Древесные отходы для производства энергии: Энергия из отходов. Энергетическая утилизация отходов

Энергия из отходов. Энергетическая утилизация отходов

en

Эл. почта: [email protected]

Центральный офис: Московская область, г. Химкиул. Ленинградская,стр. 25

7 (495) 643-18-78

Заказать звонок

Инжиниринговая компания полного цикла

Заказать звонок

en

Энергия из отходов. Зачем нужно перерабатывать отходы в энергию

Ежегодно в России:

• Образуется 55-60 млн тонн твердых коммунальных отходов (ТКО)
• Более 300 млн м³ отходов образуется на предприятиях деревообрабатывающей промышленности
• Более 700 млн тонн органических отходов образуется ежегодно на предприятиях агропромышленного комплекса.

Энергия из отходов – это электричество, пар и горячая вода для обеспечения нужд промышленных предприятий или городского хозяйства, а также решение сразу нескольких экологических задач:

• Утилизация отходов, не подлежащих переработке
• Сокращение площади территорий, отчуждаемых под захоронение отходов или складирование отходов предприятий
• Экономия ограниченных ресурсов ископаемого топлива, используемого на традиционных электростанциях, и снижение затрат на него.

Какие отходы можно перерабатывать в энергию

Самые распространенные виды топлив из отходов:

• Древесные отходы: природная древесина, кора, щепа, промышленная древесина, древесные опилки, фанера
• Сельскохозяйственные отходы: лузга подсолнечника, рисовая шелуха, кукурузные початки, солома
• Отходы животноводства: куриная подстилка
• Отходы городского хозяйства: иловые осадки, RDF-топливо.

RDF (refuse derived fuel или твердое восстановленное топливо) — это вторичное сырье, получаемое из сортированных коммунальных отходов. В его состав могут входить: органические отходы (бытового происхождения), резина, пластик, картон, бумага, дерево, кожа, синтетические ткани, текстиль, полимерные материалы. Технология производства RDF предполагает предварительную сортировку и утилизацию опасного мусора, и в составе данного топлива никогда не будет стекла, металлов, веществ, содержащих хлор.

Энергия из отходов: зарубежный опыт и ситуация в России

Во многих странах энергетическая утилизация отходов – важный элемент системы управления отходами. Так, по данным «Конфедерации европейских заводов по производству энергии из отходов» (CEWEP) в 2018 году доля отходов, сжигаемых с целью получения энергии, составила в странах ЕС в среднем 28%. Среди лидеров в области получения энергии из отходов страны, известные своей высокой экологической ответственностью: Финляндия (57%), Швеция (53%), Дания (51%)

Утилизация отходов коммунального хозяйства в странах Европы

	Энергетическая утилизация отходов	Переработка отходов	Захоронение отходов	Данные отсутствуют
Финляндия	57%	42%	1%
Швеция	53%	46%	1%
Дания	51%	48%	1%
Эстония	44%	28%	21%	7%
Люксембург	44%	50%	6%
Нидерланды	56%	43%	1%
Бельгия	43%	55%	1%	1%
Австрия	39%	58%	2%	1%
Великобритания	37%	44%	17%	2%
Франция	35%	44%	21%

В России до сих пор основным способом обращения с отходами остается их захоронение: 94% твердых коммунальных отходов сегодня вывозятся на мусорные полигоны. Однако в ближайшие годы систему управления обращения с отходами ожидает серьезное реформирование. В рамках Национального проекта «Экология», утвержденного в 2018 году, стартовали:

• Федеральный проект «Чистая страна», направленный на ликвидацию несанкционированных свалок, восстановление территорий и ликвидацию накопленного экологического вреда.
• Федеральный проект «Комплексная система обращения с твердыми коммунальными отходами», направленный на создание инфраструктуры, позволяющей утилизировать и перерабатывать отходы коммунального хозяйства.

Мировая практика позволяет прогнозировать активное развитие технологий энергетической утилизации в связи с развитием системы обращения с коммунальными отходами.

Сейчас же собственные энергоисточники на отходах строят и эксплуатируют промышленные предприятия лесоперерабатывающей и целлюлозно-бумажной агропромышленной отраслей, вырабатывающие электричество, пар и горячую воду из древесных отходов: фанеры, щепы, коры, опилок и т. п. Еще один сектор, имеющий значительные перспективы в области энергетической утилизации отходов производства — агропромышленное производство. Лузга подсолнечника, рисовая шелуха, кукурузные початки, солома – все эти отходы, образующиеся при сборе урожая и переработки сельскохозяйственной продукции, могут стать отличным топливом для собственной ТЭЦ или котельной на отходах, обеспечивающей до 100% потребностей в энергии.

Энергия из отходов: польза или экологическая угроза?

В общественном сознании сжигание мусора прочно ассоциируется с выбросом токсичных веществ в атмосферу, накоплением их и угрозой для здоровья людей.

На самом деле ТЭЦ на RDF-топливе не сжигают мусор с ближайшего полигона, а являются частью целой системы обращения с отходами, в которой первое и ключевое звено – сортировка отходов. На этом этапе все отходы, способные выделять при сгорании токсичные вещества, удаляются.

В идеале в составе RDF-топлива нет металлов, стекла или веществ, содержащих хлор, а современные системы автоматики и контроля обеспечивают постоянный мониторинг параметров работы оборудования и состава продуктов сгорания.

По данным CEWEP в период с 1990 по 2000 год выбросы диоксинов на заводах по переработке отходов в Германии сократились с 400 г до менее 0,5 г в год, в то время как количество термически обработанных отходов более чем удвоилось за тот же период.

