Энергетическое оборудование для сжигания древесных отходов

В качестве альтернативы системам на газе, жидком топливе и угле предлагаются популярные ныне в Европе автоматизированные отопительные системы на древесных гранулах (пеллетах). В последнее время популярность пеллетных котлов в Европе постоянно возрастает. Это оборудование весьма надежно, имеет высокий КПД (от 85 до 97%!) и не вызывает у пользователя затруднений в процессе эксплуатации.

На выставке были представлены оборудование и котлы фирм KWB (Австрия), HDG BAVARIA, VIESSMANN (Германия), POLYTECHNIK (Австрия) и др. Сегодня предлагают  несколько типов печей, работающих на древесных топливных гранулах:

1. Отдельные котлы, печи, камины с водяным кожухом и без него.

Имеют мощность до 11 кВт и предназначаются для отопления отдельных жилых комнат или в комбинации с другими топливными системами, такими как, например, солнечными коллекторами. В котле установлен отдельно резервуар для накопления гранул, рассчитанный на непрерывное горение от 24 до 100 часов.

2. Котлы центрального отопления.

Если котел центрального отопления установлен внутри дома, то нужно предусмотреть возможность забора древесных гранул в котел. Обычно это шнек, транспортирующий гранулы из склада к котлу. Также можно сделать выводы для всасывания гранул из силосных автомобилей в котел. Обычная мощность 15-20 кВт.

3. Комбинированные котлы.

Когда котлы на древесных гранулах комбинируют с котлами, работающими на кусковой древесине. Мощность этих котлов может достигать до 50 МВт. Эти котлы способны автоматически переключаться с режима загрузки пеллетов в режим загрузки древесины. Применяются комбинации пеллет-газ, пеллет-дизель, пеллет-элетро- и др. Такие котлы, работающие на кусковой древесине, неплохо себя зарекомендовали, на них переходят многие коммунальные хозяйства, в том числе ТЭЦ. В связи с успешной эксплуатацией небольших автоматических котлов, работающих на древесных гранулах, сейчас выпускаются котлы большой мощности - от 1 до нескольких десятков МВт. Главная при этом задача - обеспечить бесперебойное снабжение топливом.

КПД специализированных котлов на пеллетах составляет 85-97%, что соответствует уровню газовых и жидкотопливных котлов и во многом зависит от используемой технологии сжигания пеллет.

КПД пеллетных котлов с горелками объемного типа - до 95%.

а

б

в

Модели пиллетных котлов:

а − Pelletmaster от HDG BAVARIA оснащен микропроцессорной системой автоматики HDG Peletronic с сенсорным управлением; б − пеллетный котел марки Vitolig 300 от VIESSMANN; в − Biostar HX производства компании GUNTAMATIC

Все представленные котловые агрегаты делятся:

1. С горелками объемного типа.  Горелка объемного типа напоминает кастрюльку из жаропрочной стали или чугуна, установленную в топке котла. Во время работы пеллеты из бункера подаются в горелку объемного типа с помощью механизма подачи, оборудованного шнеком (как в мясорубке). В зависимости от компоновки, механизм подачи либо насыпает гранулы в горелку сверху, либо подает их через отверстие в ее днище (при этом со стороны кажется, как будто в горелке поднимается тесто).

2. С горелками факельного типа. КПДпеллетных котлов с горелками факельного типа несколько ниже, чем у котлов с горелками объемного типа, и не превышает 90,1%. В этом сегменте рынка непременно следует отметить такие котлы, как Gilles от компании GILLES (Австрия), Logano SP131 от фирмы BUDERUS и др.

Сжигание пеллет в горелке факельного типа происходит в воздушном потоке, создаваемом вентилятором горелки. Поступающие в зону горения пеллеты быстро превращаются в пылающие угли и сгорают, образуя факел пламени, температура которого достигает 1200°С. Поток горячих газов направляется в конвективную часть котла, к дымогарным трубам, отдает свое тепло теплоносителю системы отопления, после чего уходит в дымоход. Зола, оставшаяся от древесных топливных гранул, из зоны сгорания осыпается в зольник, откуда, как и в случае с горелкой объемного типа, автоматически (с помощью шнека с электроприводом) или с помощью входящего в комплект обслуживания котла совочка вручную эвакуируется в емкость для хранения пепла.

3. Автоматизированные газогенераторные котлы на пеллетном топливе.

  В автоматизированных газогенераторных котлах пеллеты сперва разлагаются на генераторный газ и негорючие компоненты в камере газификации, после чего газ подается в камеру сгорания. оборудование данного типа новое, производство подобной техники освоено компанией SOLARFOCUS (Австрия) - модель Pellet top (4,5-14,9 кВт). КПД этих установок доходит до 96,8%. Бункер для хранения пеллет встроен непосредственно в корпус котла. В нижней части бункера расположен наклонный шнек, который поднимает пеллеты к отсекателю- барабану, из которого они порциями высыпаются в камеру газификации, на керамическую колосниковую решетку-реактор. Топливо на раскаленном реакторе нагревается (температура решетки - 1200°С) и разлагается на водяной пар, смолы и масла. Дальнейшая реакция между углеродом и кислородом воздуха обеспечивает температуру, достаточную для образования окиси углерода - главного компонента вырабатываемого газа. Смолы и масла в пеллетах разлагаются на газы, содержащие водород.

За счет разрежения, создаваемого вентилятором-дымососом котла, из камеры газификации горючий газ следует в камеру сгорания, расположенную "этажом ниже" - под реактором. Здесь генераторный газ сгорает, а раскаленные продукты сгорания перемещаются в теплообменную часть, оборудованную турбулизаторами- очистителями, где охлаждаются, после чего выбрасываются дымососом в дымоход. Минимальное количество золы и несгорающие компоненты пеллет (обычно это неорганические включения, попавшие в гранулы при производстве) остаются внутри камеры сгорания. Их надо регулярно (в зависимости от качества гранул) удалять из нее с помощью специального инструмента.

Для обеспечения бесперебойной работы пеллетного котла необходим запас топлива. Оно может доставляться в полиэтиленовых мешках массой до 25 кг или в упаковках "биг-бэг" по 600 - 900 кг или обеспечивать доставку специальных автоцистернах, будучи сыпучим топливом, закачиваются в дом по гибким шлангам с помощью установленной на автомобиле воздушной пневмосистемы. Для хранения пеллет в коттеджах часто применяют бункеры, которые собираются из металлических стоек и оболочки из пластикового материала. Объем таких хранилищ составляет от 5 до 11 м³. Если топочная имеет достаточно большие размеры, можно установить бункер рядом с котлом, в противном случае придется отдать под него отдельное помещение. Матерчатые бункеры предлагают, например, GEOPLAST, SOLARFOCUS, KWB. Можно использовать подвесную систему "биг-бэг", которая вмещает в себя до 1,5 м³ пеллет. Она представляет собой подвешенный на стойках рядом с котлом пластиковый мешок гранулированного топлива.

а

б

Рис. 81. Хранение пиллет: а - подвесную систему «биг-бэг»; б – отдельное помещение

В России запасы сырья для производства древесных топливных гранул огромны, исчисляются они миллиардами кубометров. Используя пеллеты, получаемые из отходов лесной промышленности, Россия могла бы экономить в год 15-20% традиционного топлива.