Все чаще теплоснабжение осуществляется не по привычной для нас схеме сжигания невозобновляемого органического топлива. Возврат к дровам — это не возврат в
прошлое, а разумный подход к экономике
и экологии. Это
вариант для замерзающих
без топлива поселков и для
больших городов, решающих проблему утилизации
отходов от деревообрабатывающих предприятий и санитарных вырубок деревьев. Настоящая статья о том, как эти
проблемы решаются в недалекой
северной стране Швеции, и как Швеция помогает нам.
Информация шведского биоэнергетического
объединения SVEBIO
Основные сведения о Швеции
Общая площадь Швеции — 449 964 км2,
из которых 411 479 км2 занимает земля. Протяженность с севера на юг
— 1 574 км, максимальная ширина — 449 км. Население Швеции составляет 8,8 млн.
человек.
Общее производство энергии в Швеции
составляет 477 млн. МВт.ч. Между различными источниками энергии эта цифра
распределилась следующим образом: нефтепродукты — 205 млн. МВт.ч, природный газ
— 9 млн. МВт.ч, уголь — 26 млн. МВт.ч, биомасса и другие возобновляемые виды
топлива — 91 млн. МВт.ч., гидроэнергия — 70 млн. МВт.ч, атомная энергия — 67
млн. МВт.ч и использование отходов — 9 млн. МВт.ч.
Шведское биоэнергетическое объединение
основано в 1980 году и представляет собой союз частных лиц, предприятий,
властных структур и организаций. Объединение работает над тем, чтобы путем
компетентного изучения вопроса создать основы для более широкого использования
биоэнергетики наиболее рациональным и экологически чистым способом. Шведское
биоэнергетическое объединение сокращенно называется SVEBIO.
Некоторые положения
Биотопливо, согласно шведскому стандарту SS
187106, определяется как «топливо, для которого исходным материалом является
биомасса или торф. Топливо может подвергаться химическим процессам или
переработке, а также быть использовано ранее в других целях».
Биомасса в том же стандарте определяется
как «материал биологического происхождения, не прошедший химической обработки,
или эта обработка
была незначительной». Биоэнергия
определяется как «энергия из биомассы или торфа». Биотопливо разделяют на пять
подгрупп:
1.
Древесное топливо — сырье из леса,
не прошедшее химической обработки.
2.
Аграрные топлива имеют
сельскохозяйственное происхождение. Несколько примеров — энергетический лес,
трава, солома или зерно для производства этанола.
3.
Биотопливо из отходов производится
из органического мусора. Канализационные газы на очистных сооружениях и
депонигаз — примеры подобного топлива.
4.
Торфяное топливо производится из
торфа, не полностью разложившегося биологического материала, запасы которого
находятся в болотах.
5.
Щелоки — побочный продукт
целлюлозно-бумажной промышленности. Образуются при варке щепы и содержат
органические соединения, которые можно сжигать, и химикалии, подлежащие
восстановлению.
Выбросы СО2
Многие исследователи считают, что
изменение климата — одна из самых серьезных экологических проблем в наши дни.
Атмосфера образует вокруг Земли тонкий
защитный слой, в котором содержится двуокись углерода, способствующая удержанию
солнечного тепла на земле и препятствующая его излучению с Земли в космос. Эта
система работает, как парник, что явилось предпосылкой возникновения жизни на
нашей планете, но формы этой жизни зависят от температуры в парнике. Состав
газов в атмосфере также должен быть точно сбалансирован, так, чтобы
препятствовать обратному излучению тепла в строго определенной степени.
После взрывного развития индустриализации
количество двуокиси углерода в атмосфере увеличилось на 30%. Сегодня все
согласны, что средняя температура на земле увеличилась с начала века на
полградуса. Важнейший из парниковых газов — двуокись углерода — отвечает за
70-80% потепления климата.
Международное сотрудничество в этих
вопросах происходит в рамках климатической конвенции ООН, принятой на
экологической конференции в Рио-де-Жанейро в 1992 году. Одной из целей для
индустриальных стран является доведение выброса
возобновляемого
топлива, как биогаз. Исследование, проведенное АО «Технические процессы» в
Студсвике, показывает, что теоретически это возможно, но на практике биогаз
лучше использовать на месте. Химический состав биогаза иной, поэтому плотность
энергии у него в семь раз меньше, чем в природном газе, к тому же
облагораживание биогаза требует энергии, что снижает его коэффициент полезного
действия еще на 30%.
