Древесные топливные гранулы (пеллеты)

Мировой бум на древесные топливные гранулы не только не затихает, но и разрастается с новой силой. Гранулы в европейских домах стали привычным топливом, самым экологическим и дешевым в мире, "топливом будущего", как прозвали его во всем мире.

Что такое древесный пеллетс?

У этого продукта очень много названий. Из иностранных распространены два: "Wood pellets" и "Holz-Pellets", или "Holzpellets". Из русских: "биогранулы", "топливные гранулы", "биомасса", "опилочные гранулы", но наиболее правильное название "древесные топливные гранулы", или просто "пеллетс".

- "Древесные топливные гранулы" - это нормированное цилиндрическое прессованное изделие из высушенной, оставленной в природе остаточной древесины, такой, как мука от работы фрезерно-отрезного станка, стружка и остатки лесной древесины.
- Древесные гранулы производятся без химических закрепителей под высоким давлением.
- Длина древесных гранул примерно 20-50 мм, диаметр 4-10 мм.
- Теплотворность древесных гранул равна 5 кВт/час на один килограмм.
- При этом энергосодержание одного килограмма древесных гранул равно полулитру жидкого топлива (топливного дизеля).

Стандарт, нормы

Древесные гранулы являются стандартизированным видом топлива, поэтому для них существуют нормативы, как ГОСТ в нашей стране. В Германии нормативы (требования качества) называются DIN (Германский промышленный стандарт). В Европе до недавнего времени пользовались немецким стандартом DIN 51731 и стандартом Австрии OENORMM7135.

В связи с приходом на рынок низкосортных древесных гранул, изготовленных в основном за границей, с весны 2002 года гранулы в Германии получают новый сертификат DIN plus. Этот сертификат объединил немецкий и австрийский стандарты. Преимущество получило требование на истирание, а также правила и методика проверки. Главное, на что обращают внимание западные потребители, - это размеры, зольность и истирание.

Качество

Качество гранул - это ваша прямая валютная выгода и прибыль. И пренебрегать этим ни в коем случае нельзя. Критерии, от которых зависит качество древесных гранул:

Сырье

Сырьем должны служить все хвойные породы и мягкие сорта древесины. С твердыми сортами будут проблемы с оборудованием. Большое количество коры - это повышение выброса углекислоты: она не должна превышать во многих странах Европы 0,5%. Сырье не должно быть старым, так как оно теряет эластичность и, главное, внутреннюю энергию, которую отдает во время сгорания. Старое, слежавшееся, прелое сырье, как правило, поражено грибком и плесенью.

Влажность
Влажность перед прессованием должна быть не более 10-12%. При избыточной влажности у вас могут не купить продукцию или сильно занизить цену.

Оборудование

Конечно, оборудование должно отвечать самым жестким нормам. При сертификации продукции один из важных вопросов - изготовитель оборудования. Хорошее оборудование - качественные гранулы и высокая цена.

Очистка, хранение, перевозка

Если вы изготовили качественные древесные гранулы, - это еще не все. Перед упаковкой их надо очистить от пыли. Далее - хранить в сухом месте. Далее - перевозить защищенными от влаги. После складирования не допускать сильных нагрузок и трения.

Качественный пеллетс - гранулы ровные, без трещин, блестящие, хорошо спрессованные, хороший энергообмен. Красные вставки - коды, защищающие товар от подделок.

Некачественный пеллетс - неоднородный, гранулы с трещинами, рассыпается, энергообмен плохой. Требования к качеству древесных гранул как топлива предъявляют прежде всего производители печей и котлов. В связи с тем, что печи и котлы с автоматической загрузкой древесных гранул, биогранул являются ультрасовременными отопительными агрегатами, к качеству топлива тоже должны предъявляться жесткие требования. Если они не выполняются, то производитель может, во-первых, снять гарантию, во-вторых, производительность печей и котлов будет резко падать, а расход горючего повышаться.

Внешние признаки хорошего качества древесных гранул:

Поверхность. Поверхность гранул должна быть гладкой, блестящей, не иметь трещин и вздутий. Это свидетельствует об их прочности и малом истирании.

