В условиях жесткой конкуренции мебельные предприятия и пилорамы, вынуждены постоянно оптимизировать свои издержки. Одним из способов их минимизации является использование собственных древесных отходов для отопления производственных помещений. С этой целью на предприятиях устанавливаются котельные, работающие на отходах деревообработки. Рассмотрим принцип работы такой котельной на примере самых распространенных на сегодняшний день котлов серии КТУ от компании Теплоресурс.

Общая схема и принцип работы

Сразу следует отметить, что закладка топлива для отопления происходит механически с помощью шнековой системы или гидравлического толкателя. Это избавляет от ручной работы по закладке топлива в котел. В обязанности обслуживающего персонала входит:

1. Контроль работы котла

2. Регулярное закладывание топлива в специальный бункер, из которого топливо подается в котел.

3. Прочистка зольника. В расширеннойкомплектацииприсутствует функция механическогоудаленияотработанныхостатковтоплива, вбазовой -приходитсяэтуработувыполнятьвручную.

В работе котла можно выделить следующие три этапа.

1. Подсушивание топлива. Большинствоотходовпоступаетсдеревообрабатывающихпредприятий, поэтомуимеютповышеннуювлажность. Чтобыобеспечить равномерное и стабильное горение, опилки подсушиваются на колосниковой решетке.

2. Выделение СО. На колосникахподдерживаетсяизначальноневысокаятемпература, благодарячемуопилкиприсгораниивыделяютмаксимум углерода.

3. Догорание СО. Продукт сгорания подается в зону дожигаисгораетпритемпературе 900-950 градусов. Этопозволяетпройтипроцессуокисленияуглерода.

Такая схема позволяет существенно увеличить КПД сжигания и практически использовать весь потенциал древесной стружки для отопления помещения. Данный принцип работы носит название слоевое сжигание на колосниковом полотне. Способствует эффективности горения также автоматическое распределение воздуха.

Системы безопасности и автоматика

Для того чтобы работа котла проходила наиболее безопасным способом используется следующие приборы защиты.

1. Тепловая изоляция облицовки.

2. Антивзрывные клапаны. Сбрасывают чрезмерное давление пара.

3. Температурные датчики на входе и выходе теплоносителя.

4. Температурный датчик отходящих газов.

Все эти элементы помогают эффективно заботиться о безопасности работы котла и предупредить возможные опасные ситуации, а в случае необходимости подать сигнал и остановить работу агрегата. Скорость сгорания топлива регулируется при помощи дозирования кислорода на окисление. Подача материалов в топку осуществляется с помощью шнековой системы или гидравлическим толкателем.

Преимущества использования котла, работающего на опилках

В качестве основных преимуществ, стоит отметить низкую стоимость топлива, по сравнению с ископаемым топливом, и как следствие низкие эксплуатационные затраты. Возможность перехода с одного вида топлива на другой (торф, опилки, стружка и т.д.) с минимальными изменениями настроек котла - также стоит отнести к весомым плюсам. Благодаря котлам такого типа удается значительно сэкономить. Особенно это ощутимо, если приходится отапливать большие помещения. Приобретение топлива также не является проблемой, большинство лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий с готовностью избавятся от нескольких тонн отходов, которые необходимо утилизировать.

Котлы на отходах — собирательный неформализованный термин, объединяющий котлы, печи и котлоагрегаты — утилизаторы разной конструкции, тепловой мощности, эффективности, целевого назначения и популярности, которые обеспечивают сжигание отходов различного происхождения с использованием полученного при сжигании тепла вместо дорогостоящего и небезопасного для экологии захоронения на специальных полигонах. К наиболее часто используемым в развитых странах мира котлам на отходах относят:

• мусоросжигательные котлоагрегаты, печи и котлы на отходах производственных предприятий и котлоагрегаты/печи/котлы на отходах жизнедеятельности людей — как правило, твердых бытовых отходах;
• печи и котлы на отходах деревообрабатывающей промышленности — дровяные котлы, котлы на щепе и пеллетах (специально спрессованных гранулах предварительно измельченных отходов деревообрабатывающих предприятий);
• котлы на отходах продуктов нефтеперерабатывающей промышленности (котлы и воздухонагреватели на отработанных маслах — моторных, индустриальных, турбинных, гидравлических, трансмиссионных) и маслах животного/растительного происхождения.

