CC BY
110
БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
РОЛЬ БИОЭНЕРГЕТИКИ В ПОВЫШЕНИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА РОССИИ
В.С. СУХАНОВ, ФГУП «ГНЦЛПК», д-р техн. наук
Роль биоэнергетики в лесопромышленном комплексе
Важность роли биоэнергетики в развитии лесопромышленного комплекса определяется структурой затрат на производство основных видов лесобумажной продукции. Анализ показывает, что самые крупные статьи затрат при производстве всех видов лесобумажной продукции составляют расходы на древесное сырье с учетом затрат на доставку его потребителям, а также затраты на топливо и энергию. Суммарная величина затрат достигает
40...45 %. Эти статьи затрат взаимосвязаны, поскольку снижение затрат на самую невыгодную продукцию лесозаготовок - дрова, которые реализуются в 3,5 раза дешевле себестоимости их производства, связано именно с их энергетическим использованием. Снижение затрат на энергию положительно скажется на эффективности работы всего комплекса. Именно поэтому производство энергии и топлива из органического сырья заслуженно включено в перечень критических технологий, утвержденных правительством страны.
Масштабы развития биоэнергетики в лесопромышленном комплексе напрямую определяются ресурсами древесного топли-
[email protected]; [email protected]
ва. Нами выполнена оценка экономически доступных ресурсов древесного топлива, образующегося на предприятиях ЛПК России при современных объемах производства лесобумажной продукции. Ресурсы древесного топлива превышают 90 млн м3.
Около 80 % древесного топлива образуется на предприятиях лесозаготовительной промышленности (рис. 1). Из них более 80 % составляет дровяная древесина. Использование именно этого ресурса будет оказывать существенное влияние на повышение эффективности работы лесной промышленности и лесопромышленного комплекса в целом.
Из ресурсов отраслей деревообрабатывающей промышленности наибольшую часть (12 %) составляют отходы лесопиления.
Распределение экономически доступных ресурсов древесного топлива по федеральным округам приведено на рис. 2. Как видим, все федеральные округа России, за исключением Южного, имеют большие экономически доступные ресурсы древесного топлива. Это говорит о том, что именно с Южным федеральным округом может быть связана потенциальная возможность развития внутреннего рынка древесных топливных гранул (пеллет).
Топливные дрова 56,85;63 %
Ресурсы от ЦБП
4,06; 4 %
Ресурсы от тарного производства 1,13; 1 %
Крона 13,91; 15 %
Ресурсы от лесопиления 10,75; 12 %
Ресурсы от фанерного производства 4,35; 5 %
Рис. 1. Доля различных видов древесного топлива, используемого для производства энергии на предприятиях ЛПК, млн м3, %
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
5
БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
Дальневосточный федеральный округ
7,38; 8 %
Сибирский
федеральный
округ
23,39; 26 %
Уpальский федеральный округ 8,97; 10 %
Южный федеральный округ 0,91; 1 %
Северо-
Западный
федеральный
округ
23,84; 26 %
Центральный
федеральный
округ
10,95; 12 %
Приволжский
федеральный
округ
15,61; 17 %
Рис. 2. Распределение в 2007 г. экономически доступных ресурсов древесного топлива по федеральным округам РФ, млн м.3 Всего РФ - 91,05 млн м3
Энергетический потенциал экономически доступного древесного топлива составляет более 500 ПДж. Это означает, что лесопромышленный комплекс на 75 % может обеспечить себя энергией за счет собственных энергоресурсов, а при целевой заготовке низкокачественной древесины - полностью.
Современное состояние энергетического хозяйства лесопромышленного комплекса
К сожалению, предприятия ЛПК России в настоящее время не готовы эффективно использовать этот потенциал. В годы «перестройки» информация о состоянии энергетического хозяйства ЛПК была утрачена. Поэтому мы были вынуждены собирать эту информацию вновь. С помощью Минпром-торга России было проведено анкетирование предприятий и создана база данных об энергетических объектах крупных и средних предприятий ЛПК (рис. 3).
В базу входит информация о 1256 единицах паровых и водогрейных котлов отечественного и импортного производства, о 21 тепловой и 97 дизельных электростанциях. Конечно, фактическое количество котлов, особенно водогрейных, значительно больше.
Распределение энергетических объектов по федеральным округам приведено на рис. 4. Наибольшее количество (35 %) энергетических объектов и более половины их суммарной мощности сосредоточены в Северо-Западном федеральном округе.
Следует отметить, что на предприятиях ЛПК преобладают котлы отечественного производства - 87,8 % суммарного количества. Доля импортных паровых котлов от общего их числа - 11 %, а водогрейных - 7 %.
Тревогу вызывает возрастная структура энергетических объектов. В общем парке паровых и водогрейных котлов 27 % составляют котлы старше 30 лет. Причем, паровые котлы старше 30 лет составляют 39 % .
Приведенная информация показывает, что энергетическое хозяйство лесопромышленного комплекса совершенно не соответствует имеющимся ресурсам древесного топлива и требует развития.
Развитие биоэнергетики - один из основных факторов повышения эффективности работы ЛПК
Внедрение энергетики в производство - это дорогое удовольствие.
6
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
Сибирский ФО
Рис. 3. Распределение энергетических объектов ЛПК по федеральным округам
Водогрейные котлы отечественные 61%
Рекомендовать к внедрению сегодня можно лишь те технологии, которые уже прошли проверку временем, иначе деньги могут быть выброшены на ветер.
Поэтому для широкого внедрения в производство сегодня мы рекомендуем апробированную в процессе многолетней практики технологию производства тепловой и электрической энергии посредством прямого сжигания древесины и выработки тепловой и электрической энергии по схеме «паровой котел - паровая турбина». Основное оборудование для ее реализации - паровые котлы
и паровые турбогенераторы - производится в России.