Диаметр. Чаще всего встречается 6 и 8 мм, намного реже 4 или 10 мм. Диаметр впоследствии играет значительную роль в настройке работы печи и котла для эффективного отопления. Больший или меньший диаметр указывает, что предприятия не занимались производством древесных гранул, а производили другие гранулированные продукты.

Длина. Длина гранул ограничивается для систем всасывания. Диаметр шлагов в Европе не позволяет всасывать гранулы длиной более 50 мм. Но гранулы не должны быть бесконечно малыми по длине.

Запах. Гранулы не пахнут елью. Легкий сладковатый запах клея - признак хорошего качества, достигаемого текучестью и высокими температурами при гранулировании.

Цвет. Цвет не должен быть серым -это указывает на долгое лежание сырья, появление грибка, плохое хранение, что для древесины является потерей энергии. Больше любят гранулы светлого тона, хотя темные цвета не являются признаком плохого качества, но некачественные гранулы, как правило, темного цвета.

Пыль. Большое содержание пыли может привести к рекламации. Это признак быстрого истирания и плохого качества. При хранении в закрытых мешках пыли, как правило, меньше.

Неправильные тесты. Неправильно проверять гранулы разбавлением водой. Да, хорошие гранулы быстро не растворяются, но при этом долго не растворяются и гранулы, сделанные с большим количеством закрепителей. Проверка углом естественного откоса (<50%) также не является признаком качества.

Все эти внешние признаки позволяют специалистам определить качество сырья и оборудования и правильность технологической схемы. Однако они не могут являться определяющими без критериев, которые указаны в нормативах. Самым надежным и простым способом проверки качества является проверка аппаратом (лигнотестером) на истирание.

Гранулы как топливо

Как вид топлива древесные гранулы рассматривают в Европе как "топливо будущего" или как "топливо с уверенностью в будущем".

Древесные гранулы не являются новым сырьем. Еще в XIX веке отапливали дома стружкой и опилками, а для их перевозки и складирования массу уплотняли. В 1996 году древесные гранулы впервые были сертифицированы в Германии как вид топлива. Почему именно сегодня появился такой интерес и бум на биотопливо?

Факторы:

Возобновляемость

Древесные гранулы как производные от древесины являются возобновляемым сырьем. А такое топливо, как нефть или газ, будет с каждым годом расти в цене и вскоре закончится.

Концентрация

Древесные гранулы обладают высокой энергоконцентрацией при незначительном занимаемом объеме. Кроме этого, гранулы могут перемещаться в автоматических печах и котлах, легко транспортируются и могут вдуваться на склад и транспорт.

Пепел

Пепел может использоваться как удобрение или незначительный мусор. Зола составляет только 1,5% от массы топлива. Пепел убирается в современных печах и котлах раз в два года.

Масса

Так как гранулы обладают высокой насыпной массой, места для складирования требуется не много. Для отопления гранулами дома площадью 150 кв. м требуется только 7,5 куб. м для запаса на один год.

Энергозатраты

Для производства древесных гранул требуется 3% затрат энергии. При этом у нефти эти энергозатраты составляют 10%, а у электроэнергии - 60%.

Конкурентоспособность

Благодаря вышеперечисленным способность качествам древесные гранулы обладают высокой конкурентоспособностью по сравнению с другими видами топлива. Цены на пеллетс не зависят от скачков цен на ископаемые виды топлива и на увеличивающиеся экологические налоги. А если учитывать цену, то можно с надеждой смотреть в будущее.

Что такое древесные гранулы пеллетс, как топливо?

Приводим данные энергосодержания гранул:

1 тонна древесных гранул - это:
- 1,5 м3
- 500 литров топливного "экстралегкого" дизеля
- 5000 кВт/час

1 м3 древесных гранул - это:
- 330 литров топливного "экстралегкого" дизеля

2 кг древесных гранул - это:
- 1 литр топливного "экстралегкого" дизеля


Приводим сравнительную диаграмму калорийности (теплоты сгорания) различных типов древесного топлива по сравнению с древесными гранулами.

Использование. Печи, котлы

На массовом рынке сейчас продаются четыре вида печей, работающих на древесных гранулах. Рассмотрим их подробнее.
Отдельные котлы, печи, камины с водяным кожухом и без него.

