Энергетическое использование древесных отходов как основа безотходности лесозаготовительного производства часть 3. Древесные отходы для производства энергии

Энергетическое использование древесных отходов как основа безотходности лесозаготовительного производства часть 3

С точки зрения экологии образование отвалов гниющих древесных отходов в лесозаготовительных и лесопромышленных предприятиях недопустимо, а тем более недопустимо возрастание их объемов с течением времени.

Следует принять как непреложное правило: все, что вывезено из лесу и не может быть использовано для технологических целей, должно измельчаться в топливную щепу и своевременно сжигаться в топках котельных установок с получением необходимой в производстве и быту тепловой энергии. При этом каждый плотный кубометр древесных отходов, не находящий другого применения и направленный в топки котельной, позволит сэкономить 200...250 кг условного топлива.

Наиболее перспективным направлением использования низкокачественного сырья и древесных отходов является производство технологической щепы для целлюлозно-бумажной промышленности и заводов ДВП и ДСП.

По мнению многих работников лесозаготовительной промышленности, именно производство технологической щепы может обеспечить полную безотходность лесозаготовительного производства. Практика работы предприятий отрасли, однако, показывает, что на этом направлении решения проблемы безот-ходности лесозаготовок встречаются определенные трудности. Прежде всего, коэффициент полнодревесности щепы из отходов лесозаготовок составляет 0,30...0,36, в то время, как коэффициент полнодревесности технологических дров и круглых сортиментов изменяется в пределах от 0,70 до 0,80. Исходя из этого очевидно, что показатель, характеризующий транспортабельность технологической щепы, в 2 раза ниже этого показателя для стволовой древесины. Иными словами использование полезного объема транспортных средств при перевозке технологической щепы будет в 2 раза ниже, чем при перевозке технологических дров или колотых балансов. В связи с этим с общегосударственной точки зрения производство технологической щепы наиболее целесообразно в определенных районах, тяготеющих к целлюлозно-бумажным предприятиям и заводам древесностружечных и древесноволокнистых плит. При производстве технологической щепы на предприятиях, удаленных от ЦБК и заводов ДСП и ДВП, неизбежно возникнут трудности с транспортированием технологической щепы. Иначе говоря производство технологической щепы имеет определенную, ограниченную область экономически целесообразной применимости, а следовательно, не может рассматриваться как универсальное направление, обеспечивающее в любых условиях положительное решение проблемы безотходности лесозаготовительного производства.

Некоторая часть древесной биомассы, поступающей из лесу при организации надлежащей очистки лесосек, неизбежно окажется пораженной грибковыми заболеваниями и вредными насекомыми. Эта часть древесных отходов не пригодна для производства технологической щепы и единственно возможное направление ее полезной утилизации есть энергетическое использование в топках котельных установок.

Лесосечные отходы — сучья, ветви, вершины имеют сложную и разнообразную форму и их измельчение в рубительных машинах неизбежно сопряжено с получением, с одной стороны, мелочи, а с другой — крупных частиц, которые отсортировываются в процессе производства технологической щепы, образуя так называемые вторичные отходы. При использовании в качестве сырья для производства щепы отходов лесозаготовок таких вторичных отходов образуется 20... .30 % от объема перерабатываемого сырья.

Отходы производства технологической щепы в настоящее время вывозятся в основном в отвалы. Подобная практика должна быть ликвидирована, отходы производства щепы следует использовать на топливо в котельных. Для этого будет необходимо разработать применительно к местным условиям технологию их подготовки к эффективному сжиганию в топках паровых и водогрейных котлов.

Одним из направлений использования древесных отходов является гидролиз, в результате которого получается ряд продуктов, имеющих неограниченный сбыт в народном хозяйстве страны. Для гидролиза используются в основном мягкие отходы преимущественно хвойных пород. Опилки, стружки и щепа допускаются для применения в гидролизном производстве, если давность их хранения в открытом виде не более 4 мес. Примесь коры является вредной для этого вида производства и количество ее в сырье не должно превышать 8%- Длина частиц древесины при гидролизе должна быть не более 40 мм. Допускается примесь щепы с размерами более 40 мм в количестве не свыше 3%. На основании этих требований по качеству сырья для гидролизной промышленности, и учитывая малую транспортабельность мягких древесных отходов и щепы, можно заключить, что так же, как и производство технологической щепы, гидролизное производство не может обеспечить полную безотходность лесозаготовительной отрасли промышленности.

Единственным достаточно универсальным видом полезного применения древесных отходов даже самого низкого качества, позволяющим организовать лесозаготовительное производство без каких-либо отходов, является использование отходов лесозаготовок в энергетических целях для получения тепловой энергии, необходимой для производственных и бытовых нужд самих лесопромышленных предприятий.

Основным направлением энергетического использования древесных отходов в лесопромышленных предприятиях надо считать прямое их сжигание в топках паровых и водогрейных котлов. Это направление получило повсеместное распространение как в нашей стране, так и в зарубежных странах.

Работами по прямому сжиганию древесных отходов, содержащих значительное количество минеральных включений, коры, гнили и т. п., выполненными в ЦНИИМЭ, МЛТИ, НПО ЦК.ТИ им. И. И. Ползунова, Ленинградском политехническом институте и других научно-исследовательских организациях в СССР и за рубежом, показана практическая возможность использования древесной биомассы любого вида.

На основании этих работ можно считать реальной возможность организовать лесозаготовительное производство так, чтобы полезно использовать всю биомассу, вывозимую из леса, без каких-либо отходов, обеспечивая наилучшие условия лесовозобновления на вырубленных лесосеках и полностью удовлетворяя современным требованиям по сохранению окружающей среды.

piloramovo.ru

Энергия из древесных отходов

В последние годы во всем мире энергетическое использование древесной биомассы и, в частности, древесных отходов, рассматривается как желанная альтернатива традиционным видам топлива. Это связано с тем, что древесные отходы являются CO2 -нейтральными, имеют низкое содержание серы, относятся к возобновляемым источникам энергии. Все это привело к тому, что технологии получения энергии из древесных отходов в последние годы развиваются и совершенствуются. Основными технологиями являются: Сжигание, Быстрый пиролиз и Газификация.

Сжигание

Сжигание древесных отходов базируется на нескольких методах сжигания, в том числе:

Прямое сжигание,

Сжигание в кипящем/циркулирующем слое,

Газификация/Сжигание газов во вторичной камере сгорания,

Сжигание пылевидного топлива.

Прямое сжигание происходит в топках с горизонтальной, конусообразной, наклонной или подвижной колосниковой решеткой. Данный метод используется в водогрейных котлах и печах малой мощности (менее 20 МВт) для сжигания древесного топлива, в том числе с высокой влажностью: кусковых и длинномерных отходов, щепы, коры, опилок, топливных брикетов и гранул и т.д. Для автоматизированного сжигания измельченных отходов также используются трубчатые горелки со шнековой подачей. Обычное использование тепла - для сушки древесины в сушильных камерах, в водогрейных котлах для обогрева производственных и/или жилых помещений. Для выработки электрической энергии отходы сжигаются в паровом котле с последующим использованием пара в паровой турбине. Эта технология имеет низкий электрический к.п.д. порядка 8-13% (для мини-ТЭЦ мощностью 600-1000 кВт), который повышается благодаря использованию более совершенных методов сжигания, таких как сжигание в кипящем/циркулирующем слое или сжигание пылевидного древесного топлива. Однако эти методы используются в электростанциях мощностью не менее 5 МВт, строительство которых требует больших капитальных затрат. Недостатком этого метода является низкая эффективность и высокий уровень эмиссии отходов горения в дымовых газах.

