Исследовательская работа Получение альтернативного топлива из отходов деревоперерабатывающих предприятий

Экологические и экономические преимущества
альтернативного топлива,
полученного из отходов деревообрабатывающих предприятий

Радостева Ксения,
учащийся 9а класса
МОБУ «СОШ №8»
Г.Кудымкара

Руководитель:
Плотникова Елена Петровна
учитель биологии
МОБУ «Гимназия №3»
Г.Кудымкара

Кудымкар, 2010Содержание
13 TOC \o "1-2" \h \z \u 1413 LINK \l "_Toc255477807" 14Введение 13 PAGEREF _Toc255477807 \h 1431515
13 LINK \l "_Toc255477808" 14Глава 1. Получение альтернативного топлива из твердых отходов деревообрабатывающих предприятий 13 PAGEREF _Toc255477808 \h 1461515
13 LINK \l "_Toc255477809" 141.1. Применение биотоплива в России и за рубежом 13 PAGEREF _Toc255477809 \h 1461515
13 LINK \l "_Toc255477810" 141.2.Характеристика пеллет 13 PAGEREF _Toc255477810 \h 1481515
13 LINK \l "_Toc255477811" 141.3.1513 LINK \l "_Toc255477812" 14Этапы производства топливных гранул 13 PAGEREF _Toc255477812 \h 14101515
13 LINK \l "_Toc255477814" 141.4.Требования к помещению и сырьевой базе 13 PAGEREF _Toc255477814 \h 14141515
13 LINK \l "_Toc255477817" 14Глава 2. Определение целесообразности использования альтернативного топлива, полученного из твердых отходов деревообрабатывающих предприятий 13 PAGEREF _Toc255477817 \h 14151515
13 LINK \l "_Toc255477818" 142.1. Опыт работы предприятий города Кудымкара по получению альтернативного топлива из твердых отходов деревообрабатывающих предприятий 13 PAGEREF _Toc255477818 \h 14151515
13 LINK \l "_Toc255477819" 142.2.Экономические и экологические преимущества использования древесных гранул в качестве альтернативного топлива 13 PAGEREF _Toc255477819 \h 14221515
13 LINK \l "_Toc255477820" 14Заключение 13 PAGEREF _Toc255477820 \h 14301515
13 LINK \l "_Toc255477821" 14Информационные источники 13 PAGEREF _Toc255477821 \h 14321515
15Приложения ..32Введение
По прогнозам экспертов, к 2040 году глобальный спрос на энергию возрастет более чем на 50%. По всей видимости, в ближайшие десятилетия добыча нефти и газа не будет успевать за увеличивающимся спросом. На этом фоне одним из главных технологических и экономических вызовов современности становится освоение источников энергии, не связанных с углеводородами. Все эти процессы подразумевают дальнейшее развитие ставших уже традиционными атомной и гидроэнергетики, создание высокотехнологичных производств в традиционных областях топливно-энергетического сектора, исследования по управляемому термоядерному синтезу и так далее. Но параллельно должна расти и роль возобновляемых источников энергии (ВИЭ). К ним относятся солнечная, геотермальная, приливная, волновая энергия, энергия ветра, биомассы, малых рек, энергии океана.
Вопрос о производстве из твердых отходов деревообрабатывающей промышленности биотоплива ныне относится к наиболее важным не только для России, но и для многих других стран планеты. Его вес в балансе альтернативных источников превышает 30%. Используя биотопливо, получаемое из отходов лесной промышленности, для теплоснабжения городов и поселков, Россия могла бы экономить 15-20 % ископаемого топлива в год. В России запасы сырья для производства биотоплива огромны и исчисляются миллиардами кубометров. Внутренний рынок России начинает активно формироваться и вскоре начнет расширяться. Топливные древесные гранулы (пеллеты) используются для отопления коттеджей, коммунальных котельных и являются прекрасным заменителем других твердых и жидких видов топлива.
Новинка для Пермского края выгодна экономически и экологически. Эксперты положительно оценивают переход на производство пеллет. Но, несмотря на очевидные выгоды, на данный метод пока что не обращается должного внимания. В Прикамье слишком мало предприятий, которые используют выпуск пеллет.
Актуальность данной проблемы и необходимость её решения побудило нас к выбору темы исследования «Экологические и экономические преимущества альтернативного топлива, полученного из отходов деревообрабатывающих предприятий».
Цель исследования – определить целесообразность использования альтернативного топлива, полученного из твердых отходов деревообрабатывающих предприятий.
Объект исследования – процесс изготовления пеллет и использования их как альтернативного топлива на предприятиях г.Кудымкара.
Предмет исследования – экологическое и экономическое преимущество использования пеллет как топлива.
Гипотеза исследования – альтернативное топливо из твердых отходов лесообрабатывающей промышленности экономичнее и экологичнее в использовании, чем некоторые другие традиционные виды топлива.
Задачи исследования:
1. Изучить информацию по применению пеллет как топлива в России и за рубежом.
2. Изучить процесс производства пеллет.
3.Описать опыт работы предприятий города Кудымкара по получению и использованию пеллет как альтернативного топлива.
4.Определить экологические и экономические преимущества использования пеллет в качестве альтернативного топлива.
5.Обобщить и проанализировать полученные результаты исследования, сделать выводы.
Методы исследования - изучение, анализ, обобщение информационных данных, наблюдение, фотографирование, интервьюирование, количественный и качественный учёт данных, обработка и анализ полученных данных.
Этапы исследования:
1.Теоретический – май-август 2014 г.
2.Практический – сентябрь 2014-октябрь 2014 г.
3.Заключительно-обобщающий – ноябрь-декабрь 2014 г.
Практическая значимость: данная работа может быть использована на уроках географии и экологии; положительный опыт работы предприятий города Кудымкара по получению альтернативного топлива из твердых отходов деревообрабатывающих предприятий может быть использован другими предприятиями Пермского края.
Глава 1. Получение альтернативного топлива из твердых отходов деревообрабатывающих предприятий