Имеют мощность до 11 кВт и предназначаются для отопления отдельных жилых комнат или в комбинации с другими топливными системами, такими, как, например, солнечные коллекторы. В котле установлен отдельно резервуар для накопления гранул, рассчитанный на непрерывное горение от 24 до 100 часов. (Рис. 1 и 2)
Котлы центрального отопления.

Если котел центрального отопления установлен внутри дома, то нужно предусмотреть возможность забора древесных гранул в котел. Обычно это шнек, транспортирующий гранулы из склада к котлу. Можно также сделать выводы для всасывания гранул из силосных автомобилей в котел. Обычная мощность 15-20 кВт. (Рис. 3и4)

Иногда котлы на древесных гранулах комбинируют с котлами, работающими на кусковой древесине. Мощность этих котлов может достигать 50 МВт. Эти котлы способны автоматически переключаться с режима загрузки пеллетса в режим загрузки древесины. Применяются комбинации пеллетс-газ, пеллетс-дизель, пеллетс -электро и др.
Экология

Когда в западных изданиях говорят о преимуществах древесных гранул, в первую очередь речь идет об экологии. На сегодняшний день из всех энергоемких видов топлива самым экологически чистым является пеллетс. Конечно, сегодня в России мы не очень задумываемся об экологии, вспоминаем о ней только тогда, когда происходят катастрофы. На Западе об этом не только задумываются, но и наказывают, вводят экологические налоги. И наоборот, поощряют всех, кто использует экологически чистые источники энергии.

Например, за то, что семья или предприятие в Германии установит котел, работающий на топливных гранулах, государство выплачивает дотацию в размере 2500 Евро плюс 50 Евро за каждый 1 кВт котла (около 3000 Евро). Разве не стимул?

Экологические факторы:

- Уменьшение парникового эффекта Освобождаемая углекислота (CO2) в древесных гранулах обозначается как "нейтральная". Древесина освобождает столько CO2, сколько приняла во время роста (закрытый углеродный обмен). При сгорании ископаемого горючего, напротив, освобождается углекислота, собранная за миллионы лет. А это ведет к повышению содержания CO2 в атмосфере и, следовательно, к антропогенному парниковому эффекту.

- Уменьшение кислотных дождей Наряду с уменьшением выбросов углексилоты при использовании в качестве топлива древесных гранул происходит уменьшение выброса двуокиси (диоксида) серы. А это, в свою очередь, приводит к уменьшению кислотных дождей и снижению гибели леса. Используя древесину в качестве сырья, пеллетс как топливо в конечном итоге бережет наши леса!

- Уменьшение риска транспортировки Загрязнение окружающей среды такими бедами, как пролив из пробоин в нефтеналивных танкерах, аварии на газопроводах, электростанциях, в том числе АЭС, полностью исчезают при использовании пеллетса. А опасность взрывов, аварий, пролива горючего, вредных выбросов просто мизерная по сравнению с ископаемыми видами топлива.

Ниже приводится сравнительный график выброса CO2 (г/кВт/ час) в атмосферу разных отопительных систем (электрических, на легком дизеле, газовых и на древесных гранулах). Причем цифры даны с учетом выброса CO2, необходимого для получения топлива. Без комментариев!

Как пример: если только одна семья из трех человек, живущая в отдельном доме, перейдет с котла, работающего на дизельном топливе, на котел с древесными гранулами, это освободит атмосферу от выбросов 5 тонн углекислоты в год, а если с газового - 2,5 тонны вредных выбросов.

Топливная гранула, описание, технические характеристики

Топливные гранулы - это нормированное цилиндрическое прессованное изделие из высушенных остатков переработки подсолнечних семян.

Топливные гранулы производятся без химических закрепителей под высоким давлением.
Преимущества топливных гранул.

Гранулы имеют огромные преимущества по сравнению с традиционными видами топлива:

- теплотворная способность их составляет 4,5 - 5,0 кВт/кг, что в 1,5 раза больше, чем у древесины и сравнима с углем;

- конструктивные особенности печей позволяют автоматизировать процесс получения необходимого количества тепловой энергии;

- при сжигании 2000 кг топливных гранул выделяется столько же тепловой энергии, как и при сжигании: 3200 кг древесины, 957 м3 газа, 1000 л дизельного топлива, 1370 л мазута;

- горение гранул в топке котла происходит более эффективно - количество остатков (золы) не превышает 0,5 - 1% от общего объема используемых гранул;

- при сжигании гранулы не оказывают негативного воздействия на окружающую среду;

- гранулы не содержат скрытых пор, склонных к самовоспламенению при повышении температуры.

