Деревообрабатывающее оборудование
и комплексный инжиниринг
Продажа готового бизнеса по производству клееного бруса в Московской области

Энергия из древесных отходов

Утилизация древесных отходов с получением тепловой и электрической энергии.

В последние годы во всем мире энергетическое использование древесной биомассы и, в частности, древесных отходов, рассматривается как желанная аль тернатива традиционным видам топлива. Это связано с тем, что древесные отходы являются CO2нейтральными, 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 совер шенствуются. Основными технологиями являются: Сжигание, Быстрый пиролиз и Газификация.

Сжигание

Сжигание древесных отходов

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

Прямое сжигание

  • сжигание в кипящем/циркулирую щем слое;
  • газификация/сжигание газов во вторичной камере сгорания;
  • сжигание пылевидного топлива.

Прямое сжигание происходит в топ ках с горизонтальной, конусообразной, наклонной или подвижной колосниковой решеткой. Данный метод используется в водогрейных котлах и печах малой мощ ности (менее 20 МВт) для сжигания дре весного топлива, в том числе с высокой влажностью: кусковых и длинномерных отходов, щепы, коры, опилок, топлив ных брикетов и гранул и т.д. Для авто матизированного сжигания измельченных отходов также используются трубчатые горелки со шнековой подачей. Обычное использование тепла — для сушки древе сины в сушильных камерах, в водогрейных котлах для обогрева производственных и/или жилых помещений. Для выработки электрической энергии отходы сжигаются в паровом котле с последующим исполь зованием пара в паровой турбине. Эта тех нология имеет низкий электрический к.п.д. порядка 813% (для миниТЭЦ мощностью 6001000 кВт), который повышается бла годаря использованию более совершен ных методов сжигания, таких как сжигание в кипящем/циркулирующем слое или сжи гание 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 эффек тивности и экономичности за счет почти 100%го сгорания топлива при меньшем уровне эмиссии отходов горения по срав нению с прямым сжиганием. При исполь зовании данного метода измельченное древесное топливо подается в «кипящий» слой, созданный путем продувания возду ха или газа через слой инертного матери ала, например, песка. Количество инер тного материала с у щ е с т в е н н о больше коли чества топлива, поэтому процесс горения проте кает стабильно с высокой эффек тивностью. В зависимости от скорости про дувки частицы инертного слоя остаются в нем или же выно сятся из слоя вместе с продук тами горения и собираются с помощью циклонов, после чего возвращаются в кипящий слой (метод циркулирующего слоя). Метод сжигания в кипящем слое используется в коммерческих или муни ципальных котельных и ТЭЦ в диапазоне мощностей от 5 до 600 МВт для получе ния 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.

Оборудование для сжигания древесных отходов

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

Сжигание пылевидного топлива

Быстрый пиролиз

Быстрый перолиз

Процесс газификации древесных отходов

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 кис лорода. Генераторный газ имеет температуру 300 — 600 °С и состоит из горючих газов (CO, H2 , CH4), инертных газов (CO2 и N2), паров воды, твердых примесей и пиролизных смол. Из 1 кг древесной щепы полу чают около 2.5 Нм3 газа с теплотой сгорания 900 — 1200 Ккал/Нм3. Эффективность газификации достигает 8590%. 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 следую щие применения генераторного газа. 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.

Тип Давл. Очистка Мощность
(МВт)
Применение
П Атм. Сухая 0.2-6.4 Сжигание генераторного газа для получения тепло-
вой энергии, которая используется в теплогенера-
торах, сушилках, печах, котлах
П Атм. Без очистки 5-15 Сжигание генераторного газа для получения горя-
чего 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 тепло-
вой энергии, которая используется в теплогенера-
торах, сушилках, печах, котлах
О Атм. Сухая, мокрая 0.04-0.5 В газопоршневых двигателях или в смеси с дизель-
ным топливом в дизельных двигателях для выра-
ботки 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 газовых турбинах
для выработки электрической энергии
ЦКС Атм. Без очистки 10-60 Совместное сжигание генераторного газа с дру-
гими 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

Список номеров