1.1. Применение биотоплива в России и за рубежом
В Европе насчитывается более 250 заводов по производству топливных древесных гранул. Одновременно с этим намечается недостаток продукции, покрываемый за счет импортных поставок из Северной Америки. Это событие эксперты объясняют тем, что существует ограниченность объемов сырья для производства гранул – отходов деревообрабатывающего производства. Североамериканские гранулы востребованы на внутреннем рынке в частных районах. Ими отапливаются примерно 500 тыс. домов. Экспортные поставки в размере 30% совершаются в Европу. Украина занимается производством пеллет на протяжении 4 лет. В 2004 году в стране работали 2 завода по производству гранул. В конце 2006 года подобных заводов насчитывалось уже около 20, но уже с новым западным и отечественным оборудованием. Производство превысило 50 тыс. тонн, из которых более половины пришлось на Западную Украину. В 2007 году в нашей стране выпустили уже более 80 тыс. тонн древесных пеллет.До 2008 года на российских предприятиях объемы производства пеллет были несущественны. По данным прошлого года общая проектная мощность производства составила порядка 430 тыс. тонн гранул, но реальный объем его по разным данным составляет от 11 до 30 тыс. тонн. По расчетам экспертов, объем производства пеллет может вырасти 400 тыс. тонн в год. Данный прогноз основывается не только на проектных мощностях пеллетных заводов, которые уже функционируют, а и тех, которые планируется запустить до конца текущего года. Лесопромышленное объединение «Северо-запад» (Россия) свидетельствует о том, что к концу 2010 г. в России будет произведено порядка 700 тыс. тонн древесных гранул (пеллет). В России до сих пор нестабильный цивилизованный рынок сбыта пеллет и большую часть продукции приходится вывозить. Производители пеллет заявляют, что получить 700 тыс. тонн до конца года вполне реально. Аргументируя это тем, что только на Северо-западе России в год остается около 16 млн. тонн отходов. И при их переработке, можно выполнить запланированный объем.
Основными покупателями древесных гранул являются Голландия, Великобритания и Швеция.
На фоне споров о повышении экспортных цен на нефть и газ, дискуссий о вступлении России в ВТО и последствиях ратификации Киотского протокола российским парламентом предприятия из самых разных секторов отечественной экономики стали проявлять вполне практический интерес к использованию биотоплива внутри России. И для этого есть целый ряд объективных оснований:
1. В стране более чем достаточно биомассы, которую можно применять в качестве топлива. Эти ресурсы не монополизированы гигантскими компаниями, и их стоимость не подвержена воздействию конъюнктуры мировых рынков. Зачастую биотопливные ресурсы могут иметь даже отрицательную стоимость, так как их так или иначе необходимо утилизировать. 2. Интенсивно развивающаяся экспортно-ориентированная отрасль производства топливной гранулы и брикетов, нуждается в развитии внутреннего рынка, который мог бы обеспечить некоторую стабильность сбыта и таким образом снизить инвестиционные риски. Заинтересованные производители биотоплива немало делают для формирования спроса на свою продукцию внутри страны - поставляют [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], проводят пропагандистскую работу.
3. Развитие рынка оборудования для сжигания биотоплива, а также инфраструктуры самого биотопливного рынка в России постепенно уравнивает экономические показатели котельных на ископаемом и возобновляемом топливе. Проще говоря, сжигание опилок, щепы или топливной гранулы в промышленных масштабах, равно как и для отопления частных домов, во многих случаях оказывается не менее выгодным, чем сжигание угля, мазута или газа. Биотопливо, произведенное, скажем, из древесных отходов, может быть столь же технологичным, как природный газ или дизельное топливо и гораздо удобнее угля или мазута.
4. После ратификации Россией Киотского протокола возобновилась работа по привлечению иностранных инвестиций в повышение энергетической эффективности российской экономики. Одно из направлений этой деятельности - выработка механизмов торговли квотами на выбросы парниковых газов в атмосферу. На практике это значит, что любое предприятие в России имеет возможность получить значительные финансовые ресурсы на перевод своей котельной на возобновляемое экологически чистое топливо.