Сжигание в кипящем/циркулирующем слое позволяет достичь большей эффективности и экономичности за счет почти 100%-го сгорания топлива при меньшем уровне эмиссии отходов горения по сравнению с прямым сжиганием. При использовании данного метода измельченное древесное топливо подается в «кипящий» слой, созданный путем продувания воздуха или газа через слой инертного материала, например, песка. Количество инертного материала существенно больше количества топлива, поэтому процесс горения протекает стабильно с высокой эффективностью. В зависимости от скорости продувки частицы инертного слоя остаются в нем или же выносятся из слоя вместе с продуктами горения и собираются с помощью циклонов, после чего возвращаются в кипящий слой (метод циркулирующего слоя). Метод сжигания в кипящем слое используется в коммерческих или муниципальных котельных и ТЭЦ в диапазоне мощностей от 5 до 600 МВт для получения электрической и тепловой энергии. Дополнительным достоинством данного метода является возможность сжигания различных видов топлива (всего до 70 видов), включая низкосортный уголь, торф, твердые бытовые отходы, отходы ЦБК и т.д.

Газификация/Сжигание газов во вторичной камере сгорания (газогенераторная топка) представляет собой двухэтапный процесс. На первом этапе топливо подается шнековым питателем на наклонную решетку в первичной камере (предтопке), где оно нагревается до такой температуры, при которой происходит процесс газификации. Перегретый и смешанный со вторичным воздухом древесный газ сгорает во вторичной камере практически без остатка. Продукты сгорания используются в котле или печи для получения горячей воды, пара или воздуха. В когенерационном режиме пар может использоваться в паровой турбине для получения электроэнергии. Диапазон мощностей систем сжигания такого рода от 150 кВт до 30 МВт. Недостаток - высокая стоимость.

Сжигание пылевидного топлива осуществляется с помощью специальных горелок, предназначенных для сжигания древесной пыли, образующейся в процессе производства или в результате измельчения древесных отходов в пыль. Весь процесс от исходных древесных отходов, измельчения в пыль с влажностью порядка 8%, подачи и сжигания пыли - полностью автоматизирован. Получение энергии с использованием только древесной пыли используется достаточно редко; обычно это топливо используется в котельных или ТЭЦ, работающих на пылевидном угле и/или торфе. Стоимость комплектного оборудования для сжигания древесной пыли также высока.

Быстрый пиролиз

Быстрый пиролиз представляет собой процесс, при котором сухие (<10% влажности), измельченные в порошок древесные отходы, включая опилки, кору и т.д., быстро нагреваются в кипящем слое инертного материала внутри реактора до температуры 450 - 500 °С при отсутствии воздуха. Продуктами пиролиза являются частицы древесного угля, неконденсирующийся газ, конденсирующиеся пары и аэрозоли. Частицы древесного угля отделяются в циклоне, а летучие вещества подвергаются быстрому охлаждению, в результате которого образуется жидкость - синтетическое жидкое топливо (пиротопливо), поступающее в накопительный резервуар.

Пиролизный газ сжигается в горелке реактора, однако, этого тепла недостаточно для поддержания процесса. Поэтому требуется дополнительный источник тепла, например, природный газ. Основной продукт пиролиза - синтетическое жидкое топливо (пиротопливо) - имеет калорийность, составляющую примерно 55% от калорийности дизельного топлива. Используется путем сжигания в газотурбинных установках (ГТУ) или дизельных двигателях. Несмотря на высокую эффективность и удобство использования жидкого синтетического топлива, отсутствие отходов, пиролиз только недавно вышел из стадии исследований и опытных разработок (максимальная производительность действующей пилотной установки составляет 10 тонн в сутки) , что обусловливает высокую стоимость используемого оборудования.

Газификация

Газификация представляет собой процесс высокотемпературного превращения древесины (и других видов биомассы, а также угля и торфа) при нормальном или повышенном давлении в газ, называемый древесным или генераторным газом, а также небольшое количество золы, в специальных реакторах (газогенераторах) с ограниченным доступом воздуха или кислорода. Генераторный газ имеет температуру 300 - 600 °С и состоит из горючих газов (CO, h3 , Ch5 ), инертных газов (CO2 и N2 ), паров воды, твердых примесей и пиролизных смол. Из 1 кг древесной щепы получают около 2.5 Нм3 газа с теплотой сгорания 900 - 1200 Ккал/Нм3 . Эффективность газификации достигает 85-90%. Благодаря этому, а также удобству применения газа, газификация является более эффективным и чистым процессом, чем сжигание.

В зависимости от реализованного процесса существуют различные типы газогенераторов: с восходящим потоком газа (П - прямой процесс), с нисходящим потоком газа (О - обращенный процесс), в циркулирующем кипящем слое (ЦКС). Используемый процесс, давление получаемого газа, содержание в нем примесей и пиролизных смол, наличие систем охлаждения и очистки газа определяют следующие применения генераторного газа.

Применения генераторного газа
Тип	Давл.	Очистка	Мощность(МВт)	Применение
П	Атм.	Сухая	0.2-6.4	Сжигание генераторного газа для получения тепловой энергии, которая используется в теплогенераторах, сушилках, печах, котлах
П	Атм.	Без очистки	5-15	Сжигание генераторного газа для получения горячего воздуха, вращающего турбину для выработки электрической энергии
П	Пов.	Электро- или каталитическая	0.4-3.5	Сжигание генераторного газа в газовых турбинах и двигателях внутреннего сгорания для выработки электрической энергии
О	Атм.	Без очистки	0.005-5	Сжигание генераторного газа для получения тепловой энергии, которая используется в теплогенераторах, сушилках, печах, котлах
О	Атм.	Сухая, мокрая	0.04-0.5	В газопоршневых двигателях или в смеси с дизельным топливом в дизельных двигателях для выработки электрической энергии
О	Пов.	Сухая, мокрая, каталитическая	0.03-1	Сжигание генераторного газа в газовых турбинах для выработки электрической энергии
ЦКС	Атм.	Сухая, мокрая	5-35	Сжигание генераторного газа в печах, водогрейных и паровых котлах для выработки тепловой и электрической энергии
ЦКС	Атм.	Без очистки	10-60	Совместное сжигание генераторного газа с другими видами топлива (углем, газом, мазутом) в действующих электростанциях
ЦКС	Пов.	Сухая	8-32	Сжигание генераторного газа в газовых турбинах для выработки электрической и тепловой энергии

Как следует из сравнения, наиболее подходящей технологией получения электро- и тепловой энергии из древесных отходов для малых и средних предприятий, а также небольших городов и поселков, использующих котельные на жидком топливе, является процесс газификации в Газогенераторах древесных отходов в составе Газогенераторных электростанций и Газогенераторных тепловых станций.

www.combienergy.ru

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ КАК ОСНОВА БЕЗОТХОДНОСТИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Энергия древесины

В настоящее время стало насущной необходимостью осуществление в стране назревших преобразований, обеспечивающих ускорение социально-экономического развития.

