Щепа в качестве топлива является сложным продуктом. Возить далеко, более 50 км, экономически не выгодно, по сути, возишь воду. Но если рядом имеется «дармовое» топливо, то почему его не использовать. Если пеллеты – стандартизированное, общероссийское топливо, то щепа – местное, локальное топливо.
Как эффективно сжигать щепу. В настоящее время, с появлением разнообразных дробилок, шредеров, вопрос размера щепы не является существенным.
Принципиальный вопрос – влажность щепы. Сжигание влажной щепы и опилок высокой влажности от 30 и до 70% – актуальная задача, не решаемая в рамках стандартного подхода. Типовое решение – увеличить зону подсушки топлива на длинной колосниковой решетке (предтопок) котла. Раскаленные газы, выходящие из основной топки, проходя в верхней части предтопка под сводом, за счет лучистой энергии сушат топливо.
Некоторые отечественные производители котлов утверждают, что сжигают щепу влажностью в 65%. В нашем понимании, это возможно только в котлах большой мощности, более 1 000 кВт. Имеет место фактор масштаба, отношение наружной поверхности топки (пропорциональное квадрату длины) к объему топки (пропорциональное кубу) становится более благоприятным. Кроме того, КПД у таких котлов вообще не рассматривается в качестве важного фактора, главное, чтобы котел горел.
Фирма «Светлобор» имеет опыт сжигания влажной щепы непосредственно в котле. Опыт отрицательный.
Два года назад мы, подражая лучшим австрийским котлам, изготовили и поставили водогрейный котел по классической схеме: горячая адиабатная керамическая топка, колосниковая решетка с переталкивающими колосниками и отдельный вертикальный теплообменник с дымогарными трубами (на нашем сайте БИО-240).
Интересен практический опыт запуска котла. Котел запускается на сухой щепе или пеллетах. При повышении температуры топки до 700–800°C стенки котла начинают розоветь. Переходим на щепу влажностью 50% – котел устойчиво работает. При кратковременной (более 5 минут) подаче щепы влажностью более 50% в котле исчезают языки пламени, начинается тление и появляется парение. При снижении влажности щепы в рабочее состояние котел самостоятельно не переходит. Нужно начинать все с начала. КПД котла получился за 92%.
Все ниже изложенное – выводы на основе двухлетней эксплуатации очень хорошего котла, выполненного по классической схеме. Причем котел по себестоимости очень дорогой.
Сжигание влажной щепы (более 25–30%) непосредственно в котле – это тупиковый путь. Такое же мнение (в последние два-три года) озвучивают производители котлов на щепе из Австрии. С «сердечной» простотой (фирма называется HERZ) они заявляют о экономической неэффективности сжигания влажной щепы. Есть публикации в отечественной прессе, можно зайти на их сайт.
Два аргумента неэффективности сжигания влажной щепы непосредственно в котле.
Первый – хотя площадь предтопка для выпаривания литра воды значительно меньше площади сушилки для того же количества выпариваемой воды. Но стоимость площади предтопка и функционально соответствующей площади примитивной сушилки будет различаться на порядок. Каждый квадратный сантиметр предтопка стоит значительно больше, равноценной площади по выпариванию воды в простой сушилки.
Второй аргумент. Щепа влажностью 50%, т.е. сколько полезной древесины, столько же балласта – воды. Характерно, вода в данном случае в литературе называется балласт. Вода в котле выпаривается, водяные пары разогреваются до 1 000°C в камере сгорания, затем охлаждаются в теплообменнике до 120°C и выбрасываются в атмосферу. Очевидно, на каждой стадии будут потери. И габариты топки должны быть больше. Другой случай – щепа влажностью 25%. Тот же процесс, только количество воды, проходящей в виде балласта через котел и связанные с ней потери, в три раза меньше. Очевиден положительный эффект.