К основным характеристикам любого котла на отходах относят:

• коэффициент полезного действия, который колеблется от 30-40% у мусоросжигательных котлов до 80-90% у котлов на пеллетах (конденсационного типа) и котлов на отработке;
• удельную стоимость получения 1 кВт/кДж/ккал тепла при сжигании единицы объема/массы отходов;

Важно: Удельная стоимость получения 1 кВт/кДж/ккал тепла определяется не только теплотворной способностью отходов и коэффициентом полезного действия котла на отходах, но и:

стоимостью дополнительной энергии, используемой для сжигания отходов — топлива (газа, мазута, отработки), используемого в горелках розжига и стабилизации мусоросжигательных котлов, электроэнергии компрессоров/вентиляторов, обеспечивающих подачу первичного и вторичного воздуха в камеру сгорания, электроэнергии толкателей камерных и электродвигателей вращающихся подов мусоросжигательных котлов, электроэнергии шнековых механизмов загрузки и очистки колосников пеллетных котлов, электроэнергии и топлива систем многоступенчатой очистки отходящих газов мусоросжигательных котлоагрегатов и т. д. ;

стоимостью доставки и подготовки к сжиганию отходов;

стоимостью работ по очистке камеры сгорания и дымогарных каналов, а также стоимостью мероприятий по утилизации образованных после сгорания шлаков;

начальной стоимостью котла на отходах, величиной и периодичностью амортизационных отчислений;

стоимостью автоматики и/или работ обслуживающего персонала и т. д. и т. п.

стоимость печи/котлоагрегата/котла на отходах и смежного оборудования/конструкций/устройств/мероприятий, обеспечивающих полный цикл сжигания отходов с утилизацией шлаков и очисткой сгоревших газов от примесей до ПДК, установленных международным и/или действующим национальным законодательством.

Мусоросжигательные котлы на отходах.

Мусоросжигательные котлоагрегаты, реже котлы на отходах в России используются на мусоросжигательных заводах, иногда — в крупных централизованных котельных. Типовые мусоросжигательные котлы на отходах — камерные, обычно с толкателями, обеспечивающими подачу/перемешивание отходов и очистку колосникового пода от шлаков, или выполнены по типу карусельных печей с вращающимся подом. Для розжига и стабилизации горения в котлах на отходов используются газомазутные, мазутные горелки или горелки на отработанных маслах, более полное сгорание обеспечивается принудительной подачей воздуха в топочную камеру (с окна загрузки, с пода и боков), а также температурным зонированием (во вращающихся печах/котлах на отходах) с обеспечением в зонах температуры не ниже 1200 градусов Цельсия для дожигания сажи с абсорбированными в ней бенз(а)пиреном и диоксинами и температуры 1500-1600 градусов Цельсия, при которой происходит максимально возможно полное разложение/окисление диоксинов, фуранов и канцерогенных веществ.

Как правило, после печи/котла на отходах в технологическую цепочку интегрируют реакторы/скрубберы для очистки отходящих газов от твердых включений, органических и неорганических кислот, диоксида азота, сернистых соединений, а также электрические фильтры конечной очистки сгоревших газов от мелкодисперсных частиц шлаков и мелких зольных включений.

Формализованные еще в СССР нормы определяют возможность расположения мусоросжигательных котлов на отходах не ближе, чем на расстоянии 300 м от жилых домов, причем печи/котлоагрегаты/котлы на отходах должны быть оборудованы эффективной системой очистки сгоревших газов до установленных ПДК по NH3, HF, HCl, NOx, SO2, СО2, СО, диоксинам и фуранам, саже и т. д.