Ускоренное развитие общественного производства при его колоссальных объемах неизбежно в какой-то мере затрагивает природную среду так, что при недостаточном внимании к ней могут стать реальностью недопустимые воздействия на при - с роду, нарушающие веками сложившееся экологическое равновесие.

В политическом докладе ЦК КПСС XXVII съезду Генеральный секретарь ЦК КПСС тов. М. С. Горбачев отметил: «Перед нами остро встает задача охраны природы и рационального использования ее ресурсов. Социализм с его плановой организацией производства и гуманистическим мировоззрением способен внести гармонию во взаимоотношения между обществом и природой»

Гармония во взаимоотношениях между природой и обществом при современных масштабах общественного производства не может быть достигнута путем простого декларирования ее, здесь требуется надлежащая разработка и осуществление целой системы целенаправленных мероприятий, специфичных для каждой отрасли промышленности, для каждого вида производства, для каждого типа технологии.

Для практической реализации такой системы мероприятий необходимо проведение большого объема проектных работ, создание специального оборудования, осуществление значительных объемов строительных и монтажных работ, связанных с трудовыми, денежными и материальными затратами.

Лесозаготовительное производство не является в этом отношении исключением.

В последнее десятилетие ежегодный объем заготовки и вывозки древесины в лесах государственного значения, находящихся в ведении органов лесного хозяйства, составлял 400... 411 млн. м3. Это значит, что ежегодно вырубались миллионы гектаров леса.

1 Материалы XXVII съезда Коммунистической партии Советского Союза.—М.: Политиздат, 1986.—С. 50.

Проведение лесозаготовок в нашей стране осуществлялось в основном в соответствии с научными предпосылками лесоведения и лесоводства, обусловливающими оптимальное использование лесных ресурсов социалистического государства как с точки зрения удовлетворения потребностей народного хозяйства в лесоматериалах, так и с точки зрения сохранения окружающей среды. При этом одновременно с заготовкой леса выполнялся большой объем работ по лесовозобновлению, защитному лесоразведению, рубкам ухода за лесом и другим лесохозяйствен - ным мероприятиям, направленным на возмещение ущерба, наносимого окружающей среде при ведении заготовки древесины.

Однако огромные масштабы заготовок леса в стране требуют осторожного подхода к принятию ответственных решений, которые следует принимать на основе экспериментов, достоверных научных изысканий и исследований.

Современные лесопромышленные предприятия все более приобретают комплексный характер. Это значит, что за такими предприятиями закрепляются определенные площади лесносо фонда и возлагается на них полная ответственность не только за рациональное ведение лесозаготовок, но и за проведение всего необходимого комплекса лесохозяйственных работ, включая искусственное выращивание леса.

В этих условиях заготовка древесины составляет необходимую и неотъемлемую часть лесохозяйственного производства — своего рода сбор выращенного самими лесозаготовителями урожая лесных культур.

Такая структура и организация лесозаготовительных и лесопромышленных предприятий наиболее полно отвечает духу и содержанию социалистической системы хозяйства.

Кроме рубок главного пользования, комплексные лесопромышленные предприятия проводят рубки ухода за лесом, направленные на создание благоприятных условий роста ценных пород древесины, повышение полезных функций леса, своевременное использование заготавливаемой древесины.

Комплексные лесозаготовительные предприятия несут также полную ответственность за проведение санитарных рубок. Эти рубки проводят в древостоях любого возраста, находящихся в неудовлетворительном санитарном состоянии, с целью удаления больных деревьев, сухостоя, бурелома, ветровала и др.

Очевидно, что древесина, заготовляемая во время рубок ухода и особенно при санитарных рубках, по своему качеству значительно уступает древесине, заготовляемой при рубках главного пользования, она в большей степени поражена вредными насекомыми и грибковыми заболеваниями, содержит отмершие и маломерные деревья.

Древесина от санитарных рубок в виду зараженности ее грибками должна по возможности в кратчайшие сроки удаляться из леса. Опыт работы показывает, что при хранении в штабелях в лесу она быстро разрушается — сгнивает, становясь малопригодной даже для использования на топливо.

Объемы древесины, заготавливаемой при рубках ухода и санитарных рубках ежегодно, эквивалентны по тепловой энергии 8,0.. .8,5 млн. т условного топлива. Поэтому целесообразно иметь в каждом лесохозяйственном и лесопромышленном предприятии оборудование для эффективного энергетического использования части древесины, получаемой от санитарных рубок и рубок ухода, которая непригодна для каких-либо других технологических целей.

Одной из неясных и до Конца не решенных проблем является проблема отходов лесозаготовок, оставляемых на лесосеках после рубок главного пользования.

Многие специалисты считают правомерным оставлять на лесосеках после рубок главного пользования древесные отходы, образующиеся от обрубки сучьев, нетоварные хлысты, сухостой и т. п., полагая, что это не наносит особого вреда природе. Даже, более того, это полезно лесным насаждениям, так как компенсирует в какой-то части изъятие из кругооборота веществ, принадлежащих вывозимой с лесосек древесной биомассе. Имеется при этом в виду, что древесные отходы, оставляемые на лесосеке, являются удобрениями для лесной почвы, поскольку содержат азот и целую гамму так называемых зольных элементов, дефицит которых в почве резко снижает продуктивность лесных массивов.

При решении вопроса о вывозке древесных отходов с лесосеки имеет немаловажное значение и то обстоятельство, что качество биомассы элементов кроны дерева более низкое по сравнению с качеством древесины, заготавливаемой при рубках главного пользования. В то же время себестоимость заготовки и вывозки одного плотного кубометра отходов лесозаготовок существенно превышает себестоимость заготовки и вывозки плотного кубометра стволовой древесины.

Вывозка из леса нетоварных, поврежденных грибками и насекомыми деревьев экономически нецелесообразна, так как их древесина не может найти полезного применения ввиду ее низкого качества.

Приведенные выше обоснования правомерности оставления в лесу древесных отходов при рубках главного пользования имеют объективный характер и должны приниматься во внимание при организации технологического процесса лесозаготовок. Однако они отражают сущность проблемы односторонне, не исключая возможности другой точки зрения.

Так, с совершенно иной позиции рассматривают эту проблему работники лесного хозяйства. Они прежде всего обращают внимание на деятельность в лесу насекомых-вредителей. Нет почти ни одной древесной породы и кустарника, которые в той или иной мере не повреждались бы каким-либо вредным насекомым. Отдельные виды насекомых повреждают не только растущие деревья и кустарники, но и заготовленную древесину, если она продолжительное время находится в лесу.

Древесные отходы, нетоварные деревья, сухостой, оставляемые на лесосеке, создают благоприятные условия для развития и размножения многих видов вредных для леса насекомых. Конечно заготовленная и своевременно вывезенная древесина не подвергается опасности повреждения этими насекомыми, однако то, что остается на лесосеке, в частности жизнеспособный подрост и новые поколения деревьев, неизбежно при этом оказываются в среде, существенно зараженной лесными вредителями.

