Классификация и характеристика древесного топлива

Классификация и характеристика древесного топлива

Определение видов древесного топлива:

Щепа  из отходов деревообработки –  щепа, полученная из необработанных отходов  промышленной древесины (ребер, откомлевок и т.д.);

Щепа  из пней – щепа, полученная из пней или коряг;

Щепа  из отходов лесозаготовок – щепа, полученная из ветвей и вершин (крон) после заготовки деловой древесины;

Щепа  из целых деревьев – щепа, полученная из надземной биомассы дерева (ствола, ветвей, хвои или листьев);

Щепа  из бревен или щепа из длинномерной древесины – щепа из очищенных от ветвей и сучьев деревьев;

Лесная  щепа – щепа, полученная из сырой  древесины деревьев;

Топливная щепа – щепа, полученная путем измельчения  для сжигания различными методами;

Щепа  из лесопильных отходов – щепа, полученная из побочных продуктов лесопильного производства с остатками или без остатков коры;

Опилки  – мелкие частицы древесины, являющиеся побочным продуктом лесопильного производства;

Кора  – отходы, полученные при обработке  деловой древесины методами окоривания;

Шлифовальная  древесная пыль – пылеобразные отходы, образующиеся при шлифовании необработанной древесины и досок;

Древесные топливные гранулы – пеллеты (ДТГ) – изделия цилиндрической формы (диаметром 6-8 мм, длиной до 30 мм), спрессованные методом экструзии из предварительно высушенной и измельченной древесины;

Древесные топливные брикеты – изделия  цилиндрической формы (диаметром 60-80 мм, длиной до 300 мм), спрессованные методом экструзии из предварительно высушенной и измельченной древесины.

Недостатки древесного топлива:

- самовозгорание;

- быстрое  загнивание;

- низкая  объемная теплотворная способность;

- малая  насыпная плотность;

- высокая  исходная влажность (60% и выше).

Данные  факторы делают невыгодной перевозку первичного древесного топлива, усложняют складирование и хранение. Существенные различия по влажности снижают эффективность теплоэнергетического оборудования, усложняет и удорожает производство энергии.

Древесные гранулы:

вышеуказанные недостатки устраняются при использовании  «улучшенного» древесного топлива. Одним из видов такого топлива являются древесные топливные гранулы (ДТГ) – спрессованные методом экструзии из предварительно высушенной и измельченной древесины изделия диаметром 6–8 мм, длиной 4–30 мм.

Преимущества  ДТГ:

- не  способны к самовозгоранию;

- биологически  неактивны – не гниют, не  содержат пыли и спор;

- постоянная  влажность (не более 10%);

- меньшие  объемы для хранения;

- меньшая  стоимость котельного оборудования  для сжигания ДТГ;

- значительно  большая теплотворная способность по сравнению со щепой, опилками и кусковой древесиной. 
 

Необходимо  отметить, что горючими веществами в древесине, как и в других видах растительной биомассы, являются углерод (около 51%) и водород (около 6%), остальные вещества - это балласт. К тому же обезвоживание древесины требует значительных затрат энергии как при прямом сжигании, газификации и т.д., так и при предварительной сушке. Таким образом, энергетическое использование первичных видов древесного топлива (дров, щепы) с относительной влажностью = 45-60% в 1,8-3,5 раза снижает теплотворную способность древесины, см. рис. 

 

     Влагосодержание древесного топлива  существенно влияет также на механизмы  и эффективность процессов горения и теплообмена в энергогенерирующих. Устойчивое, стабильное горение происходит при влажности, например, топливной щепы до 40…45%. Горение возможно также и при влажности щепы до 56…57%  с коэффициентом избытка воздуха от 2 до 4…5, но оно не устойчиво. В отдельных, дорогостоящих топочных устройствах можно сжигать щепу с предельно допустимой влажностью 60 и даже 65% или использовать дополнительные источники тепла, сжигая другое топливо (газовая, мазутная "подсветка" и т.д.). Однако, такие технологии разумно использовать только для утилизации древесных отходов, а не с целью производства тепловой энергии.

     Вторым  важнейшим фактором, существенно влияющим на эффективность  топочных процессов, является неоднородность и непостоянство физико-механических характеристик и большая полидисперсность (0,5мм-50мм) первичных видов древесного топлива.

     Таким образом, для эффективного использования  энергетического потенциала древесного топлива, количество которого в стране ограничено, предлагается исходную топливную древесину должным образом подготовить:

     - высушить,

     - гомогенизировать, т.е. придать ей стабильные физико-химические и механические параметры и свойства.

     Это позволит существенно (в 2-3 раза) повысить удельную теплотворную способность, оптимизировать топочные процессы, увеличить КПД теплогенерирующего оборудования и его эффективность в 1,3…2,8 раза, снизить стоимость оборудования и затраты на его эксплуатацию, см. табл. 

