Производство пеллет в России
Опубликовано: 13 апреля 2015 г.
451
Россия является мировым лидером по запасам лесной биомассы. По ряду оценок, потенциал отходов лесозаготовок и деревопереработки (теса, щепы, опилок и пр.) составляет почти 50 млн т. Что касается порубочных остатков, то они просто не вывозятся из леса по причине нерентабельности, хотя это миллионы рублей, мегаватты тепловой и электроэнергии при сжигании их в котельных и мини-ТЭЦ в виде топливных гранул – пеллет. Все статьи номера здесь.
При том, что в России более 700 млн га лесов, технологически наша страна отстает от Европы и Северной Америки (в которой, к слову, суммарная площадь лесов составляет около 550 млн га): в то время как на Западе используется почти 100 % отходов деревопереработки и лесозаготовок, в России уровень освоения расчетной лесосеки составляет примерно 25 %. Это удручающе мало. Страна бесполезно теряет огромное количество биомассы, которая гниет в штабелях малотоварной древесины и теса, не говоря уже о порубочных остатках, перезрелой древесине и пожароопасном сухостое, в который нередко превращаются целые лесные массивы в силу климатических условий. При строительстве автомобильных и железнодорожных магистралей, трубопроводов, линий электропередач огромное количество древесных отходов, возникших после рубок, остается лежать на обочинах, хотя могло бы быть использовано в качестве топливных гранул в котельных и мини-ТЭЦ.
Первые заводы по производству гранул появились в России всего лет 10 назад и работали главным образом на экспорт: доля внутреннего рынка потребления производимых в России гранул составляла около 5 % от общего объема всех произведенных в РФ пеллет. В конце 2014 г. этот показатель достиг почти 40 %. Так, одно из старейших предприятий Архангельской области, ЗАО «Лесозавод-25», которое является одним из самых крупных производителей пиломатериалов на Северо-Западе России, в 2004-2007 гг. провело комплексную модернизацию Маймаксанского участка на севере Архангельска, включающую полную замену системы хранения необработанного леса, линий подачи, сортировки, окорки, распиловки бревен, сушки пиломатериалов, сортировки и обрезки сухих пиломатериалов, а также замену работавшей на мазуте котельной на современную австрийскую мини-ТЭЦ, работающую на кородревесных отходах, и строительство цеха по производству древесных гранул (пеллет) проектной мощностью 50 тыс. т в год. Программа модернизации включала в себя установку оборудования ряда западных машиностроительных компаний: профилирующей линии Linck Holzverarbeitungstechnik GmbH (Германия), сортировочного оборудования Lekopa Oy (Финляндия), окорочного оборудования Valon Kone Oy (Финляндия), энергетических установок AS Hekotek (Эстония) и Polytechnik (Австрия). Первоначально основная часть выпускаемых пеллет шла на экспорт в страны Скандинавии; в дальнейшем доля регионального потребления пеллет стала расти и возникла необходимость в увеличении производственной мощности. С 12 января 2015 г. производство древесных топливных гранул началось на другом участке ЗАО «Лесозавод-25» – Цигломенском (на западе г. Архангельска). На данный момент выпуск пеллет налажен на одной из трех производственных линий; к концу января-началу февраля, после проведения пуско-наладочных работ производственного оборудования, на проектную мощность выведут вторую линию пеллетного завода. Инвестиции в проект составили 8 млн евро. Оборудование для нового биотопливного завода общей мощностью 60 тыс. т/год поставила фирма Muench Edelstahl GmbH (Германия). Открытие цеха на Цигломенском участке позволит ЗАО «Лесозавод 25» увеличить объемы производства пеллет в два раза: если сегодня предприятие отгружает около 40 000 - 50 000 т/год древесных топливных гранул на экспорт (в основном в Данию на адрес Van Leer Energy B.V.) и около 20 000 -30 000 т/год пеллет поставляет на внутренний российский рынок, то в дальнейшем эти цифры будут доведены до 80-100 тыс. т/год экспортной и порядка 40 тыс. т/год внутренней доли пеллет. Такие перспективы стали возможны, во многом, благодаря поддержке региональных властей, которые активно переводят местные энергетические установки на биотопливо. Ввиду огромных запасов древесной биомассы Россия неизбежно должна стать одним из главных экспортеров пеллет на стремительно развивающемся мировом рынке биотоплива (рис. 1). Еще 5 лет назад такой прогноз дали Европейская экономическая комиссия при ООН (United Nations Economic Commission for Europe) и подразделение ООН по продовольствию и сельскому хозяйству (Food and Agriculture Organization of the United Nations), отметив в ежегодном обзоре Forest Products Annual Market Review за 2009 г. не только динамику экспорта в европейские страны, но и в Китай, который в последние годы стал серьезным импортером пеллет из Сибири и Дальнего Востока. Производство пеллет, идущих на экспорт, становится рентабельно в таких регионах, как Красноярский край («Енисейский ДОК»), Ханты-Мансийский АО («Сургутмебель»). И даже в Нижнем Новгороде, далеком как от европейских, так и от китайских границ: в 2016 г. в Борском районе Нижегородской области ООО «Джерман Пеллетс Нижний Новгород», дочернее предприятие компании German Pellets, планирует открыть завод по производству пеллет (древесных топливных гранул). В настоящее время оформляется земельный участок под строительство завода; при этом у предприятия уже предварительно подписаны договоры с лесозаготовителями о сырьевом обеспечении производства. Срок реализации проекта — 14 месяцев. Производственная мощность завода составит 600 тыс./т пеллет в год. Продукция предприятия будет поставляться как в российские регионы, так и в страны Европы. Суммарный объем инвестиций в проект составит 9 млрд руб.