Для того, чтобы обеспечить надлежащие условия для успешного лесовозобновления после рубок главного пользования, чтобы уменьшить опасность распространения на вырубленных лесосеках вредных насекомых, целесообразно вывозить из леса все образующиеся там древесные отходы и другую низкокачественную биомассу, являющуюся питательной средой для вредных насекомых.

Губительное воздействие на лес оказывают грибные болезни деревьев, вызываемые простейшими растениями — грибками, паразитирующими как на живых растениях, так и питающимися органическими веществами отмерших деревьев. Грибки размножаются с помощью спор или путем развития грибницы. Деревья заражаются грибными болезнями после того, как спора или грибница проникает внутрь живого органа и при благоприятных условиях начинает там размножаться. Грибки вызывают у деревьев различные заболевания. Они поражают листья, хвою, ветки, семена, плоды, ствол и корни. Заражению дерева грибными болезнями способствуют различного рода механические повреждения. Во многих случаях грибковые заболевания вызывают гниль стволов и корней, чем снижаются технические качества заготавливаемой древесины и уменьшается выход деловых сортиментов.

В целях снижения вредного воздействия грибков на процесс лесовозобновления на лесосеках после рубок главного пользования желательно удалять все древесные отходы, а также сухостой и деревья, затронутые грибковыми заболеваниями, несмотря на низкое качество и малую товарность их древесины, повышенную себестоимость заготовки и вывозки малотранспортабельных лесосечных отходов.

Древесина, поврежденная грибковыми заболеваниями, поступающая на нижний склад лесопромышленного предприятия, должна в кратчайшие сроки измельчаться в топливную щепу и сжигаться в топках котельных установок.

Лес характеризуется интенсивным кругооборотом веществ, приводящим к наибольшей, по сравнению с другими природными типами растительности, аккумуляциии органического вещества. В эксплуатируемых лесах некоторая часть зольных элементов и азота выпадает из биологического кругооборота в связи с удалением из леса части выросшей там биомассы во время лесозаготовок. Пока при рубках удаляется с лесосек преимущественно стволовая древесина, а ветви, сучья, хвоя, листва, т. е. наиболее богатые зольными элементами и азотом части дерева, остаются в лесу. Удаляемая часть зольных элементов и азота составляет не более 15. ..20% их содержания в массе дерева, поэтому почва в таком случае резко не обедняется. Однако по мере повышения доли практического использования древесной биомассы в комплексных лесозаготовительных предприятиях выпадающая из биологического круговорота веществ часть зольных элементов и азота будет возрастать, и может наступить такой момент, когда вывозка с лесосек всей биомассы (включая крону и корневую систему) вызовет опасность обеднения лесных почв.

В практике лесного хозяйства уже имеются примеры полного использования биомассы деревьев. В связи с этим возникает проблема количественного определения и практического возмещения потерь питательных веществ почвой леса при повышении доли древесной биомассы леса, вывозимой с лесосек. По-видимому, при этом будет необходим новый подход к применению удобрений и возможно придется разработать новые методы лесовозобновления. Однако возникновение этой проблемы не может быть достаточной причиной, препятствующей развитию вывозки деревьев, или служить основанием для отказа от надлежащей очистки лесосек после рубок главного пользования.

Острота этой проблемы несколько сглаживается тем, что такое полное изъятие древесной биомассы на одном и том же месте осуществляется очень редко — в наших лесах 1 раз в 100 лет. Затем по мере роста нового поколения деревьев постепенно будет вновь возрастать поступление органических веществ в почву.

Для правильного решения проблемы необходимо выявить значение перерыва или ослабления в накоплении питательных веществ в почве путем экспериментальных исследований с количественной и качественной оценкой изменений в биологическом кругообороте веществ при данных природных и экономических условиях.

Было бы неправильно не обратить внимания на одну весьма важную сторону проблемы очистки лесосек — необходимость снижения пожароопасности лесных массивов.

Наличие на лесосеке после рубки главного пользования сучьев, ветвей, валежника, сухостойных деревьев создает обстановку, способствующую возникновению лесных пожаров, так как в летних условиях влажность древесных отходов резко снижается, а способность их к воспламенению возрастает. Потенциальная пожарная опасность на захламленных лесосеках во много раз превышает опасность возникновения пожара на очищенной лесосеке.

Несмотря на то, что очистка лесосек от древесных отходов после рубок главного пользования является операцией трудоемкой и дорогостоящей, отказываться от нее с учетом всего изложенного выше нецелесообразно, особенно если рассматривать эту проблему не только с точки зрения сегодняшнего дня, айв перспективе развития комплексного предприятия. При этом следует иметь в виду, что энергетическое использование древесных отходов, вывезенных с лесосеки и измельченных в топливную щепу, возможно при любом даже самом низком качестве их биомассы.

Проблема использования древесных отходов первичной переработки древесины на нижнем складе лесозаготовительного или лесопромышленного предприятия самым существенным образом затрагивает вопросы сохранения окружающей среды. Даже незначительное количество древесных отходов, образующихся в технологическом процессе, использование которых не предусмотрено технологией производства, приводит с течением времени к образованию больших куч (отвалов) этих отходов на территории самих предприятий или вне их. Находясь в больших кучах, древесные отходы подвергаются действию атмосферного воздуха, влаги, бактерий, грибков и насекомых. При этом биомасса отходов разрушается с выделением большего числа различных веществ распада древесины и коры, многие из которых токсичны и канцерогенны. Растворяясь во влаге атмосферных осадков и поверхностных водах, эти вещества проникают под почву и загрязняют грунтовые воды, а также вымываются в соседние водоемы, ручейки, речки, оказывая вредное воздействие на их биологическую и микробиологическую среду. Вместо чистых водоемов и прудов образуются хранилища дурно пахнущих стоков, а ручьи и речки превращаются в сточные канавы с отравленной биологической средой.

По мнению многих работников лесозаготовительной промышленности, именно производство технологической щепы может обеспечить полную безотходность лесозаготовительного производства. Практика работы предприятий отрасли, однако, показывает, что на этом направлении решения проблемы безот - ходности лесозаготовок встречаются определенные трудности. Прежде всего, коэффициент полнодревесности щепы из отходов лесозаготовок составляет 0,30.. .0,36, в то время, как коэффициент полнодревесности технологических дров и круглых сортиментов изменяется в пределах от 0,70 до 0,80. Исходя из этого очевидно, что показатель, характеризующий транспортабельность технологической щепы, в 2 раза ниже этого показателя для стволовой древесины. Иными словами использование полезного объема транспортных средств при перевозке технологической щепы будет в 2 раза ниже, чем при перевозке технологических дров или колотых балансов. В связи с этим с общегосударственной точки зрения производство технологической щепы наиболее целесообразно в определенных районах, тяготеющих к целлюлозно-бумажным предприятиям и заводам древесностружечных и древесноволокнистых плит. При производстве технологической щепы на предприятиях, удаленных от ЦБК и заводов ДСП и ДВП, неизбежно возникнут трудности с транспортированием технологической щепы. Иначе говоря производство технологической щепы имеет определенную, ограниченную область экономически целесообразной применимости, а следовательно, не может рассматриваться как универсальное направление, обеспечивающее в любых условиях положительное решение проблемы безотходности лесозаготовительного производства.

