Научная статья на тему 'Эффективность использования различных видов древесного топлива'

Эффективность использования различных видов древесного топлива Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
621
130
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОТЕХНОЛОГИИ / СВОБОДНЫЕ РЕСУРСЫ / АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ТОПЛИВО / BIOTECHNOLOGIES / THE FREE RESOURCES / ALTERNATIVE FUEL

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Саханов В. В., Кашуба В. В., Мачина А. Е.

Саханов В.В., Кашуба В.В., Мачина А.Е. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ДРЕВЕСНОГО ТОПЛИВА. В статье рассматриваются вопросы, касающиеся эффективного развития биоэнергетики из отходов лесопильно-деревообрабатывающих производств. Выявлены средние значения объемов формирования свободных ресурсов сырья для производства энергоносителей на древесной основе и приведены расчеты коэффициентов энергетической полезности по основным направлениям производства биотоплива из древесины.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Sakhanov V.V., Kashuba V.V., Machina A.E. EFFICIECY OF USE OF DIFFERENT TYPES OF WOOD FUEL. The problems of comparative efficiency of wood fuel use for energy purposes are considered. Average values of volumes of formation of free resources of raw materials for manufacture of energy carriers on a wood basis are revealed and calculations of factors power utility in the basic directions of manufacture of biofuel from wood are resulted.

Текст научной работы на тему «Эффективность использования различных видов древесного топлива»

ЭКОНОМИКА

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ДРЕВЕСНОГО ТОПЛИВА

В.В. САХАНОВ, зам. генерального директора ОАО «НИПИЭИлеспром», канд. экон. наук, В.В. КАШУБА, доц. каф. экономики и организации Л/Хи Л/ПМГУЛ, канд. экон. наук,

А.Е. МАЧИНА, соискатель каф. бухгалтерского учета, анализа и аудита предприятий МГУЛ

sakhanov@rambler. ru; petch@mail.ru

Современные технологии обеспечивают переработку низкокондиционной древесины и древесных отходов по следующим основным направлениям биоэнергетического использования: сжигание - производство улучшенного твердого топлива; газогенерация; биотехнологии; производство древесного угля; производство жидкого топлива и в энерготехнологических процессах. Однако технологические возможности сепарирования, получения энергии, требования к логистике и связанные с этим финансовые затраты значительно различаются по вариантам энергетического использования биотоплива на основе древесины.

Растущий выход на внутренний и внешний рынки энергии из древесного сырья выдвинул в число актуальных проблем проведение сравнительной экономической оценки всех возможных направлений энергетической переработки древесины. Потенциальный спрос на топливные гранулы на внешнем рынке практически не ограничен: к 2020 г. европейские электростанции должны довести долю биомассы в объеме потребляемого топлива до 20 %. Европа потребляет 8,2 млн т биотоплива, к 2020 г. рассчитывает нарастить объем потребления до 80-100 млн т. В Англии и Германии приняты решения о строительстве целой серии электростанций, работающих на биомассе. Китай намерен увеличить объем потребления пеллет с 4,6 до 54 млн т в год. В этих условиях у России, на территории которой находится четверть мировых лесных ресурсов, появляется шанс, который она просто обязана использовать и занять нишу как на внешнем, так и на внутреннем рынках. Имеющиеся запасы лесных ресурсов Российской Федерации позволяют обеспечить не только текущие и перспективные внутренние потребности страны в древесине и продуктах ее переработки, но и значительно расширить

экспорт лесных товаров, в т.ч. и топливных гранул. Экономическая оценка вариантов энергетического использования древесного сырья должна позволить определить меры по поощрению лесозаготовок и утилизации ее отходов, совершенствованию транспортных технологий, развитию лесных терминалов для энергетического сырья, стимулирования инвестиций в это направление, обоснование субсидий и налоговых льгот для потребителей энергии из древесного сырья.

В Российской Федерации существуют хорошие перспективы и предпосылки перехода на биомассу леса в качестве альтернативного топлива вместо угля и мазута. Наиболее распространенным и известным, на сегодняшний момент, биотопливом являются пеллеты. Пеллеты (пилеты, пеллетс, древесные топливные гранулы) представляют собой цилиндрической формы прессованные отходы древесного производства. Размеры пеллет обычно 6-8 мм в диаметре, 5-70 мм длиной, в зависимости от используемого сырья и качества производства пеллет. Пеллеты производятся без применения каких-либо химических добавок, что и обеспечивает экологическую чистоту топлива. Иными словами, это те же самые дрова, сформированные в удобную для транспортировки, хранения и применения форму. В качестве склеивающей составляющей используется природный компонент древесины - лигнин, который при достижении определенной температуры склеивает частицы. Сырьем для производства пеллет могут быть как деловая древесина, так и древесные отходы: кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки и лесопереработки.

