Издательский Центр Аква-Терм

Перевод ЖКХ на пеллеты ― существует ли альтернатива?

Опубликовано: 01 марта 2023 г.

3576

О.М. Шаров, технический директор ООО «Светлобор», г. Нижний Новгород
«Уровень газификации РФ в 2022 году составил 72%, 
в 2030 году – вырастет до 83%», – вице-премьер А.В. Новак

Учитывая, что в РСФСР газификация составляла 40% (по современной методике), показатель очень хороший. Но, как известно, «дьявол прячется в деталях».

1. По методике 2019 г., населенный пункт считается газифицированным, если к нему подведена газораспределительная сеть и подключен хотя бы один (?) потребитель. По программе социальной до газификации 2022 г. косяк частично исправили. «Газпром» обязали в газифицированных населенных пунктах бесплатно подвести трубу к границам частных участков и дать лимиты. На промышленные, складские, торговые… объекты это не распространяется. В итоге труба проходит по границе производственного участка на окраине Москвы, а за подключение требуют миллионы. Должен же кто-то заплатить за банкет.

2.  Каждый дополнительный процент газификации будет обходиться значительно дороже предыдущего. Сливки уже все сняты. Соответственно «неожиданно» выяснится, что дальнейшую газификацию «Газпром» будет делать не с помощью газовой трубы, а поставками сжиженного природного газа (СПГ). Есть только один нюанс. Трубопроводный газ дешевле пеллет в 1,5 раза, а СПГ дороже пеллет в два раза (трубопроводный газ – 0,7-0,9 руб., пеллеты – 1,2-1,4 руб., СПГ – 2,5-3 руб/кВт·ч тепла). Про капвложения со стороны потребителя СПГ будет сказано ниже.

ЖКХ (жилищно-коммунальное хозяйство) в значительном объеме работает на угле и мазуте. Неэкологично и недешево. В любом случае дороже, чем пеллеты. Повальной газификации ждать не приходится. Одним словом,  переводить на пеллеты есть что, и этого много.

Пеллеты – единственный пример «зеленой» энергетики, который, в отличие от ветряков и солнечных батарей, экономически эффективен. Живет в РФ без дотаций. В полном соответствии с анекдотом: «Помогать надо (модному) дураку, талантливый должен сам пробиться».

В РФ огромные объемы отходов лесопиления и деревообработки. Если их не перерабатывать, то они дополнительно замусорят территорию и сгниют (выделят СО2).  Из 3 млн пеллет, произведенных в 2021 г., экспортировалось 95%. Сейчас некуда девать. Создание всероссийского рынка пеллет – государственное дело. Более подробно – в статье «Всероссийский рынок пеллетного отопления», журнал «Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ», №5(74)-2022.

Ростатом поддерживает ветровую и солнечную энергетику, сам производит ветряки. Когда на севере или на севере-востоке РФ, где себестоимость электроэнергии на привозном дизтопливе составляет 18-30 руб/кВт·ч, ставится ветроэлектростанция – это реальная экономия. Но это локальный, частный случай. Перевод ЖКХ в масштабе страны с угля и мазута на пеллеты – это задача на порядок масштабнее. Технически и организационно это могут сделать «Росатом», «РусГидро»... Инженерные наработки по пеллетным котлам в России есть.

Не надо путать древесное биотопливо (щепа, дрова) с пеллетами.  Естественная влажность щепы – 50%, пеллет – 10%.  Насыпной объем щепы в четыре раза больше. Щепу экономически невыгодно возить на расстояния   более чем 50 км (везешь, по сути, воду), пеллеты везут на тысячи километров. Щепа локальное, региональное топливо, пеллеты –  всероссийское.

Специальные котлы для пеллет. Сжигать пеллеты можно в любом твердотопливном котле, в том числе и на костре. А вот сжигать эффективно? Только в пеллетных котлах.

Угольные котлы. В пеллетах, в отличии от угля, нет серы и фосфора. Соответственно при конденсации дымовых газов не образуется серная (сернистая) и фосфорная кислота. Котел сам себя не съедает. Температуру дымовых газов в пеллетном котле держат в районе 100°С, чтобы только не замерзала дымовая труба. При сжигании угля, чтобы не было конденсации кислот, температура дымовых газов должна быть более 200°С. 

Соответственно КПД угольного котла 80%, пеллетного – 94%.

