Проект издательского дома «МедиаПро»
Получать дайджест новостей

Статьи

Назад к списку статей
Экономия

Производство кускового топлива на основе торфа и отходов

Детально о технологии производства и использования твердого кускового топлива на основе сырья, буквально лежащего под ногами — торфа

Производство кускового топлива на основе торфа и отходов

Торф и его производные в качестве топлива давно известны отечественным энергетикам. Запасы торфа в России поистине огромны — 700 млрд тонн торфа, приведенного к влажности 40 %. Это более 2,5 млрд ГВт энергии. В период активной торфодобычи (начиная с 50-х до середины 80-х годов) часть торфяных месторождений была не просто разведана — началась их разработка. Сегодня вполне реально выкупить месторождение площадью несколько га, частично разработанное и даже имеющее остатки спецтехники и строений.

Технологии добычи, производства и сжигания топливного торфа разнообразны и экономически доступны. Во многих регионах действуют программы для поддержки предприятий, добывающих и использующих торф. Это значит, что можно выгодно использовать торф в качестве топлива для предприятия.

Классификация топливного торфа

Торф является полезным горючим ископаемым, образовавшимся в условиях болот из скоплений остатков мхов. Кроме того, торф является условно возобновляемым ископаемым, т. к. его образование продолжается до сих пор.

Схема 1

П Р А К Т И К А

В качестве исходного сырья для производства кускового топлива лучше подойдет торф со следующими параметрами: верховой или срединный торф, зольностью менее 23 %, степенью разложения выше 20 %, влажностью до 80 %, добытый открытым «экскаваторным» способом.

Зольность, согласно ГОСТ 21123-85 «Торф. Термины и определения», — это отношение массы минеральной части торфа, оставшейся после прокаливания, к массе сухого торфа. Хотя высокая зольность торфа и является положительной характеристикой для использования в сельском хозяйстве, большое количество золы в используемом топливе приведет к быстрому загрязнению колосников топки, поверхностей теплообмена и газового тракта, и как следствие, усложнит эксплуатацию и снизит ресурс тепловых установок. Снизить процент зольности в добытом торфе невозможно, поэтому использование торфа с зольностью более 23 % для нужд энергетики нежелательно.

Степень разложения — это процентное содержание в торфе гуминовых веществ, мелких частиц тканей растений и т. д. (иными словами, «гумуса»). В некоторых залежах верхового торфа, образовавшегося в условиях лесной местности, степень разложения доходит до 80 %. Теплота, выделяемая при сгорании торфа, напрямую зависит от количества гумуса. Поэтому степень разложения торфа для использования в качестве топлива должна превышать 20 %.
Влажность торфа – процентное содержание воды в общей массе добытого торфа. Данный параметр крайне важен, для эффективного использования в качестве топлива желательна влажность не более 55 %. Как правило, в местах естественного залегания (болота) влажность доходит до 90–98 %! Учитывая тот факт, что часть месторождений нашей страны, заброшенных в конце 80-х годов была осушена и подготовлена к добыче,сегодня реально найти и выгодно выкупить/арендовать заброшенные участки (т. н. карты) разработок.

П Р А К Т И К А

Распространенным способом получения торфа с пониженной влажностью является предварительная подсушка на месторождении (выкопанный торф вначале формируется в отвалы прямо на месторождении, и в течении полугода или более происходит снижение избыточной влаги благодаря солнцу и ветру).

По глубине залегания торф делится на верховой, переходный (срединный) и низинный. Часто месторождения могут сочетать разные типы залегания, такой тип называется смешанным. От глубины залегания напрямую зависят все физико-химические свойства торфа и возможности его добычи и использования. Топливный (или энергетический) торф находится в верхних, реже в срединных слоях. Такой торф имеет низкую зольность (от 1 % до 5 %), высокую степень разложения (не менее 20 %) и теплоту сгорания до 5,6 Гкал на тонну сухого вещества.

Иногда возможно использование низинного торфа в энергетических целях (при условии зольности менее 23 % и степени разложения не менее 15 %), но и теплота сгорания такого топлива колеблется от 3,3 Гкал до 4,5 Гкал. Кроме того, низинный торф по сравнению с верховым имеет большее содержание кальция, азота и микроэлементов — Cu, Mo, Со, Mn и др., что плохо скажется на его использовании в качестве топлива.

Схема 2

Как правило, самым простым и наименее финансово- и энергозатратным способом оказывается открытая добыча торфа экскаватором. Гидравлический способ из-за высокой технологичности на сегодняшний день малорентабелен, особенно для малых и средних предприятий.

Что такое «кусковое» топливо?

