Тепловая энергия из отходов древесины.

При высоких ценах на энергоносители, такие как природный газ, каменный уголь, электроэнергия, мазут, для деревообрабатывающих предприятий становится крайне важно эффективно использовать все имеющиеся отходы древесины.

Украинско-чешское предприятие «Ройек-Львов» одним из первых в Украине разработало и в течении 10 лет изготовляет энергетические комплексы для обогрева помещений и сушильных камер автоматическим сжиганием отходов древесины. Сегодня выпускается восьмая модификация комплексов, название которой «СТОЖАРЫ» - звездное скопление в созвездии Тельца, которое символизирует россыпь СТА огоньков пышущих ЖАРом.

Энергетические комплексы, производимые предприятием «Ройек-Львов» (Украина) представлены гаммой из 10 типоразмеров, мощностью от 100 до 2000 кВт, один комплекс может обеспечить необходимый тепловой режим в сушильных камерах объемом до 400 м³ или помещениях до 150 000 м³.

Комплексы нагревают и поддерживают заданную температуру воды на выходе из котла, автоматически сжигая необходимое количество сыпучих отходов древесины. Они состоят из автоматической системы сжигания АСС и водогрейного котла КВ.

Составные части и схема работы промышленного энергетического комплекса типа СС показаны на рис. 1.

Для сжигания в автоматическом режиме используются измельченные отходы древесины, такие как стружка, щепа, опилки, кора, отходы ДСП, пелеты, а также отходы от переработки подсолнечника, орехов, коробочек льна и других видов биомассы.

Сыпучее топливо может иметь различные характеристики:

- формы и размеров - от 2 до 30 мм;

- влажности древесины от 10 до 70 %;

- твердости, плотности и смолистости.

Измельченное топливо газифицируется в высокотемпературной камере предварительного сжигания, пиролизный газ и частицы топлива в процессе горения образовывают мощный факел огня длиной до 4-х метров.

Наличие отдельной высокотемпературной камеры предварительного сжигания обеспечивает возможность использования сыпучих отходов влажностью до 70% (в котлах без такой камеры, только до 50%). Влажность отходов является едва ли не главным фактором, который влияет на количество теплоты, полученной в результате сжигания. Зависимость максимальной тепловой мощности АСС от влажности отходов показана на рис. 2. АСС 100-250 кВт развивают номинальную мощность при использовании сыпучих отходов влажностью от 15% до 70%, а более мощные комплексы до 58-63%. При влажности древесины от 35% до 45% тепловая мощность АСС наибольшая, так как менее влажные отходы имеют меньшую насыпную плотность.

Вода в теплообменнике нагревается пламенем из камеры сжигания, либо от горения в топке котла кусковых отходов древесины, ДСП, МДФ, дров, брикетов, пеньков или угля. Поэтому при отсутствии сыпучих отходов, отключении электроэнергии или других аварийных режимах, комплекс может работать на кусковых отходах и поддерживать температуру в системе отопления. Для этого топка котла имеет увеличенные размеры, что позволяет сжигать кусковые отходы древесины длиной от 450 до 1500 мм и избежать лишних операций торцевания или измельчения отходов.

Немаловажной является возможность одновременного сжигания сыпучих отходов в автоматическом режиме и кусковых отходов в полуавтоматическом режиме. В этом и есть принципиальное отличие от однотопочных котлов, в которых невозможно сжигать одновременно и сыпучие и кусковые отходы.

Температура воды на выходе из котла может иметь фиксированные значения 60ºС либо 85ºС, которые применяются в системах отопления помещений, а также плавно регулироваться в пределах 60-95ºС для обогрева сушильных камер, теплиц и других объектов, в которых требуется точное поддержание температуры.

Допустимое статическое давление воды в газотрубном котле - до 2 атм., что позволяет отапливать дома до 7-ми этажей, а на заказ изготавливаются котлы давлением до 3 атм. Динамическое давление в системах отопления создается циркуляционными насосами, которые устанавливаются на трубопроводе подачи горячей воды из котла. В зависимости от сопротивления системы отопления оно может быть 6-8 атм.