1.2.Характеристика пеллет
Некоторой альтернативой прямого использования древесных отходов в виде топлива является изготовление и применение пеллет.
Пеллеты (древесные гранулы) – цилиндрически спрессованные брикеты из отходов лесопильного и столярного производств, получаемые механическим прессованием (пеллетированием) без химических добавок из разных видов древесины (Приложение 1)[6].
Сырьем для их изготовления могут быть опилки, стружка, щепа и другие отходы деревообработки, также в состав пеллет может входить торф и измельченная древесная кора.
Гранулы производятся без химических закрепителей под высоким давлением. Получаемые топливные брикеты не включают в себя никаких связующих веществ, кроме одного натурального - лигнина, содержащегося в клетках растительных отходов. При этом решаются проблемы повышения теплотворности топливного материала и уменьшения необходимых складских площадей. При хранении не самовоспламеняются. Увеличивается коэффициент полезного действия котельных. В основе технологии производства топливных гранул лежит процесс прессования шнеком мелко измельченных отходов древесины твердых и мягких пород (опилок) под высоким давлением при нагревании от 250 до 350 С°. Температура, присутствующая при прессовании, способствует оплавлению поверхностигранул, которая благодаря этому становится более прочной, что немаловажно для транспортировки.
Гранулы обычно используются для сжигания в домашних каминных печах и отопительных устройствах. Это печи с открытым пламенем, которые устанавливаются внутри помещения и отдают тепло за счет теплового излучения или вследствие конвекции. Именно этот тип теплового излучения считается наиболее комфортным для человека. Нагревательные устройства, работающие на древесных гранулах, регулируются в полностью автоматическом режиме. Единственный недостаток этих отопительных систем – необходимость периодического удаления золы.[1]
В настоящее время в России пока не разработаны стандарты на древесно-топливные гранулы, которые бы регламентировали физико-геометрические и химические характеристики готового продукта, но такие стандарты существуют в некоторых европейских странах (Приложение 2) [4]. Физико-геометрические характеристики: диаметр, длина, плотность, влажность, насыпная масса - определяются параметрами оборудования. В соответствии с требованиями стандарта гранулы должны иметь поперечный диаметр 4-12 мм и длину, примерно, 20 мм. Химические характеристики готовых гранул зависят от исходного сырья. В процессе прессования не допускается использование посторонних материалов, таких как клей и пластмассы. Содержание золы в гранулах составляет, согласно стандарту, менее 1,5 %.
Сегодня на рынке представлено несколько видов древесно-топливных гранул. Основным принципом разделения данного вида топлива является процент содержания коры в исходном сырье. Чем темнее гранулы, тем выше содержание коры.
Еще одной характеристикой топливных гранул является количество выделяемой тепловой энергии. Зачастую такой показатель является основным при формировании стоимости на данный вид топлива.
Для производства 1 тонны гранул из древесины необходимо около:- 5,5 куб. метров сухого опила (влажность свыше 12%);- или 1 тонна сухого опила (до 12%);- или 7,5 куб. метров влажного опила (около 50%);- или 2,5 тонны влажного опила (около 50%);- или 3,5 плотных кубометров древесины естественной влажности (горбыль, неделовая древесина, срезка и т.д.).

1.3.
Этапы производства топливных гранул
Технология производства топливных гранул включает следующие этапы:
1.Подготовка сырья, в том числе крупный и мелкий помол;
2. Сушка сырья (опил, дробленая щепа) до влажности 10-12%;
3. Прессование (пеллетирование) подготовленной массы;
4. Охлаждение гранул в охладителе по принципу встречного потока;
5. Рассев, сортировка;
6. Погрузка и упаковка гранул [3].
Схема движения сырья и продукции представлена на рис.1.

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис.1. Схема движения сырья и продукции
Технологическая схема завода по изготовлению пеллет имеет отделы:
1.Участок складирования и подачи сырья.
2.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. 3.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. 4.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Представим краткое описание работы данных участков.