Кусковым топливом на основе торфа называют формованные куски торфа, смешанного с мелкой древесной щепой, опилками (иногда используют другие местные источники: костру, уголь, измельченную солому и т. д.). При этом основу топливного куска (65–85 %) составляет именно торф, а примешиваемые добавки — связующее вещество (не более 35 %) служат для корректировки физико-химических свойств, в том числе увеличения механической прочности готового куска, уменьшения затрат на сушку топлива за счет добавления сухих компонентов, увеличение насыпной плотности в массе материала, быстрый розжиг и лучшее сгорание топлива.

П Р А К Т И К А

Параметры выпускаемого топлива могут сильно отличаться на разных предприятиях в зависимости от исходного сырья и технологии производства. Продукция состоит из фракций (кусков) цилиндрической формы диаметром 8–20 мм и длиной 20–200 мм. Насыпная плотность кускового топлива 350-650 кг/м³, влажность 25–45 %, энергетическая ценность 3–4,3 Гкал/т. Готовое топливо складируется в отвалах под навесом (при условии вентиляции склада).

Разумеется, точные параметры получившегося топлива будут индивидуальны, т. к. каждое предприятие по изготовлению топлива работает с различными характеристиками исходного сырья, имеет отличия в технологии производства, способах хранения и транспортировки готового топлива.

Внешне одна фракция торфяного кускового топлива выглядит как цилиндр диаметром 8–20 мм и длиной 20–200 мм. Размеры готового куска могут варьироваться в зависимости от выбранного оборудования для формования и его индивидуальных настроек. Насыпная плотность готового продукта близка к торфобрикетам — от 400 до 650 кг/м3. Влажность зависит от исходного сырья и способов сушки, однако возможно без лишних энергозатрат выйти на значение между 25 и 45 %. Зольность готового топлива зависит только от исходного сырья, искусственно повлиять на данный параметр невозможно.

Важная характеристика получаемого топлива — его энергетическая ценность. В зависимости от многих факторов (используемого при производстве сырья, способа сушки, формовки и т. д.) калорийность готового куска составит от 3000 до 4300 ккал/кг. При сжигании куска, в отличие от древесных и сухих растительных видов топлива, в дымовой тракт котлов не попадают несгоревшие искры, что избавляет от необходимости установки на газовом тракте котла циклонов, а на дымовой трубе – искрогасителя.

Готовый кусок либо складируется в отвалах (при этом склад топлива должен быть защищен от атмосферных осадков и оснащен вентиляцией для исключения набора влаги в готовом топливе), либо расфасовывается в мешки — «биг-бэги» и в таком виде отправляется на склад. Транспортировка кускового топлива ничем не отличается от торфобрикетов или деревянных пеллет.

Ближайшие аналоги на основе торфа

В силу собственного опыта отдаю предпочтение технологии производства и сжигания кускового комбинированного топлива торфа. Но есть несколько технико-экономических факторов, позволяющие устранить известные недостатки аналогичных торфяных топлив.

П Р А К Т И К А

Кусковое топливо лишено основных недостатков привычных аналогов – торфобрикета и фрезера. В отличие от торфяной крошки его легко транспортировать, хранить и сжигать, а по сравнению с торфобрикетом кусковое топливо менее энергозатратно при производстве.

Торфяная пыль/крошка — данный вид топлива кажется наиболее простым и доступным: достаточно лишь высушить добытый с помощью фрезы торф - и вот готовое топливо. Но транспортировать (особенно на дальние расстояния) и складировать такое топливо проблематично (с одной стороны, торф в рассыпном виде моментально вбирает влагу, с другой — сильно пылится, что отрицательно сказывается на пожарной безопасности и здоровье персонала). Сжигать такое топливо в обычных твердотопливных котлах сложно, для него используется специализированное (более сложное и дорогое) оборудование, которое также нужно обслуживать.

Торфяной брикет — как правило, именно его подразумевают, когда говорят о современном использовании торфа в энергетике. Готовый брикет обладает высокими потребительскими свойствами в качестве топлива. Согласно ГОСТ Р 54248-2010 «Брикеты и пеллеты (гранулы) торфяные для коммунально-бытовых нужд», торфяной брикет имеет высокую насыпную плотность (от 450 до 750 кг/м3), низкую влажность (не более 20 %), неплохую калорийность (удельная теплота сгорания не менее 3000–3500 ккал/кг).

ВАЖНО

Брикеты имеют относительно однородный по своим физико-механическим свойствам состав, что дает больше возможностей для автоматизации при сжигании такого топлива.

Однако, имея столь соблазнительные характеристики готового продукта, брикет очень энергозатратен в производстве. В технологическом процессе задействовано прессование (гранулирование), для которого необходим дорогой и мощный пресс-гранулятор, среднее потребление электроэнергии на котором не менее 70–80 кВт на 1 тонну готовой продукции.

Также брикетирование подразумевает высокую степень осушения торфа в начале технологической линии, что приводит к большим затратам тепловой энергии.

Автор: Павел Арсеньев, эксперт в отрасли технического развития и внедрения инноваций.

Источник: «Журнал главного инженера» №10, 2017.

Подписаться на рассылку