Рис. 10. Формирование спроса
Для успешного использования лесозаготовительные отходы должны быть переработаны в топливную щепу. Существует много наработанных технологических схем заготовки и использования щепы. Встречаются технологии, когда измельчение на щепу происходит в лесу, причем как на временных складах хранении, так и непосредственно у пня, в процессе заготовки древесины. Однако из-за того что щепа имеет малую насыпную плотность, а уровень развития и качество дорожной сети в России оставляют желать лучшего, более целесообразным нам видится доставка уплотненных лесосечных отходов с лесосеки напрямую к котельным и их переработка на щепу вблизи (или непосредственно на территории) этих котельных.
Конечно, древесное топливо не всегда может конкурировать с ископаемыми видами. Прежде всего, оно проигрывает по теплотворной способности, которая в 1,5-2 раза меньше, чем аналогичные показатели угля, нефти и газа. Однако этот уголь нужно сначала доставить до потребителя не за одну тысячу километров, вручную заложить в топку; и КПД от его сгорания будет до 15% меньше, чем от сжигания щепы. Попутно от сжигания угля получается целый букет парниковых газов и значительная доля шлака, который необходимо утилизировать. Древесина же имеет большое преимущество: она представляет собой экологически нейтральный вид топлива - биотопливо. При его применении в энергетике снижаются выбросы парниковых газов, что существенно для стран, имеющих высокий уровень эмиссии [43].
В настоящее время, принято следующее определение топливных гранул. Пеллеты - это небольшие цилиндрические прессованные изделия диаметром 4-25мм, длиной 2-10 мм, переработанные из высушенных остатков деревообрабатывающего и лесопильного производства или из других органических отходов.
Топливные гранулы могут быть древесными (из любых пород древесины, включая чисто лиственные гранулы), из лузги подсолнечника, соломы, куриного помета и другого. Для многих компаний производство гранул - это завершающая стадия основного бизнеса: деревообработки или лесопиления.
Гранулы, как правило, делятся на промышленные гранулы и гранулы для частных потребителей. Промышленные гранулы используются на больших ТЭЦ и в котельных для производства теплоэлектроэнергии для населенных пунктов и предприятий. В процессе использования на ТЭЦ гранулы обычно измельчаются.
Гранулы для частных потребителей применяют для отопления индивидуальных жилых домов, продаются они в мелкой расфасовке по несколько килограммов. Их можно найти в супермаркетах и на бензоколонках Европы. Цены в розницу достигают 470 евро за тонну. Сейчас в порте Санкт – Петербурга гранулы продаются в среднем по цене 110-120 евро за тонну. За год цена на эту продукцию выроста на 25 %. Себестоимость производства гранул в России составляет примерно 50 евро за тонну [25].
Древесные гранулы имеют огромные преимущества по сравнению с традиционными видами топлива:
· теплотворная способность их составляет 4,3 – 4,5 кВт/кг, что в 1,5 раза больше, чем у древесины и сравнима с углем;
· конструктивные особенности печей позволяют автоматизировать процесс получения необходимого количества тепловой энергии;
· при сжигании 2000 кг топливных гранул выделяется столько же тепловой энергии как и при сжигании: 3200 кг древесины, 957 м3 газа, 1000 л дизельного топлива, 1370 л мазута.
Как вид топлива древесные гранулы рассматривают в Европе как «топливо будущего» или «топливо с уверенностью в будущем». Чем обусловлен такой интерес к этому виду топлива?
Таблица 8 Сравнительные характеристики видов топлива
Вид топлива | Теплота сгорания МДж/кг | % серы | % золы | Углекислый газ кг/ГДж |
Каменный уголь | 15 - 25 | 1-3 | 10 - 35 | 60 |
Двигательное топливо | 42,5 | 0,2 | 1 | 78 |
Мазут | 42 | 1,2 | 1,5 | 78 |
Щепа древесная | 10 | 0 | 2 | 0 |
Гранулы (пеллеты, брикеты) древесные | 17,5 | 0,1 | 1 | 0 |
Гранулы торфяные (пеллеты, брикеты) | 10 | 0 | 20 | 70 |
Гранулы (пеллеты, брикеты) из соломы | 14,5 | 0,2 | 4 | 0 |
Природный газ | 35 – 38 МДж/м3 | 0 | 0 | 57 |
Во-первых, древесные гранулы, как производные от древесины, являются безопасным сырьем. А такое топливо, как нефть или газ, будут с каждым годом расти в цене и вскоре закончатся.
Во-вторых, древесные гранулы обладают высокой энергоконцентрацией при незначительном занимаемом объеме. Кроме того, пеллеты могут перемещаться в автоматических печах и могут вдуваться на склад и транспорт. В-третьих, пепел может использоваться как удобрение. Зола составляет до 1% от массы топлива. Пепел убирается в современных печах и котлах раз в два года. В-четвертых, так как гранулы обладают высокой насыпной массой, требуется не много места для складирования. Для отопления пеллетами дома площадью 150 м2 требуется всего 7,5 м3 гранул на один год.