Участок складирования и подачи сырья

Участок складирования и подачи сырья предназначен для размещения в нём сырья таким образом, чтобы обеспечить его своевременную и беспрепятственную подачу для дальнейшей переработки. Предварительно измельченное сырье завозится автотранспортом и поступает на участок в виде щепы или опила. Данный участок комплектуется шнековым подборщиком, который служит для сбора сырья с горизонтальной площадки и перемещения его в приемок. Оттуда сырьё наклонным ленточным транспортёром подаётся в бункер диспергатора. На транспортере устанавливается магнитный металлоуловитель. Дополнительный скребковый транспортёр служит для подачи щепы в бункер-накопитель теплогенератора (рис.2).

Участок сушки и измельчения сырья

На участке измельчения и сушки сырья происходит подготовка сырья для гранулирования. Поступившее в бункер диспергатора сырьё, дозировано подается в диспергатор, где осуществляется измельчение его и сушка, посредством сушильного агента, до требуемой для гранулирования влажности.
Cушильный агент – воздух, нагретый до температуры 90-120 °С. Он вырабатывается теплогенератором, топливом для которого служит биомасса.
Системой пневмотранспортера измельченное и высушенное сырье подается в батарейный циклон, в котором происходит отделение сырья от сушильного агента. Далее сырьё поступает в бункер-накопитель (рис.3).

Участок гранулирования

Измельчённое и высушенное сырьё из бункера накопителя направляется в молотковую дробилку, в которой происходит его тонкое измельчение (рис.4). Далее сырьё подаётся в дозатор. Дозированное сырьё поступает в загрузочное устройство пресса-гранулятора. В нём сырьё подвергается воздействию острого пара и направляется непосредственно в гранулятор. В грануляторе происходит формирование топливных гранул.
Готовые гранулы норией подаются в охладитель-просеиватель, где происходит их охлаждение до температуры окружающей среды и отделение мелкой фракции, которая возникает в момент отламывания гранул на матрице гранулятора.
Из охладителя-просеивателя гранулы забираются скребковым транспортёром и подаются в участок упаковки готовой продукции.
Участок упаковки готовой продукции

С помощью дозатора фасовочного для сыпучих продуктов, предназначенного для автоматического взвешивания, готовые гранулы пакуются в большие мешки типа «Big Bag»(рис.5).
1.4.Требования к помещению и сырьевой базе
Помещение по изготовлению пеллет должно соответствовать ниже перечисленным требованиям (таблица 1).
Таблица 1
Требования к помещению и сырьевой базе предприятия по изготовлению пеллет
Параметр

Описание

Склад сырья

Помещение должно быть защищено от воздействия окружающей среды (осадков, ветра), попадание влаги исключено в любой форме – от 500 мІ
Высота помещений не менее 6м
Расположение склада – в непосредственной близости к производственному помещению

Помещение для размещения оборудования

Помещение обязательно изолированное с кровлей и стенами, внутренняя температура больше +5 єС, полы обязательно бетонированные, высота стяжки не менее 150 мм.
Площадь помещения – от 600 мІ, ширина не менее 12м
Высота помещения не мене 6-х метров
Прилегающая территория – 1 га

Территория для складирования упакованной готовой продукции

Помещение должно быть защищено от воздействия окружающей среды (осадков, ветра), попадание влаги исключено в любой форме – от 500 мІ
Расположение склада – в непосредственной близости к производственному помещению.

Инфраструктура здания

Бытовой водопровод.
Желательно наличие газопровода.
Высота потолков – от 6 м
Электрическая мощность: от 400 кВт для производительности мини-завода 1тн./час до 1МВт для 3 т./час.

Расположение помещения

близость к источнику сырья. В радиусе 10 км. Должны быть другие (запасные) источники сырья.
Рядом с транспортной инфраструктурой

Глава 2. Определение целесообразности использования альтернативного топлива, полученного из твердых отходов деревообрабатывающих предприятий
2.1. Опыт работы предприятий города Кудымкара по получению альтернативного топлива из твердых отходов деревообрабатывающих предприятий