Биоэнергетика — надежная альтернатива
Бурное развитие биоэнергетики началось в
80-е годы. Сегодня биотопливо в Швеции отвечает за почти пятую часть всей
используемой в стране энергии — больше, чем, к примеру, гидроэлектростанции.
Биоэнергетика быстро шагает вперед.
Каждый год производится на 3-4 млн. МВт.ч энергии больше, чем в предыдущем
году. Экологические аспекты, доступность, низкие цены, надежность
энергоснабжения и создаваемые рабочие места — все говорит в пользу биоэнергетики.
Наибольшее применение биотопливо находит при производстве тепла, но есть
хорошие предпосылки, чтобы производить также и электричество.
Ошибочным является мнение, что для
заготовки биотоплива уходит так много энергии, что выход чистой энергии (нетто)
невелик.
Анализ производства пеллеток
(облагороженного древесного топлива), сделанный в Линчепингском университете,
показал, что расход энергии на производство и распределение составляет 4% от
содержания энергии в готовом продукте. С лучшей техникой и организацией можно
достичь и лучших результатов.
Отопление
Частные дома. Для частных домовладельцев перевод домашних котлов на
биотопливо вместо дизельного топлива или электроэнергии очень выгоден. Затраты
на обогрев домов с использованием биотоплива намного ниже, и инвестиции
окупаются в течение одного-двух лет.
Сжигание не облагороженного древесного
топлива (дров) в стране быстро растет, и на сегодня в частных домах
производится 12 млн. МВт.ч энергии. Но главный потенциал для биотоплива в
частных домах заключается в переводе котлов с дизельного топлива или
электричества на сжигание пеллеток. Сегодня около 8 000 хозяйств используют в
качестве топлива пеллетки, но рыночные аналитики предсказывают, что это число
будет быстро расти, и на древесном топливе будет вырабатываться 20-25 млн.
МВт.ч тепла.
Тепловые сети. На сегодняшний день главными пользователями биотоплива
являются коммунальные котельные. В 1996 году 43% тепла (23 млн. МВт.ч) в
тепловых сетях производилось на биотопливе. За последние пять лет этот
показатель
увеличился втрое. В 2010 году биотопливо
будет давать 40 млн. МВт.ч централизованного тепла.
Свыше половины многоквартирных домов в
Швеции обеспечиваются теплом за счет тепловых сетей.
Коммунальные ТЭЦ. Наиболее эффективный путь использования топлива —
совместное производство тепла и электроэнергии на теплоэлектроцентралях.
По оценкам, в 2010 году более 10 млн.
МВт.ч электроэнергии может быть произведено на биотопливе, а еще через десять
лет, возможно, и 20 млн. МВт.ч, что составляет треть энергии, производимой
сегодня на атомных электростанциях.
Ресурсы энергии
Больше половины территории Швеции покрыто
лесами. За последние 100 лет запасы древесины в шведских лесах удвоились.
Высокоэффективное сельское хозяйство страны имеет все возможности для посадки
энергетических культур на части луговых земель. Сегодня освоена лишь небольшая
часть природных ресурсов, которые могли бы быть использованы для надежного
производства энергии. В то же время парламент принял решение о том, что доля
не-возобновляемых энергоносителей в шведской энергосистеме должна постепенно
уменьшаться.
В Швеции договоры о поставках торфа и
древесного топлива предусматривают оплату за количество энергии, содержащейся в
поставляемом топливе с учетом его влажности и зольности.
Так как такие экономические отношения
непривычны для России и в то же время логичны, предлагаем образец типового
договора поставки.
Договор может использоваться и как
образец при поставке других твердых видов топлива.
Типовой оговор
Договор о поставках торфа и древесного топлива
Стороны:
Между_________________________________ № организации, в дальнейшем называемом Поставщик,
11__________________________ №
организации, в дальнейшем называемом Покупатель, пришли к соглашению о следующем Договоре.
