Лежалые отходы — в доходное биотопливо - Лесной комплекс
Лежалые отходы — в доходное биотопливо

Лежалые отходы — в доходное биотопливо

Современные технологии позволяют перерабатывать в топливные пеллеты и гранулы любые отходы деревообработки. Причём пустить в дело можно не только свежее сырьё, но и лежалое. Однако нужно учитывать, что за время хранения древесина меняет свои свойства, а потому требует дополнительной подготовки.

Если производитель планирует использовать опилки и щепу для получения вторичной продукции, их не стоит подвергать длительному хранению. Чаще всего древесные отходы хранят в кучах, где происходит постепенный распад ценных компонентов древесины. Температура внутри такой кучи может достигать 38 градусов, а в отдельных случаях и выше.

Нередко это становится причиной саморазогревания биомассы и может привести к её воспламенению. Последствия могут быть самые плачевные, и не только для деревообрабатывающего предприятия. Два года назад в Канске, районном центре Красноярского края, тлеющие отходы на лесопилках вызвали масштабные пожары, в результате которых сгорело 140 жилых домов, почти 600 горожан остались без крова, несколько человек погибли.

Влажность — главный критерий

Сухой материал легче воспламеняется, гранулы из него получаются хрупкими и рассыпаются. Но и избыточная влажность нежелательна — она может сделать древесное сырьё непригодным для пеллетного производства. «Мокрое» сырьё в ходе переработки приобретает кашеобразную консистенцию и остаётся на стенках бункера.

Это чревато перегрузкой оборудования и может вывести его из строя.
По словам руководителя Российско-шведского учебно-информационного центра биоэнергетики Владимира Холодкова, при хранении древесные отходы разрушают микроорганизмы, что приводит к снижению древесины в их составе и, соответственно, теплоты сгорания. Чем выше влажность, тем больше риск потерь от воздействия микроорганизмов. А в результате гниения опилки могут терять в весе до 20%.

Готовые гранулы при влажности сырья выше 14% будут похожи на попкорн — рыхлые и бесформенные, тогда как качественные — гладкие и плотные. Впрочем, их непрезентабельный внешний вид не столь важен, как теплоёмкость. А она также напрямую зависит от плотности гранул.

Лежалые отходы — в доходное биотопливо
Фото: kimish-v.livejournal.com

«Клей» для пеллет

«Отсутствие успеха в прессовании пеллет из лежалых опилок объясняется разрушением лигнина — связующего вещества в составе древесины, которое обеспечивает форму и прочность готовых топливных гранул. Разрушают его ферментативные системы, вырабатываемые микробами, которые попадают на поверхность опилок вместе с пылью, приносимой ветром. Углерод при этом покидает структуры древесины и в форме газовых соединений направляется в атмосферу. Есть два способа решения этой проблемы.

Во-первых, к лежалым опилкам можно подмешать свежие, чтобы повысить общее содержание лигнина в перерабатываемой биомассе. Чем меньше хранилось сырьё, тем больше будет его доля в массе для прессования. Например, доля сильно лежалых опилок составит около 30%.

Во-вторых, из лежалых опилок можно производить не только пеллеты, но и другие полезные продукты. В частности, жидкие моторные топлива. Правда, выход полезных продуктов будет меньше, чем при использовании свежих опилок.

Также можно перерабатывать лежалое сырьё в древесный уголь с помощью технологии низкотемпературной гидрокарбонизации. От традиционного углежжения она отличается более высоким выходом готового продукта.

Выбор технологии утилизации лежалых опилок производитель определяет, исходя из её аппаратной сложности и уровня «ухода» углерода из сырья при слёживании», — делится опытом директор ООО «Тривим Лтд» Виктор Морозов.

Алексей Игнатьев, представитель Stragliotto в России (компания Pellet&Briquette machine):

«Лежалые опилки можно использовать для топливных целей, как и любую другую биомассу. Сложности в работе с этим сырьём могут возникнуть, если его источником является свалка ТБО. В этом случае нужно будет отделить негранулируемые элементы от гранулируемых, что всегда приводит к удорожанию конечного продукта. На энергетическую ценность пеллет не влияет, лежалый опил используют или свежий.

Но рассчитывать на выпуск продукта высшего качества я бы не рекомендовал. Скорее всего, это будет производство индустриальных пеллет. Хочу обратить внимание предпринимателей на то, что проекты производительностью менее 10 000 тонн пеллет в год будут низкорентабельными или вовсе убыточными. Не стоит ориентироваться на низкую стоимость оборудования от российских производителей линий гранулирования, так как она тянет за собой привлекательные сроки окупаемости.

На внутреннем рынке спрос на продукцию может быть только сезонный, а на внешний можно продать все объёмы, если у вас стабильное производство и продуманная логистика».

Лежалые отходы — в доходное биотопливо
Фото: important.com.ua

Цвет имеет значение

О том, какое сырьё было использовано для производства гранул, можно судить по их цвету. Если это сухой опил, пеллеты получатся светлыми. Если же сырьё досушивали, то от контакта с топочным газом оно темнеет, как и конечный продукт.

Самые покупаемые (и одновременно самые дорогие) пеллеты — белые. Их производят из чистой древесной муки фракцией не более 1 мм и низкой влажностью. Как правило, при этом не используют дополнительные связующие вещества, которые могли бы повлиять на цвет и зольность (для этого типа гранул она составляет 0,30–0,35%).

В роли «клея» для пеллет выступает тот самый лигнин — бесцветный, иногда желтоватый полимер, скрепляющий клетки древесины.
Особенность лигнина, которая может усложнить жизнь производителям биотоплива, — способность окисляться под действием кислорода и кристаллизоваться. Именно по этой причине хранившийся даже несколько дней опил может быть непригоден для производства пеллет в чистом виде.