Дальнейшее развитие пеллетного производства в России возможно только путем совершенствования лесного законодательства в направлении выработки норм, стимулирующих глубокую переработку древесины и решение проблемы утилизации древесных отходов (необходимо сделать так, чтобы их вывоз из леса стал выгодным, как, например, в Швеции и Финляндии) и разработки программы развития биоэнергетики в рамках закона об энергоэффективности с участием Фонда реформирования ЖКХ и других заинтересованных организаций и ведомств. Производство биотоплива в виде гранул и топливных брикетов может стимулировать развитие российской глубинки за счет строительства котельных в негазифицированных регионах, создания новых рабочих мест, перевода муниципальных котельных с ископаемых видов топлива (угля, нефти, мазута) на биотопливо, которое стоит в разы дешевле и способно существенно снизить тарифы на тепловую и электроэнергию. Так, например, в Карелии, газифицированной всего на 4,8 %, вопрос перевода котельных на местные виды биотоплива находится в числе самых приоритетных – в первую очередь, в тех районах, где реализация программных мероприятий по газификации возможна лишь в долгосрочной перспективе. За последние два года в республике реализован проект по строительству новой биотопливной котельной в п. Харлу Питкярантского района. Тогда же были проведены работы по реконструкции котельной на топливном торфе в п. Вешкелица Суоярвского муниципального района (с переводом ее на местное биотопливо). В конце 2014 г. в пос. Поросозеро (Суоярвский муниципальный район) была введена в эксплуатацию котельная мощностью 5 МВт, работающая на щепе и пеллетах. Большая часть проектов по использованию местного биотоплива реализована за счет средств инвесторов. Так, затраты инвестора на строительство котельной в пос. Харлу составили 20 млн руб., в пос. Вешкелица – 10 млн. руб. Новая котельная в пос. Поросозеро финансировалась в соответствии с «Адресной инвестиционной программой Республики Карелия на 2014 г. и на плановый период 2015 и 2016 гг.». Сумма инвестиций составила 13,5 млн руб.
Пеллеты и их производство
Пеллеты являются достойной альтернативой традиционным видам топлива, таким как солярка, уголь и дрова. Единственным их конкурентом может считаться природный газ, подаваемый по трубопроводу. Если рассматривать только стоимость топлива, то, безусловно, отопление газом в 3-4 раза дешевле, чем отопление пеллетами. Но если принимать в расчет стоимость нового подключения (согласование проекта, расходы на подсоединение к газопроводу и т.д.), то биотопливо выигрывает и здесь. Пеллеты (древесные топливные гранулы, рис. 2) представляют собой прессованные отходы древесного производства цилиндрической формы.
За рубежом они широко используются в качестве топлива для автоматизированных котельных как бытовой, так и промышленной мощности, поскольку сравнительно дешевы, обладают теплотворной способностью, сопоставимой с углем и являются экологичным топливом. Особенно популярны пеллеты в Австрии, Дании, Швеции, Чехии и странах Прибалтики, включая Польшу. Эти страны являются также лидерами в области производства котельного оборудования, использующего пеллеты в качестве основного топлива. Размеры пеллет обычно составляют 6-8 мм в диаметре и до 70 мм в длину, в зависимости от используемого сырья и качества производства пеллет, хотя встречаются и другие размеры (например, в Новосибирске производят пеллеты диаметром 10 мм). Сырьем для производства пеллет в нашей стране служат хвойные породы, однако лучшие пеллеты получаются из сырья лиственных пород (что требует оборудования более высокого класса). Теплотворная способность 1 кг пеллет в зависимости от теплогенератора составляет примерно 5 кВт*ч, что почти в 1,5 раза больше чем у дров и приблизительно в два раза меньше, чем у жидкого топлива. Но ввиду безопасности и комфортности хранения (без возможных разливов топлива, случайных возгораний и, конечно, без неприятного трудно выводимого запаха) пеллеты имеют свои преимущества перед бензином и дизельным топливом.