1. Время действия договора.
Договор действует с_____________ до________________ включительно.
Если Договор е расторгается
письменно за один год до истечения срока его действия, то он продолжается в
ечение еще одного года. При расторжении Договора в силу каких-то иных
обстоятельств
действуют §10 и §12 настоящего Договора.
2. Количество.
Стороны берут а себя обязательство во время отопительного сезона с_________________ до
_______________ поставлять и принимать минимально____________________ и максимально
________________ МВт·ч (примерно_______________ м1)
топлива. Предварительный план поставок утверждается до начала отопительного сезона, но не
позднее .
При последующих заказах в рамках Договора допускаются отклонения в пределах________________ % от
предварительного плана, рассчитанного на годовой объем поставок топлива.
3. Место доставки.
Топливо поставляется так, чтобы его можно
было свободно разгрузить (в кузовах, опрокидывающих топливо назад или в сторону)
на объект по адресу________________ , в соответствии с указаниями Покупателя.
Поставки на объект могут производиться между_______ и часами, кроме дней.
4. План поставок.
Поставка и ее объем заказываются
еженедельно, не позднее (день недели), в соответствии с потребностью на следующую
неделю. Объект может принять максимально м3 топлива в час. Возмож
ность
складирования на объекте ограничена________________м3.
5. Качество.
Топливный сортимент состоит из ______________________________________________
__________________________________.
Содержание влаги в топливе в нормальных условиях
должно_____________________________________быть в пределах
от_____________до_____________весовых процентов и не должно превышать
_____________или
быть ниже_____________весовых процентов в отдельных поставках. Размер фракций в
нормальных условиях должен находиться в пределах
от____________до____________мм. Удельное содержание тонких фракций с размерами
менее____________мм должно составлять самое большое_____________ % от
объема топлива.
Отдельные куски топлива с максимальной
длиной____________мм и толщиной____________мм могут быть допущены. Если
предполагается, что топливо содержит примесь коры, то она должна быть
измельчена на фракции, размеры которых соответствуют указанным выше. Зольность
топлива может достигать______ весовых процентов сухого вещества.
Топливо не должно содержать загрязнений,
которые могут нарушить эксплуатацию оборудования Покупателя или повредить его.
Топливо должно быть свободно от снега, льда и смерзшихся конгломератов.
Применение соли запрещается.
6. Измерения и контроль качества.
Каждая поставка должна быть измерена и
проконтролирована для оценки ее качества. Измерительная станция (место
нахождения) открыта (время работы).
Измерения и контроль включают: контроль
качества измерение объема взвешивание (должны использоваться весы признанного
типа)
• выборочные пробы для контроля
содержания влаги, а также, при необходимости, зольности и теплотворной
способности.
Измерения и контроль
оплачиваются_______________________, который должен предоставить все
необходимое оборудование для их проведения согласно вышеприведенному протоколу.
Стороны должны иметь полную возможность
ознакомления с данными измерений, а также иметь возможность собственного
контроля их результатов.
Ответственный за измерения и контроль их
результатов должен минимум раз в неделю рассылать сторонам полученные в течение
недели результаты (квитанции) по каждой поставке. Данные измерений, указанные в
квитанции, являются опорными для расчета количества энергии в поставках. Для
вычисления количества энергии, содержащегося в тонне топлива (сырой вес, в
МВт.ч), используется следующая формула:
где 19,2 — эффективное теплосодержание
тонны сухого, свободного от золы топлива, в МДж/кг;
F — влажность, в весовых процентах;
А — зольность, в весовых процентах в
сухом веществе;
2,44 — теплота парообразования.
Если не производится анализ топлива на
зольность, нужно использовать следующие данные:
Зольность
топливо, полученное при рубке 1%(из
стволов)
топливо при сплошной вырубке 3%
топливо измельченной коры 3%
торфяное топливо 4,5%
Альтернатива (использование данных
теплового счетчика котла, см. предложения в разъяснениях к тексту настоящего
договора).
Ошибки и отклонения в поставках должны
рекламироваться немедленно.
7. Оплата.