В Прикамье много предприятий постепенно переходят на альтернативный вид топлива – пеллеты. В г.Кудымкаре существует единственное предприятие по изготовлению пеллет. Идея запустить такое производство пришла индивидуальному предпринимателю г.Кудымкара Алексею Черемных. «В Пермском крае есть 7 заводиков, которые занимаются этим делом – в Оверятах, Краснокамске, Кунгуре, Соликамске, Березниках и других. Только 2 из них действительно работают. Мы решили попробовать производить новую для Кудымкара продукцию. Город задыхается в опиле», – рассказывает Алексей Черемных.
Плюсов от инновационного, по сути, для Пермского края производства несколько.
Во-первых, лесопилки могут пустить в дело свои отходы, так называемое вторичное производство. «С одной тонны пеллетов получается одно ведро золы, которое можно, попросту говоря, рассыпать в огороде», – отмечает Черемных.
Во-вторых, по словам специалистов, пеллеты – более экологически чистое топливо. По словам начальника управления по охране окружающей среды Пермского края Людмилы Харун, пеллеты – современная технология, которая уже давно используется на Западе.
Общий объем инвестиций в проект, по словам Черемных, составляет 12-14 млн рублей.
Сегодня на мини-заводе ИП Черемных работает 6 человек. В планах предпринимателя, ввести 2 смену и расширить штат до 12-15 человек.
Пеллеты являются экологически чистым топливом, альтернативным газу, углю и мазуту. Их производство позволяет эффективно решать проблему с утилизацией отходов лесопромышленных предприятий города.
Рассмотрим количество отходов деревообрабатывающих предприятий города Кудымкара на конец 2013 года (Приложение 3):
-отходы горбыля, рейки из натуральной чистой древесины 1184,7т;
-отходы щепы натуральной чистой древесины 17521т;
-опилки натуральной чистой древесины 30076,43т.
Все эти отходы можно утилизировать через получение топливных гранул-пеллет. Пеллеты экономически более выгодны, потому что производятся из дешевого материала – опила. Так же возможно их производство из более крупных отходов, но сначала необходимо их размельчение.
В ходе исследования мы посетили в г. Кудымкаре предприятие по производству пеллет ИП Черемных А.М. (рис.6). Цель посещения: изучить технологию производства пеллет, определить экономические и экологические преимущества данного биотоплива, определить роль предприятия в утилизации отходов деревообрабатывающих предприятий.
В г.Кудымкаре на начало 2014 года зарегистрировано 27 пилорам. Отходы – опил, щепа, горбыль – остается либо выбраковывать, либо использовать для чего-нибудь полезного. Ранее их либо сжигали, либо сваливали в кучи. Пеллеты –полезное применение твердых отходов деревообрабатывающих предприятий города. В настоящее время ИП Черемных имеет договоренность со многими лесопилками города по приему опила для производства пеллет. ООО «Лесинвест» в данный момент опил утилизирует тоже на данном предприятии. Экологи соглашаются с тем, что в городе давно пора начать эксплуатацию пеллет. Если посмотреть статистику, то на конец 2013 года количество опила на предприятиях города было 29521тонна, к концу 2014 года эта цифра составляет-30076 тонн. Внедрение производства пеллет позволит отчасти разрешить проблему утилизации отходов.
У предприятия мощность выпуска пеллет составляет 1000 килограммов в час.
Сырье: опилки естественной влажности (55%).
Назначение предприятия: производство древесных топливных гранул диаметром 6-8 мм, плотностью 1,2 – 1,4 кг/дм3, насыпной массой 650 кг/м3. Применение гранул: теплоэнергетика предприятий коммунального хозяйства (в настоящее время в городе установлено 3 котельных оборудования, работающих на топливных гранулах), абсорбент.
Краткое описание работы предприятия (ИП «Черемных А.М.)

Предварительно измельченное сырье завозится автотранспортом и поступает на участок в виде щепы или опила (рис.7).

Данный участок комплектуется шнековым подборщиком, который служит для сбора сырья с горизонтальной площадки и перемещения его в приемок (рис.8). Оттуда сырьё наклонным ленточным транспортёром подаётся в бункер диспергатора.
На транспортере устанавливается магнитный металлоуловитель (рис.9).

Дополнительный скребковый транспортёр служит для подачи щепы в бункер-накопитель теплогенератора (рис.10).

Рис.10.Накопитель щепы
На участке измельчения и сушки сырья происходит подготовка сырья для гранулирования. Поступившее в бункер сырьё, дозировано подается в диспергатор, где осуществляется измельчение его и сушка посредством сушильного агента до требуемой для гранулирования влажности. Cушильный агент – воздух, нагретый до температуры 90-120 °С. Он вырабатывается теплогенератором, топливом для которого служит биомасса.(рис.11)

Системой пневмотранспортера измельченное и высушенное сырье подается в батарейный циклон (рис.12), в котором происходит отделение сырья от сушильного агента. Далее сырьё поступает в бункер-накопитель .
Измельчённое и высушенное сырьё из бункера накопителя направляется в молотковую дробилку, в которой происходит его тонкое измельчение. Далее сырьё подаётся в дозатор. Дозированное сырьё поступает в загрузочное устройство пресса-гранулятора (рис.13). В нём сырьё подвергается воздействию острого пара и направляется непосредственно в гранулятор. В грануляторе происходит формирование топливных гранул.

Готовые гранулы норией подаются в охладитель-просеиватель, где происходит их охлаждение до температуры окружающей среды и отделение мелкой фракции, которая возникает в момент отламывания гранул на матрице гранулятора (рис.14-16).
Из охладителя-просеивателя гранулы забираются скребковым транспортёром и подаются в участок упаковки готовой продукции. С помощью дозатора фасовочного для сыпучих продуктов, предназначенного для автоматического взвешивания, готовые гранулы пакуются в большие и маленькие мешки (рис.17).
Площадь предприятия:
250 м2 – на технологическую линию
300 м3 – на склад сырья
300 м3 - на склад готовой продукции
Высота помещения: 6,5 м.
Установленная электрическая мощность:400-450 кВт
Потребляемая электрическая мощность:280-300 кВт.
Количество обслуживающего персонала: 6 человек.
Потребность в сырье для производства 1000 кг пеллет:3,5 насыпных м3 или 1,5 плотных м3.