Наше предложение 2020 года по сжиганию щепы и опилок любой влажности. Комплекс, состоящий из котла «Светлобор Эко» и «Светлобор Пре-сушилка». Котел «Светлобор Эко» имеет керамическую камеру сгорания, керамический свод и систему очистки горелки и дымогарных труб. В результате котел эффективно (всегда) с КПД 94% сжигает щепу влажностью до 30%, начиная с мощности в 35 кВт и до 500 кВт.
В качестве устройства подготовки щепы предлагается пре-сушилка косвенного нагрева. Над горизонтальной перфорированной поверхностью установлены водяные калориферы, питающиеся горячей водой от котла, под перфорированной поверхностью имеются вытяжные центробежные вентиляторы. Горячий воздух от калориферов проходит через слой щепы и выбрасывается наружу. Щепу передвигает скребковый конвейер.
Зачем такая сложность, если есть барабанные сушилки, обогреваемые напрямую дымовыми газами от теплогенераторов? К тому же по заявлению производителей, теплогенераторы сжигают любое топливо, щепу любой влажности, опилки и солому и т.д. Конечно, о КПД, рабочей силе для обслуживания теплогенераторов скромно умалчивается.
Ответ:
– Производственная культура котельной значительно выше цеха по производству пеллет. Это обогреваемое помещение, где недопустимы утечки дымовых газов, запыленность и периодические взрывы. Барабанные сушилки по этому критерию не проходят.
– Полная пожарабезопасность сушилки косвенного нагрева. Воздух от водяных калориферов нагревается до 70°C, и ни при каких условиях щепа не загорится. Использование дымовых газов (600°C) в барабанной сушилке в качестве теплоносителя требует динамического контроля за влажностью щепы на входе и в процессе сушки. Таких надежных средств автоматизации не существует, поэтому регулярны возгорания и даже взрывы. В сушилке косвенного нагрева в принципе нет такого термина, как взрывобезопасные окна.
– Отсутствие циклонов и мощных вентиляторов. Поток воздуха идет сверху через материал и прижимает его к перфорированной поверхности. Отсутствует пылеобразование. Существенная экономия электроэнергии.
– Полная автоматизация процесса сушки. Невозможно пересушить щепу, она не загорится ни при каких условиях. Лишнее количество выпаренной воды в сушилке сэкономит гораздо больше энергии, в сравнении с выпариванием в котле.
– Универсальность комплекса по влажности топлива. При исходной влажности щепы в 30–35% в котел придет щепа в 5–10% (на уровне пеллет), при исходной влажности щепы в 60% в котел придет топливо влажностью в 30%. Котел в обоих случаях штатно сожжет щепу с максимальным КПД. Разница будет только в том, что тепловой энергии, в виде горячей воды, выдаваемой внешнему пользователю, для котла «Светлобор Эко» в 300 кВт в первом случае будет больше. Произойдет саморегуляция работы комплекса по влажности исходного топлива.
Предварительный тепловой баланс пре-сушилки для котла «Светлобор Эко-300» в час: на входе 162 кг щепы влажностью 60%, на выходе 93 кг щепы с влажностью 30%. Потребляемая пре-сушилкой от котла тепловая энергия 70 кВт, электроэнергия 3 кВт. То есть потребителю уйдет оставшиеся 230 кВт тепла. При использовании традиционного котла с длинной колосниковой решеткой и т.д. – тепла на сторону будет меньше. К тому же КПД будет считаться от гораздо более низкой теплотворной способности топлива из-за влажности, а это, по сути, самообман.
Габариты пре-сушилки для котла мощности 300 кВт составляют длина-ширина-высота 3 500 х 2 500 х 1 700 мм, что сопоставимо с размерами котла. Стоимость пре-сушилки меньше разницы стоимости котла с переталкивающей колосниковой решеткой Био-300 и котла с самоочищающейся ретортной горелкой ЭКО-300.
ООО «Светлобор»
г. Нижний Новгород
+7 (831) 220-50-47
www.svetlobor.com