Топливо оплачивается в__________________
руб./МВт.ч, что составляет базовую цену, базовая цена
на____________________-(месяц)___года, цена регулируется в соответствии с
действующим индексом за месяц до месяца поставки. При этом___________% от цены
не должно изменяться.
Оплата осуществляется ежемесячно по окончании месяца
поставки. Поставщику сообщается зарегистрированное (рассчитанное) количество энергии через дней после начала
следующего месяца, которое является
основой для платежного документа. Данные о весе, объеме и влажности
поставленного топлива должны также сообщаться
Поставщику.
8.
Помехи.
Стороны должны незамедлительно сообщать друг другу о
возможных сбоях в поставках или их приемке. Причина сбоев должна устраняться
так быстро, как только возможно. Планируемые перерывы должны быть оговорены обеими
сторонами.
9.
Форс-мажор.
Если стороны не в состоянии выполнить свои
обязательства в соответствии с Договором по причине не зависящих от них
препятствий, они освобождаются от своих обязанностей до тех пор, пока
препятствия не будут устранены. Стороны имеют право прерывать поставку/приемку топлива при
угрозе травмы персонала или существенного материального ущерба, повреждения
оборудования или в случаях проведения работ, необходимых для выполнения обязанностей
по поставке/приемке топлива.
10. Общие предпосылки.
Стороны едины в том, чтобы во время действия Договора
содействовать целевой установке, в соответствии с которой поставка и использование
оговоренного топлива технически и экономически приемлемы для обеих сторон. Если
практика показывает, что обеспечение поставки или использование топлива
становятся невыгодными для какой-либо стороны, то она имеет право начать
переговоры.
11. Возмещение ущерба.
Если одна из сторон намеренно, по небрежности или
халатности не выполнила своих обязательств по данному Договору, она должна возместить
другой стороне ущерб, нанесенный ее действиями. Покупатель обязан заключить
страховой договор от пожара, а также застраховать машины от неисправностей и
возможные перерывы.
Поставщик обязан подписать страховой договор, покрывающий ущерб, нанесенный
Покупателю в результате поставок недоброкачественного топлива.
12. Прекращение договора.
Каждая сторона имеет право расторгнуть Договор с
немедленным исполнением, если другая сторона не выполняет своих
обязанностей по оплате, разоряется или становится неплатежеспособной. То же
самое касается ликвидации предприятия одной из сторон.
Право на расторжение Договора с немедленным исполнением
имеет также одна из сторон, если другая сторона виновна в серьезных нарушениях Договора.
13. Споры.
Споры, касающиеся толкования данного Договора,
должны, если стороны не оговаривают противное, разрешаться (кем).
Данный Договор составлен в двух идентичных экземплярах, по одному у каждой
договаривающейся
стороны.
Место______________________________ Дата____________________________________
Поставщик Покупатель
Уточненные требования к сортименту и
качеству Древесное топливо.
Под древесным топливом понимается топливо, производимое
из энергетического леса, отходов рубок, включая пни, отходы рубок прореживания,
дровяную древесину лиственных пород, кору, опилки, неокоренный горбыль и отходы
от обрезания досок хвойных пород, древесину от сноса и отходы деревообрабатывающей промышленности.
Торфяное топливо.
Под торфяным топливом понимается энергетический торф —
кусковой, фрезерный или облагороженный, выпускаемый в виде брикетов, пеллеток или порошка.
Требования к качеству.
Следующие требования качества применимы в равной степени
как к древесному, так и к торфяному топливу-
Среднесуточный или среднемесячный показатель
содержания влаги в топливе не должен превышать
_______________ весовых процентов.
В отдельных поставках показатель содержания
влаги в топливе не должен превышать___
весовых процентов или быть ниже________ весовых
процентов.
Фракции топлива должны быть в норме от__ до___________ мм.
Определенное количество щепы размером меньше,
чем_ мм, образующееся при производстве
щепы, допустимо. Однако мелкие фракции размером меньше, чем мм,
должны быть отсеяны.
Кора
должна поставляться в виде фракций, соответствующих вышеуказанным.
Шлифовальная пыль не может входить в
состав топлива.
Содержание золы в сухом веществе
древесного топлива в отдельных поставках не должна
превышать________________________весовых процентов, и среднесуточное значение
этого показателя не должно превышать____________________весовых процентов.