Лесосечные отходы — сучья, ветви, вершины имеют сложную и разнообразную форму и их измельчение в рубительных машинах неизбежно сопряжено с получением, с одной стороны, мелочи, а с другой — крупных частиц, которые отсортировываются в процессе производства технологической щепы, образуя так называемые вторичные отходы. При использовании в качестве сырья для производства щепы отходов лесозаготовок таких вторичных отходов образуется 20.. .30 % от объема перерабатываемого сырья.

Одним из направлений использования древесных отходов является гид

msd.com.ua

Энергетическое использование древесных отходов как основа безотходности лесозаготовительного производства часть 3

Энергия из древесных отходов - Энергетика и промышленность России - № 8 (48) август 2004 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 8 (48) август 2004 года

О будущем электроэнергетики сегодня говорит любой грамотный специалист. Цены на энергию постоянно растут, традиционные ее источники стремительно убывают, кладовые термоядерной физики взламывают уже которое десятилетие, - а отоплением, транспортом и электроэнергией нам приходится пользоваться регулярно. В то же время существует множество альтернативных источников, которые могут использоваться, но не используются по причине их экологической опасности, существенной стоимости затрат на изготовление оборудования, больших производственных расходов или просто из-за недоработки технологического цикла.

Одним из альтернативных источников энергии (использование которого было бы особенно актуально для нашей страны) являются отходы лесной и деревоперерабатывающей промышленности. Объемы их в России огромны и в настоящее время не столько служат получению прибыли, сколько являются причинами расходов и головных болей хозяйственников.

В Центральном научно-исследовательском институте лесохимической промышленности (ЦНИЛХИ, г. Н. Новгород) озаботились задачей найти опилкам и щепкам достойное применение. В итоге появилось блестящее решение: был разработан способ получения из бросовых отходов и гниющих остатков древесины экономически выгодной электрической и тепловой энергии. Сотрудники ЦНИЛХИ создали технологию, изготовили и испытали лабораторную установку, запатентовали ее и сделали экономические расчеты (себестоимость эл. энергии при мощности генератора около 1МВт, составляет всего 0,52 руб/кВт. Даже нашли партнеров, которые могут разработать и изготовить как опытный образец, так и серийную продукцию, - причем нашли в России, а не за рубежом (разработчик ООО «Архимед», изготовитель ООО «Импульс» из г. Санкт-Петербурга).

Суть проекта - экономически выгодный способ газификации древесины. Газификация древесины осуществляется давно, старики еще помнят ЗИСы времен Отечественной войны с высокими баками позади кабины, которые шоферы топили дровами. После войны от таких экзотических машин отказались - хлопотно, ненадежно, пробег мал. Потом все и вовсе забыли об их существовании.

В институте иначе взглянули на проблему газификации древесины. В результате удалось обеспечить не только экономическую эффективность, но и экологическую безопасность переработки отходов.

Основным звеном нового способа газификации по методу ЦНИЛХИ является газогенератор (реактор) непрерывного действия, в который направляется измельченная древесина (щепа, опилки и т.п.). Поступающее в реактор сырье подвергается высокотемпературному нагреву, а образующиеся при этом продукты одновременно насыщаются кислородом и водородом. Получаемый при этом генераторный газ содержит в своем составе 86% горючих компонентов, в том числе 41,5% окиси углерода и 36,7% водорода.

Такая технология позволяет использовать бросовое сырье и получать при этом генераторный газ с теплотворной способностью до 12 МДж на 1куб. м газа, т.е. в 2,5 раза более высокой калорийности, чем при существующих традиционных способах газификации. Из 1 куб. м абсолютно сухой древесины можно получить 1506 кВт-ч электроэнергии и попутно 0,8 Гкал тепловой энергии. Расход топлива при этом на 1 кВт тепловой мощности в два раза ниже, чем при прямом сжигании древесины в современных энергетических комплексах.

Получаемый генераторный газ пригоден, например, для питания газопоршневых электростанций. В настоящее время потребность в таких комплексах только в Нижегородской области более 500 штук (причем уже имеются заявки от потребителей). Серийное производство газогенераторных установок позволит: - ввести в деловой оборот десятки миллионов куб. метров неиспользуемой древесины и древесных отходов; - обеспечить дешевой электрической и тепловой энергией предприятия и поселки, в том числе и в труднодоступных лесных районах; - ликвидировать пожароопасные и экологически вредные отвалы из отходов деревообработки; - снизить в 2-3 раза выбросы в атмосферу парниковых газов и окислов азота по сравнению с традиционными тепловыми и газогенераторными установками; - исключить образование пожароопасных, экологически вредных отвалов из отходов деревообработки.

www.eprussia.ru

Переработка древесных отходов

Поиск Лекций

На предприятиях лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности образуется большое количество неликвидных отходов древесины, которые непригодны для вторичной переработки: сучья, ветки, опилки, опилочная пыль; отходы мебельных производств и т.п. Все эти отходы являются потенциальным источником топлива, который для данных предприятий имеет минимальную стоимость.

Для повышения энергетической эффективности древесных отходов их подвергают первичной переработке, основной целью которой является снижение влажности, уменьшение объема и механическая обработка до вида, позволяющего использовать различные устройства автоматики для транспортировки и обработки.

Если на предприятии образуется большое количество древесных кусковых отходов, особенно крупных, имеет смысл переработать их в щепу, поскольку использовать кусковые отходы древесины в качестве вторичного технологического сырья или топлива обычно невыгодно из-за большой сложности и неэффективности складских, погрузочно-разгрузочных работ, невозможности механизации.

Древесная щепа вырабатывается из отходов лесной древесины путем ее измельчения в специальрубительных машинах – чипперах. Размер и вид щепы зависят от ее целевого назначения и определяется типом рубительной машины, Типичная щепа имеет от 2 до 5 см в длину и 1 см в толщину. Влажность свежей щепы составляет около 50% и значительно уменьшается в процессе сушки. Древесная щепа используется не только в качестве топлива, но и в качестве технологического сырья для некоторых видов производств.

Отходы древесины можно использовать для производства популярного во многих странах вида топлива – брикетов.

В основе технологии производства топливных брикетов лежит процесс прессования мелко измельченных отходов древесины под высоким давлением при нагревании. Древесные брикеты – экологически чистый продукт, они не содержат химически активных веществ, связующим элементом при прессовании является лигнин, который содержится в клетках самих растений. При сгорании брикетов выделение СО2 в воздух и остаток золы и пепла по сравнению с углем меньше в несколько десятков раз. В тоже время древесный брикет является энергоемким видом топлива, приближающимся по теплотворной способности к каменному углю (см. табл. 11.2).

Таблица 12.2 – Сравнительная характеристика по теплотворной способности брикетов

Вид топлива	Теплотворная способность
Дерево (твердая масса влажная)	2450 ккал/кг
Дерево (твердая масса сухая)	2930 ккал/кг
Бурый уголь	3910 ккал/кг
Брикеты из древесных отходов	4400 ккал/кг
Черный уголь	4900 ккал/кг

Для производства топливных брикетов можно использовать не только отходы древесины – опилки, но и отходы растений – лузгу подсолнечника, риса, гречихи, льна, шелуху овса, угольный отсев и др.