Обобщая изложенное выше, очевидно, что теплоэнергетическая  эффективность таким образом подготовленного (концентрированного по горючей массе, имеющего стабильные физико-химические и механические характеристики), т.е. рафинированного древесного топлива – древесных топливных гранул-пеллет, в несколько раз будет выше по сравнению с первичным древесным топливом (топливной щепой). Низкая влажность древесных топливных гранул, однородность и стабильность их физико-химических и механических характеристик способствуют увеличению теплотворной способности, повышают эффективность процессов горения, упрощают конструкцию теплоэнергоустановок, процессы регулирования и управления ими, повышают КПД. Использование рафинированных видов древесного топлива и эффективное теплопроизводящее оборудование позволит получить в 2-4 раза больше тепловой энергии из имеющегося потенциала топливной древесины по сравнению с технологиями сжигания, газификации и т.д. первичных видов древесного топлива, таких как дрова, щепа и другие. 

Объём производства, цены, производители, потребители

     Основным  производителем древесного топлива являются предприятия Министерства лесного хозяйства – лесхозы. Централизованная заготовка дров и древесных отходов осуществляется предприятиями Минлесхоза и концерна «Беллесбумпром».

     В качестве сырья используются:

     - отходы деревообработки, образующиеся в лесопильно-деревообрабатывающих цехах лесхозов;

     - дрова от плановых рубок, заготовка  которых осуществляется имеющимися  или создаваемыми в системе  Минлесхоза мощностями;

     - лесосечные отходы;

     - древесный отпад и старый сухостой, заготавливаемые при очистке леса от захламленности.

     Данные  за 2009 год: организации Минлесхоза заготовили всего 3,9 млн.куб.м древесного топлива.

     В отрасли создано 31 производство суммарной  мощностью 500 тыс.куб.м топливной щепы в год. Однако из-за отсутствия сбыта и неритмичности потребления щепы некоторые производства работают не на полную мощность или частично простаивают. Особенность производства топливной щепы в том, что она не может долго храниться, иначе теряется ее теплопроводность. В 2009 году было изготовлено 204,8 тыс.куб.м топливной щепы. Местным теплоисточникам жилищно-коммунального хозяйства реализовано 912 тыс.куб.м дров и 123,5 тыс.куб.м топливной щепы. Экспортировано 2,9 тыс.куб.м дров и 30 тыс. плотных куб.м. топливной щепы.

     Госпрограммы  по древесному топливу:

     - Программа повышения эффективности работы деревообрабатывающих производств (цехов) Министерства лесного хозяйства на 2007-2010. Согласно этой Программе проведена реструктуризация данных производств. Наиболее развитые цеха модернизированы, на их базе организован выпуск пилопродукции, оцилиндрованной древесины и изделий из нее, деревянных полуфабрикатов, древесной топливной щепы и гранул (пеллет), переработке твердолиственной древесины.

     - Согласно Государственной программы инновационного развития Республики Беларусь на 2007-2010 годы в системе Минлесхоза создаются и новые производства. Два из них – заводы по выпуску топливных гранул (пеллет) уже работают в Столбцовском опытном и Житковичском лесхозах. Годовая суммарная мощность этих предприятий – 14 тыс. тонн пеллет.

     Производителями пеллет в Беларуси также являются: СООО «ЭКОГРАН», СООО «ПРОФИТСИСТЕМ», УП «ИВА», ОАО «Пинскдрев». 

     Основным  потребителем древесного топлива является население (дрова для печного отопления), предприятия ЖКХ (дрова, топливная щепа), мини-ТЭЦ концерна «Белэнерго» (дрова, топливная щепа).

     Известно  порядка 3000 малых  и средних котельных, работающих на древесном  топливе.

     Мини-ТЭЦ  на древесном топливе  работают в Пружанах, Вилейке, Бобруйске, Осиповичах, Пинске.

     В 2010 году утверждена Государственная программа развития возобновляемых источников энергии на 2010-2015 годы. Согласно программе собираются построить 161 мини-ТЭЦ, работающую на древесном топливе. (В Министерстве лесного хозяйства имеются данные о перспективном строительстве 20 мини-ТЭЦ, работающих на древесном топливе.) Планируется увеличить производство топливной щепы, и ее объемы увязать с созданием соответствующих энергоисточников. При этом организацию новых мощностей по выпуску щепы собираются вести с опережением!? 
 

     Плантации лесных культур и  быстрорастущих энергорастений.

     За 2009 год создано 171 га плантационных  лесных культур для обеспечения  целлюлозно-бумажной промышленности сосновыми и еловыми балансами, а также деревообрабатывающих производств высококачественным пиловочником.

     В Минлесхозе прорабатывают посадки  быстрорастущих энергорастений (кустарниковых и травянистых) со среднегодовым приростом биомассы свыше 25м³/га. Предварительно оценивается, что имеется 100 тыс. га земель технически доступных в настоящее время для «энергетических» посадок, потенциал биомассы быстрорастущих растений оценивается 0,6…0,8 млн. т.у.т./год – порядка 2…2,75 млн. м³ древесного топлива в год. Кроме того, в Беларуси имеется до 500 тыс. га малоценных и низко продуктивных угодий, нерентабельных для выращивания сельхозпродукции. С учётом этой перспективы возможно увеличение энергетических посадок с получением до 4 млн. т.у.т. в год (13 млн. м³ древесного топлива в эквиваленте). В концерне «Белтопгаз» в 2010 году должны были начать освоение технологии выращивания быстрорастущих пород растений и деревьев?