Однако ряд опасений и возражений экологов оправданы, а именно:

• Если в стране не отлажена сортировка отходов, нет культуры раздельного сбора отходов и прозрачных автоматизированных систем их сортировки на станциях сбора отходов, гарантировать безопасность RDF-топлива и состав продуктов сгорания невозможно.
• Сжигание мусора конкурирует с более экологичными переработкой и сокращением их объема за счёт осознанного потребления. Если признать энергетическую утилизацию приоритетным способом обращения с отходами и построить значительное количество энергоисточников на RDF-топливе, то снижать количество отходов и развивать их переработку у нас не будет стимула. Более того, развитие системы переработки и мероприятия, направленные на сокращение массы отходов, идут вразрез с экономическими показателями проектов по энергетической утилизации, поскольку сокращает топливную базу таких энергоисточников.

Но энергетическая утилизация отходов – это не только сжигание ТКО. В России с ее развитыми лесной промышленностью и активно растущим сельскохозяйственным производством огромной проблемой являются отходы растительного сырья.

Отходы биомассы. Безопасное топливо с нулевой стоимостью

Кора, опилки, щепа, лузга, солома — эти и другие отходы растительного происхождения образуются в огромных количествах на перерабатывающих предприятиях. Их складируют на предприятиях и вывозят на полигоны.

Такие отходы для производственных предприятий — бесплатное топливо.

Состав отходов биомассы прозрачен,  а использование этих отходов для выработки энергии не связано с рисками выброса токсичных веществ в атмосферу, а напротив, позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду за счет:

• сохранения и восстановления почвенных ресурсов на территориях, используемых для захоронения таких отходов,
• сокращения выбросов метана, выделяемого при разложении отходов на свалках,
• замещения ископаемого топлива углерод-нейтральной биомассой для снижения выбросов СО2.

Энергетическая утилизация: типы энергоисточников на отходах

Отходы производства можно использовать в качестве топлива для собственной котельной или ТЭЦ на отходах. Оптимальный тип энергоисточника определяют исходя из количества отходов и потребностей предприятия в энергоресурсах.

Самые востребованные варианты сегодня это:

• ТЭЦ на отходах с паровыми турбинами – автономный источник тепловой и электрической энергии, который позволит полностью исключить затраты на покупку электроэнергии, пара и горячей воды у внешних поставщиков, обеспечить стабильное энергоснабжение и повысить категорийность энергоснабжения, а также при значительном объеме отходов получать дополнительную прибыль за счет сбыта энергии сторонним потребителям.
• Технологическая термомасляная установка (ТМУ) – автономный и экономичный источник тепла, позволяющий обеспечить стабильное теплоснабжение технологических потребителей на производстве. Отличный вариант для предприятий деревообработки, потребляющих значительное количество тепла в технологических процессах.
• Котельная на биотопливе – автономный источник тепла, который позволит исключить затраты на покупку тепловой энергии у внешних поставщиков и обеспечить стабильное теплоснабжение предприятия с минимальными потерями тепла за счет размещения в непосредственной близости от отапливаемых объектов.

Технология сжигания для получения энергии из отходов

Тем, кто всерьез рассматривает перспективу строительства собственной котельной или ТЭЦ на отходах производства, мы расскажем о том, как выбрать технологию сжигания.

На сегодняшний день используется три основных способа сжигания твердого топлива: вихревой, факельный и слоевой. Лучше всего потребностям предприятий, планирующих утилизировать необработанные отходы, отвечает слоевое сжигание.

Среди технологий слоевого сжигания в свою очередь можно выделить сжигание на колосниковой решетке и сжигание в кипящем слое. Последняя позволяет работать с любыми видами топлива, кроме пылевидного, хорошо работает с низкокалорийными топливами и имеет отличные экологические показатели процесса горения. Однако ввиду сложной и дорогой в строительстве и эксплуатации конструкции, с экономической точки зрения применение топок на кипящем слоя целесообразно только на мощных энергетических котлах с давлением 100 бар и выше, т.е. преимущественно на крупных ТЭЦ ЦБК.

Выработка тепла и получение энергии из отходов: в диапазоне единичной мощности от 500 кВт до 50 МВт для обеспечения собственных нужд предприятия наиболее подходящим является использование топок, оборудованных колосниковыми решетками.

В целом такие топки подходят для сжигания топлива разного состава, высокой влажности и высокой зольности, позволяют использовать смеси нескольких видов топлива, а потому достаточно универсальны и отлично работают с отходами деревообработки и сельского хозяйства. Но, разумеется, если тип колосниковой решетки подбирается грамотно с учетом характеристик используемого топлива.

 

Энергия из отходов. Использование древесного мусора в качестве топлива

 

В сегменте котлов малой и средней мощности технология сжигания на колосниковых решетках всесторонне отработана с точки зрения применяемых конструкторских решений и материалов. Это позволяет тем, кто планирует строить ТЭЦ на отходах производства сегодня, достаточно просто, обратившись к специалистам, выбрать гарантированно работоспособное и эффективное решение для своего предприятия на основании анализа характеристик топлива и условий эксплуатации установки.

Ищете решение для своего производства?

Компания «Первый инженер» проектирует и строит промышленные энергоисточники на отходах растительного и древесного сырья. Если вы хотите вырабатывать тепло или электроэнергию из щепы, опилок, коры, других отходов древесины, в также подсолнечной лузги, рисовой шелухи и других растительных отходов, мы будем рады помочь вам в выборе оптимального решения.  