Благодаря вышеперечисленным качествам, гранулы обладают высокой конкурентоспособностью по сравнению с другими видами топлива.
Рынок топливных гранул и перспективы его развития

На сегодняшний день потребление древесных гранул растет колоссальными темпами из-за экологических и экономических преимуществ данного вида топлива.

В странах, обеспокоенных сохранением окружающей среды, сегодня особую популярность приобрели котельные, работающие на биотопливе. С точки зрения экологии, они предпочтительнее обычных, работающих на угле или мазуте.

Наиболее серьезными странами-производителями и потребителями древесных топливных гранул в мире являются:

- США около 2 млн.тонн в год
- Швеция около 700 тыс.тонн в год
- Дания около 600 тыс.тонн в год
- Германия около 100 тыс.тонн в год
- Англия около 10 тыс.тонн в год
- Австрия около 120 тыс.тонн в год
- Канада около 100 тыс.тонн в год
- Финляндия около 100 тыс.тонн в год
- Япония около 3 тыс.тонн в год

Сфера применения гранул

Можно выделить несколько сфер применения гранул. Гранулы используются в первую очередь в небольших и средних котлах, печах и каминах (до 1 МВт). Причем для использования гранул подходят как специализированные котлы, так и жидкотопливные котлы, оснащенные специализированным сжигателем для гранул (сжигатель для гранул может использоваться вместо исчерпавшей свой ресурс жидкотопливной форсунки/горелки или устанавливаться на новый котел). В Европе системы отопления на гранулах становятся все более популярными в частном секторе, количество таких систем растет в геометрической прогрессии. Промышленные гранулы используются в более мощных установках (свыше 1 МВт), а также в системах КПТЭ - Комбинированного Производства Тепла и Электроэнергии. Чаще всего такие установки строят в небольших городах и поселках, для тепло/энергоснабжения городских микрорайонов. На сегодняшний день одна из крупнейших КПТЭ в Европе снабжает теплом и электроэнергией район Большого Копенгагена в Дании. Причем на установке используются и природный газ, и жидкое топливо, и солома, и гранулы, - последние используются в тех секторах, которые раньше топились на каменном угле, от которого сегодня в пользу биотоплива отказывается вся Западная Европа.

Экологически чистый вид топлива

Биоэнергия не способствует изменению климата посредством выброса в атмосферу углекислого газа и других "парниковых газов". Количество веществ, выделяемых и потребляемых в процессе роста и фотосинтеза растений примерно сопоставимо с количеством таких же веществ, выделяемых и поглощаемых в процессе сгорания или природного разложения материалов. Выбросы диоксида серы и оксида азота являются основными составляющими в процессе окисления воздуха, вод и грунта. Но поскольку в биотопливе содержится небольшое количество серы, то в процессе сгорания биомассы подобные загрязняющие вещества практически не образуются и не выделяются. Даже те небольшие объемы выбросов, которые имеют место, являются естественным звеном природного цикла, поскольку эти вещества в любом случае выделяются при перегнивании древесины. Концентрация тяжелых металлов в биомассе так же незначительна, следовательно, сгорание биотоплива не приводит к их выделению и концентрации. Если биотопливные золы переработаны в лесные или сельскохозяйственные земли, то их использование не влечет за собой изменений в вечном круговороте веществ в природе, и происходящие при этом процессы находится в рамках обычных природных процессов роста-разложения.
Современный выбор системы отопления для загородного дома

Как правильно выбрать отопительную систему для загородного дома, предвидеть проблемы, возникающие при ее работе, оценить долговечность, экономичность и финансовые затраты на ее эксплуатацию? Мы постарались сделать анализ недостатков и проблем, связанных с установкой и использованием систем отопления, так как именно эту информацию очень трудно получить у продавцов отопительного оборудования.

При выборе системы отопления следует правильно оценить достоинства и недостатки того или иного варианта, учесть энергетический потенциал, конъюнктуру цен и свои финансовые возможности.