Устойчивое теплоснабжение на основе местного возобновляемого топлива в зимний период - это решение актуальной проблемы для многих отдаленных поселений.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2011

165

ЭКОНОМИКА

Таблица 1

Сравнительные характеристики различных видов топлива

Вид топлива Влажность в % Золь- ность в %, весовая Сера в %, весовая Теплота сгорания, мДЖ/кг Удельный вес, кг/м3 Содержание СО2 в дымовых газах КПД установки сжигания в % Экологически ущерб Стоимость ед. произведенного тепла, руб/Гкал

Щепа,опилки 8-60 2 0-0,3 16-18 200-350 0 60 Отсутствует 470

Топливные гранулы 8-10 0,4-0,8 0-0,3 19-21 550-700 0 90 отсутствует 677,5

Каменный уголь 10-40 25-35 1-3 15-17 1200-1500 60 70 высокий 720

Дизельное топливо 0,1-1 1 0,2 42,5 820-890 78 90 высокий 2008

Мазут 1-5 1,5 1,2 42 940-970 78 80 высокий 1133

Электроэнер- гия - - - 4,86 мДж/ кВт - - 100 отсутствует 2106

Газ 3-5 - 0-0,3 9000 ккал/ нм3 - 0 95 отсутствует 762

Использование древесного биотоплива - это вклад в реализацию Киотского протокола с учетом характерных для Российской Федерации высоких энергетических затрат на одного человека в год на уровне 4,2 тонн условного топлива (т.у.т.). Анализ мирового опыта показывает, что эффективность преобразования энергии, получаемой при сжигании древесины с использованием передовых технологий, становится сравнимой с традиционными генераторами, работающими на ископаемом топливе, использование древесного биотоплива представляется перспективным для проектов совместного осуществления в рамках «механизмов гибкости» Киотского протокола. Пеллеты являются частью натурального круговорота СО2 в окружающей среде. Пеллеты являются экологически чистым топливом, так как при их сгорании выделяют ровно столько СО2, сколько было впитано деревом при его росте (закрытый углеродный обмен), в отличие от угля и т.д. Т.е. при сжигании топливных гранул количество выделяемого углекислого газа в атмосферу не превышает объем выбросов, который образовался бы путем естественного разложения древесины. Пеллеты относятся к возобновляемым источникам топлива, в отличие от угля, нефти и газа. Известно, что от котельной, работающей на дизельном топливе или

на угле, зачастую исходит неприятный запах. Пеллеты при горении не выделяют запах, и, как правило, за счет высокого КПД котельного оборудования дым от пеллет практически бесцветен. За счет низкого содержания серы в пеллетах уменьшаются выбросы в атмосферу двуокиси серы, а это, в свою очередь, ведет к уменьшению количества кислотных дождей. Пеллеты также выигрывают по всем позициям у каменного угля и жидкого топлива в области выброса других вредных веществ.

Однако, несмотря на объективные положительные социально-экономические и экологические факторы на современном этапе развития российской экономики и на ближайший перспективный период, лесоресурсное обеспечение сферы производства древесных энергоносителей предполагается осуществлять по остаточному принципу, имея в виду, что в первоочередном порядке древесные отходы подлежат переработке на технологическую щепу для производства продукции, а также для получения тепла для собственного производства. Это определяет ограничения потенциала свободных древесных ресурсов, возможных к использованию в энергетических целях.

Возможные значения объемов формирования свободных ресурсов древесного сырья для дров и отходов лесозаготовок уста-

166

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2011

ЭКОНОМИКА

Таблица 2

Средние значения объемов формирования свободных ресурсов сырья для производства энергоносителей на древесной основе, м3/м3

Федеральный округ Дрова Отходы лесопиления Отходы лесозаготовок Неликвидная древесина рубок промежуточного пользования

Россия - всего 0,07 0,381 0,04 0,154

в том числе:

Центральный 0,12 0,821 0,04 0,176

Северо-Западный 0,06 0,163 0,04 0,162

Южный - 0,451 0,04 0,146

Приволжский 0,11 0,651 0,04 0,211

Уральский 0,08 0,470 0,04 0,111

Сибирский 0,02 0,253 0,04 0,107

Дальнево сточный 0,13 0,469 0,04 0,120

Таблица 3

Удельный расход условного топлива и коэффициенты энергетической полезности сбора, транспортировки и технологической обработки топливных дров