7 (495) 643-18-78

Заказать звонок

Эл. почта: [email protected]

ООО «Первый инженер» ИНН: 9717049662, ОГРН: 5167746425810 141402, Московская область, г. Химки, ул. Ленинградская, строение 25

Древесные отходы – в тепловую энергию

текст: Геннадий Миронов, фото: Геннадий Миронов

29. 06.2018

2255

Выставки

«Пути решения проблем обращения и переработки отходов производства деревопереработки и лесопиления» – такой была тема  круглого стола, организованного  министерством экологии и рационального природопользования края, ООО «СибЦентрКомплект» и АНО Социально-адаптационным эколого-просветительским центром (САЭП) «Жива».

Модератор круглого стола, научный консультант САЭП Центр «Жива» профессор Марина  Неустроева напомнила, что Красноярский край обладает огромными запасами лесных ресурсов, темпы роста заготовки и переработки древесины год от года растут, набирают мощности приоритетные инвестиционные  проекты в области лесопользования с полным циклом использования древесного сырья. В то же время с не меньшими темпами растут объемы произведенных отходов. Если оставить за скобками ту часть дерева, что остается в лесу как неиспользуемые остатки лесозаготовительного процесса (сучья, ветви, отрезки и обломки стволов, дровяная древесина), на долю которых приходится до трети древесной биомассы, то отходы вторичной переработки стволовой древесины можно весьма условно разделить на три группы.

Такие вредные опилки

Первая группа – горбыль, хвосты, подгорбыльные доски. Вторая –  обрезки, оторцовки, остатки фанерных кряжей и различных заготовок. Третья группа – отходы плитных и фанерных производств в виде шпона, стружечных и волокнистых плит. Все это считается кусковыми отходами, вполне пригодными для дальнейшей переработки, по крайней мере – на производство технологической и топливной щепы. Однако есть и четвертая группа, так называемых сыпучих отходов в виде мелкой стружки, опилок, измельченной коры  и древесной пыли. Вот они-то и являются источником многих проб­лем не только для лесопромышленников, но и для всех нас, жителей таежного края.

Самым неудобным для лесообработчиков видом отходов безусловно являются опилки. Во-первых, их образуется очень много в процессе производства и обработки пиломатериалов. Так, при распиловке одного кубометра бревен в опилки превращается более 12–15 процентов древесины, а если плотные кубометры перевести в насыпные, то фактический объем рыхлой массы увеличивается почти в три раза. То есть за одну смену работы обычной пилорамы, переработавшей хотя бы 50 кубометров пиловочника,  за стеной цеха вырастает гора отходов более 15 кубов, на пару рейсов самосвала. И избавляться от них надо тут же, иначе через месяц-другой ваша лесопилка просто потонет в кучах пахучих опилок, которые к тому же начинают естественным образом нагреваться.

И немудрено, что каждый предприниматель ищет способы как-то избавиться от них. Везут на разрешенные и стихийные мусорные свалки, заполняют ими любые овраги и ложбинки в окрестностях сел, поселков и городов. А вскоре обнаруживается, что опилки не так уж и безобидны, как кажется на первый взгляд. Это особенно убедительно доказывают стихийные бедствия последних лет, когда многолетние залежи древесных отходов вдруг превращались в очаги крупных пожаров, перекидывающихся на поселки и даже города. И после каждого из таких пожаров вновь начинаются горячие диспуты: что же делать?

Топливные гранулы – пеллеты

Есть несколько направлений. Например, производить опилкобетон. Пробовали – дорого, хлопотно, да и нет спроса на него. В органические удобрения пытались перерабатывать. Тоже можно, но в массовое производство не годится. Так постоянно откладываемый «на потом» вопрос переработки отходов лесопиления превратился в серьезную проблему, не терпящую отлагательства.

О подходах к ее решению как раз и говорили на круглом столе. Так, заместитель министра экологии и рационального природопользования Красноярского края Игорь Варфоломеев  зачитал солидный список в основном запретительных и карательных законов, инструкций и других положений в сфере обращения твердых отходов. Ясно, что каждое предприятие и его руководитель живут и действуют под дамокловым мечом штрафов и угроз закрытия производства. И все равно, незаконные свалки растут числом и ввысь, и в ширину, бесконтрольный вывоз опилок  с территорий предприятий продолжается. У большинства предпринимателей иного выхода, кроме как работать с нарушением законов или махнуть рукой на свой горе-бизнес, просто нет.

Сектор – частный, а вредный дым – общий

Между тем выход всегда находится, если обернуть вред в пользу, направить заложенную в древесине  энергию солнца в полезное русло. Для этого надо лишь представить горы опилок не досадным обременением к лесопильному производству, а бесплатным сырьем для весьма востребованного и  вполне прибыльного бизнеса – выпуска экологически чистого возобновляемого топлива, одного из направлений так называемой «зеленой энергетики». Крупные предприятия, такие как ООО «ДОК «Енисей», ЗАО «Новоенисейский ЛХК», ООО «СиблесПроект» уже освоили технологию производство топливных гранул, пеллет, и довольно успешно поставляют их за рубеж. На подходе пуск пеллетного цеха в АО «Краслесинвест» в Богучанском районе. Однако  пеллеты по плечу пока лишь крупным предприятиям, имеющим возможность выхода своей продукции на европейские рынки, где экологически чистое топливо в приоритете,  местные муниципалитеты финансово подталкивают частные домовладения обогревать свои жилища не ископаемыми видами топлива, а альтернативными, возобновляемыми, источниками энергии, к которым принадлежит древесина.