Во время отопительного сезона торф из
отдельных торфяных болот может содержать серу, среднее значение содержания серы
не должно превышать_ г/МДж или____________% в сухом веществе.
Топливо не должно содержать плесень в
количествах, угрожающих нормальной рабочей среде.
Для отдельных измерительных единиц
(контейнер, щеповоз) действительно следующее:
Границы допустимого.
Содержание золы в сухом веществе не
должно превышать________________весовых процентов. Допускаются камни, самое
большее____________, но размеры их не должны превышать______________см.
Отдельные камни размером более чем______________см и металлические предметы не
должны содержаться
в топливе.
Отдельные смерзшиеся конгломераты,
которые, по оценкам, не могут вызвать повреждения оборудования или нарушения
эксплуатации, допустимы. (Под смерзшимся конгломератом подразумевается также
смерзшийся материал, распадающийся на куски при небольшом воздействии.)
Слишком крупный материал в небольших
количествах допустим (допустимое количество слишком крупного материала
определяется техническими характеристиками оборудования).
Слишком крупным материалом считаются
куски, превышающие размеры___х___х___мм, щепки и ветви не должны превышать в
диаметре_________мм и по длине__________мм. Если поставляемая партия топлива не
соответствует указанным выше требованиям, она не зачитывается как поставка.
Оценка топлива.
Партия материала, не соответствующая
условиям поставки, должна отклоняться. В этом случае Поставщик или транспортная
фирма должны сами искать подходящую площадку для разгрузки.
При подозрении, что партия материала не
соответствует условиям поставки, она разгружается отдельно от основного склада
топлива для осмотра.
Если несоответствие партии материала
условиям поставки выявляется после разгрузки, необходимо немедленно вступить в
контакт с Поставщиком. Должен быть, как правило, написан рапорт о выбраковке.
Если партия материала, не соответствующая
условиям контракта, разгружена напрямую на склад и ее непригодность выявлена
уже после разгрузки, она должна быть при возможности обследована Поставщиком.
Если это невозможно, пишется рапорт о выбраковке, а возможные загрязнения,
такие как камни, смерзшиеся конгломераты и тому подобное, изымаются для
осмотра.
Возмещение.
Оплата Поставщику за партию топлива, не
соответствующего условиям поставки, должна быть согласована между сторонами с
учетом данных осмотра, проб и рапорта о выбраковке.
Поставщик имеет право забрать
разгруженную партию топлива, не соответствующего условиям поставки.
Покупатель имеет право потребовать, чтобы
непригодная партия топлива была вывезена со склада. Погрузка топлива и его
вывоз осуществляется за счет Поставщика.
Пояснения и указания к
Типовому Договору о поставках древесного и торфяного топлива.
Загрязнения, такие как металлолом,
смерзшиеся конгломераты и тому подобное, могущие повредить или нарушить систему
транспорта или систему сжигания в котельной, не должны иметь место.
Применение соли или подобных средств с
целью предотвратить смерзание топлива недопустимо. Такие примеси в топливе при
сжигании приводят к повреждению котла и имеют нежелательные экологические
последствия. Если возникают повреждения, причины которых можно отнести на счет
применения указанных средств, Поставщик несет за них экономическую
ответственность.
Шлифовальная пыль не должна
присутствовать в топливе, поскольку она вызывает проблемы как технические, так
и связанные с вредом для здоровья персонала. Плесень также вредна для здоровья,
и большие примеси плесени являются недопустимыми.
Топливо должно быть свободно от снега.
Топливо в транспортных средствах всегда должно укрываться.
Пример теплофикации г. Иончепинг
Иончепинг — один из городов Швеции,
который увеличил свою теплофикационную сеть в последнее время. Теплофикация
началась в 1980 г. и сильно расширилась. Сейчас она практически полностью развита
в центрах городов Иончепинг и Хускварна. Расширение теплофикации позволило:
·
повысить эффективность
использования энергии;
·
использовать виды топлива, меньше
загрязняющие окружающую среду;
·
устранить многочисленные малые
источники загрязнения;
·
вести эффективную очистку лишь в
небольшом числе мест.