Основные xарактеристики пермских гранул:
Гладкая, блестящая поверxность;
Светлый древесный цвет;
Легкий приятный запаx;
Высокая калорийность;
Минимальное количество пепла;
Экологическая чистота при xранении и сгорании.
На предприятии соблюдаются все требования к помещению и сырьевой базе.
Перевод систем отопления с углеводородного сырья на пеллеты экономически целесообразен и был бы интересен как бюджетным предприятиям, так и промышленным. В целом это и не так дорого, ведь менять сам котел не нужно. Проведя изучение рынка поставщиков и изготовителей котельного оборудования, для отопления трех котельных города выбрали котлы итальянского концерна FACIс мощностью около 500 кВт (рис.18).[2]

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]   [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 18. Виды котельного оборудования
Универсальная производительность (от 15 до 1650 кВт), богатая базовая комплектация и не завышенные требования к качеству топлива, позволяют эффективно применять эти котлы, практически для любых целей: с мощностью до 100 кВт-частное домовладение и коттеджи, до 300 кВт-коммерческая недвижимость, жилые и производственные помещения, от 500 кВт-многоквартирные дома, базы отдыха, поселки и др.
Краткое фотоописание работы котельного оборудования одного из предприятия города (рис.19-22), которое обслуживает небольшой микрорайон:

Рис.19. Общий вид печи Рис. 20. Бункер для засыпания пеллет

Рис. 21. Отделение для котла Рис.22. Топка для пеллет Рис.23.Золовые остатки
Котельное оборудование расходует ведро пеллет за смену, скорость подачи пеллет регулируется, таким образом, регулируется количество тепла. Зольность топлива очень мала, что позволяет сократить количество отходов до минимума. Зола же может использоваться в хозяйстве (рис.23).

Таким образом, новый альтернативный источник топлива постепенно внедряется в предприятия города. Он выгоден во всех смыслах: вторичное сырье превращается в экологически чистое топливо, экономически целесообразное для применения.

2.2.Экономические и экологические преимущества использования древесных гранул в качестве альтернативного топлива
В ходе посещения предприятий по выпуску и применению пеллет в г.Кудымкаре мы определили экономические и экологические преимущества данного вида топлива.
Экономические преимущества
1. Теплотворная способность пеллет составляет 4,3 - 4,5 кВт/кг, что в 1,5 раза больше, чем у древесины и сравнима с углем; учитывая низкую влажность гранул (до 10%) , в сравнении с дровами (более 20%), тепловой эффект сгорания гранул в 1,5 раза выше в сравнении с дровами. В сравнении 1,0 м3 гранул (600-700 кг) эквивалентен по теплу 320 литрам керосина (солярки). При сжигании 2000 кг топливных гранул выделяется столько же тепловой энергии, как и при сжигании: 957 м3 газа или 1000 л дизельного топлива или 1370 л мазута. Теплотворная способность пеллет составляет 4,3 – 4,5 кВт/кг, что в 1,5 раза больше, чем у древесины и сравнима с углем (Приложение 4)[5].
2. Конструктивные доработки печей позволяют автоматизировать процесс получения необxодимого количества тепловой энергии; подача гранул в печь поддается автоматическому регулированию, управлению и т.п..
3. Другие виды топлива имеют много неучтенных расходов.
«Неучтенные расходы» – это те, которых сразу и не видно, но посчитать стоит:
- цена за подключение и согласование лимитов на потребление газа;- затраты на прокладку газовой магистрали от врезки до места;- оплата сверх лимитного потребления газа или платежи за тот газ, который не сгорел в вашем котле; - затраты на процесс подготовки к потреблению (сжиганию) топлива – наколоть дрова и сложить в поленницу, хранить и подавать уголь, дрова или опил в топку;- организовать приемку, хранилище и обеспечить пожарную безопасность для жидкого топлива;- возможные штрафы, если попался на махинациях с «переделкой» электросчетчиков;- стоимость доставки топлива до места - опила, дров, угля или гранул;- утилизация продуктов горения (зола, шлак, и пр.)