Между тем уже доказано, что малому бизнесу под силу более доступные направления, в частности, производство топливных брикетов, что-то вроде дров, но из спрессованных высушенных опилок.   Владимир Савенков, директор ООО «СибЦентр­Комплект», рассказал, что его цех в поселке Арийск Емельяновского района перерабатывает в неделю по 120 кубов опилок и производит из них 12 тонн топливных брикетов. И он готов увеличить свою мощность в 50 раз, готов обеспечить дровами из опилок весь край. Но ему уже не хватает сырья, отходов собственного лесопильного производства, предприниматель готов принять опилки от любого предприятия.

Правда, возникает резонный вопрос: а найдется ли у нас в крае покупатель на экологически чистое топливо? Пока большинство домовладельцев предпочитает долгими сибирскими зимами топить свои печи низкокачественным бурым углем, заведомо зная, что 40 процентов его уйдет в шлак, сажу, выбросы серы и углекислоты. Но зато дешевле.

Заместитель главы города Красноярска – руководитель департамента экономической политики и инвестиционного развития Вячеслав Полищук  подтвердил, что в краевом цент­ре насчитывается 13 тысяч частных домов и малых котельных, в  которые сжигается  по 70 тысяч тонн бурого угля. Нетрудно подсчитать, что 30 тысяч тонн из этой массы сперва покроют небо над городом серой пеленой летучих выбросов, а потом, опустившись на землю, устелят  дворы и  улицы толстым слоем сажи. А  десятки тысяч тонн угольного шлака из печек и мини-котельных лягут мертвым грузом уже на городских полигонах твердых бытовых отходов. Насколько можно было понять, в мэрии готовы поддерживать переход на более экологичные источники тепловой энергии. То есть потенциальный потребитель тех же топливных брикетов или гранул в принципе определен.

Осталось одно – связать лесопильщиков, утопающих в отходах, производителей экологически чистого топлива из них же, потребителей их продукции и органы власти, кто кнутом, а кто пряником стимулирующих решение этой проблемы.

В своей резолюции участники круглого стола подчеркнули, что  на сегодняшний день возникла уникальная ситуация для развития отрасли вторичной переработки отходов производства деревопереработки и лесопиления и включение ее в приоритетные отрасли,  учитывая ее  ресурсосберегающую, социально-экономическую и экологическую значимость для края.

Журнал «ЛПК Сибири» №2 / 2018

Читайте также:

© 2017-2022 Отраслевой журнал «ЛПК Сибири». All rights reserved.

Древесные отходы помогают поддерживать свет в сельских общинах

Автор: Марк Гастон, Лесная служба Министерства сельского хозяйства США в Лесное хозяйство

29 июля 2021 г.

Грузовики доставки разгружают древесную щепу для преобразования в биоэнергию, которая будет обеспечивать электроэнергией Сьюзенвилл и прилегающие районы. Фотография Лесной службы Министерства сельского хозяйства США, сделанная Амандой Оливер.

Расположенный на краю Большого Бассейна город Сюзанвилл, штат Калифорния, пережил сильные ветры, обильные снегопады и лесные пожары, которые нарушили подачу электроэнергии в обычную сеть. К счастью, 20 000 жителей города, а также жителей окрестных сельских поселений недолго остаются в неведении.

Всего в 20 минутах езды в Венделле, штат Калифорния, электростанция Honey Lake Power занята преобразованием древесных отходов в энергию, чтобы снова зажечь свет. Honey Lake обычно поставляет свою электроэнергию компании San Diego Gas & Electric в соответствии с долгосрочным соглашением о покупке электроэнергии. В случае, если округ Лассен отключен от более крупной электрической сети Калифорнии, Honey Lake поддерживает надежность местной сети, обеспечивая электроэнергией муниципальный коммунальный округ Лассена, местный район электроснабжения, для города Сьюзенвилл и прилегающих населенных пунктов.

Биоэнергетические установки, такие как Honey Lake Power, изображенные здесь, обеспечивают работой многих сельских жителей. Фотография Лесной службы Министерства сельского хозяйства США, сделанная Амандой Оливер.

Этот биоэнергетический электрогенератор мощностью 30 мегаватт является одним из семи биоэнергетических заводов в Калифорнии со специальными контрактами, разрешенными законодательством штата, для получения 80% их сырья из лесной биомассы из зон повышенной опасности, например, с деревьями, погибшими от пожаров, ветра явления, насекомые и болезни.

Биомасса обычно включает городские обрезки деревьев, побочные продукты лесопиления и топливо, полученное из леса, такое как верхушки бревен, древесная щепа и шлак.

Что касается биомассы, Национальный лес Лассен может многое предложить. Honey Lake Power сжигает от 150 000 до 200 000 тонн древесной биомассы в год, в том числе около 140 000 тонн сухих костей, полученных в результате прореживания леса и сжигания топлива на 10 000 акров государственных и частных земель. Из них, по оценкам, Лассен поставляет до 20% древесных отходов, которые в противном случае были бы сожжены на месте либо при запланированном сжигании свай, либо в качестве топлива для следующего лесного пожара. Большая часть этого топлива классифицируется как топливо для лестниц, которое позволяет пламени достигать верхушек больших деревьев.

Национальный лес Лассен предоставил лесной службе Министерства сельского хозяйства США больше сырья для Honey Lake Power за последние два года, чем любой другой лес в Калифорнии.

«Биоэнергетика предлагает другие важные экологические и потребительские преимущества, в том числе улучшение здоровья лесов, защиту качества воздуха и обеспечение наиболее надежного возобновляемого источника энергии», — сказал Деб Бампус, инспектор лесного хозяйства Национального леса Лассен.