Пеллеты производятся без применения каких-либо химических добавок, что и обеспечивает экологическую чистоту топлива. Иными словами, это те же самые дрова, сформированные в удобную для транспортировки, хранения и применения форму. В качестве склеивающей составляющей используется природный компонент древесины – лигнин, который при достижения определенной температуры склеивает частицы. Сырьем для производства пеллет могут быть как товарная древесина, так и древесные отходы: кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки и лесопереработки.
В зависимости от используемого сырья, пеллеты отличаются по цвету. Например, отходы от лесозаготовки (пиловка и т.д.) содержат кору, которая в свою очередь содержит песок, снижающий качество продукта. Цвет таких пеллет можно определить как «капучино». Но похожий цвет возникает также и при слишком высокой температуре гранулирования (пеллеты просто подгорают). Таким образом, судить о качестве пеллет по их цвету можно только предварительно. Сырье от вторичной переработки древесины (изготовление мебели, окон и т.д.) чище, и пеллеты на основе этих отходов имеют бело-желтый цвет, но тут возникает вопрос наличия примесей от ДСП или других искусственных материалов, применяемых в производстве мебели. В этом случае об экологической составляющей говорить уже не приходится. Косвенным признаком химических примесей может являться наличие красной окалины на колосниках котла после сгорания таких пеллет. Бывает, что пеллеты имеют прекрасный внешний вид, отличаются значительной прочностью и стойкостью к истиранию, но при этом могут содержать неметаллические включения (песок), который неизбежно приведет к образованию шлака и даже к остановке котла.
Опыт показывает, что единственным надежным способом проверить качество пеллет является их сжигание. К сожалению, никакие сертификаты или прочие документы в России не могут служить подтверждением качества пеллет, так как в лабораторию можно сдать отличную партию (например, купленную у другого производителя), а сертификация производства в нашей стране пока отсутствует. Ввиду непроработанной нормативной базы и отсутствия регламентированных стандартов качества изготовления пеллет в РФ добросовестные производители для повышения конкурентоспособности своей продукции стараются соответствовать зарубежным стандартам, получают европейские сертификаты. Как правило, это происходит в том случае, когда основная доля продукции предполагается для экспорта или когда на линии производства пеллет установлено сертифицированное европейское оборудование известных марок. Но, во-первых, западные стандарты отличаются от страны к стране, поскольку единый европейский стандарт еще находится в стадии разработки. А во вторых, существующие западные стандарты порой включают в себя не столько стандарт на сами пеллеты, сколько стандарты на их производство, хранение и транспортировку. Для экспорта продукции российские производители наиболее часто получают сертификаты международных аккредитованных лабораторий Incolab и SGS, делающих заключения по стандартам ISO, ASTM, SS и пр.
Сырье для производства пеллет (древесина, опилки, щепа, кора, сучья) поступает в дробилку, где измельчается до состояния муки. Полученная масса поступает в сушилку, из нее в свою очередь – в пресс-гранулятор, где древесную муку сжимают в пеллеты. На производство 1 т пеллет уходит около 5 м3 древесных отходов (собранных не с земли, без примесей). Практика показывает, что пеллетное производство экономически эффективно при обьемах поступления сырья не менее 300 т в месяц. Готовые пеллеты (рис. 3) охлаждают, пакуют в пластиковые мешки или доставляют потребителю россыпью. Экономическая целесообразность производства достигается только в случае доставки пеллетного топлива близким потребителям, так как автотранспортная перевозка увеличивает его стоимость примерно на 1 рубль за каждый тоннокилометр.
Пеллеты доставляются конечному потребителю, упакованные в пластиковые мешки весом 20-50 кг. Некоторые клиенты предпочитают пеллеты, упакованные в биг-баги – кубические пластиковые мешки размерами примерно 1х1 м. Применение биг-багов позволяет отказаться от бункера, шнек вставляется непосредственно в мешок, который после опустошения утилизируется. Недостатком данного способа является то, что биг-баг весит около 700 кг и без специальной техники разгружать и перемещать его не очень удобно. На западе существует способ доставки россыпью в специальных автомобилях, однако в нашей стране подобный способ доставки пеллет распространения пока не получил, в силу отсутствия подобной техники, и, в частности, системы пневмоподачи.
Теоретически, упакованные в мешки пеллеты могут храниться на улице под навесом, но в зимнее время года при вносе их в помещение на поверхности поверхности будет образовываться конденсат, снижающий их качество (пеллеты хотя и не боятся атмосферной влажности, но при непосредственном контакте с влагой охотно впитывают ее в массе, превышающую собственную в несколько раз).