В основе сгорания пеллет лежит пиролиз (двухстадийный процесс горения). При первичном горении (подводе первичного воздуха) из древесины выделяется 80% (по весу) летучих газов, уносящих 70% общей теплоты сгорания. Температура – от 600°С до 800°С. При подводе вторичного воздуха горючая смесь сгорает и дает более 1100°С. При сгорании угля при первичной подаче воздуха сразу выделяется 80% теплоты сгорания, поэтому вторичной подачи часто нет. Другой процесс – другие результаты.
Интересный пример. В Красноярском крае, где сильное угольное лобби «привет экологии», несколько лет назад были опубликованы результаты сжигания пеллет на существующих котлах. И было обнаружено превышение ПДК по производным окислов азота. Все это приводилось, как пример «неэкологичности» пеллет. Даже в «Википедии» приведено решение для борьбы с этим – подача вторичного воздуха и рециркуляция газов. Это отличительная черта пеллетных котлов. Не надо сжигать пеллеты в угольных котлах, не будет ни экологии, ни КПД.

Котлы на биотопливе (щепе). С уважением отношусь к большой троице производителей биотопливных котлов из Коврова. Сумели повторить и развить австрийское направление котлов на щепе. Закрыли большую нишу. Сжигают щепу влажностью до 60%. КПД – до 86%. Когда топлива много и возить далеко не надо (на лесоперерабатывающих предприятиях), возможно это решение близко к оптимальному. К недостаткам можно отнести то, что очистка дымогарных труб – это дополнительная опция. То есть котел сам не чистит теплообменник и на «грязном» котле КПД еще ниже.

Требования к пеллетному котлу минимальные. Горячая камера сгорания. Температура более 1000°С, при этом сгорит все. Очистка горелки поэтому работает на любых серых пеллетах с большой зольностью. Большая площадь теплообменника, температура газов на выходе – 100°С. Самоочистка теплообменника. КПД 94% – всегда. Противопожарный шлюз предотвратит обратную тягу и самовозгорание. 

Большие пеллетные котлы для ЖКХ

Расчет приведен для котла мощностью 1200 кВт с КПД 94%. За отопительный сезон (6 месяцев × 0,5 мощности) котел съест более 600 т пеллет. Для их подвоза потребуется 30 рейсов еврофур. Особое внимание при создании пеллетной котельной должно быть уделено логистике пеллет.
Стоимость сожженных пеллет составит 5 млн руб., что соответствует стоимости котла. При снижении расхода пеллет на 15%, за счет использования специализированного пеллетного котла с самоочисткой, экономия составит 750 тыс. руб. Это превышает разницу в стоимости котла с ручной и автоматической очисткой, и управлением. Если посчитать сокращение обслуживающего персонала, за счет автоматизации, то экономию можно увеличить в 1,5 раза.

Сравнение стоимости пеллетного котла со складом и котла СПГ с танк-контейнером

По оценке, пеллетный котел примерно равен стоимости котла на СПГ с устройством газификации сжиженного газа. Стоимость котельных сопоставима.

Склад для пеллет на 50 т с кран-балкой и загрузочными устройствами можно оценить в 5-8 млн руб.

Для питания котла СПГ в обороте должно быть 2,5-3 танк-контейнера для хранения СПГ. Один используется, один пустой (для двух котлов один на двоих), один в пути. Что составляет минимум 30 млн руб. За сезон должно прийти не менее 12 танк-контейнеров. 

Отдельный вопрос: как разгружать танк контейнер с автополуприцепа? Типового решения нет. 

Справка. Криогенный танк контейнер для СПГ 45FN Т75. Вес брутто – 30 т, нетто (СПГ) – 16,5 т. Длина – 12 м. Вакуумно-мембранная теплоизоляция. Срок хранения СПГ – 60 суток. 80% мирового рынка производства танк-контейнеров СПГ держат китайские компании. Российские производители танк-контейнеров утверждают, что китайцы демпингуют, стоимость китайского – ниже стоимости металла. То есть цена в будущем существенно не снизится. Порядок цены на танк-контейнер – 12 млн руб. По энергетической емкости танк контейнер СПГ соответствует 2,5 еврофурам с пеллетами.

Перевод ЖКХ на СПГ проигрывает пеллетам, как по текущим затратам, так и по капвложениям в полтора-два раза. 

Каждый год СМИ сообщают о нескольких крупных взрывах домов из-за неисправности газовых баллонов. Поэтому при использовании СПГ ждите частых гостей из МЧС, с проверками. Пеллетные котлы мощностью до 100 кВт вообще не подпадают под контроль пожарных служб, это просто дровяная печка.