Предприятия по производству энергии на базе древесины, такие как Honey Lake Power, преобразуют ненужное лесное топливо в энергию безвредным для окружающей среды способом. Когда биоэнергия сжигается в контролируемых условиях, фильтры удаляют 95% загрязняющих выбросов, которые в противном случае были бы выброшены в атмосферу. Honey Lake Power также использует геотермальные подземные воды из местных колодцев для предварительного нагрева питательной воды для котлов, что еще больше снижает потребление биомассы на заводе.

Инвестиции в Лесную службу имеют решающее значение для того, чтобы компания Honey Lake Power смогла выполнить договорные обязательства по использованию лесной биомассы.

«Национальный лес Лассен оказал огромную поддержку в обеспечении топливом компании Honey Lake Power», — сказал директор завода Бенджамин Гейтс. «Наша цель — обеспечить надежное резервное электроснабжение Сюзанвилля во время чрезвычайных ситуаций».

Большая часть топлива, которое питает биоэнергетические установки, непригодно для продажи и/или пожароопасно, как в случае с этим валежником, оставшимся после пожара в Эйлере в 2014 году. Фото предоставлено Лесной службой Министерства сельского хозяйства США.

Категория/Тема: Лесное хозяйство

Метки: Лесная служба Лесное хозяйство древесина трата Калифорния Национальный лес Лассен древесная биомасса

Wood Energy 101 – Wisconsin Energy Efficiency and Renewable Energy

Что такое Wood Energy?

Энергия древесины улавливается путем сжигания твердого целлулоидного материала, содержащегося в деревьях и древесных кустарниках, и является одним из наиболее важных источников возобновляемой энергии, обеспечивающим более 9 % глобального общего предложения первичной энергии. Эти материалы встречаются во многих районах штата Висконсин, в том числе в лесах и других лесных угодьях, в качестве побочных продуктов производства и обработки древесины, а также в результате вторичной переработки древесины. Чтобы лучше понять, как эти материалы используются для производства энергии, полезно знать, в каком типе или форме древесные ресурсы могут быть преобразованы в топливо для энергетической инфраструктуры на базе древесины.

Биомасса  (общее определение штата Висконсин) означает ресурс, который извлекает энергию из древесины или растительного материала или отходов, биологических отходов, сельскохозяйственных культур, выращенных для использования в качестве ресурса, или свалочных газов. Биомасса не включает мусор, как определено в ст. 289.01 (9), или нерастительные промышленные, коммерческие или бытовые отходы, за исключением того, что «биомасса» включает топливо из отходов, используемое для возобновляемой установки, которая эксплуатировалась до 1 января 1998 г. Штат Висконсина. 196.378(1)(ар).

Древесная биомасса — это древесные части деревьев и других растений, включая ветки, верхушки, иголки и листья. Источники биомассы включают леса, пастбища и городские древесные отходы. Биомасса обычно является побочным продуктом управления или восстановления лесов, обработки опасных видов топлива для снижения угрозы лесных пожаров и ухода за городскими деревьями.

Кордовая древесина — это традиционное древесное топливо, нарезанное по длине, расколотое и высушенное на воздухе. Содержание энергии в древесине будет варьироваться в зависимости от ее влажности и породы дерева. Как правило, лиственные деревья имеют более высокое содержание энергии на шнур, чем хвойные, в основном из-за плотности древесины.

Древесная щепа предназначена для крупномасштабного отопления и может быть недорогим топливом, но требует специального оборудования для обработки и сжигания. Оборудование для сжигания древесной щепы может работать с верхушками деревьев, ветками, ломом или древесными отходами. Древесную щепу можно хранить снаружи, что снижает стоимость за счет отсутствия необходимости в ограждении. Тем не менее, для складирования топливной щепы требуется оборудование для обработки сыпучих материалов, как правило, фронтальный погрузчик. Системы сжигания древесной щепы могут требовать регулярного, даже ежедневного обслуживания.

Древесные пеллеты представляют собой высушенное однородное топливо, изготовленное из низкосортной древесины для использования в отоплении и других целях. Древесные гранулы из-за их сухой и однородной природы представляют собой топливо из биомассы, которое легко дозировать, которое очень эффективно производит тепло и требует минимального управления со стороны клиента.

Древесные отходы

Существуют также древесные энергетические ресурсы, которые называются Древесные отходы  , которые часто являются побочными продуктами производства и обработки древесины, а также бывшей в употреблении древесной продукцией и городскими древесными отходами. Эти источники включают:

Остатки лесных работ  (процесс обработки сырья) или древесные отходы, оставшиеся после рубки деревьев на древесину.

Остатки изделий из древесины (промышленный процесс) или древесные отходы предприятий, производящих изделия из дерева, таких как мебельные компании, также могут использоваться для производства энергии.

Городские/дворовые отходы Древесина  или древесная биомасса, удаленная после того, как работники коммунальных служб очищают деревья от линий электропередач, домовладельцы подстригают свои живые изгороди или после ураганов и расчистки земель.

Производство древесных ресурсов

Производство древесной биомассы  в Висконсине принимает различные формы для получения различных преимуществ для сообществ по всему штату. Каждый из этих видов производства древесных ресурсов служит широкому спектру применений, от энергии до сырья биомассы для промышленных применений. Некоторые примеры включают, но не ограничиваются:

Энергетические плантации , которые выращивают древесную биомассу с целью производства энергии. Некоторые виды деревьев можно выращивать как культуры, которые производят много биомассы за короткое время, и их можно собирать неоднократно, прежде чем их придется пересаживать.

Восстановление и здоровье леса  улучшает здоровье леса и восстанавливает определенные экосистемы до естественного типа леса, как правило, путем удаления нежелательных деревьев и другой растительности, чтобы уменьшить скученность и способствовать здоровому росту деревьев. Извлекаемый материал затем можно использовать для производства энергии, которая в некоторых местах может оплачивать землевладельцам стоимость вывоза.

