CC BY
204
ПЕЛЛЕТЫ - СОВРЕМЕННЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ ВИД БИОТОПЛИВА
Полищук А. И., Рубинская А. В. (Лф СибГТУ, г. Лесосибирск, РФ)
In work questions of processing of the wood waste formed at timber cutting are considered. A perspective direction of processing of wood waste is manufacture of fuel granules which on thermal feedback do not concede to such fuel as coal and black oil. This property allows to use fuel granules in boiler-houses for heating premises.
Древесные гранулы (пеллеты) — современный экологически чистый вид топлива, который изготавливают из древесного сырья методом прессования. Котлы и камины на пеллетах используют для отопления дачных домов и коттеджей в любое время года. Их отличает простота установки, несложное подключение к системе отопления и наличие автоматических систем управления режимами работы.
Пеллеты как вид топлива появились сравнительно недавно. Но благодаря натуральности и высоким теплотворным способностям они получили большое распространение в Европе, странах Северной Америки, Японии. Рост их потребления обусловлен возможностью использования гранул на промышленных теплоэлектростанциях и в установках, предназначенных для частного применения. Производят данное топливо из отходов деревообрабатывающей и лесозаготовительной промышленности на специальных линиях без применения каких либо проклеивающих веществ. Таким образом, удается решить сразу две проблемы: переработать потенциально пожароопасные отходы и произвести высококалорийное топливо. В готовом виде пеллеты представляют собой цилиндры диаметром 6-10 мм длиной до 50 мм. По причине высокой собственной плотности они прекрасно сохраняют форму во время перевозки и хранения, а поверхностная пленка, образующаяся в процессе производства, препятствует проникновению атмосферной влаги. Хранение даже больших запасов такого теплоносителя не требует особых мер предосторожности и контроля. В отличие от древесной щепы и опилок, зачастую являющихся причиной пожаров, пеллеты не подвержены самовозгоранию, их можно держать в непосредственной близости от жилого помещения. По теплотворной способности древесные гранулы аналогичны углю или 2 кг пеллет заменяют 1 кг дизельного топлива. Учитывая дороговизну традиционных теплоносителей в Европе, можно представить ту выгоду, которую получают частные потребители от использования пеллет. Сырьем для производства пеллет в нашей стране служат хвойные породы, однако лучшие пеллеты получаются из сырья лиственных пород (однако это требует оборудования более высокого класса).
Влажность пеллет составляет 7-10%, что позволяет их с успехом использовать в пиролизных котлах (правда, после небольшой доработки последних). Плотность пеллет 1,5, поэтому, пеллеты тонут в воде. Процесс формирования пелет происходит под давлением около 300 атм., без каких-либо добавок и клею, что делает их экологически безопасными, и безвредными, даже для здоровья детей. Теплотворная способность 1 кг пеллет = 5 кВт час ( правда, тут не
стоит забывать о КПД того устройства где Вы их сжигаете, и в действительности эта цифра меньше), что примерно в 1,5 раза больше чем у дров. Достаточно приблизительно, но весьма образно можно сказать, что содержание энергии в одном килограмме пеллет равняется энергии, содержащейся в половине литра жидкого топлива. И этот килограмм не разольется по Вашему дому, загрязняя и оставляя после себя неприятный запах, и не взорвется от случайной искры.
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 достижения определенной температуры склеивает частицы.
Сырьём для производства пеллет могут быть как деловая древесина, так и древесные отходы: кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки и лесо-переработки. В зависимости от используемого сырья, пеллеты отличаются по цвету. Например, отходы от лесозаготовки (пиловка и т.д.) содержат кору, которая в свою очередь содержит песок, который в конечном итоге снижает качество продукта. Цвет таких пеллет можно определить как «капучино». Однако, цвет пеллет также зависит от температуры гранулирования, и в этом случае цвет говорит о слишком высокой температуре гранулирования, пеллеты просто подгорают. Таким образом, судить о качестве пеллет по их цвету можно только предварительно.
Сырье от вторичной переработке древесины (изготовление мебели, окон и т.д.) чище, и пеллеты имеют бело-желтый цвет, однако тут возникает вопрос наличия примесей от ДСП или других искусственных материалов, применяемых в производстве мебели, и в этом случае, об экологической составляющей говорить уже не приходится. Косвенным признаком хим. примесей может являться наличие красной окалины на колосниках котла после сгорания таких пеллет.