4.Древесные гранулы обладают высокой энергоконцентрацией при незначительном занимаемом объеме.
5.Так как гранулы обладают большой насыпной массой, не требуется большиx площадей для складирования.
6.Гранулы обладают низкой зольностью при сгорании. Зола может использоваться как удобрение.
7. Сырьевая база для производства гранул при наличии в Пермском крае большого числа лесоперерабатывающих предприятий является надежной на длительную перспективу. Леса занимают 71% территории края. В России запасы сырья для производства биотоплива так же огромны и исчисляются миллиардами кубометров.
8. При сжигании 2000 кг топливных гранул выделяется столько же тепловой энергии, как и при сжигании: 957 м3 газа или 1000 л дизельного топлива или 1370 л мазута.
9. Купить гранулу, уже не проблема, и не обязательно ехать за ней к производителям, есть немало компаний, которые занимающихся перепродажей гранул в т.ч. уже фасованных, в мешках от 15 кг. Многие из этих фирм обеспечивают доставку прямо до места.
10.Экономичность использования пеллет - за смену расходуется около 8 кг пеллет.

Экологические преимущества
1. Пеллеты - возобновляемое топливо. Такие виды, как нефть или газ, имеют ограниченные природные запасы, цена на них будет возрастать с каждым годом.
2. При сжигании древесных гранул процент выделения вредных веществ имеет рекордно низкий показатель, равный выделению углекислого газа при естественном разложении древесины.
3. Топливные гранулы упаковывают по-разному в зависимости от того, каким образом их предполагается транспортировать и применять. Большая часть гранул, потребляемых в Западной Европе отгружается с заводов и доставляется потребителям без упаковки – насыпью. Топливную гранулу, как и многие другие сыпучие продукты, часто упаковывают в большие, чаще всего пропиленовые мешки – так называемые «биг-бэги». Наиболее распространенные биг-бэги имеют емкость 1 м3, то есть при стандартной насыпной плотности продукта 0,65 вмещают около 650 кг. пеллет. Такая упаковка достаточно удобна при транспортировке, обеспечивает защиту продукта от физических воздействий, позволяет использовать примитивные технические средства при погрузочно-разгрузочных работах (кран, автопогрузчик). В некоторых случаях доставка пеллет потребителям также осуществляется в биг-бэгах, которые затем загружаются в топку при помощи крана или подъемника. На многих маломощных котельных установках биг-бэг даже может использоваться в качестве хранилища топлива, из которого гранулы автоматически подаются в топку. Определенную, хотя и не очень большую, долю европейского рынка твердого биотоплива занимает топливная гранула в мелкой расфасовке. Как правило, речь идет о бумажных или пластиковых мешках по 10-20 кг., которые можно продавать через розничные каналы сбыта. Чаще всего в мешки упаковывают гранулу экстра-класса, предназначению для частных потребителей, которые сжигают ее в специальных печах и каминах или используют для барбекю – вместо традиционного для России древесного угля.
4. Минимальная площадь и занимаемый объем. Насыпная плотность гранул составляет 650 кг/куб.м. Это достаточно много для древесных материалов, и вследствие своей энергетической плотности они требуют гораздо меньшего объема складов для хранения, чем древесные поленья или щепа. Пеллеты обладают высокой насыпной массой, требуется не много места для складирования. (Приложение 6)
5. Использование пеллет в качестве биотоплива снижает риск пожара, взрывов, утечки при транспортировке.
6. Определение безотходности использования пеллет. Продукт сгорания данного вида топлива - зола может использоваться как удобрение. Она составляет до 1% от массы топлива и убирается в современных печах и котлах раз в два года.
7. При посещении котельных города мы убедились в чистоте помещений.
8. Эффективный способ утилизации опила.
Сделаем небольшой расчет:
рабочий день- 8 часов;
за рабочий день может утилизироваться 20.000 кг опила;
за месяц в среднем- 440.000 кг-440 тонн;
за год в среднем- 5.280 тонн;
образование отходов за 2007 отчетный год по г. Кудымкару- 1396,804тонн, а, значит, если нет неучтенных отходов, то одно предприятие способно обслуживать при бесперебойной работе все пилорамы города, а так же пилорамы Кудымкарского района.

Недостатки
Недостаток заключается в том, что выпускаемое промышленностью серийное оборудование по производству брикетов рассчитано на большую производительность и имеет высокую цену, что, с учётом сложной ситуации в лесном комплексе, использовать на малых деревообрабатывающих предприятиях не выгодно. Вопрос может решить создание небольшой (площадью 120-150 кв.м) и относительно недорогой (около 1 млн. руб.) линии, способной производить порядка 1500 кг брикета в смену.
Себестоимость топливных гранул, выпускаемых в России – не нулевая, вопреки распространенному в Западной Европе представлению. Более того, выигрыш, который российские заводы, получают в силу дешевизны основных ресурсов производства (энергии, рабочей силы и т.д.), в большинстве случаев сводится на нет большей удаленности биотопливных заводов от потребителей.
На себестоимость влияют постоянные и переменные издержки.
Постоянные издержки:
Заработная плата (кроме сдельной)
Амортизация основных фондов
Общехозяйственные расходы (отопление, водопровод и проч.)
Административные расходы (маркетинг, реклама, командировки)
Арендные платежи за здания и землю
Налоги, величина которых не привязана к обороту (налог на имущество)
Переменные издержки:
Стоимость сырья с учетом доставки на площадку
Энергозатраты (электричество, топливо для сушки)
Заработная плата (сдельная)
Расходные материалы и затраты на обслуживание оборудования
Налоги, связанные с объемом реализации (НДС, налог с прибыли и т.д.)
Упаковка и транспортные расходы.
3. На рынке древесных отходов и других видов биомассы может существовать достаточно большой спрос и конкуренция между потребителями.
4. Существует высокая распыленность древесных отходов на территории края, что не позволяет создать большое количество крупных предприятий по производству топливных гранул