Топливная древесина  – это древесные отходы, специальные энергетические культуры, балансовая древесина и древесина товарного качества, которые можно использовать в качестве сырья для производства энергии или биопродуктов. Заготовка топливной древесины на промышленных объектах может стать более осуществимой в районах, где лесопромышленная промышленность не покупает целлюлозу и деловую древесину по конкурентным рыночным ценам или не платит за них по конкурентным рыночным ценам из-за закрытия заводов, изменений на рынке или по другим причинам.

Приборы для получения энергии на древесине

Как только ресурсы древесной биомассы станут доступными, следующим соображением станет идеальное устройство для использования энергии биомассы. Ниже приведен краткий обзор типов дровяных приборов, доступных в Висконсине.

Дровяные печи — это внутренние системы, которые могут быть отдельно стоящими или напоминать камин с герметичными дверцами. Тепловой КПД дровяных печей, сертифицированных EPA, составляет в среднем 72% для каталитических дровяных печей и 63% для некаталитических дровяных печей.

Водяные котлы на пеллетах представляют собой отопительные приборы, которые представили производители, которые сжигают древесные гранулы и могут быть установлены как внутри, так и снаружи помещений. Тепловой КПД этих приборов обычно составляет около 80%, а некоторые устройства имеют КПД более 90%. Пеллеты для котла хранятся в бункере рядом с котлом. Зола шнеком выбрасывается из котла в емкость для утилизации.

Наружные дровяные котлы (OWB) , иногда называемые водяными обогревателями, представляют собой наружные дровяные котлы, которые приобрели популярность по мере роста цен на энергию. OWB выглядят как небольшие хозяйственные навесы и в основном представляют собой простые топки, обычно окруженные водяной рубашкой.

Котлы на древесной щепе: Использование древесной щепы в качестве топлива может быть жизнеспособной альтернативой для средних и больших теплиц, школ, домов или предприятий. Древесную щепу можно получить из нескольких источников, включая лесопилки, предприятия по уходу за деревьями или лесозаготовки, а также производителей мебели. Древесную щепу можно хранить в куче на земле или в надземной или подземной связке; поверхность должна иметь достаточный дренаж, а большие кучи щепы не должны стоять в течение длительного периода времени без переворачивания.

Пеллетные печи, печи и котлы — это устройства, которые сжигают пеллеты, изготовленные из древесины или другой биомассы, в качестве топлива. Основным преимуществом пеллетной печи, печи или котла является возможность дозирования топлива в камеру сгорания

в зависимости от текущих потребностей в отоплении. Это помогает предотвратить избыточное количество топлива в камере сгорания, которое может привести к образованию дыма, если потребность в нагреве уменьшится. Они могут работать без присмотра до 24 часов и более. Система гранул устраняет время и оборудование, необходимые для заготовки древесины. Тепловой КПД этих систем обычно составляет 80 %, но может варьироваться от 70 до 85 %, а некоторые модели предлагают КПД более 90%. Системы подачи пеллет классифицируются как с верхней или нижней подачей в камеру сгорания.

Системы с верхней подачей содержат шнек, который дозирует пеллеты в камеру сгорания из верхней части системы в желоб с крутым уклоном. Пеллеты скользят вниз по желобу в камеру сгорания под действием силы тяжести.

Системы с нижней подачей содержат шнек, дозирующий пеллеты на дно камеры сгорания. Пеллеты сгорают по мере продвижения вверх по камере сгорания. Пепел переливается через верхнюю часть чаши для костра и осаждается либо в зольнике, либо выталкивается из камеры в контейнер снаружи.

Также ознакомьтесь с рейтингом дровяных печей за октябрь 2015 г., составленным Альянсом за зеленое тепло.

(краткая) история производства энергии из древесины

Древесина была крупнейшим поставщиком энергии в мире в 1800-х годах и была крупнейшим поставщиком энергии в США до 1885 года, когда ее обогнал уголь. Древесина была второй по величине до тех пор, пока в начале 1920-х ее не уступила место нефти. Примерно 200 000 (9%) домов Висконсина ежегодно сжигают около 1,2 миллиона шнуров древесины в качестве основного или вторичного источника топлива, а биомасса производит около 1,5% энергии, используемой в Соединенных Штатах. Сегодня древесина остается одним из крупнейших источников возобновляемой энергии на земле и используется для производства электроэнергии, отопления помещений и воды, нужд промышленной термической обработки и многого другого.

Для получения дополнительной информации об использовании древесной биомассы в Висконсине Лесная служба США подготовила документ, содержащий статистику древесной биомассы штата Висконсин, а также обзор состояния лесной промышленности.

 

Зачем использовать энергию на базе древесины?

Многие люди выбирают древесину, древесные гранулы и зерно в качестве недорогих альтернативных источников энергии, особенно в периоды роста цен на энергию. Древесное топливо содержит минимальное количество тяжелых металлов и крайне низкое содержание серы; следовательно, сжигание древесного топлива не приведет к загрязнению кислотными дождями из-за выбросов серы. Тем не менее, сжигание древесины в лесу действительно приводит к выбросу значительного количества закиси азота, парникового газа, если это происходит либо в результате лесных пожаров, либо при сжигании в целях улучшения насаждений. Выбросы твердых частиц из древесины можно контролировать с помощью стандартных устройств контроля выбросов, таких как мешочные фильтры, циклонные сепараторы, инжекторы летучей золы и электронные осадители, а зольный остаток минимален. Обычно древесная зола составляет менее 1% от веса древесины и иногда может использоваться в качестве удобрения.