Расчеты показывают, что вырабатываемая с использованием древесного топлива собственная тепловая и электрическая энергия в 1,5.. .2,0 раза дешевле покупной. А в тех местах, где централизованное энергоснабжение отсутствует, собственная энергия может быть дешевле покупной в 4.5 раз. Наши расчеты подтверждает и практика. Себестоимость производства электрической энергии в Харовсклеспроме составляет около 70 к. за кВт-ч.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
7
БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
Таким образом, перевод предприятий лесопромышленного комплекса на собственные источники тепловой и электрической энергии - древесное топливо, это один из самых мощных факторов повышения эффективности его работы.
некоторые особенности и проблемы внедрения биоэнергетики в основных отраслях лесопромышленного комплекса
Наиболее просто проблемы перевода предприятий на собственные источники тепловой и электрической энергии решаются на предприятиях деревообрабатывающих отраслей промышленности. Для этого есть серьезные предпосылки:
- достаточно стабильное финансово-экономическое положение большинства предприятий;
- низкая себестоимость собственных древесных отходов;
- наличие на многих предприятиях паровых котельных, что снижает капитальные вложения при преобразовании их в тепловые электростанции.
Следует также отметить, что деревообрабатывающие предприятия являются хорошими потребителями как тепловой, так и электрической энергии, особенно те из них, которые работают круглосуточно по непрерывному графику - фанерные комбинаты, заводы древесных плит. Отсутствие достаточного количества собственного древесного топлива на заводах древесных плит легко восполнить поставками дровяной древесины.
Целлюлозно-бумажная промышленность является самой энергоемкой из отраслей лесопромышленного комплекса. На целлюлозно-бумажных комбинатах образуется более 4 млн м3 коры, которая на большинстве предприятий используется в качестве источника энергии. Однако в настоящее время, в связи с применяющейся «мокрой» окоркой балансов, речь идет не о производстве энергии, а об утилизации коры.
Между тем в США и Канаде широко применяется «сухая» окорка с применением роторных окорочных станков, окаривающих хлысты, и сучкорезно-окорочно-рубительных
машин, вырабатывающих окоренную щепу непосредственно из деревьев.
Выполнение обрезки сучьев с одновременной «сухой» окоркой стволов деревьев позволяет получить топливо (смесь сухой коры и измельченных сучьев кроны деревьев) со значительно более высокой теплотой сгорания, чем у мокрой коры после «мокрой» окорки. Выполненные технико-экономические исследования показали, что капитальные затраты на реализацию такой технологии окупаются практически за один год.
Как уже отмечалось, на предприятиях лесозаготовительной промышленности сосредоточено более 70 % всех ресурсов древесного топлива. Однако именно здесь имеют место и наибольшие проблемы в его использовании. Современная структура лесозаготовительной промышленности приведена на рис. 5.
В настоящее время заготовкой древесины занимается более 5,5 тысяч юридических и физических лиц. Предприятия с объемом заготовки до 10 тыс. м3 в год составляют 76 % их общего количества. Очевидно, что такие предприятия не могут решать проблемы биоэнергетики. Необходима реструктуризация отрасли.
Вот почему мы предлагаем реализовать пилотный проект по созданию высокоэффективного предприятия (лесокомбината). Принципиальная схема такого предприятия приведена на слайде (рис. 6). Проектом предусматривается освобождение основных технологических линий по производству круглых лесоматериалов от переработки дровяной древесины, которая направляется на специализированную линию для переработки на топливную щепу. За счет этого производство деловой древесины на основных технологических линиях повысится на 30 % без какой-либо модернизации. Вместе с тем, производство топливной щепы на специализированной линии из целых дровяных деревьев позволит снизить на 30 % себестоимость щепы по сравнению с производством щепы из дров-сортиментов. Выработка и использование тепловой и электрической энергии на собственной ТЭС (рис. 7) позволит повысить конкурентоспособность продукции глубокой переработки древесины, которая предусматривается на предприятии.
8
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
Распределение количества лесозаготовительных предприятий по объемам заготовки древесины (всего 5 681 предприятие)
до 1,0 тыс. м 40%
1,1-10 тыс. м3
36%
свыше 200 тыс. м3 1%
10,1-50 тыс. м3 17%
100,1-200 тыс. м3 2%
50,1-100 тыс. м 4%
Распределение объемов заготовки древесины лесозаготовительными предприятиями различной мощности (общий объем заготовки 87,964 млн м3)
1,1-10 тыс м 3
Рис. 5. Численность и мощность лесозаготовительных предприятий Российской Федерации
Мы считаем, что более важной задачи в лесопромышленном комплексе, чем реализация предлагаемого проекта, сегодня нет. В проекте намечается внедрить следующие разработки ГНЦ ЛПК:
- построить и испытать стационарную технологическую линию по производству
технологической и топливной щепы из крупномерных дровяных деревьев;
- построить и испытать закрытый склад хранения топливной щепы с системой топливоподачи;
- испытать высокоэффективную вихревую топку для отечественных паровых котлов.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
9
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
о
Лесозаготовительное предприятие XXI века
(принципиальная схема)
Рис. 6. Принципиальная схема предприятия
БИОЭНЕРЕЕТИКА И БИОТЕХНОЛОЕИИ
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ НА ДРЕВЕСНОМ ТОПЛИВЕ
с
Рис. 7. Тепловая электростанция на древесном топливе
БИОЭНЕРЕЕТИКА И БИОТЕХНОЛОЕИИ
