Производство тепловой и электрической энергии из древесных отходов на лесозаготовительных предприятиях
Лесоперерабатывающий комплекс является энергоемкой отраслью. Затраты
на электрическую и тепловую энергию составляют в структуре себестоимости
продукции предприятий лесопромышленного комплекса до 20% и уступают
только затратам на сырье. Лесозаготовительные предприятия являются
менее энергоемкими.
Однако в структуре себестоимости затраты на тепловую энергию на
этих предприятиях также составляют значительную часть — до 8%.
Около 60% предприятий лесозаготовительной отрасли — основы лесопромышленного
комплекса — являются убыточными. [1]. По данным Госкомстата, в 2004 г.
в Свердловской области было 43 убыточных лесозаготовительных предприятия,
что составляет 55,1 % всех лесозаготовительных предприятий.
Перевод лесозаготовительных предприятий на собственные источники тепловой
и электрической энергии является одной из самых действенных мер, повышающих
эффективность их работы. Производство тепловой и электрической энергии
позволит полезно использовать неликвидную древесину (дрова и отходы) на
выработку ликвидной продукции, цены на которую растут опережающими темпами,
и повысить конкурентоспособность вырабатываемой из древесины продукции
за счет использования собственной энергии [1].
В настоящее время возможно использовать два способа производства электрической
и тепловой энергии из растительной биомассы: прямое сжигание топлива и
двухстадийное сжигание топлива путем предварительной термохимической газификации.
При прямом сжигании топлива используются конденсационные паротурбинные
установки, работающие по схеме: паровой или водогрейный котел — паровая
турбина. Принципиальная схема паротурбинной установки представлена на
рис. 1 [2].
Основное необходимое оборудование — паровые котлы, паровые турбины, электрогенераторы
и другое — в России производится.
При двухстадийном сжигании растительного топлива растительная биомасса
предварительно газифицируется в газогенераторе, а затем газ поступает
в энергогенерирующую установку.
Эффективное сжигание отходов древисины требует их дополнительного
измельчения (фото слева) или гранулирования.
На фото в центре — гранулятор фирмы fujikogyo (Япония) для получения гранул
из стружки и древесной пыли (фото справа)
Для выработки электрической и тепловой энергии из генераторного газа возможно использование нескольких схем:
Рис. 1. Принципиальная схема паротурбинной установки
В настоящее время существует множество схем и режимов газификации,
отличающихся направлением движения рабочих сред, способом подачи и видом
окисления. Это такие способы газификации, как газификация в неподвижном
слое, газификация в кипящем слое, каталитический реформенг и флеш-пиролиз
[3]. На Российских предприятиях производятся газогенераторные установки
серии УГК. Это: УГК-60 (мощностью 60 кВт), УГК-100 (мощностью 100 кВт)
и УГК-200 (мощностью 200 кВт) [4].
Схема: газогенерирующая установка — двигатель внутреннего сгорания.
Двигатель внутреннего сгорания представляет собой тепловой двигатель,
в котором часть химической энергии топлива, сгорающего в рабочей полости,
преобразуется в механическую энергию. В рассматриваемой установке следует
применять газовые двигатели внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием
[3].
В схеме газогенерирующая установка — паротурбинная установка, представленной
на рис. 3, используется такая же паротурбинная установка, как при прямом
сжигании топлива, только в камеру сгорания поступает не твердое топливо,
как при прямом сжигании, а газ от газогенерирующей установки.
Схема, представленная на рис. 4: газогенератор — газотурбинная установка,
значительно проще, чем схема с использованием паротурбинной установки.
В ней нет парового котла и конденсатора [2].
При производстве тепловой и электрической энергии с использованием газотурбинных
установках газогенераторный газ требует дополнительной, более глубокой
очистки [3].
Эффективность производства энергии с использованием древесного топлива
определяется как параметрами ТЭС, так и возможностями рационального
использования тепловой и электрической энергии в оптимальных соотношениях.
Таким образом, выработка собственной энергии стимулирует углубление
степени переработки древесины, производство более наукоемкой, а, следовательно,
и более дорогой продукции, делает лесозаготовительные предприятия более
конкурентоспособными.
Рис. 2. Газогенерирующая установка — двигатель внутреннего сгорания
Рис. 3. Газогенерирующая установка — паротурбинная установка
Рис. 4. Схема газогенерирующая установка — газотурбинная установка
ЛИТЕРАТУРА
1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. — 7-е
изд., стереот. — М.: Издательство МЭИ, 2001. — 472 с.: ил.
2. Боровков В.М., Зысин Л.В., Сергеев В.В. Итоги и научно-технические
проблемы использования растительной биомассы и органосодержащих отходов
в энергетике.// Известия РАН: Энергетика. 2002. №6. — С.13-23.
3. Газогенераторные технологии.// Деловой лес. 2006. №3 (63). — С. 60.
УГЛТУ, Екатеринбург, РФ
По материалам Международного евразийского симпозиума «Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент».