Разработка и расширение использования древесной биомассы поддерживает здоровье лесных экосистем за счет повышения экономической эффективности как управления лесным хозяйством, так и производства изделий из древесины. Биомасса является возобновляемым источником энергии, поскольку древесину можно постоянно пополнять, что обеспечивает устойчивое и надежное снабжение. Однако необходимо практиковать надлежащее управление лесами, чтобы гарантировать, что условия выращивания не ухудшатся во время производства биомассы. Использование древесной биомассы также является ценным инструментом для смягчения последствий изменения климата за счет сокращения потребления ископаемого топлива. Сжигание древесины производит небольшое количество чистого (менее 5%) углекислого газа, т. к. СО2, образующийся при сгорании древесины, равен СО2, потребляемому в течение жизненного цикла дерева. Транспортировка древесины с использованием нефти привела к образованию некоторого избытка CO2.

Производство и использование древесной биомассы также поддерживает местную/сельскую экономику и создает рабочие места!

 

Woody Biomass Media

В приведенном ниже видеоролике представлен обзор возможностей использования древесной биомассы в Висконсине, в том числе для небольших жилых домов и крупных учреждений. Кроме того, вы можете получить подробную информацию о ресурсах, доступных вам от команды Wisconsin Statewide Wood Energy Team и ее партнеров.

Биомасса 101 от Green Mountain Energy, это видео полезно для лучшего понимания того, как связаны проекты по производству энергии из биомассы.

https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=HZoPNJGi6ig

На что следует обратить внимание при рассмотрении проекта по производству энергии на базе древесины

Виды топлива и стоимость

Кордная древесина: минимальная стоимость (низкосортная) , но требуется трудоемкая обработка; сушка до желаемой влажности 35% (влажная основа) или менее; объемное топливо, требующее многократной ручной обработки; из-за плотности энергии (и часто юридических ограничений) шнуры не могут быть экономично транспортированы на большие расстояния; стоимость определяется местной доступностью и рынком

Древесная щепа: обычно является побочным продуктом другой экономической деятельности и требует минимальной дополнительной обработки, достаточно постоянный размер частиц, позволяющий автоматизировать обработку; из-за плотности энергии не может быть экономически эффективно транспортирован на большие расстояния; стоимость определяется на местном рынке.

Древесные пеллеты: переработанное топливо, имеющее одинаковый размер частиц и энергетическую ценность, что обеспечивает простоту автоматизированной обработки, высокую плотность энергии и часто транспортируется на большие расстояния до рынка; стоимость привязана к стоимости конкурирующих видов ископаемого топлива; массовая доставка повышает жизнеспособность более крупных систем.

Рассмотрение качества и количества необходимого тепла

1. Качество нагрузки: пар, горячая вода, температура, давление и т. д.
2. Общая годовая нагрузка.
3. Как нагрузка может колебаться между сезонами и в течение дня?
4. Имейте в виду: чем выше тепловая нагрузка, тем больше годовая экономия и лучше экономическая обоснованность проекта.

Подходящее древесное топливо и размер системы

Выбор подходящего топлива и системы требует подробного анализа, но есть некоторые общие практические правила, которым можно следовать при первоначальной оценке.

Системы Cord Wood используют недорогое топливо и могут обеспечить значительную экономию средств. Однако их общий размер обычно ограничен из-за труда, связанного с обращением с топливом.

Системы обработки древесной щепы требуют значительного погрузочно-разгрузочного оборудования для автоматизации и больших объемов хранения. Однако по мере увеличения тепловых нагрузок экономия за счет дешевой древесной щепы обеспечит значительную отдачу от инвестиций.

В системах на древесных гранулах используется топливо, с которым легко обращаться в недорогих автоматизированных системах, а их высокая плотность энергии позволяет хранить их в небольших и недорогих условиях. Древесные гранулы можно легко использовать в малых и больших системах. Однако из-за стоимости переработанного пеллетного топлива обычно существует верхний предел размера, при котором система древесной щепы обеспечивает более высокую окупаемость инвестиций.

Распределительная система отопления

Простота, с которой системы на основе древесной биомассы могут быть подключены к существующей системе отопления, окажет значительное влияние на стоимость проекта. Идеальны центральные системы, в которых один центральный котел или печь используется для обеспечения теплом объекта. Объект с несколькими зданиями и котельными или несколькими крышными отопительными приборами будет иметь гораздо более высокую стоимость врезки.

Резервные системы на ископаемом топливе

Системы на древесной биомассе обычно должны иметь резервные системы на ископаемом топливе. Часто системы на основе древесной биомассы разрабатываются так, чтобы полагаться на системы, работающие на ископаемом топливе, для обеспечения тепла в периоды пиковой нагрузки. Предприятия со стареющим оборудованием, работающим на ископаемом топливе, могут вывести из эксплуатации наиболее неэффективное оборудование и/или свести к минимуму затраты на замену оборудования, полагаясь на систему отопления, работающую на древесной биомассе.

Доставка топлива и доступ на площадку

Кордовая древесина часто доставляется в пикапах или самосвалах.

Древесная щепа обычно доставляется в тракторных прицепах с подвижным полом, и доступ к площадке является ключевым фактором при проектировании.

Древесные гранулы для коммерческих систем обычно требуют оптовой поставки. Доставка пеллет обычно осуществляется с помощью большого грузовика-зерновоза, и доступ к площадке является ключевым фактором при проектировании.

Хранилище для всех видов топлива должно вмещать как минимум 1,5-кратный объем транспортного средства для доставки, пока некоторое количество топлива остается на складе.