Основные проблемы мусоросжигательных котлов на отходах в России:

теплотворная способность российских твердых бытовых отходов 900-1300 ккал/кг в то время, как отходы в странах ЕС, США, Канаде за счет большего содержания упаковочных горючих материалов и меньшего содержания пищевых отходов (не более 15-20% в сравнении с 35-40% в России) имеют теплотворную способность 2200-2600 ккал/кг. Небольшая теплотворная способность российских отходов определяет низкий уровень температур в топочной камере (на уровне 800-1000 градусов), неполное сгорание отходов, большое количество шлаков (30-40% от объема/массы загрузки) и высокую токсичность отходящих газов, что обуславливает необходимость использования целых комплексов по доочистке газов перед их выбросом в атмосферу и утилизации шлаков на специально выделенных для этих целей полигонах;

отсутствие в России предварительной сортировки отходов по местам их сбора, как это практикуется в ЕС, США и др. странах, обуславливает практическую невозможность определения ориентировочного состава отходов, их теплотворной способности, коррекции процесса горения, а также наличие в шлаках черных и цветных металлов, которые целесообразно отделять от шлака перед его утилизацией;

мусоросжигательные котлы на отходах — масштабные крупногабаритные агрегаты, дорогие по стартовым инвестициям и затратам во время эксплуатации, а их установка на предприятиях, мусоросжигательных заводах или в котельных требует получения большого числа разрешений в соответствующих инстанциях;

Котлы на отходах деревообрабатывающей промышленности на текущий момент признаны ЕС перспективными теплогенераторами, ориентированными на использование, как в локальных системах отопления, так и котельных тепловых сетей (тепловая мощность современных котлов на отходах деревообрабатывающей промышленности варьируется от 2-3 кВт до 200 и более кВт). Если абстрагироваться от типовых твердотопливных котлов, неэффективных, с ручной загрузкой топлива и очисткой камеры сгорания, пока реализуемых рядом производителей на рынке теплового оборудования России, то следует признать, что за последние 2-3 десятка лет котлы на отходах деревообрабатывающей промышленности (дровах, щепе, пеллетах) прошли очередной этап эволюции и сегодня характеризуются комфортом в эксплуатации и эффективностью по сжиганию древесных отходов.

Рис. Типовые твердотопливные котлы.

Котлы на отходах производителей Германии, Финляндии, Швеции имеют КПД на уровне от 80 до 96% (в котлах конденсационного типа), оборудованы системами автоматической загрузки топлива, очистки камеры сгорания, контроля и управления процессом горения и отвода сгоревших газов (см. ролики ниже).

Видео работы автоматизированного котла на дровах Buderus AG, входящей в дивизион Bosch Thermotechnik производственно-коммерческой группы Bosch-Gruppe .

Ваш браузер не поддерживает наш видео плеер.

Видео работы автоматизированного котла напеллетахBuderus AG.

Основные сложности обустройства отопления с котлами на дровах/пеллетах в России:

теплота сгорания дров хвойных пород древесины 7.5 — 8 МДж/кг, пеллет — 6 МДж/кг, отработанных масел — 34 — 35 МДж/л, дизельного топлива — 33.5 — 34 МДж/л, т. е. для получения одной мощности тепловой энергии необходимо сжигание 1 литра отработки/дизельного топлива, 5.5 кг пеллет или 5 кг дров хвойных или твердых пород древесины. При стоимости килограмма дров/пеллет от 6 руб, стоимости литра отработки 6.5 руб. и литра дизельного топлива 29 руб. в московском регионе при равном КПД котла это определит стоимость 1 кВт.ч энергии3.07 — 3.03 Руб./кВт.ч для котлов на дизельном топливе, 0.68 — 0.66 Руб./кВт.ч для котлов на отработке, 2.85 — 2.68 Руб./кВт.ч для котлов на дровах и 3.39 — 4.05 Руб./кВт.ч для котлов на пеллетах;

теплотворная способность древесных отходов сильно зависит от влажности сжигаемого топлива и потому для хранения резервного запаса дров/пеллет необходимо оборудовать специальное сухое помещение, желательно с контролем и коррекцией относительной влажности воздуха, причем помещение должно быть расположено в непосредственной близости с котельной и иметь значительный объем, достаточный для обеспечения бесперебойной работы котла на отходах в период эксплуатации;

стоимость автоматизированных котлов на отходах — дровах и пеллетах, а тем более эффективных конденсационного типа очень высока, а безотказность работы автоматики определяется, как качеством изготовленных узлов и механизмом, так и качеством поставляемой электроэнергии;

типично для России увеличение числа производителей пеллет практически не влияет на их потребительскую стоимость, которая неуклонно повышается в течение последних пяти лет.