·
Семьсот дымовых труб в
Иончепинге заменяются одной.
В период сооружения тепло давали
небольшие транспортабельные котлы. В начале 80-х годов муниципалитет взял в
пользование промышленную котельную Мунксье и в 1983-84 гг. переоборудовал ее
для сжигания пыли твердых видов топлива. Сначала несколько лет использовали
уголь, затем перешли на торфяную пыль, а в настоящее время сжигается древесная
пыль.
Желание улучшить окружающую среду
повлияло на выбор топлива. В свете этого последовательность «уголь — торф —
древесина» является естественной. Биологическое топливо будет принципиальным
источником энергии и в будущем.
В период развития теплофикации в центре
Иончепинга брались пробы воздуха. Содержание диоксида серы резко упало.
Снижение содержания серы и устранение других видов загрязнений явилось
следствием прекращения выбросов из 700 малых дымовых труб в центре города.
Теплофикация вытеснила использование как тяжелого, так и легкого жидкого
топлива. Содержание серы в них за рассматриваемые годы также было снижено.
Можно на основе имеющейся информации считать, что из-за этого выбросы снизились
бы вдвое: от 60 до 30 мкг/м3. Это значение следует сравнивать с 5
мкг/м3, полученными после завершения теплофикации.
Современные системы теплофикации,
подобные рассмотренной, имеют сравнительно небольшие потери, а аппараты, в
которых преобразуется энергия, могут быть оптимизированы для получения высокого
КПД в течение всего года. Суммарный КПД системы равен 0,75-0,80, что следует сравнивать
со значением 0,70, которое, самое большее, обеспечивали индивидуальные
установки, замененные в результате теплофикации. При достигнутых масштабах
теплофикации это привело к экономии более 6 000 м3 жидкого топлива.
Примеры проектов, выполненных в России
Россия богата лесами. Энергетические
потребности расположенных в ней небольших городов и поселков сравнительно
невелики и заключаются, главным образом, в отоплении и горячем водоснабжении,
так как многие из них подключены к электрическим сетям. Источниками тепла
являются по большей части мелкие котельные, работающие на привозных угле и
мазуте. Их технический уровень, экономичность и экологические показатели не
соответствуют современным представлениям. Во многих случаях значительно лучшим
решением было бы использование в котельных имеющегося поблизости древесного
топлива.
Первый в России проект по программе NUTEK
(теперь STEM) был успешно осуществлен в п. Лисино-Корпус,
расположенном в 60 км юго-восточнее Санкт-Петербурга. Он заключался в
модернизации и переводе на биотопливо котельной, принадлежащей Лисинскому
лесному колледжу (лесхозу-техникуму), в котором с 1834 г. обучаются специалисты
лесного хозяйства. Колледжу принадлежит 90 тыс. га лесов. В них при правильном
лесопользовании можно получать ежегодно до 30 тыс. плотных м3
древесного топлива, используя которое, можно вырабатывать более 53 тыс. МВт.ч
(45 тыс. Гкал) тепла.
Лисино — историческое место, связанное с
частым пребыванием императора Александра II, который
любил выезжать сюда на охоту. В связи с этим в Лисино были построены
императорский охотничий дворец (1857 г.) и церковь (1862 г.). Эти постройки, а
также учебное здание колледжа (1855 г.), были созданы талантливым российским
архитектором Николаем Леонтьевичем Бенуа.
Лисинский лесной колледж участвует в ряде
международных программ и проектов. Работа в рамках программы
«Природосберегающие энергетические системы в странах Балтиии и Восточной
Европы» осуществляется совместно со STEM (Шведская национальная
администрация).
Целью сотрудничества являются достижение
устойчивого управления лесными ресурсами, включая комплексное использование
древесных и недревесных ресурсов, их переработку по новейшим технологиям и
развитие соответствующих экономических структур с учетом интересов всех групп
населения без ущерба экологическим функциям лесов и биоразнообразию.