Конструкция системы для производства энергии на дровах

Размер системы

Микромасштаб: В бытовых печах для обогрева используются разделенные по длине дрова, которые затем циркулируют по системе воздуховодов в различные точки здания. Небольшие газификаторы, соединенные с двигателями внутреннего сгорания и генераторами, могут производить до 100 кВт электроэнергии для децентрализованного использования. Когенерация в микромасштабе иногда используется для электроснабжения деревень в развивающихся странах.

Мелкий масштаб: Космическое или технологическое тепло для школ (от 1 до 5 МВт), вода вместо пара и паровые системы низкого или высокого давления.

Средний масштаб: Космическое или технологическое тепло для больших школ (начиная с 5 МВт), крупных коммерческих зданий и небольших промышленных объектов.

Крупномасштабные: Заводы по производству лесоматериалов и другие промышленные объекты, такие как печи для обжига кирпича и извести.

Системы кордовой древесины обычно эффективно работают при мощности от 40 до 100% (25-100% для систем с древесной щепой), что означает, что одна единица может быть не в состоянии полностью покрыть как пиковые, так и низкие нагрузки на объекте . Один из подходов к размеру системы заключается в том, чтобы оптимизировать стоимость за счет минимизации размера системы древесины и капитальных затрат при максимальной экономии топлива. В этом подходе используется одна или несколько усовершенствованных установок сжигания для охвата 80-95% потребности в отоплении, а последние 5-20% полагается на системы, работающие на ископаемом топливе. Аккумулирование тепла можно использовать для увеличения рабочего диапазона и охвата нагрузки.

Системы древесной щепы обычно эффективно работают в диапазоне от 25 до 100 % их производительности (40-100 % для систем кордовой древесины), что означает, что одна установка может быть не в состоянии полностью покрыть как пиковые, так и низкие нагрузки на объекте. . Это создает те же проблемы, что и описанные выше системы кордовой древесины. Аккумулирование тепла также можно использовать с системами древесной щепы для увеличения рабочего диапазона и охвата нагрузки.

Пеллетные системы обычно имеют функции автоматического запуска и часто сочетаются с аккумулированием тепла для покрытия 100% нагрузки на объекте.

Аккумулятор тепла

Аккумулятор горячей воды обеспечивает повышенную производительность и эффективность систем, работающих на древесной биомассе.

Аккумулятор тепла необходим для чистой и эффективной работы котла на дровах и позволяет использовать энергию, высвобождаемую во время эффективного 6-8-часового сжигания, в течение дня, когда это позволяет спрос. Практический минимальный размер аккумулирования тепла для систем из кордовой древесины составляет 200 галлонов на 100 000 британских тепловых единиц в час на выходе печи.

Системы древесной щепы значительно выигрывают от аккумулирования тепла, поскольку тепловая масса топлива и котла делает модуляцию системы менее чувствительной (т. е. реагирует на изменение потребности в отоплении в течение дня). Аккумулирование тепла помогает удовлетворить краткосрочный спрос до тех пор, пока котел не сможет выйти на более высокие потребности в тепле, а аккумулирование также обеспечивает поглотитель энергии для поддержания эффективности сгорания котла при снижении потребности системы в тепле. Эмпирическое правило для определения размера накопителя тепла для систем древесной щепы составляет 100 галлонов на 100 000 британских тепловых единиц мощности печи.

Пеллетные системы могут модулировать намного быстрее, чем чиповые системы, но также могут значительно выиграть от накопления тепла. В дополнение к преимуществам срабатывания системы периодическая загрузка теплоаккумулятора может эффективно обеспечивать потребности в горячей воде для бытовых нужд (ГВС) в летнее время.

Как правило, , использование аккумулирования тепла также позволяет интегрировать солнечные тепловые системы отопления, которые могут повысить общую эффективность и помочь с потребностями в отоплении в межсезонье и летними нагрузками ГВС.

Комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ)

Выработка электроэнергии из древесной биомассы должна быть термической, чтобы максимизировать эффективность, за некоторыми исключениями. Тепловое управление означает, что вырабатываемая мощность зависит от потребности объекта в тепле. Это гарантирует, что тепло не тратится впустую, и позволяет вырабатывать электроэнергию по фактической стоимости около 0,02 доллара США за кВтч (зависит от цены на топливо/технологии). Хорошими кандидатами для этих систем являются больницы и промышленные предприятия, которые имеют круглогодичное отопление или технологические нагрузки. Тем не менее, системы могут быть экономически эффективными для больших сезонных тепловых нагрузок.

Опасения по поводу энергии на базе древесины

Дым и твердые частицы

Древесный дым составляет около 13% всех выбросов мелких частиц в стране, а древесный дым и мелкие частицы проникают в ограждающие конструкции зданий, создавая запахи и повышая уровень Загрязнение воздуха Стандарты EPA повлияют на содержание древесных твердых частиц в воздухе. Твердые частицы образуются в основном из неэффективных уличных дровяных печей. Кроме того, существует более 200 сообществ штата Висконсин, которые регулируют древесный дым.

Новые котлы эффективно сжигают древесину и производят очень мало дыма или золы. Выбросы от котлов, работающих на древесном топливе, обычно содержат меньше оксидов азота и оксидов серы, чем от котлов, работающих на ископаемом топливе, но обычно выше по твердым частицам. Дровяные котлы могут быть оснащены устройствами контроля загрязнения, которые уменьшают количество твердых частиц, чтобы сделать их такими же низкими или ниже, чем у котлов, работающих на ископаемом топливе, но эти устройства увеличат затраты на установку.