Котлы на отходах — отработанных маслах.

Котлы на отработанных маслах пока считаются одними из наиболее экономичных теплогенераторов по стартовым инвестициям и эксплуатационным затратам, причем даже в России стоимость отработки остается относительно стабильной, что обусловлено значительными затратами на утилизацию отработки предприятий-поставщиков и небольшим спросом в сравнении с текущим предложением на рынке. К основным достоинствам воздухонагревателей и котлов на отработке относят:

• высокую теплотворную способность отработки, сравнимую с теплотворной способностью дизельного топлива;
• простоту автоматизации, контроля и управления котельным оборудованием и системой отопления в целом, в том числе удаленно через Интернет, сети сотовой связи 4G, 3G, EDGE с ПК, Netbook, AppleMacBook, Notebook, смартфона, коммуникатора, iPad, iPhone и iPodTouch (см. );
• сравнительно небольшую стоимость современных котлов на отработке и малые эксплуатационные затраты на топливо, обслуживание и амортизацию оборудования;
• доступность отработки на топливном рынке на текущий момент и в перспективе с учетом факта, что ежегодное накопление отработанных масел только в Москве составляет более 250 тыс. весовых тонн и эта величина постоянно увеличивается.

Компания «БиКомс Холдинг» является официальным дистрибьютором ведущего американского производителя отопительного оборудования на отработанном масле EconoHeat — OMNI США, авторизованным дилером компании «EnergyLogic» (США) и предлагает своим соотечественникам — юридическим и физическим лицам эффективные и экономичные воздухонагреватели и котлы на отработке. Специалисты «БиКомс Холдинг» помогут подобрать воздухонагреватель или котел на отработке необходимой мощности, при необходимости спроектируют эффективную систему отопления, окажут полную информационно-консультативную помощь при установке и эксплуатации, выполнят гарантийное и постгарантийное (по договору) обслуживание котельного оборудования.

С ростом тарифов на газ и электроэнергию возникает потребность в применении более дешевых видов топлива. К ним относятся торф, отходы древесины, отходы сельского производства. Многие предприятия создаются на площадках с отсутствующей коммуникацией тепловых сетей. Возникает проблема с теплом, необходимым для нормальной работы предприятия. Это решается постройкой автономной котельной. Для получения тепла созданы котлы на отходах.

Котлы на отходах решают две важные проблемы. Во – первых, они помогают избавиться от ненужных отходов деревообрабатывающих предприятий, соломы, жмыха. Во-вторых, помогают решить проблему с теплом для нужд предприятия, бытовых нужд.

Котел на древесных отходах

Котлы твердотопливные делятся на две группы. Первая группа - котлы, использующие в качестве топлива древесину, опил, щепу, дрова до 1,5 м длиной, кусковые отходы. Вторая группа – котлы с пиролизным сжиганием древесины, в комплектацию входит вихревой газогенератор. Используется горение древесного газа, исключающее образование сажи. Котел на древесных отходах позволяет регулировать мощность в пределах 30-100%,при этом КПД остается высоким. В качестве теплоносителя выступает вода, в комплектацию входит накопитель топлива – бункер, что помогает обеспечить круглосуточную бесперебойную работу. Загрузка топлива нужна один раз в сутки. Котел на отходах деревообработки создает возможность передачи тепловой энергии на большие расстояния, применять для сушки в сушильных камерах. Пиролизная система позволяет использовать древесину с влажностью не более 20%. Котел на отходах деревообработки предусматривает механическую подачу топлива, это гарантирует устойчивое горение топки, позволяет регулировать производительность по теплу. Котел на древесных отходах поддерживает заданную температуры воды на выходе. Работа котла контролируется с помощью автоматики. Модификации этих котлов могут быть представлены моделями КВСм-ОД и КВ-Ва.