Для отопления учебных корпусов,
студенческого общежития, школы, нескольких жилых домов, общественных сооружений
и мелких потребителей необходимо около 12 тыс. МВт.ч (10 тыс. Гкал) в год, в
том числе для горячего водоснабжения 1600 МВт.ч (1400 Гкал) в год. 11,5-7
МДж/кг. При наибольшей влажности топлива номинальная мощность нового котла
составляет 2,0 МВт. Она обеспечивает выработку 10 тыс. МВт.ч тепла в год и
покрытие примерно 80% годовых потребностей в тепле. За год в новой котельной
расходуется около 14 тыс. насыпных (5,5 тыс. плотных) м3 древесного
топлива.
Три мазутных котла оставлены для покрытия
пиковых тепловых нагрузок и резервирования.
В котельной техникума было установлено 4
одинаковых водогрейных котла общей мощностью 3,2 МВт. Три из них работали на
мазуте с содержанием серы до 2,8%, один — на дровах. Подача бревен (длина до 1
м) и удаление из-под топки золы производились вручную. Вследствие трудоемкости
обслуживания и плохого горения этот котел работал сравнительно мало. Основную
нагрузку несли мазутные котлы. Они эксплуатировались с повышенными избытками
воздуха и КПД на уровне 60-70%.
При модернизации котельной вместо старого
котла, работавшего на дровах, был установлен новый, предназначенный для
использования древесной щепы, коры и опилок (до 30-50%) с влажностью 35-55% и
низшей теплотой сгорания
Одновременно при котельной сооружен
механизированный и автоматизированный топливный склад емкостью 180 м3.
Склад занимает площадку размерами 6,5×14 м, открытую с одного торца для
доставки древесного топлива автомашинами. Внутри него установлено 5
параллельных толкателей (рамы или лестницы шириной 1,2 м с шагом 1,5 м). Они
приводятся в движение индивидуальными гидроцилиндрами, установленными со стороны
котельной, и перемещаются с шагом 0,5 м и скоростью 0,25 м/мин. С той же
стороны имеется валок-рыхлитель, выравнивающий толщину слоя топлива, которое
вследствие этого равномерно ссыпается на скребковый транспортер, подающий
топливо в бункер (ширина 1,3 м, глубина 0,7 м, емкость 0,7 м3).
В бункере имеется фотодатчик,
сигнализирующий о снижении уровня топлива для включения транспортера.
Из бункера топливо просыпается на стокер
— механический питатель, который через каждые 30-40 с перемещается также с помощью
гидроцилиндров на 60 мм и выталкивает порцию топлива в предтопок котла.
В предтопке топливо сжигается на
наклонно-переталкивающей колосниковой решетке площадью около 4 м2
(длина 1,3 м, ширина 3 м, угол наклона 14 градусов). Семь параллельных рядов
колосников, охлаждаемых первичным воздухом, расположены поперек оси предтопка.
Имеется 3 ряда подвижных колосников, время перемещения которых согласовано с
нагрузкой. При расчетной нагрузке на 1 ход колосников приходится 7 ходов
стокера, а перемещение колосников в крайнее положение производится за 4 хода в
течение 10 мин. Колосники приводятся в движение гидроцилиндром, который
питается от общей со стокером системы с насосом, емкостью и автоматикой.
Перемещение колосников способствует
перемешиванию топлива в слое, повышает полноту выгорания и обеспечивает сброс
очаговых остатков в систему золоудаления.
Первичный и вторичный воздух, необходимые
для горения, подаются в предтопок раздельно, каждый своим вентилятором.
Первичный воздух забирается из помещения котельной и с температурой около 25 °С
подается под решетку. Вторичный воздух засасывается вентилятором через щель
между наружной обшивкой и обмуровкой предтопка, где нагревается примерно до 50
°С и подается в надслоевое пространство через расположенные на боковых стенках
сопла (10 штук с каждой стороны).
В котле вода под давлением 0,4 МПа
нагревается с 75 до 95-120 °С. Котел установлен над предтопком. Он выполнен с
горизонтальными домогарными трубами, трехходовым по воде; длина его 4,33 м,
ширина 2,34 м, высота 3,10 м, водяной объем 11,2 м3. Отдавая свое
тепло воде, газы охлаждаются до 160-300 °С.