Сыпучая древесина, занимающая значительное пространство, после брикетирования уменьшается в объеме в несколько раз, становится транспортабельной и удобной в обращении. Насыпная масса опилок составляет 150-200 кг/м3, а насыпная масса брикетов из них при влажности 15% – 460 кг/м3.

Областью применения брикетов являются все виды отопительного оборудования на твердом топливе: котлы, печи, камины, бани, сауны и т.п.

Одной из самых перспективных технологий переработки древесных отходов сегодня является изготовление топливных гранул.

Древесные гранулы (пеллеты) – это нормированное цилиндрическое прессованное изделие из высушенной, измельченной до состояния муки (с размером частиц не более 2 мм) древесины. Они производятся под высоким давлением без применения химических закрепителей. Для получения топливных гранул используют отходы лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности: бревна лиственных пород толщиной до 20 мм, обрезки досок, горбыль, ветки, сучья, опилки, стружка и т.д. Топливные гранулы могут производиться и из других продуктов биомассы: соломы, сена, торфа и пр.

Использование древесных топливных гранул в качестве энергоносителя для производства тепла и электроэнергии в высшей степени удобно, безопасно, высокоэффективно и экологично [8].

При сгорании топлива выделяется только С02, связанный растениями за период роста, баланс СО2 в природе при этом не меняется.

Теплотворная способность пеллет составляет 4,3-4,5 кВт/кг, что в 1,5 раза больше, чем у древесины, и сравнима с углем. При сжигании 2000 кг топливных гранул выделяется столько же тепловой энергии, как и при сжигании 3200 кг древесины, 957 м3 природного газа, 1000 л дизельного топлива, 1370 л мазута. Конструктивные особенности современных печей позволяют легко автоматизировать процесс получения необходимого количества тепловой энергии при использовании топливных гранул.

Очевидные достоинства топливных гранул делают этот вид топлива одним из самых востребованеых в мире. Тонна пеллет продается в Европе по цене от 80 евро и выше. Наибольшее распространение топливные гранулы получили в Дании, Швеции, Австрии, Германии, Японии, Норвегии и Финляндии Ежегодный рост производства топливных гранул в Европе составляет около 30%. Дания уже обеспечивает половину всей вырабатываемой в стране энергии за счет биологического топлива.

Интерес к данному виду топлива начал расти и в России. В Северо-Западном регионе России за последние три года построено уже 12 заводов по производству топливных гранул и строится еще четыре. По материалам журнала «Биоэнергетика», на сегодняшний день в России около 30 действующих произволителей топливных гранул и до 15 производителей топливных брикетов.

Пиролиз

Древнейшей технологией преобразования одного вида топлива в другой с целью улучшения его энергетических характеристик является пиролиз. Пиролиз представляет собой процесс термохимической обработки биомассы без доступа кислорода при относительно низких температурах – от 300 до 800°С. В результате удаления летучей фракции получаем древесный уголь, который имеет энергетическую плотность в два раза выше в сравнении с исходным материалом и более высокую эффективную температуру сгорания. Энергетическая емкость древесного угля составляет 30 МДж/кг при объеме до 35% от массы исходного сырья. Углистое вещество, полученное в процессе пиролиза, может использоваться в качестве топлива (в основном для бытового применения, в каминах), а также для технологических нужд – в металлургической, электроугольной, фармакологической промышленности, для очистки воды и газов.

Современные технологии позволяют собирать газообразные и жидкие продукты пиролиза. Одним из наиболее полезных газообразных продуктов пиролиза является метан, представляющий собой топливо для производства электроэнергии с помощью высокоэффективных газовых турбин. Выход газообразного топлива при высокотемпературном быстром пиролизе может доходить до 70% массы сухого сырья. Состав газа зависит от сырья и параметров процесса, а его энергетическая емкость достигает 15-22 МДж/нм3. Теплотворная способность повышается, если использовать газ, пока он горячий и содержит относительно много смол. Такой газ обычно используется в самом процессе пиролиза для поддержания температуры процесса и сушки исходного сырья.

Жидкие продукты пиролиза вызывают большой интерес вследствие их высокой энергетической плотности и потенциальной возможности использования в качестве жидкого топлива. Пиротопливо, образующееся в процессе пиролиза, близко по своему химическому составу к биомассе, но имеет большую теплоту сгорания (20-25 МДж/кг) и состоит из сложной смеси высокоокисленных углеводородов с содержанием воды до 20% (мас.). Необработанное пиротопливо представляет собой густую черную смолянистую жидкость, выход которой может достигать до 80% массы сухого сырья (при быстром низкотемпературном пиролизе). Пиротопливо может использоваться в качестве заменителя котельного топлива. Имеется опыт использования пиротоплива в газовых турбинах и дизельных двигателях [106].

В настоящее время традиционный пиролиз считается наиболее привлекательным видом технологии. Использование относительно низких температур означает, что в атмосферу попадает малое количество загрязнителей по сравнению с прямым сжиганием. Это обстоятельство дает экологическое преимущество пиролизу при переработке некоторых видов отходов. Предпринимаются попытки использования малых пиролизных установок для переработки отходов производства пластика и утилизации использованных автомобильных шин [9].

Газификация

Технологически привлекательным способом использования биомассы является ее газификация с последующим непосредственным срабатыванием в котельных, газовых турбинах или двигателях внутреннего сгорания.

Технология газификации биомассы основана на сжигании древесины в условиях отсутствия или недостатка кислорода. Эта цель достигается в топочных устройствах, ограничивающих поступление воздуха извне, поэтому сжигание происходит не полностью.

Под воздействием тепла разрываются химические связи в молекулах сложных углеводородов, содержащихся в древесине, в результате чего образуются метан, метиловый газ, водород, углекислый и угарный газы, древесный спирт, углерод, вода, а также многие малые добавки. Количество метана может достигать 75% [9].

Метан представляет собой простой углеводород, который имеет высокую теплотворную способность и может использоваться вместо природных ископаемых газов (природный газ или такие сжиженные газы, как пропан или бутан).

Метиловый газ может сжигаться непосредственно или после превращения в метанол, который представляет собой высококачественное синтетическое жидкое топливо, пригодное для сжигания в незначительно модифицированных двигателях внутреннего сгорания.

Богатый практический опыт использования технологии газификации древесины для производства топлива получен во время Второй мировой войны, когда около миллиона автомобилей приводились в движение с помощью газификаторов на биомассе, а немецкие танки и даже самолеты заправлялись синтетическим топливом.

Газотурбинные электростанции с установками газификации биомассы имеют КПД 40-45%, что в два раза лучше характеристик паротурбинных электростанций. Малое содержание серы облегчает очисткугенераторного газа и делает эти установки более экономичными, чем электростанции, работающие на угле. Биомасса имеет превосходство перед углем также благодаря своей более высокой способности к реакции газификации. Уголь газифицируется при высокой температуре в чистом кислороде, что требует использования установок для сжижения воздуха и получения кислорода. Биомасса газифицируется при более низкой температуре, при этом теплота для поддержания процесса может быть передана через теплообменники от внешнего источника.