При недостаточной тяге дымовой трубы, значения которой приведены в табл.1, в котельных необходимо устанавливать дымососы.

Энергетические комплексы «Стожары» имеют ряд защитных систем:

- защита от зависания топлива в бункере выполняется «плавающим» вращающимся шнеком, который перемещается и «ищет» зависшее топливо;

- защита от заклинивания подающего шнека при случайном попадании кусков топлива размером больше допустимого. При этом осуществляется реверс шнека и повторное включение подачи;

- защита от возгорания сыпучего топлива в коробе подающего шнека. Опасность возгорания возникает в случае прекращения подачи топлива в камеру сжигания. Температурный датчик, установленный на коробе шнека, дает сигнал на срабатывание защиты и оповещение персонала. Защита осуществляется заливкой воды в короб шнека под давлением, с приводом от автономного источника питания, которая срабатывает даже при отсутствии электроэнергии. После тушения не нужно очищать короб от влажных отходов - они подаются в камеру сжигания, и процесс горения автоматически возобновляется.

- защита от недостаточной тяги в топке котла. В топке устанавливается специальный датчик, который определяет величину тяги. При недостаточной тяге он подает сигнал системе управления, которая уведомляет оператора и останавливает подачу топлива.

- контроль температуры исходящих газов дает возможность определять эффективность сжигания топлива и необходимость чистки теплообменника котла. При сжигании сыпучих отходов влажностью до 50%, такую чистку необходимо делать один раз в 2 месяца, а при сжигании кусковых отходов - 1 или 2 раза в месяц, в зависимости от вида топлива и режима работы.

В процессе чистки теплообменника котла сажа свободно падает в зольник, благодаря вертикальному расположению дымогарных труб. Это проще и на много быстрее, чем чистить горизонтальные дымогарные трубы в однотопочных котлах. Колосниковая решетка высокотемпературной камеры расположена на выдвижной конструкции, что позволяет ее чистить без охлаждения. Чистка занимает несколько минут, после чего процесс горения автоматически возобновляется. Необходимость чистки колосников вызвана возможным попаданием на них вместе с опилками посторонних предметов, таких как гвозди, кусочки бетона, осколки, камешки, песок, и т.п.

Симметричная компоновка комплексов уменьшает необходимую площадь котельной на 30%, а встречные потоки пламени и воды по оси котла обеспечивают равномерный отбор тепла с теплообменника и предотвращают местное подкипание воды.

Комплексы «Стожары» имеют эксплуатационные преимущества по сравнению с аналогичными установками других производителей, которые недавно появились на рынке:

- хороший доступ ко всем подвижным элементам и лучшая ремонтопригодность;

- комплексы выходят на рабочий режим в течении 30 минут;

- принудительный поддув подогретого вторичного воздуха не только в камеру предварительного сжигания, но и под колосники водогрейного котла;

- значительно меньшие нагрузки на два отдельных шнека подачи топлива, что позволило существенно увеличить надежность систем сжигания, и снизить расход электроэнергии;

- гарантированный запас тепловой мощности, что подтверждено многолетними испытаниями и работой более 600 промышленных комплексов в Украине и за рубежом. Это важно, так как некоторые производители аналогичных установок декларируют завышенные мощности, которые на практике получить невозможно.

Наиболее проблемными для утилизации отходами древесины являются влажные опилки, которые остаются в больших объемах после раскроя бревен на пилорамах. В настоящее время предприятием «Ройек-Львов» внедряется новая конструкция комплексов с подвижными колосниковыми решетками. Она дает возможность не только сжигать влажные опилки, но и получать номинальную тепловую мощность из опилок влажностью до 70%. При этом не требуется нести дополнительные затраты на сушение опилок, очистку от песка или прессование, необходимые для производства брикетов или пелет.

Юлия Маруняк, информационный отдел СП «Ройек-Львов» (Украина)