Большая часть образовавшейся при горении
золы просыпается с колосниковой решетки на расположенный под нею поперек оси
котла транспортер с гидроприводом и выводится им в приямок, расположенный вне
котельной.
Котельный контур отделен от теплосети.
Выдача тепла производится через теплообменник. Для поддержания постоянной
температуры воды на входе в котел предусмотрена рециркуляция воды.
Для очистки дымовых газов от уносимой ими
с решетки золы котельная установка оснащена 16 мультициклонами. После них
конечная концентрация золы не превышает 30 мг/м3 в нормальных
условиях.
Дымовые газы отсасываются в общий для
всех котлов газоход дымососом.
Котельная автоматизирована. Управление всеми ее
системами и оборудованием производится со щита оператора автоматически или
вручную. Для нужд регулирования используются сигналы о температурах воды на
входе и выходе из котла, температуре и концентрации кислорода в дымовых газах,
разрежении в топке и расходе первичного воздуха. Еще около 20 датчиков с их
вторичными приборами используются для автоматической защиты. С самого начала
установка работает эффективно.
КПД котла составляет 80-85%, потери тепла
с механическим недожогом невелики (0,2-0,5%).
Вследствие значительно более низкой цены
древесного топлива, сокращения обслуживающего персонала и объема обслуживания,
капиталовложения в реконструкцию котельной быстро окупаются (5-6 лет с учетом
возвращения выданного на 5 лет займа). Прибыль владельца за срок проекта — 15
лет — составит 5-7 млн. руб.
Переход на древесное топливо
существенно снизил выбросы в атмосферу. Их (сравнение в т/год при производстве
10 ГВт.ч/год тепла) приведено в таблице 1 ниже.
По информации, представленной директором
техникума Р. С. Козыревым и начальником энергохозяйства А. В. Куприяновым,
оборудование котельной достаточно надежно и просто в эксплуатации.
Необходимость разжигать резервные мазутные котлы за 4 года эксплуатации не
появилась ни разу.
В то же время имели место отказы
некоторых узлов, трудности с ремонтом которых определялись отсутствием развитой
сети технического обслуживания и поставки запасных частей.
В основном выходят из строя различные
датчики. Срок поставки их по заказу — 2 недели, которые приходится работать в
ручном режиме. Два раза выходил из строя частотный регулятор вентилятора
вторичного дутья, один раз в течение гарантийного срока, и был бесплатно
заменен; во второй раз пришлось его везти в Москву, в представительство
«Сименса», где сказали, что подобные уже не выпускаются и надо покупать новый.
Периодически необходимо производить
чистку дымогарных труб, на нее уходит часов 5-6 с полной остановкой котла.
Были проблемы с прогоранием колосников
из-за низкого качества примененного чугуна, но после их замены на
отечественные, специально изготовленные в Череповце, проблем больше не
возникало.
Подобная муниципальная котельная
сооружена также недалеко от Лисино, в поселке Красный Бор, Тоснинского района.
По рассказу начальника котельной Н. А. Смирнова, первоначально существовал
проект на установку в бывшей угольной котельной пяти котлов КВГМ-2,5 для работы
на жидком топливе, но экологический расчет и условия кредитования, предложенные
шведской стороной, оказались более приемлемыми; к тому же и себестоимость
тепловой энергии, вырабатываемой на дровяной щепе, существенно ниже.
За 2 года эксплуатации в основном
использовали щепу, продаваемую Лисинским техникумом по 100 руб. за плотный м3
с привозом, хотя работали и на отходах фанерного производства. Хорошо горит
практически все, даже тополь.
Оборудование из разных стран: котел из
Прибалтики, водоподогреватели польские, насосы из Германии и т.д.
Золы от работы котла образуется очень
мало — до 1% от веса топлива, и ее активно разбирают на огороды.
Оборудование достаточно надежно, и за 2
года эксплуатации запускать резервные котлы не приходилось. Основные проблемы
возникают из-за периодической непредсказуемой необходимости очистки
направляющих первичных толкателей, забиваемых щепой.
От редакции: в ближайших номерах
журнала мы дадим информацию об отечественном оборудовании для сжигания
биотоплива.
Журнал «Новости теплоснабжения» №04, 2000 г.; http://www.ntsn.ru