Наименование Расстояние вывозки, км

20 40 60 80 100

Сбор, кг у. т./м3 2,72 2,72 2,72 2,72 2,72

Транспортировка, кг у. т./м3 1,31 2,61 3,91 5,21 6,51

Технологическая обработка, кг у. т./м3 1,27 1,27 1,27 1,27 1,27

Итого, кг у. т./м3 5,30 6,60 7,90 9,20 10,50

Теплотворная способность 1 м3 дров, кг у. т./м3 160,3 160,3 160,3 160,3 160,3

Коэффициент энергетической полезности 0,967 0,959 0,951 0,943 0,934

новлены на 1 м3 вывезенной древесины, для отходов лесопиления - на 1 м3 произведенных пиломатериалов, для неликвидной древесины, получаемой при рубках промежуточного пользования, - на 1 м3 объема данного вида рубок в среднем приведены в табл. 2.

Для экономически эффективного развития биоэнергетики определяющее значение имеет концентрация древесной биомассы. Рекомендации изготовителей технологического оборудования по производству древесных гранулированных и брикетированных энергоносителей, а также практика эксплуатации производств по изготовлению таких энергоносителей свидетельствует, что годовой объем переработки древесного сырья должен быть не менее 20,0 тыс. м3.

В настоящее время лесозаготовительное производство в отдельных регионах Российской Федерации в значительной степени деконцентрировано. В этой связи развитие биоэнергетики обуславливается необходимостью создания на территории страны раз-

ветвленной системы не только сферы производства энергоносителей, но и сопряженной с производством системой их хранения, транспортировки, оптовой и розничной торговли, хранения у конечных потребителей.

Принимая во внимание, что сбор, транспортировка и технологическая подготовка древесных отходов к конечному потреблению в виде энергоносителя требует определенных энергозатрат, нами были проведены расчеты коэффициентов энергетический полезности по основным направлениям производства биотоплива из древесины. В табл. 3 в качестве примера представлен расчет коэффициента энергетический полезности по топливным дровам.

Проведенный анализ коэффициентов энергетической полезности по всем возможным вариантам производства биотоплива из древесины показал, что наиболее эффективно привлечение для целей развития биоэнергетики отходов лесопильно-деревообрабатывающих производств. Это положение

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 6/2011

167

ЭКОНОМИКА

Использование отходов на производство тепловой энергии предприятиям лесопиления - 10,7 (47,1 %)

Собственные ресурсы отходов лесопиления - 7,3 (32,0 %)

Всего 22,7 млн м3

Использование отходов Использование отходов

на производство целлюлозы _____——— на производство плитной

и древесной массы - 3,0 (13,2 %) продукции - 1,8 (7,7 %)

Рисунок. Ресурсы и использование отходов лесопильного производства по Российской Федерации

Таблица 4

Нормативы образования свободных древесных ресурсов отходов лесопиления в расчете на 1 м3 произведенных пиломатериалов

Федеральный округ Норматив, м3/ м3

Российская Федерация 0,381

Центральный 0,821

Северо-Западный 0,163

Южный 0,451

Приволжский 0,651

Уральский 0,470

Сибирский 0,253

Дальневосточный 0,469

обусловлено тем, что в процессе обеспечения лесопильных предприятий сырьем энергозатраты, связанные с транспортно-заготовительными операциями и технологической обработкой пиловочного сырья, в полном объеме относятся на продукцию основного производства. На практике стоимость древесных отходов лесопиления может иметь даже отрицательную стоимость, так как по санитарным и противопожарным требованиям их необходимо утилизировать.

Эти обстоятельства позволяют сделать вывод о том, что в ближайшей перспективе основным сырьевым источником производства биотоплива из древесины будут отходы лесопиления, доля которых составляет немногим более 50 процентов.

Объем производства пиломатериалов в Российской Федерации в 2010 г. составил

19,0 млн м3, при этом на экспорт было направлено 17,7 млн м3. За счет больших объемов экспортных поставок пиломатериалов растет и доля сухих древесных отходов лесопиления, что повышает их энергетическую ценность.

Объемы привлечения лесопильных отходов в переработку во многом определяются степенью концентрации производства пиломатериалов. Проведенное нами обследование показало, что общий объем лесопильных отходов в 2010 г. составил 22,8 млн м3. При этом в группе лесопильных предприятий с годовым объемом до 10,0 тыс. м3 в год сосредотачивается 32,8 % общих ресурсов, от 10,1 до 20,0 тыс. м3 - 11,6 %, от 20,1 до 40,0 тыс. м3 - 12,9 %, от 40,0 до 60,0 тыс. м3 - 8,0 %, и свыше 60,0 тыс. м3 - 34,7 процента.

Ресурсы древесных отходов лесопильного производства, возможные для энерге-

168

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2011

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.