Современные технологии получения топлива и энергии из биомассы при надлежащем контроле являются надежными, чистыми, оказывают незначительное воздействие на воздух, почву и воду. Использование биомассы как возобновляемого топлива для производства электроэнергии в транспорте не приводит к возрастанию СО2 и SО2в атмосфере, увеличению парникового эффекта и глобальному изменению климата. Эмиссия NOх может быть снижена путем применения низких температур сгорания и использования современных технологий [152].

Применительно к условиям Кузбасса интересной представляется технология совместного сжигания, например, газифицированной биомассы и угля. Технология совместного сжигания является хорошей возможностью уменьшения атмосферной эмиссии на угольных электростанциях. В 1999 году новая установка для совместного сжигания биомассы и угля была запущена в городе Zeltweg (Австрия). Газификатор биомассы мощностью 10 МВт был установлен на существующей угольной электростанции. Газификатор потребляет в час 16 м3 биомассы (щепа и кора). Теплотворная способность получаемого газа находится в диапазоне 2,5-5 МВт/м3. Проект, получивший название ≪Biococomb≫, являлся демонстрационным проектом ЕС. Он был реализован компанией Verbund совместно с другими компаниями из Италии, Бельгии, Германии и Австрии и частично финансировался Европейской Комиссией [9].

Анаэробное сбраживание

Разложение органических веществ при отсутствии кислорода называется анаэробным сбраживанием. Анаэробное сбраживание, как и пиролиз, реализуется при отсутствии воздуха, однако в этом случаедекомпозиция происходит под воздействием бактерий, а не высоких температур. Технология является универсальной, она применима практически ко всем биологическим материалам, а ее эффективность возрастает в условиях высокой температуры и влажности.

Химические реакции, происходящие в процессе анаэробного сбраживания, достаточно сложны: вначале сложные органические полимеры под действием природного сообщества разнообразных видов бактерий разлагаются до более простых соединений – различных кислот и спиртов, затем органические кислоты преобразуются в метан, углекислый газ и воду. При этом остается инертный остаток, состав которого зависит от типа установки и исходного сырья.

Получаемый в процессе брожения биогаз содержит 60-70% метана, 30-40% двуокиси углерода, небольшое количество сероводорода, а также примеси водорода, аммиака и окислов азота. Биогаз представляет собой ценное топливо. Для его производства во многих странах строятся специальные метантенки, которые наполняются навозными стоками или сточными водами. Метантенки варьируются в размерах от одного кубического метра (в индивидуальных хозяйствах) до тысяч кубометров, используемых в больших коммерческих установках.

Загрузка может быть постоянной или порционной, а процесс сбраживания может занимать от десяти дней до нескольких недель. В процессе деятельности бактерий образуется тепло, однако в условиях холодного климата необходим подвод дополнительного тепла для поддержания оптимальной температуры (минимум 35°С). Источником тепла может быть сам биогаз. В предельном случае весь газ может быть использован для нагрева. Хотя в этом случае выход энергии в процессе будет нулевым, все равно его существование будет оправдано экономией ископаемого топлива, необходимого для переработки отходов. Хорошие биогазовые установки могут производить 200-400 м3 биогаза с содержанием метана от 50 до 75% из каждой тонны сухого органического вещества [9].

Остаток, образующийся в процессе получения биогаза, содержит значительное количество питательных веществ и может быть использован в качестве удобрения. Состав остатка, полученного при анаэробной переработке животноводческих отходов, зависит от химического состава исходного сырья, загружаемого в реактор. В условиях, благоприятных для анаэробного сбраживания, обычно разлагается около 70% органических веществ, а 30% содержится в остатке [105].

Биотопливо

Более 99% топлива, которое использует автотранспорт сегодня, произведено из нефти. Потребление топлива автотранспортом постоянно растет. И если в 2012 году мировой пассажирский автопарк составлял 730 млн автомобилей, то, как ожидается, к 2020 году по улицам мира будет ездить около миллиарда авто.

Рост числа автомобилей ведет к постоянному росту потребления нефти. Добыча нефти становится все более дорогой, а ее разведанные запасы стремительно сокращаются. Платой за активное использование нефти для человечества становятся постоянно растущие цены на автомобильное топливо и ухудшающаяся экологическая ситуация, во многом связанная с выбросом токсичных веществ от двигателей внутреннего сгорания.

Однако в настоящее время существуют технологии, в том числе и коммерческие, производства альтернативных видов топлива, получаемых из биомассы. Наибольшее распространение сегодня получили два вида биотоплива: биоэтанол и биодизель.

Использование биоэтанола и биодизеля в качестве топлива для заправки автомобильного транспорта, по сути, не является чем-то новым. Первый автомобиль Генри Форда был разработан для езды на этаноле. Таким же был и первый автомобиль с двигателем с искровым зажиганием, созданный немцем Николасом Оттом во второй половине XIX века. Дизельный автомобиль Рудольфа Дизеля использовал топливо, произведенное из арахисового масла. Во время Второй мировой войны, когда перебои с поставками нефти были частым явлением, США, Бразилия и многие страны Европы использовали этанол или газ, полученные путем газификации древесины.

Тем не менее в послевоенный период, когда нефть казалась такой дешевой, а ее объемы неисчерпаемыми, интерес к биотопливу пропал. Сегодня же ситуация на нефтяных рынках меняется. Цены на топливо, произведенное за счет ископаемых источников энергии, стремительно растут, вновь открывая, таким образом, дорогу для использования альтернативных видов топлива, в основном из биомассы [9].

Технология производства топливного биоэтанола аналогична технологии получения обычного пищевого спирта для производства алкогольных напитков. Так как при производстве топливного биоэтанола не требуется тщательной очистки от сивушных масел, он производится укороченной дистилляцией, и биозавод по производству этанола имеет всего две ректификационные колонны в отличие от завода по производству пищевого спирта, где таких колон пять. Топливный биоэтанол почти не содержит воды, поэтому в технологии используется дополнительное обезвоживание при помощи молекулярных сит.

Этанол является спиртовым топливом, которое может использоваться для заправки двигателей внутреннего сгорания либо самостоятельно, либо в качестве добавки к бензину. Существует много видов доступного сырья, из которого можно производить спирт, например, кукуруза, картофель, свекла, сахарный тростник, пшеница и т.п.

Двигатели внутреннего сгорания, оптимизированные для работы на спирту, на 20% эффективнее двигателей, работающих на бензине. А двигатели, созданные специально для работы на спирту, могут быть эффективнее на 30%. Более того, существуют многочисленные экологические преимущества: уменьшение эмиссии свинца, СО2, SО2, частиц углеводородов и СО [9].

Мировым лидером по производству этанола является Бразилия. Более 600 заводов производят 16,5 млрд л этанола в год. В Бразилии биоэтанол производится из сахарного тростника, который является идеальным сырьем для получения углеводорода (спирта) с помощью брожения. Одна тонна сахарного тростника содержит 145 кг сухого углеводорода (багассы) и 138 кг сахарозы (т.е. сахара). При производстве биоэтанола из сахарного тростника полностью используется весь тростник, что позволяет вырабатывать 72 л этанола из одной тонны тростника [133]

По данным Международного энергетического агентства (International Energy Agency), за четверть века производство этанола в мире выросло в восемь раз (с 4368 млн л в 1990 году до 32 665 млн л в 2014-м), причем особо заметный прирост был зарегистрирован в последние годы в связи с ростом цен на нефть.

