Энергообеспечение деревообрабатывающего предприятия

Финляндия занимает пятое место в Европе по уровню потребления электроэнергии на душу населения – 10 тыс. кВтч в год. При этом до 25% электроэнергии и тепла в стране вырабатывается из древесных отходов.

Опыт Финляндии может широко применяться в России, где сосредоточено более 21% мировых запасов древесины. Из отходов деревообработки здесь можно произвести минимум 20 млрд кВтч энергии. Таким образом, к 2010 г. малая генерация энергии из отходов деревообработки способна обеспечить 9% прироста энергопотребления. Единственным сдерживающим фактором в развитии этой отрасли является цена оборудования.

Во всех странах мира развитие альтернативной энергетики поддерживается государством, которое обеспечивает льготное долгосрочное кредитование энергетических проектов. В России действует российско-японская программа государственного кредитования строительства объектов энергетики. С российской стороны в программе участвуют Сбербанк, Внешторгбанк, Газпромбанк и Ингосстрах. Программа предполагает финансирование проектов сроком до 8 лет по ставке 4%.

В некоторых регионах поддержка строительства объектов малой генерации осуществляется в рамках программы жилищного строительства. Однако целевых программ государственной поддержки строительства объектов малой генерации на отходах деревообработки в России нет. Поэтому в стране очень мало объектов, где на отходах деревообработки, кроме тепла, производят еще и электроэнергию.

В основном на таких объектах используется старое оборудование, для которого требуется предварительная сушка топлива, оборудование приходится часто останавливать, проводить ежемесячное обслуживание.

В странах Западной Европы широко применяется современное оборудование, позволяющее использовать влажную древесину и обеспечивающее автоматическое удаление золы. Останавливать такое оборудование для технического обслуживания, как правило, приходится не чаще одного раза за 9 месяцев. А капитальный ремонт проводится один раз в 8–10 лет, так как обмуровка изнашивается равномерно.

Богатым опытом строительства объектов малой генерации обладают Япония, Малайзия, Новая Зеландия, Австрия, Канада и скандинавские страны. В Малайзии объекты малой генерации в основном строят приниматели, которые занимаются деревообработкой и сушкой древесины.

В Финляндии широко распространены теплораспределительные коммунальные предприятия, которые самостоятельно производят электрическую и тепловую энергию на биомассе.

ТЕХНОЛОГИИ

В настоящее время распространены три основные технологии производства энергии из древесных отходов: так называемая вихревая технология, технология кипящего слоя и газификация. При выборе технологии необходимо учитывать тип и количество отходов, требуемую мощность.

Главными достоинствами низкотемпературного сжигания (НТВ) являются низкий уровень влияния на окружающую среду, устойчивое воспламенение и горение твердых древесных отходов без подсветки газом и мазутом, устранение шлакования. В Азии в основном используют оборудование НВТ, в котором отсутствуют колосники, а в Европе широко применяется колосниковая подвижная решетка. Оборудование, сделанное в Малайзии, дешевле европейского на 30%.

Технология кипящего слоя может быть использована для сжигания древесных отходов высокой влажности. Эта технология наиболее приемлема для целлюлозно-бумажных комбинатов и крупных леспромхозов, так как требует значительных капитальных затрат и высококвалифицированного персонала.

Особенностью процесса сжигания топлива в кипящем слое является наличие двухфазной среды, обладающей свойствами псевдожидкости. Горение топлива осуществляется в слое мелкодисперсного материала, находящегося в состоянии псевдоожижения за счет подачи снизу вверх через слой воздуха.

Сжигание топлива осуществляется при сравнительно низких температурах – 800–900°С и массовой доле топлива в кипящем слое 1–3%. Эта технология широко распространена, прежде всего, в Скандинавских странах. Она позволяет полностью исключить подсветку мазутом или газом (кроме растопки) и обеспечить более высокую эффективность сжигания при минимальном воздействии на окружающую среду. Новые полностью автоматизированные котлы оснащены компьютерным управлением.

Работа газогенератора основана на процессе пиролиза: под воздействием высокой температуры без доступа кислорода твердое топливо преобразуется в генераторный, древесный газ. Минимальная теплотворная способность газа составляет 1100 ккал/м3. Конструкция газогенераторной установки предельно проста и не требует для эксплуатации специально обученного персонала. Газогенератор состоит из трех основных частей: камеры газообразования, камеры возгорания и загрузочного бункера.

СЕБЕСТОИМОСТЬ

Сравнительный анализ затрат на отопление сушильных камер в нескольких деревообрабатывающих предприятиях, применяющих газогенераторные установки, показал, что себестоимость сушки находится в пределах 120–180 руб. на м3 высушенного пиломатериала, включая зарплату обслуживающего персонала. Причем себестоимость сушки тем меньше, чем больше объем загрузки сушильной камеры. А при использовании в качестве топлива отходов собственного деревообрабатывающего производства экономический эффект возрастает.

Опыт эксплуатации систем отопления с использованием газогенераторов в составе сушильных камер показал, что срок их окупаемости составляет от 2-х месяцев до 1 года. Наименьший срок окупаемости может быть достигнут только на российских газогенераторах, но на них пока не производят электроэнергию – только тепло. Цена на газогенераторы иностранного производства высокая, поэтому для производства электроэнергии их компонуют с газодизелями. Коэффициент полезного действия таких установок выше, чем при производстве электроэнергии в комплексах печь-турбина. Использование газогенераторов ограничивается не только высокой ценой, но и малой мощностью – до 400 кВт единичной электрической мощности.

Мощность является основным фактором, определяющим выбор технологии. Если требуется мощность от 0,03 до 0,8 МВт, целесообразно использование газогенераторных электростанций на биомассе. Для мощности 0,8–5 МВт хорошо подходят комплексы, состоящие из двухкамерной биопечи, парового котла и паровой турбины. Для получения мощности свыше 5МВт или при применении нестандартного топлива комплекс может состоять из котла с кипящим слоем, парового котла и паровой турбины. Себестоимость строительства мини3ТЭС составляет примерно 90 тыс. руб. за 1 кВт возводимой мощности (см. таблицу).

Если предположить, что работа составит 8700 часов в год, количество произведенной и потребленной энергии за год составит 43,5 млн кВтч, цена электроэнергии будет 2,5 руб. за кВтч к моменту окончания строительства, а, если себестоимость отходов принять равной нулю, то самоокупаемость составит чуть более 4-х лет: 43 500 000 кВтч*2,5 руб/кВтч = 460 236 500 руб.