Интенсивное строительство загородных домов и использование новых современных материалов требуют современных средств инженерного обеспечения. Одной из важнейших и дорогостоящих составляющих инженерного обеспечения является отопление. По оценкам специалистов, 25-35% всех энергоресурсов России тратится на отопление.

На рациональный выбор системы отопления влияет много факторов: доступность конкретного вида топлива, экологические аспекты, проектно-архитектурные решения, финансовые возможности и многое другое.

Первый вопрос, который следует изучить при выборе системы отопления, какой источник энергии будет использоваться:

- газ;
- твердое топливо (уголь, дрова);
- жидкое топливо (мазут);
- электричество.

В настоящее время цены на топливо таковы:
- 1 м2 газа (10 кВт) - 0,01$;
- 1 л солярки (10 кВт) - 0,02-0,025$;
- электроэнергия (10 кВт) - 0,2-0,25$;
- 2 кг угля (10 кВт) - 0,01$.

Расход топлива для загородных домов существенно зависит от объема дома, режима его эксплуатации и возможностей системы отопления по управлению температурными характеристиками. Если загородный дом эксплуатируется весь отопительный сезон как жилой, то возможности экономии затрат минимальные (в лучшем случае режим отопления "день-ночь") и составляют 10-15%.

Если зимний дом используется 2-3 дня в неделю для проживания, а в остальные дни его надо поддерживать в экономном режиме, то экономия за счет средств автоматики может достигнуть 20-25%.

Отопление с использованием природного газа

Следует учесть, что при газовом отоплении прокладка трубопровода стоит до 20$ за погонный метр, а срок службы металлических труб составляет 20 лет. Это может сразу поставить под сомнение экономическую эффективность независимо от относительной дешевизны газа.

Для газового котла необходимо иметь отдельное помещение с окном и форточкой под котельную.

Если учесть, что стоимость 1 м2 для загородного строительства в Подмосковье составляет 200-300$, а разработка только проекта ввода, разводки и подключения газового оборудования оценивается около 2000$, то можно представить себе, насколько установка газового оборудования увеличивает стоимость загородного дома.

Для получения горячей воды некоторые котлы имеют встроенный бойлер, однако для доставки ее к месту использования (например, из подвала на первый и второй этаж, в другой конец дома) требуется проложить значительное количество труб. Это удорожает монтаж и портит интерьер. Проходя по трубам, вода остывает, проявляется инерционность горячей и холодной воды, понижается экономичность системы.

Альтернативным вариантом может быть установка электрического водонагревателя по месту использования, что оказывается значительно удобнее, так как в летний период отопление выключают, а горячая вода нужна всегда.

Следует заметить, что в средней полосе России, особенно зимой, давление газа снижается до 100-120 мм водяного столба при норме для котлов 180 мм. Это может привести к отключению отопительной системы.

Подключение газа запрещено без утвержденной и согласованной с соответствующими службами проектной документации, затраты на которую существенно снижают выигрыш от низкой цены за газ в период эксплуатации.

Особенностью эксплуатации отопления с газовым котлом является необходимость периодической профилактики и контроля горелок, кранов и автоматики. Проведение таких работ должны осуществлять фирмы, имеющие лицензии, иначе существует серьезная опасность возникновения аварийной ситуации. Стоимость профилактики и контроля системы за сезон составляет 100-300$.

Отопление с использованием жидкого и твердого топлива

При установке жидкотопливных котлов (на солярке) дополнительно требуется монтаж емкости на 7-10 тонн топлива и помимо этого нужны подъездные пути для топливозаправщика. Это оценивается примерно в 2000-3000$. Обязательно необходим фильтр тонкой очистки топлива, иначе форсунки котла быстро засорятся, котел начнет дымить и существенно снизится КПД. При работе котла обязательно нужны: подвод электричества в системах зажигания, устройство контроля горения и насос подачи топлива. Даже после кратковременного отключения электроэнергии требуется вмешательство человека для повторного включения отопления. Проблемы получения и подачи горячей воды, устройства котельной и дымоходов такие же, как и у газового котла.