Помимо смешивания с более свежим сырьём производители нашли ещё один способ утилизации лежалых отходов. Их можно «освежить» с помощью генератора пара, включённого в технологическую цепочку. Проходя через «паровую баню» температурой выше 120 градусов Цельсия, опил фракцией до 1 мм размягчается, закристаллизованный лигнин снова становится пластичным и обретает свои клеящие свойства.

Но даже после такой встряски лежалые и прелые опилки непригодны для производства белых пеллет с зольностью до 0,35%. И всё же топливные гранулы из них производить можно. Готовый продукт будет иметь серый цвет и более высокуюзольность — 0,7–1%, но также найдёт своего потребителя. Стоимость таких гранул намного ниже, поскольку их производство не требует сортировки сырья.

Светлана Александрова, руководитель проекта ООО «ЛесИнТех»:

Светлана Александрова, руководитель проекта ООО «ЛесИнТех»:
Светлана Александрова, руководитель проекта ООО «ЛесИнТех»:

«Сложность работы с лежалыми опилками в том, что при длительном хранении под открытым небом целлюлоза разлагается. Поэтому энергетическая составляющая гранул из таких отходов будет ниже, чем из свежего сырья. Опилки в отвалах гниют и разрушаются, но можно снять верхний слой толщиной 1–1,5 метра и использовать это сырьё для сжигания в топке теплогенератора, а остальное вперемешку со свежими опилками — для производства древесного биотоплива.

Его качество будет не высшим, но вполне допустимым, средним, если подойти к делу с умом и знанием технологии производства. Что касается экономической выгоды, то она присутствует, если речь идёт об утилизации большого объёма древесных отходов, ведь вывоз старых отвалов стоит довольно больших денег.

А древесные топливные гранулы — продукт очень популярный во всём мире. Их производители заключают контракты на годы вперёд и продают всё, что производят. Рост курса евро в данной ситуации им на руку».

Щепа как альтернатива пеллетам

Некоторые виды котлов, предназначенные для сжигания пеллет, подходят и для утилизации необлагороженного древесного топлива — щепы. Как и опилки, щепа может быть лежалой. А значит, снова встаёт вопрос о том, как снизить её влажность и повысить теплотворную способность.

Щепу влажностью до 30% можно хранить на складе без риска биологического разложения и потери энергетической ценности. Свежесрубленная древесина обладает влажностью от 50 до 60%, поэтому перед измельчением её необходимо высушить.

«Некоторые отечественные производители котлов утверждают, что сжигают щепу влажностью 65%. В нашем понимании это возможно только в котлах мощностью более 1000 кВт. Срабатывает фактор масштаба — отношение наружной поверхности топки (пропорциональное квадрату длины) к объёму топки (пропорциональное кубу) создаёт более благоприятные условия для горения влажного твёрдого топлива. Кроме того, КПД таких котлов начинается от 80%.

Моё мнение следующее: сжигание влажной щепы (более 25–30%) непосредственно в котле — это тупиковый путь. Этой позиции придерживаются и производители котлов на щепе из Австрии. Приведу простой пример: когда мы сжигаем щепу влажностью 50% непосредственно в котле, вода выпаривается, водяные пары в камере сгорания разогреваются до 1000 градусов, а затем охлаждаются в теплообменнике до 120 градусов и выбрасываются в атмосферу.

Очевидно, что на каждой стадии будут теплопотери. Другой случай — щепа влажностью 25%. Тот же процесс, только количество воды, проходящей через котёл в виде балласта, и связанные с ней потери в три раза меньше. Налицо положительный эффект. Но как же понизить влажность щепы на входе с 50 до 25%? Только путём предварительной сушки», — рассказывает генеральный директор ООО «Светлобор» Олег Шаров.

С этой целью можно использовать ленточную предварительную сушилку косвенного нагрева, в которой сырая щепа проходит подготовку перед сжиганием в котле. Над горизонтальной лентой установлены водяные калориферы, питающиеся горячей водой от котла, а под лентой — вытяжные центробежные вентиляторы. Горячий воздух от калориферов проходит через слой щепы на ленте и выбрасывается наружу.

Лежалые отходы — в доходное биотопливо

Зачем такие сложности, если можно использовать барабанные сушилки, обогреваемые напрямую дымовыми газами от теплогенераторов, которые сжигают топливо любой влажности? Дело в том, что производственная культура котельной значительно выше, чем в пеллетном цехе. Это обогреваемое помещение, где недопустимы утечки дымовых газов, запылённость и взрывы. Барабанные сушилки по этому критерию не проходят.

Ленточная сушилка косвенного нагрева абсолютно пожаробезопасна. Воздух от водяных калориферов нагревается до 70 градусов, и щепа ни при каких условиях не загорится. В барабанной сушилке в качестве теплоносителя используют дымовые газы, что требует динамического контроля за влажностью щепы на входе и в процессе сушки. Таких надёжных средств автоматизации не существует, поэтому возгорания и даже взрывы происходят регулярно.

Наконец, в составе ленточной сушилки отсутствуют циклоны и мощные вентиляторы, а значит, нет и пылеобразования.

Текст: Мария Кармакова

Статья опубликована в журнале Лесной комплекс №3 2020

Нашли ошибку?

Выделите ее мышкой и нажмите Ctrl + Enter

Новости
Экскаватор Hyundai R520LC-9S

Экскаватор Hyundai R520LC-9S: производительность, надёжность, комфорт

Строительная техника корейского бренда, в частности — экскаваторы, пользуется большим спросом на российском рынке. Такая...

Читать далее...

Понравилась статья?

Рынок

Выбор читателей

в начало
Лесной комплекс

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.