Основы технологии производства топливных гранул

Основы технологии производства топливных гранул
http://teco.karelia.ru/index.php?page=technology
На этой странице Вы сможете ознакомится с основными аспектами технологии производства и сжигания различного биотоплива, в том числе
гранул и брикетов.
ОГЛАВЛЕНИЕ:
Что такое биотопливо, и каким оно бывает
Характеристики гранул и брикетов
Сфера применения гранул и брикетов
Технология производства гранул
Технология производства брикетов
Сжигание биомассы. Котлы и котельные на биотопливе
Котлы и камины на гранулах и брикетах
Сжигатели для установки на жидкотопливные котлы
Что такое биотопливо, и каким оно бывает.
Биотопливо - это топливо, состоящее из биомассы. Биомасса - это биологический материал с незначительно измененным химическим составом.
Примеры биомассы: древесина, кора, солома, тростник, сельскохозяйственные культуры (остатки урожаев пшеницы) и т.д. С химической точки
зрения биотопливо состоит из углерода, кислорода и водорода в примерной пропорции соответственно 50%, 6% и 44 %. С технологической точки
зрения биотопливо состоит из воды, сгораемой части и несгораемого остатка, золы. На сегодняшний день в мире признана следующая
классификация биотоплива:
-
Дрова
Щепа
Опилки
Гранулы
Брикеты
Древесная пыль
Торф
Мусор
Топливо на основе с/х культур
Характеристики гранул и брикетов.
Из перечисленных групп биотоплива гранулы, брикеты и древесная пыль называются производителями "улучшенным" или "рафинированным"
топливом из биомассы (refined biomass fuels). Это означает, что они были получены путем переработки и в результате обладают улучшенными
свойствами по сравнению с любым другим биотопливом. Именно поэтому гранулы и брикеты заслужили такую высокую популярность в Европе и
мире. Брикеты и гранулы производятся чаще всего из отходов хвойных (мягких) пород, образующихся при лесопилении, деревообработке,
производстве мебели и т.д. При необходимости эти отходы измельчаются, а затем прессуются в 7 раз. О технологии производства см. пункты 4 и 5.
Основные преимущества рафинированного биотоплива в сравнении с биомассой:
—
—
—
—
Меньший объем на единицу энергии, чем у обычного биотоплива
Улучшенные качества по влажности, весу на единицу объема, структуре, калорийности и зольности
Могут храниться дольше без всякого обслуживания
Отсутствие риска слипания топлива и т.д.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ГРАНУЛЫ.
диаметр
теплотворность
влажность
содержание золы
плотность насыпом
прочность на сладах производителя
максимум 25 мм
15,1 МДж/кг, 4,2 КВт/час
<12 %
> 1,5 %
> 500 кг/м3
> 1,5 % (частиц размером меньше 3 мм)
При производстве промышленных гранул допускается незначительное количество коры. Эти гранулы используются в больших или средних
тепловых установках. Цена на них находится в пределах 75-100 ЕВРО/тонна.
ГРАНУЛЫ ПЕРВОГО КЛАССА.
Диаметр
Теплотворность
Влажность
Содержание золы
Плотность насыпом
Прочность на сладах производителя
6-12 мм
16,9 МДж/кг, 4,7 КВт/час
< 10 %
< 0,7 %
> 600 кг/м3
< 0,8 % (частиц размером меньше 3 мм)
При производстве гранул первого класса исключается применение связующих веществ, а также коры.
БРИКЕТИРОВАННОЕ ТОПЛИВО.
Брикеты могут быть двух видов: цилиндрические или прямоугольные. Форма брикетов зависит от технологии производства, о чем подробнее
можно прочитать в пункте 4. Однако свойства брикетов не зависят от их формы, однако от формы может зависеть сфера применения брикетов пункт 3.
Диаметр/размеры
Теплотворность
Влажность
Зольность
Содержание серы
> 70 мм / 150х70х90 (150х100х65)
18 МДж/кг
до 12%
0,2%
0,01%
Экологически
чистый
вид
топлива.
Биоэнергия не способствует изменению климата посредством выброса в атмосферу углекислого газа и других "парниковых газов". Количество
веществ, выделяемых и потребляемых в процессе роста и фотосинтеза растений примерно сопоставимо с количеством таких же веществ,
выделяемых и поглощаемых в процессе сгорания или природного разложения материалов.Выбросы диоксида серы и оксида азота являются
основными составляющими в процессе окисления воздуха, вод и грунта. Но поскольку в биотопливе содержится небольшое количество серы, то в
процессе сгорания биомассы подобные загрязняющие вещества практически не образуются и не выделяются. Даже те небольшие объемы
выбросов, которые имеют место, являются естественным звеном природного цикла, поскольку эти вещества в любом случае выделяются при
перегнивании древесины.Концентрация тяжелых металлов в биомассе так же незначительна, следовательно, сгорание биотоплива не приводит к
их выделению и концентрации. Если биотопливные золы переработаны в лесные или сельскохозяйственные земли, то использование биотоплива
не влечет за собой изменений в вечном круговороте веществ в природе, происходящие при этом процессы находится в рамках обычны х природных
процессов
роста-разложения.