Котел на отходах деревообработки

Котел на отходах совершенно безопасен в работе, в комплект входит система защиты, которая соответствует нормативным требованиям противопожарной и технической безопасности; представляет практически готовую к эксплуатации конструкцию. Котел на отходах оригинально решает задачу с топливом, используя различные виды отходов деревообработки и лесопиления. Для них характерна надежность, простота и удобство в обслуживании.

Современные тенденции требуют от промышленных предприятий по обработке древесины максимальной эффективности в любых процессах, но особенно остро вопрос стоит с переработкой отходов. Фирмы, не успевающие перестроиться на новый формат работ, рискуют остаться вне рынка.

Мощный толчок отрасли дали котельные установки , реализуемые в рамках программы импортозамещения, и имеющие доступную цену в отличие от импортных аналогов.

Преимущества переработки древесных отходов

Отходы деревообработки (опилки, кусковые отходы рейки, щепа, горбыль и древесная пыль) – составляют в конечном итоге, с учетом глубокой переработки, 60-70% объема от входного сырья. Поэтому утилизация побочных продуктов производства так востребована сегодня.

Большинство производств выходят из этой ситуации постаринке, сжигая отходы в котлах слоевого сжигания или в «буржуйках». В обоих случаях, процесс сопровождается большим количеством выбросов сажи, копоти и других экологически вредных продуктов сгорания.

Другие «засоряют» свои производственные и близлежащие территории, создавая опасность для окружающей среды, лесов и людей, проживающих рядом, в том числе и из-за того, что вторсырье может самовоспламениться из-за протекающих в их глубине экзотермических реакций.

Еще хуже обстоят дела с мебельными производствами, где побочные продукты от переработки плит ДСП, МДФ и ДВП необходимо утилизировать в специальных печах или «могильниках», так как в них содержатся токсичные фенолы и формальдегиды.

Идеально для сжигания на промышленных предприятиях подходит котельная водогрейная установка газогенераторного типа «Гефест».

Особенности процессов утилизации

Процесс экологичного сжигания отходов в котлах включает в себя:

• полное разложение вредных для атмосферы фенольных газов на углерод и водород (топочные газы) за счет высокой температуры (>1200 градусов);
• минимальное количество отходов в виде золы.

При этом в котле сжигаются отходы и опилки лесопильных, деревообрабатывающих, столярных и мебельных производств. Для мебельной сферы это особенно актуально.

Принцип работы

Работа котельной установки на древесных отходах основана на принципе газогенерации. В специальном агрегате (газогенераторе) происходит газификация - термическое разложение древесины на топочный газ и водород.

Такой способ утилизации имеет следующие преимущества перед слоевым сжиганием топлива в обычных котлах:

• высокий КПД котельных установок (до 90%);
• практически полное бездымное сгорание сыпучего топлива (зольность не превышает 1 - 2%);
• возможность утилизации любых побочных продуктов деревообрабатывающего производства, в том числе ДСП, ЛДСП, МДФ;
• не требуется установка систем искрогашения и очистки дымовых газов;
• простота управления - автоматический режим дозированной подачи топлива;
• долговечность - срок эксплуатации котла без ремонта до 15 лет;
• автоматическое увлажнение сухого сыпучего топлива (относительная влажность 35-55%) предотвращает, нагрев футеровки газогенератора, значительно увеличивая срок его эксплуатации без ремонта;
• высокая ремонтопригодность газогенератора;
• конструкция водяного котла исключает образование накипи внутри труб теплообменника, а также позволяет использовать оборудование для водонагрева и отопления;
• характеристики выбросов в атмосферу при сжигании не превышают предельно допустимые концентрации (ПДК).

Преимущества КАМИ

Экологичность оборудования подтверждается сертификатом на основании проведенных лабораторных исследований. Данные полученного анализа говорят о том, что газогенераторные котельные установки можно использовать даже в городах, при сжигании отходов ДСП, ЛДСП, МДФ.