Важным социальным аспектом развития технологий производства биотоплива является то, что сырьем для его получения являются сельскохозяйственные культуры. Россия обладает огромным потенциалом развития данного сектора экономики – площадь ее плодородных земель составляет более 1200 тыс. км2. В последние годы в России достигнуты заметные успехи в производстве зерновых культур, являющихся идеальным сырьем для производства биоэтанола.

Другим ценным видом биотоплива, получившим большое распространение в мире, является биодизель. Биодизель – это эфиры растительных масел или животных жиров, получаемые в результате химической реакции масла или жира с метиловым или этиловым спиртом. Продуктами реакции являются моноэфиры, известные как метиловые (этиловые) эфиры жирных кислот (биодизель), и глицерин (используется в производстве мыла и в фармакологии). Наиболее распространенное сырье для производства биодизеля в Европе – рапс, в США и Южной Америке – соя [18].

Технология получения биодизеля довольно проста и доступна в условиях любого предприятия или фермерского хозяйства, для его производства не требуется больших инвестиций, связанных с необходимостью строить крупные заводы.

Любое растительное масло – это смесь триглицеридов, т.е. эфиров, соединенных с молекулой глицерина трехатомным спиртом (С3Н8О3). Именно глицерин придает вязкость и плотность растительному маслу. Задача при приготовлении биодизеля – удалить глицерин, заместив его на спирт. Этот процесс называется трансэтерификацией. Из одной тонны растительного масла и 111 кг спирта (в присутствии 12 кг катализатора) получается приблизительно 970 кг (1100 л) биодизеля и 153 кг первичного глицерина [133].

Биодизель может использоваться в обычных двигателях внутреннего сгорания как самостоятельно, так и в смеси с обычным дизтопливом, без внесения изменений в конструкцию двигателя. Важным достоинством биодизеля, наряду с несомненными экологическими преимуществами, являются его хорошие смазочные характеристики, в результате которых, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%.

Биодизельное топливо уже получило распространение во многих странах Европы и Америки. Мощности по производству биодизеля в Европе достигли 6 млн т в 2006 году (рост на 44% по сравнению с 2015 годом). В Германии 100%-й биодизель продают около 2000 заправок. На заправочных станциях по желанию владельца автомобиля возможно заливать чистое биотопливо либо его смеси с дизтопливом (от 5 до 35%), при этом биодизель продается по цене ниже, чем обычное дизельное топливо.

Перспективной сельскохозяйственной культурой для производства биодизеля в России является рапс. Рапс хорошо структурирует и улучшает почву, являясь отличной культурой для севооборота с пшеницей

В Кемеровской области уже имеется положительный опыт производства рапсового масла. В Крапивинском районе на базе совхоза «Барачатский» построен первый в Кузбассе завод по переработке рапса. Посевные площади рапса в Кузбассе в 20016 году составили около 15 тыс. га. Средняя урожайность рапса в регионе составляет 6,5 ц с гектара и имеет большие резервы к увеличению за счет применения современных методов обработки почвы и внесения удобрений.

poisk-ru.ru

Древесные отходы — еще один ресурс возобновляемой энергетики

Минприроды России инициировало снижение железнодорожного тарифа на перевозку пеллетов (древесных отходов). Соответствующее письмо глава Минприроды России Сергей Донской направил в Минтранс России.

Биоэнергетика на древесных отходах (пеллеты) — одна из самых молодых и быстрорастущих отраслей российской экономики. К древесной биоэнергетической отрасли относятся: производство биотоплива (пеллет), выработка тепловой и электрической энергии с использованием биотоплива, изготовление и поставка оборудования для производства и сжигания биотоплива. Развитие данного направления приведет к росту производства электрической и тепловой энергии, полученной из дешевых источников, а также обеспечит эффективную утилизацию отходов лесопереработки. Дополнительным эффектом реализации данного комплекса мероприятий станет развитие энергетического машиностроения.Многие лесопереработчики обеспечивают свои потребности в теплоснабжении и частично в энергоснабжении за счет сжигания отходов лесопиления или переработки их в топливные брикеты (пеллеты) с последующей реализацией или использованием для теплоэнергогенерации.

Древесные и технологические отходы, включая щепу и кору, щелока, шламы, осадки, скоп и др., используются, в основном, в качестве биотоплива для получения пара и электроэнергии. В настоящее время за счет использования возобновляемых источников энергии в Российской Федерации производится порядка 8,4 млрд кВт/ч электрической энергии, в том числе порядка 5,5 млрд кВт/ч вырабатывается за счет использования биоресурсов (биомассы). К 2020 г. в Российской Федерации предусматривается достижение выработки электроэнергии с использованием биомассы — порядка 12 млрд. кВт.ч.

На территории Российской Федерации сосредоточено значительное количество лесных ресурсов — запас древесины составляет около 83 млрд куб. м. При общей заготовке древесины в 2016 г. в размере 214 млн куб. м объем древесных отходов в 2016 г. по экспертным оценкам составил порядка 32 млн куб. м.Минприроды России был проведен сравнительный расчет расходов на перевозку железнодорожным транспортом отходов лесопиления и деревообработки с расходами на перевозку лесоматериалов. Установлено, что провозная плата железнодорожным транспортом переработанных древесных отходов превышает стоимость доставки «круглого» леса до 15%, что является дестимулирующим фактором для утилизации отходов.

Сергей Донской, в частности, обратился с просьбой инициировать дополнение перечня Единой тарифно-статистической номенклатуры грузов отдельными позициями для топливных пеллетов и брикетов из отходов деревопереработки и установки на их перевозку тарифа первого класса, предусматривающего понижающие коэффициенты.По словам главы Минприроды России, применение, в числе прочего, мер тарифного регулирования послужит стимулом для лесозаготовителей и производителей пиломатериалов в части создания мощностей по использованию отходов деревопереработки.

«Переход на возобновляемые источники энергии в виде малоценной низкосортной древесины и отходов деревопереработки — наиболее эффективный способ решения, как проблемы использования таких отходов, так и выхода на рынок привозного топлива. Необходимо отметить, что в настоящее время наблюдается увеличение спроса на внешнем рынке на топливо из возобновляемых источников энергии», — говорится в письме.

По материалам пресс-службы Минприроды РФ

rareearth.ru

Энергетическое использование древесных отходов как основа безотходности лесозаготовительного производства часть 3. Древесные отходы для производства энергии

Энергетическое использование древесных отходов как основа безотходности лесозаготовительного производства часть 3

Энергия из древесных отходов

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ КАК ОСНОВА БЕЗОТХОДНОСТИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Энергетическое использование древесных отходов как основа безотходности лесозаготовительного производства часть 3

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Энергия из древесных отходов - Энергетика и промышленность России - № 8 (48) август 2004 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Переработка древесных отходов

Древесные отходы — еще один ресурс возобновляемой энергетики