Сфера
применения
гранул
и
брикетов.
Можно выделить несколько сфер применения гранул и брикетов.Гранулы первого класса используются в первую очередь в небольших и
средних котлах, печах и каминах (до 1 МВт). Причем для использования гранул подходят как специализированные котлы, так и жидкотопливные
котлы, оснащенные специализированным сжигателем для гранул (сжигатель для гранул может использоваться вместо исчерпавшей свой ресурс
жидкотопливной форсунки/горелки или устанавливаться на новый котел - см. пункт 10). В Европе системы отопления на гранулах становятся все
более популярными в частном секторе, количество таки систем растет в геометрической прогрессии.Промышленные гранулы используются в
более мощных установках (свыше 1 МВт), а также в системах КПТЭ - Комбинированного Производства Тепла и Электроэнергии. Чаще всего такие
установки строят в небольших городах и поселках, для тепло/энергоснабжения городских микрорайонов. На сегодняшний день одна и з
крупнейших КПТЭ в Европе снабжает теплом и электроэнергией район Большого Копенгагена в Дании, причем на установке используются и
природный газ, и жидкое топливо, и солома, и гранулы, - последние используются в тех секторах, которые раньше топились на каменном угле, от
которого сегодня в пользу биотоплива отказывается вся Западная Европа.Брикеты прежде всего используются в частном секторе - в каминах для
дров, изразцовых печах и т.д. Однако они могут сжигаться и в котлах, предназначенных для сжигания сухого биотоплива - в первую очередь в
качестве альтернативы углю. Брикеты цилиндрической формы подходят для автоматизированной подачи в топку транспортерами. Прямоугольные больше для ручной подачи в небольших установках. Следует помнить при этом, что брикеты не только более эффективное топливо, чем уголь или
дрова, но и более экологичное и эстетичное, и кроме того, неприхотливо в хранении и требует для этого намного более меньших площадей.
Рисунок
Технология
1.
Схема
производства
отрасли
биоэнергетики
гранул.
Гранулы производятся путем прессования древесных отходов очень мелкой фракции. Для того, чтобы получить такую фракцию, сырье требует
предварительной обработки. Глубина первоначальной обработки зависит от свойств сырья. Идеальным сырьем для производства гранул является
сухая стружка, остающаяся на мебельных фабриках - для такого сырья необходим самый минимальный перечень оборудования. Таким же хорошим
сырьем являются сухие опилки (до 12% влажности). Из этого сырья получаются великолепные по качеству гранулы, востребованные на любом
европейском рынке. Если же сырьем служат более влажные (13 - 55%) опилки, щепа, стружка, то для их переработки в гранулы/брикеты
необходимо первоначальное подсушивание - до 12%. В таком случае процесс усложняется и дорожает за счет специализированной сушильной
установки, стоимость которой может доходить до 50% всего объема необходимых для фабрики инвестиций. С учетом сложившейся практики можно
сказать, что в большинстве случаев очень проблематично найти достаточный объем хорошего сырья - не только сухого, но и влажного. Поэтому в
большинстве случаев необходимо рассчитывать на то, что придется "производить" собственное сырье. Щепу, подходящую для производства
гранул, можно получать как из отходов лесопиления и деревообработки (горбыль, обрезки досок и т.д.) при помощи щепорубительной машины чиппера. Другой вариант - производить щепу из баланса, но для этого необходима рубительная машина большей мощности - гриндер.
Экономические подсчеты показывают, что "производство" сырья оправдано, с его помощью можно поддерживать высокую производительность
фабрики
и
извлекать
больше
прибыли.
Технология
производства
брикетов.
Технология брикетирования на сегодняшний день менее развита и менее распространена, но и более проста. В Европе существует несколько не
очень крупных компаний производителей оборудования. В целом производственная цепочка схожа с производством гранул, однако объемы
производства обычно не превышают 500 - 800 кг/час и при производстве брикетов обычно используют сухое размельченное сырье. Такие линии
обычно монтируются на мебельных и т.п. производствах. Брикетированное топливо, по нашему мнению, может в скором времени стать достаточно
популярным на внутреннем российском рынке, тогда как гранулы первого класса еще долгое время будут преимущественно экспортным продуктом.