КАМИ – эксклюзивный поставщик котельного оборудования. На нашем сайте вы можете выбрать, сравнить технические характеристики и купить установку по выгодным ценам. Перед заказом проконсультируйтесь с менеджером компании – он поможет оформить запрос и поможет с доставкой по Москве и в любой регион России, а также проконсультирует по всем видам станков, которые в номенклатуре компании, включая сушильные камеры и другие виды промышленной техники.

Разработка особых котлов, где в качестве топлива применяются отходы древесины (например, щепа), была спровоцирована необходимостью их вывоза на захоронение. Такие процессы делают деревопереработку существенно дороже. Выходом из ситуации стало сжигание древесного мусора и использование выделяющейся тепловой энергии для различных целей.

На сегодняшний день котлы для сжигания древесного мусора чаще всего используют в сфере:

• Жилищного отопления. Обычно это непосредственно сам котел. Для условий частного жилья этого вполне хватает.
• Промышленности. Здесь на основе котла собирается особая мощная ячейка, укомплектованная дополнительными приспособлениями (электронное управление, золоуловитель, шнеки для подачи отходов в топку, дымососы).

По принципу сжигания древесины котлы на древесных отходах и щепе различаются на:

• Неподвижные колосники. Поделен на 2 секции. В прямой его части топливо сжигается, а в наклонной досушивается. Самый распространенный метод.
• Механические решетки. Предусматривает сложную управляемую систему чередующихся неподвижных и подвижных колосников (реже цепные). Позволяет использование кускового топлива с высоким процентом влажности, досушивая и сортируя его по фракциям в процессе подачи к топке.
• Псевдоожиженный слой. Измельченная древесина подается на инертный слой (песок), обдуваемый воздухом. Постепенный вынос песка воздушным потоком вызывает необходимость его постоянно добавлять.
• Факельное горение. Система требует измельчение древесины до мелких фракций (щепа, опилки). Тип топки вихревой.

Рассмотрим различия и по принципу нагрева:

• Воздухогрейные

Система воздухозаборников расположена непосредственно рядом с топкой, работая по принципу конвектора. Основным источником нагрева выступает тепло, выделяемое при сгорании древесины. Данные модели требуют ручной загрузки сырья и его низкой влажности (максимум 20%). Подходит для нерегулярного отопления, где отдача тепла начинается уже через пару минут после розжига топлива.

Воздухогрейные котлы часто применяются в сушильных камерах, в том числе для сушки древесины на лесоперерабатывающих предприятиях и лесопилках, на которых отходы древесины всегда в избытке.

• Водогрейные котлы

Здесь используется 2 типа камер. В одной происходит сгорание древесины, а в другой пиролизный дожиг нагретых газов. Это существенно повышает эффективность, что позволяет котлу не только выступать в роли обогревателя, но и дополнительно нагревать воду (находится в особом котле). Система дымоходов с большим количеством колен также повышает теплоотдачу.

Топливо может подаваться не только вручную, но и автоматически (непрерывно). В этом случае требуется обустройство дополнительного бункера для древесных отходов. Также такие системы требуют дополнительного оснащения котла обдувом решеток (особенно если колосников несколько). Если в котле присутствует система авторозжига на основе плазменной дуги, то требуется наличие особых датчиков, контролирующих произошло ли возгорание. Если пламени и нагрева нет, то они дают сигнал на повторное срабатывание дуги. Водогрейные котлы на древесных отходах, оснащенные электронными пультами автоматизации, датчиками и непрерывной подачей горючего требуют дополнительного запитывания от электрической сети (расход до 300 Вт за час). Позволяют работать с более сырым топливом с влажностью до 40%.

Производители и цены

Большинство импортных котлов таких фирм как Hargassner, Viessmann, Heiztechnik имеют довольно высокую цену. Это связано с использованием большого количества электроники и сложных систем топок. Качество конечно на высоте, но стоит ли переплачивать за дополнительные функции зависит от того, нужны ли они вам.