Единственный пример более эффективного использования СПГ, в сравнении с пеллетами, – это производство электроэнергии на газопоршневых электростанциях.

Современное, комплексное решение для эффективного сжигания и логистики пеллет

В отличие от отечественных производителей котлов на щепе, к производителям котлов на пеллетах отношусь скептически. Выбрав в качестве прототипа итальянский или польский (не австрийский) котел, они ошиблись и получили родимые пятна. В результате после десятилетия продаж в РФ появляется слоган «новая система – никогда не загорится», или «КПД от 80% до 90% в зависимости от степени чистоты теплообменника».

Наш котел тоже не вырос на пустом месте, в основе австрияки (сразу пять-шесть фирм). «Не имеет аналогов» к нам не относится. Зарубежные аналоги есть, и серьезные, но и мы предлагаем свои решения. Пара патентов в Германии есть. 

Хотелось бы иметь и отечественные аналоги, сопоставимые по КПД (всегда, а не после ручной очистки) и уровню автоматизации. Троица производителей котлов на щепе из Коврова реализовалась, в том числе, из-за внутригородской конкуренции. 

Как пример современного пеллетного котла, приведен котел Светлобор Эко-Супер 1200 кВт с КПД 94%, с инженерной инфраструктурой котельной и внешнего склада пеллет.

Котел состоит из двух частей – топки и теплообменника. Обе части имеют водяную рубашку.

Топка. Два питателя с противопожарными шлюзами обеспечивают равномерную загрузку колосниковой решетки. Колосниковая решетка с переталкивающими колосниками и подачей первичного воздуха. Дожигатель с керамическим камнем SIC. Подача вторичного воздуха в дожигатель.

Внутренняя рециркуляция горячих газов для снижения максимальной температуры в дожигателе и, соответственно, уменьшения количества окислов азота. 

Рис. 1. Вертикальный и горизонтальный разрез Эко-Супер-1200
А – топка
В – теплообменник

  • Питатель с дозатором и противопожарным шлюзом. Двойная вакуумная подача
  • Горелка с колосниковой решеткой, с переталкивающими колосниками. Через колосники идет подача первичного воздуха
  • Шнек золоудаления
  • Дожигатель с керамикой SIC и подачей вторичного воздуха
  • Дымогарные трубы с водяной рубашкой
  • Мультициклон
  • Дымосос

Рис. 2. Инженерное решение котельной. Пеллетный котел Эко-Супер-1200 с вакуумной подачей

Рис. 3. Инженерное решение котельной. Пеллетный котел Эко-Супер-1200 со шнековой подачей

Рис. 4. Загрузка внешнего склада котельной. Пеллетный котел Эко-Супер-1200 

Теплообменник.  Вертикальные дымогарные трубы со спиралями-турбулизаторами. Механизм подъема и опускания спиралей. Постоянная чистая поверхность теплообмена. КПД всегда 94%. Мультициклон очистки дымовых газов. Степень очистки от частиц более 20 микрон (0,02мм) – 95%. Дымосос.

Все привода управляются инверторами (частотниками). Изменение оборотов привода позволяет оптимизировать процесс горения в широком диапазоне. Одновременно автоматика отслеживает перегрузку приводов.

Система подачи пеллет с внешнего склада существует в двух вариантах – двойная вакуумная подача и шнековая подача.

Внешний склад пеллет. Котел на полной мощности потребляет до 7 т пеллет в сутки. Соответственно должен быть автоматический склад пеллет, большего объема, чтобы перекрыть суточное потребление. Кроме того,  должна быть система хранения пеллет, чтобы принять еврофуру в 20 т, лучше две-три.

Хранение пеллет организовано в биг-бэгах (1 т), складированных в два этажа. Это самое экономное решение по площади и удобству использования пеллет. За счет расширения склада, с хранением в биг-бэгах в два этажа можно легко увеличить время автономной работы котельной. 

Для механизации склада предлагается использовать кран-балку  грузоподъемностью 1 т.

Имеется также автоматический склад пеллет, работающий без участия персонала, емкостью более суточного потребления котла.

В настоящее время комплексное решение предлагает только Светлобор.

г. Нижний Новгород
www.svetlobor.com | E-mail: mail@svetlobor.com
Тел. в России: +7 (831) 220-50-46, +7 (831) 220-50-47


Поделиться:

вернуться назад