Добавьте к этому снижение рисков пожара, взрывов, утечки при транспортировке, - и вы получите три кита, на которых базируется обоснование использования древесных гранул.
Благодаря вышеперечисленным качествам, древесные гранулы обладают высокой конкурентоспособностью по сравнению с другими видами топлива. Цены на них не зависят от скачков цен на ископаемые виды топлива и на увеличивающиеся экологические налоги.
Таблица 9 Сравнение различного топлива
Вид топлива | Дрова, связка (м3) | Щепа, не упакованная (м3) | Пеллеты, тонн | Масло, (м3) |
Дрова, связка (м3) | 1 | 1,9 | 0,34 | 0,16 |
Щепа, не упакованная (м3) | 0,5 | 1 | 0,18 | 0,09 |
Пеллеты, тонн | 2,9 | 5,5 | 1 | 0,47 |
Масло, (м3) | 6,3 | 11,8 | 2,13 | 1 |
Производство топливных гранул может стать не только решением проблемы утилизации на любом лесопромышленном предприятии РК, но и очень перспективным бизнесом в России, т.к. запасы сырья (отходов) в нашей стране огромны и легко доступны. Кроме того, полученный новый продукт – древесные гранулы – самый дорогой и востребованный на рынке продукт из древесных отходов, т.к. является современным видом топлива. Рынок потребления пеллет, как вида топлива растет очень быстрыми темпами – примерно 30% в год.
Технологическая схема мини-завода по производству топливных гранул (пеллет) представлена на схеме (рис.11)
Рис.11. Технологическая схема мини-завода по производству топливных гранул (пеллет)
1 Теплогенератор; 2. Материалопровод; 3. Дробилка молотковая; 4. Барабан сушильный; 5. Батарейный циклон;6. Вентилятор;7. Пресс-гранулятор; 8. Охладитель-просеиватель гранул.
Технология производства гранул.
1. Измельчение. На стадии подготовки сырья щепа, опил, кора, стружка подаются в молотковую дробилку, установленную над загрузочным устройством материалопровода. Подаваемое в дробилку сырье должно иметь влажность не более 60% и содержать не более 1,5% посторонних включений в составе сырья сумма коры, хвои, листвы не должна превышать 17% от массы, порода древесины значения не имеет.
2. Сушка измельченного сырья. Измельченное сырье по материалопроводу попадает в камеру сушильного агрегата. Отбор излишней влаги осуществляется горячим воздухом, выработанным теплогенератором. Температура воздуха на входе в сушилку 250-280 ºС, на выходе из сушилки продукт имеет температуру 75-100 ºС. Сырье высушивается до влажности 8-15%. Далее измельченный и высушенный продукт по пневмотранспорту поступает в батарейный циклон, где происходит разделение высушенного материала и теплоносителя. Отработанный теплоноситель выбрасывается в атмосферу, а высушенный материал подается на питающее устройство пресса-гранулятора непрерывного действия. В случае работы установки производительностью 1500 кг/час, поток высушенного сырья с помощью шнекового транспортераразделяется на три – по количеству прессов.
3. Гранулирование. Питающее устройство пресса-гранулятора направляет измельченные и высушенные древесные отходы во внутреннюю полость вращающейся матрицы, имеющей отверстия диаметром 7 мм, в которых происходит формирование гранул давлением, созданным при прохождении продукта между матрицей и вращающимися на эксцентриковых осях роликами.
4. Охлаждение. Через выходное отверстие пресса-гранулятора готовые гранулы попадают на охлаждающий транспортер - просеиватель, где происходит охлаждение и очистка гранул от мелкой фракции. Мелкая фракция, собранная пылеулавливаюшей установкой подается обратно в бункер над прессом-гранулятором делая процесс непрерывным и безотходным. Очищенные и остывшие гранулы попадают в тару для упаковки и транспортировки к месту хранения [25].
Как бы не развивались события с принятием законодательства, мы прогнозируем положительную динамику развития лесного комплекса на среднесрочную перспективу. Она будет обеспечиваться за счет технического перевооружения и увеличения мощностей на уже действующих предприятиях республики. В первую очередь за счет модернизации мощностей ОАО "Монди СЛПК", Жешартского фанерного комбината и Сыктывкарского фанерного завода, прироста мощностей на ОАО "ЛПК"СЛДК", ООО "Севлеспил", ЗАО "Леском" и ряде других более мелких лесопильных предприятий. В ближайшее время не прогнозируется существенного роста лесозаготовок на территории республики. Прирост выпуска лесобумажной продукции сохранится за счет увеличения глубокой переработки древесины.