В котел пеллеты подаются непосредственно из бункера по шнеку (рис. 4). Длина шнековой подачи обычно не превышает 10 м, так как при большем расстоянии пеллеты будут перемалываться в порошок, который спекается в самой горелке, что в свою очередь может привести к остановке котла. Шнек может быть не прямолинейной формы (гибкий шнек), однако каждый изгиб требует дополнительной мощности мотора.
Пеллеты и экология
Пеллеты являются частью натурального круговорота СО2 в окружающей среде. Это экологически чистое топливо, так как при сгорании оно выделяет ровно столько двуокиси углерода, сколько было впитано деревом при его росте (закрытый углеродный обмен), в отличие от торфа, угля и т.д. То есть при сжигании пеллет количество выделяемого углекислого газа в атмосферу не превышает объем выбросов, который образовался бы путем естественного разложения древесины (рис. 5). Кроме того, пеллеты относятся к возобновляемым источникам топлива, в отличие от угля, нефти и газа.
Известно, что от котельной, работающей на дизельном топливе или на угле, зачастую исходит неприятный запах. Пеллеты при горении не выделяют запаха, и, как правило, за счет высокого КПД котельного оборудования дым от пеллет практически бесцветен. За счет низкого содержания серы в пеллетах уменьшаются выбросы в атмосферу двуокиси серы, а это, в свою очередь, ведет к уменьшению количества кислотных дождей. Пеллеты также выигрывают по всем позициям у каменного угля и жидкого топлива в области выброса других вредных веществ. Главная же экологическая польза от их применения – это расчистка леса от избыточной биомассы. Для поддержания лесных массивов в хорошем состоянии необходимы оздоровительные рубки, иначе при гниении лес потребляет больше кислорода, чем выделяет при жизни. Одна из основных проблем российского лесопользования именно в том и заключается, что объем фактической заготовки древесины меньше установленного. То есть налицо недоруб расчетной лесосеки: ежегодно вырубается меньше леса, чем необходимо в соответствии с правилами рубок.
Экологические аспекты производства и сжигания пеллет наиболее актуальны для курортных районов. Так, в отопительном сезоне 2014-2015 гг. пять котельных Таштагольского района Кемеровской области стали использовать пеллеты в качестве основного горючего. В ноябре 2014 г. в Таштагольском районе на новое топливо были переведены две котельные в Чугунаше и Базанче. В декабре перешли еще три котельные в пос. Мрассу, Калары и Килинск. Переход на местное топливо стал возможен благодаря новому пеллетному заводу ООО «Таежный», который был введен в эксплуатацию в конце 2014 г. в поселке Калары данного района. Предприятие имеет производительность по пеллетам 25 т/сутки, его продукция будет поступать на модернизированные энергетические установки курортной зоны региона для повышения экологических показателей генерации тепла. По оценкам специалистов, в результате вредные выбросы только по этим пяти котельным сократятся на 79 т в год (выбросы в воздух – с 40 до 14 т, отходы в виде угольной золы IV класса опасности – еще на 53 т), кроме того, будет решаться проблема санитарной очистки леса. Для Таштагольского района это очень важные аспекты — там находится горнолыжный курорт международного уровня, который в будущем станет комплексной зоной отдыха и туризма (рис. 6).
Компания «Таежный» рассматривает биотопливное производство как первый этап реализации инвестиционного проекта в области освоения лесов. Проект начался в 2010 г. после утверждения Кузбасского технопарка, на данный момент инвестиции составили 60 млн руб. Кроме запуска первой линии по производству пеллет, компания восстановила железнодорожную ветку, по которой завозит сырье и вывозит готовую продукцию. Строительство пеллетного завода уже позволило создать в Каларах 80 новых рабочих мест (20 – в цеху и на его обслуживании, 60 – на лесозаготовке и лесопереработке). Губернатор Кемеровской области Аман Тулеев поставил задачу — увеличить объем производства пеллет до 800 т в месяц, с тем чтобы перевести всю «Горную Шорию» на использование экологичного топлива. Для этого необходимо установить вторую линию, сделав новое топливо более экономически привлекательным (одна тонна гранул стоит сейчас порядка 4 тыс. руб., а тонна угля для котельных – 1,5 тыс. руб.). В целом, с выходом всего комплекса производства на проектную мощность, к 2018 г. предприятие сможет перерабатывать до 90 тыс. т низкосортной древесины и отходов деревопереработки, выпуская до 25 тыс. т готовой продукции в год. Для этого в развитие производства будет вложено еще 150 млн руб. и создано дополнительно 30-40 новых рабочих мест.
