими древесными отходами, причем при уровне влажности до 65%.

Однако отходы деревообрабатывающего производства, используемые в качестве топлива, могут иметь совершенно различные технические характеристики, и они должны быть приняты во внимание при выборе технологии сжигания. На сегодняшний день используется три основных способа сжигания твердого топлива: вихревой, факельный и слоевой. Лучше всего потребностям предприятий, планирующих утилизировать необработанные отходы, отвечает слоевое сжигание.

Среди технологий слоевого сжигания в свою очередь можно выделить сжигание на колосниковой решетке и сжигание в кипящем слое. Последняя позволяет работать с любыми видами топлива, кроме пылевидного, хорошо работает с  низкокалорийными топливами и имеет отличные экологические показатели процесса горения. Однако ввиду сложной и дорогой в строительстве и эксплуатации конструкции, с экономической точки зрения применение топок на кипящем слоя целесообразно только на мощных энергетических котлах с давлением 100 бар и выше, т.е. преимущественно на крупных ТЭЦ ЦБК.

Для производства тепла и энергии в диапазоне единичной мощности от 500 квт до 50 МВт для обеспечения собственных нужд предприятия наиболее подходящими является использование топок, оборудованных колосниковыми решетками.

В целом такие топки подходят для сжигания топлива разного состава, высокой влажности и высокой зольности, позволяют использовать смеси нескольких видов топлива, а потому достаточно универсальны и отлично работают с отходами деревообработки и сельского хозяйства. Но, разумеется, если тип колосниковой решетки подбирается грамотно с учетом всех особенностей используемого топлива.

Так, в референц-листе компании Kablitz есть установки, работающие на совершенно различных видах топлива от древесных гранул, щепы, опилок, коры, лесосечных отходов до переработанных отходов ДВС, ОСП, фанеры, содержащих лакокрасочные покрытия, древесные отходы (АI-AIV), железнодорожных шпал, сортированного мусора. В сельском хозяйстве таким топливом для установок Kablitz служит солома, семена подсолнечника, оливковые косточки, рисовая шелуха, травяная биомасса. Для работы с таким широким спектром топлив в арсенале производителя есть несколько типов колосниковых решеток, что выгодно отличает Kablitz от многих известных в России европейских и тем более местных производителей.

Pemuco 4

Рассмотрим их подробнее.

Переталкивающие колосниковые решетки

Переталкивающие решетки делятся на наклонные и горизонтальные. Наиболее распространенные, наклонно-переталкивающие, состоят из последовательных рядов неподвижных и движущихся колосников и могут применяться в диапазоне топлив с теплотой сгорания 5000–21 000 кДж/кг, обеспечивая требуемое тепловыделенние от 4,5 МВт при расходе топлива до 40 т/ч.

Решетка 3

Движущиеся колосники обеспечивают перемещение топлива вдоль решетки, за счет этого движения топливо проходит все необходимые стадии подготовки к сжиганию и начинается процесс сжигания.

За счет перемешивания горящего топлива со свежими частицами достигается равномерное распределение слоя топлива по длине решетки. Конструкция решетки Kablitz позволяет перемещать топливо с разной скоростью соответственно стадии горения. В результате выгорание топлива на таких решетках достигает 97%.

Наклонно-переталкивающие решетки идеально подходят для «многосоставного топлива», такого как щепа, древесная кора, отходыдревесины (МДФ, OSB, ДСП), использованнаядревесина (A I-A IV), рисовая шелуха, оливковые косточки, лигнин, торф, мелкие фракции производных отходов, топливо из ТБО, сортированные отходы, RDF, бурый уголь, пеллеты.

Решетки 2

Конструкция колосников и система их охлаждения адаптируется к типу топлива. При сжигании влажного топлива (коры, опилок, щепы) применяются колосники, охлаждаемые воздухом (наиболее экономичный вариант). Для сухого биотоплива или для топлива с пониженной температурой плавления золы оправданно применение водоохлаждаемых колосников.

Колосниковые решетки с верхней подачей топлива

Данный тип решеток идеально подходит для особенно влажного топлива.

Первая колосниковая решетка с верхней подачей топлива была разработана Рихардом Каблицем еще в 1921 году. Этот продукт, заменивший тогда обычную подвижную колосниковую решетку, был спроектирован специально для топлива с особенно низкой теплотой сгорания, такого, как бурый уголь, торф или древесные отходы.

Ключевое преимущество этой системы — эффект механической загрузки топлива колосниковой решеткой. Такое движение с верхней подачей отдельных колосников решетки позволяет большему объему воздуха достигать топливного слоя, что значительно улучшает сушку, дегазацию и выгорание (87% и выше). Это обеспечивает оптимальное сжигание даже грубого и сильно увлажненного топлива (до 65%), что в конечном итоге позволяет сократить в долгосрочной
перспективе расходы на него.

Данный принцип загрузки топлива отличается от того, который используется в наклонно-переталкивающих колосниковых решетках. Колосники решеток в параллельной позиции формируют секции решетки, каждая из которых 1 м длиной. В каждом ряде секций располагаются рядом друг с другом попарно по одному неподвижному и одному подвижному в горизонтальной плоскости колоснику. Движением решетки можно управлять, изменяя длину хода, скорость
движения и количество двигающихся колосников.

Горизонтальные колосниковые решетки дожига

Используются в качестве колосниковой решетки дожига летучей золы или как шлаковая решетка в сочетании с наклонно-переталкивающими колосниковыми решетками.

Решетка дожига — это секция решетки, последовательно подсоединенная к основной решетке, повышающая ее эффективность, обеспечивая полное сгорание топлива (TOC < 3%) и энергетический КПД, особенно в случаях использования топлива с включениями элементами различных размеров.

Плоские колосники, установленные на роликах на чугунной раме, раздвигаются гидравлическим приводом с необходимыми интервалами для разгрузки золы. Временные интервалы могут регулироваться вручную после проверки результата выгорания или устанавливаются автоматически в случае однородного топлива.

В сегменте котлов малой и средней мощности технология сжигания на колосниковых решетках всесторонне отработана с точки зрения применяемых конструкторских решений и материалов. Это позволяет тем, кто планирует строить ТЭЦ на битопливе сегодня, достаточно просто, обратившись к специалистам, выбрать гарантированно работоспособное и эффективное решение для своего предприятия на основании анализа характеристик топлива и условий эксплуатации установки.

Продолжение статьи читайте в Клуб ПИ № 3-2018.

Наталья Баклыгина
Директор по маркетингу компании «Первый инженер»

Андрей Шурыгин
Директор по работе с заказчиками Блока биоэнергетики компании «Первый инженер»

Вернуться