В настоящее время древесные гранулы (пеллеты) рассматривают в Европе в качестве «топлива будущего» или «топливо с уверенностью в будущем».
   Благодаря вышеперечисленным качествам, древесные гранулы обладают высокой конкурентоспособностью по сравнению с другими видами топлива и, что немаловажно, это возобновляемый вид топлива.

Заключение
В ходе проведения исследования мы познакомились с новым видом современного топлива – пеллетами. Исследование показало, что применение древесных отходов в теплоэнергетике в качестве альтернативного источника приносит пользу, так как это более дешевое топливо. Немало важно и то, что это эффективный способ утилизации отходов деревообрабатывающих предприятий.
Необходимо отметить на недостаточную их долю в топливном балансе города и края. Причиной такого положения является отсутствие достаточной информации:
-о технологиях утилизации древесных отходов путем получения пеллет;
-об оборудовании по производству пеллет и его поставщиках;
-о потребителях продукции из утилизируемых древесных отходов;
-об организациях, выполняющих услуги в данной сфере;
-о преимуществах пеллет перед другими видами топлива.
Пеллетному производству необходимо сотрудничать с крупными деревообрабатывающими предприятиями с полным технологическим циклом, чтобы выдержать конкуренцию. Только в этом случае экономика производства пеллет будет выгодной и не будет зависеть от ситуации на рынке.
       Существует высокая распыленность древесных отходов на территории края, что не позволяет создать большое количество крупных предприятий по производству топливных гранул, но небольшие предприятия способны удовлетворять потребительские запросы на своей территории. Использование древесного топлива поможет разрешить некоторые финансовые проблемы потребителей, так как это топливо намного дешевле.
Наше исследование определило целесообразность использования альтернативного топлива, полученного из твердых отходов деревообрабатывающих предприятий, так как оно имеет и экологические и экономические преимущества по сравнению с другими видами топлива.
Гипотеза исследования, заключающаяся в том, что альтернативное топливо из твердых отходов лесообрабатывающей промышленности экономичнее и экологичнее в использовании, чем другие традиционные виды топлива, подтвердилась.

Информационные источники

1. Актуальность проблемы переработки отходов. - (Электронный ресурс).- Режим доступа: www.woodenergy.ru/organizaciya/actualnost/-Загл. с экрана.
2.Котлы пеллетные.- (Электронный ресурс). -Режим доступа: http://www.altresource.ru/index.php?op=kotly-pel -Загл. с экрана.
3.Накопил на опил. 5 июня 2008.- (Электронный ресурс) .-Режим доступа: http://59.ru/news/412-print.html - Загл. с экрана.
4.Нормы качества для гранул.- (Электронный ресурс) .-Режим доступа: http://www.woodenergy.ru/preimushestva/din/-Загл. с экрана.
5.Сравнительная характеристика видов топлива//Преимущества перед традиционными видами топлива.- (Электронный ресурс). -Режим доступа: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] -Загл. с экрана.
6.Фотографии пеллет.- (Электронный ресурс). -Режим доступа: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. woodenergy.ru/preimushestva/photo_pellet/-Загл. с экрана.
7. Ясаманов Н.А.Деревообрабатывающие предприятия. М.: Академия, 2003. 352 с.

13PAGE 15

13PAGE 142615

Рис.2.Участок складирования и подачи сырья

Рис.3. Участок сушки и измель- чения сырья

Рис.4.Участок гранулирования

Рис.5. Участок упаковки готовой продукции

Рис.6. Здание по производству пеллет ИП Черемных А.М.

Рис.7. Складирование опила

Рис.8. Приемок сырья

Рис.9.Магнитный металлоулавливатель

Рис.9. Склад приема и хранения сырья

Рис.11. Бункер диспергатора

Рис.12. Циклон

Рис.13. Пресс-гранулятор

Рис.16. Просеиватель

Рис.15. Охладитель

Рис.14. Нории

Рис.17. Фасовочный дозатор