Для отопления твердым топливом необходимо осуществлять его доставку, разгрузку, иметь площадку для хранения его запасов. Недостатком твердотопливных котлов является необходимость в течение суток постоянно следить за топочной камерой и вручную зажигать топливо.

Существующие сегодня комбинированные котлы на два и более вида топлива стоят значительно дороже и имеют особенности монтажа и эксплуатации, описанные выше. Дополнительно нужно отметить, что переход с одного топлива на другое происходит в ручном режиме, то есть необходимо участие человека.

Все виды отопления, кроме электрического, загрязняют окружающую среду.

При сгорании газа образуется жидкий конденсат, и если слить его в канализацию, то нарушается работа очистных сооружений. При сжигании солярки и газа образуются ядовитые химические соединения, правда, они через систему дымоходов выводятся из здания в атмосферу. Но это в конечном счете оказывает влияние на окружающую природу. При использовании твердого топлива загрязняется территория в местах его хранения, подготовки и загрузки, дым из трубы и сажа также не способствуют чистоте, необходимо удаление значительного количества золы. Вытяжная вентиляция, насосы приводят к дополнительным шумам и вибрации. Возможная утечка газа или солярки, угольная пыль тоже отрицательно сказываются на дыхательных органах человека.

Газовые и жидкотопливные котлы, как правило, имеют многопараметрическую систему контроля, и существует вероятность отключения системы отопления.

Самая безобидная ситуация - это кратковременное отключение электропитания. В этом случае только некоторые газовые и жидкотопливные котлы с резервным источником питания имеют возможность продолжить работу. Большинству систем для запуска необходимо присутствие человека.

Остывший дом грозит многими неприятностями. Могут замерзнуть сливные сифоны раковин и ванн, может лопнуть унитаз, в системе холодного и горячего водоснабжения возможно промерзание и выход из строя водяного контура и т.п.

Учитывая возможную нестабильность подачи газа, отключения электропитания, вероятность сбоя в системе отопления, как правило, приходится приглашать человека, который бы следил за системой в период отсутствия хозяина.
Отопление с использованием электрокотлов

Электрокотлы, в зависимости от способа превращения электрической энергии в тепло, делятся на две группы.

1. Аппараты косвенного действия (реостатные). Нагревательным элементом является реостатный патрон, например, в виде ТЭНа - трубчатого нагревательного элемента, представляющего собой металлическую трубку, внутри которой запрессована в электроизоляционном наполнителе спираль из нихромовой проволоки.

2. Аппараты прямого действия. К ним относятся электродные паровые котлы и электродные водонагреватели. Электрический ток, проходя через воду как через проводник между электродами, выделяет тепло и нагревает ее.

Остановимся более подробно на электродных котлах и электрокотлах на ТЭНах, работающих от сети переменного тока 220/380 В и предназначенных для обогрева помещений объемом до 3000 м2.

Электродные котлы по сравнению с электрокотлами с ТЭНами обладают следующими преимуществами:

- более низкой стоимостью при равных технических характеристиках;
- ресурс работы до отказа выше в несколько раз;
- меньшими габаритными размерами и эксплуатационными расходами;
- более высоким КПД;
- не требуется регистрация в органах Госгортехнадзора.

При использовании электрокотлов большое значение имеет марка теплоносителя. Например, коэффициент полезного действия электрокотла, работающего на воде, снижается до 80% для мягкой воды и до 68% для очень жесткой воды в конце ресурса работы. В результате увеличивается продолжительность нагрева воды до рабочей температуры, а с ней и расход электроэнергии. При этом толщина накипи в котле через 300-400 часов работы доходит до 3 мм, температура под накипью достигает 840°С, а температура его спирали доходит и до 1000°С. Спираль при такой температуре работает не более 980 часов.

При использовании теплоносителя Beril через месяц работы котлов не обнаружено никакой накипи на электродах и ТЭНах.

Электрокотлам не страшны кратковременные отключения электропитания, они начинают работать сразу после подачи электроэнергии без вмешательства человека.

При использовании современных автоматов защиты от короткого замыкания и перегрузок, а также устройств защитного отключения (УЗО) по току утечки вероятность пожара или поражения электрическим током близка к нулю. Кроме того, они сделаны из экологически чистых материалов, при работе не выделяют вредных веществ, абсолютно бесшумны.