Сырьё (опилки, кора и т. д.) поступает в дробилку, где измельчается до состояния муки. Полученная масса поступает в сушилку, из нее - в пресс-гранулятор, где древесную муку сжимают в пеллеты. На производство одной тонны пеллет уходит около 5 кубометров древесных отходов. Поэтому, если Вам придет в голову заняться этим «прибыльным» бизнесом, прежде всего, прикиньте, где Вы будете брать такой обьем сырья, т.е. для производства 10 тонн пеллет в смену Вам необходимо 50 кубов опилок, причем, желательно собранных не с земли, т.е. без примесей. Кроме того, учитывая что затраты на сушку сырья достаточно высоки, в целях снижения себестоимости лучше искать сухую стружку, т.е. что бы Ваша цена была конкурентоспособной. В конечном итоге, Вам для производства 1 тонны необходимо 50 кубов сухих опилок. Некоторые специалисты утверждают, что пеллетное производство экономически эффективно при обьемах не менее 300-500 тонн в месяц, однако на наш взгляд данная оценка завышена. Готовые пеллеты охлаждают, пакуют в пластиковые мешки или доставляют потребителю россыпью.
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 пеллет количество выделяемого углекислого газа в атмосферу не превышает объем выбросов, который образовался бы путем естественного разложения древесины. Используя пеллеты, Вы сберегаете от рубки живой лес и от загрязнения отходами деревообрабатывающего производства окружающую среду. Кроме того, 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. И если в промышленности это пока мало кого беспокоит, то иметь вокруг своего частного дома таблицу Менделеева - малое удовольствие. И даже эстетически - котельная, работающая на пеллетах, выглядит более привлекательно, чем работающая на угле или солярке.
По сравнению с другими видами топлива пеллеты не оставляют следов на поверхностях и легко убираются с помощью веника и совка. В отличии, например от жидкого топлива, утечка которого пожароопасна, рассыпанные пеллеты могут применять в качестве абсорбента пеллеты впитывают в несколько раз больше собственного веса. За счет высокой температуры при изготовлении пеллет пеллеты биологически не активны и за это их очень любят использовать в качестве наполнителя для туалетов домашних животных. Таким образом, пеллеты как вид альтернативного топлива применяют в современных системах отопления и водоснабжения наравне с традиционными теплоносителями. А если учесть его экологические особенности и развитие производства древесных гранул в России, то в скором будущем такие аппараты будут на равных конкурировать с газовыми, мазутными, дизельными и твердотопливными котлами.
При сжигании пелет достигается КПД до 94%. По своим тепловым свойствами пелеты превосходят даже каменный уголь. Гранулы производят без использования химических укрепителей. Экологические показатели вне конкуренции: в выбросах практически отсутствует сера, эмиссия углекислого газа ниже в 10 — 50 раз, чем у любого другого вида топлива. Не содержат пыль и споры, которые вызывают аллергию у людей. Не имеют запаха, в отличие от стандартных видов топлива. При хранении топливные гранулы не самовоспламеняются от повышения температуры. Не взрывоопасны, в отличие от газа. Могут сохраняться в непосредственной близости от жилищных помещений. Не набирают влаги из воздуха, потому их высокая теплотворность не снижается со временем. Гранулы удобно транспортировать и хранить — необходимая пло-
щадь в 2 раза меньше, чем при транспортировке и хранении дров, торфобрикетов. Легко поддаются автоматизации за счет хорошей сыпучести, которая делает их удобными в использовании. Пепел, который остается при сгорании деревянных и торфяных гранул с успехом применяется как удобрение на приусадебных газонах или грядках. Является самым дешевым видом топлива на данном этапе.
Таблица 1 - Сравнительная характеристика пеллет
Вид топлива Теплота сгорания, МДж/кг Калорийность, кКал % пепла % серы Цена, грн./т
каменный уголь 15-25 4500-5200 10-36 1-3 800-1000
бурый уголь 14-22 4000-4300 10-35 1-3 700-900
Дрова 10 2000 2 0 400-600
Торфяные гранулы 18 4500-4800 6 0,7 600-700
Пеллеты 19 4800-5000 1,5 0,1 960
Торфобрикеты 15 3200 23 1-3 400-450
Природный газ 35-38 0 0 0 Нестабильная, постоянно растет
При сжигании 1000 кг пеллет выделяется столько же тепловой энергии как при сжигании: 1600 кг древесины; 479 м газа; 500 л дизтоплива; 685 л мазута.
