Біовугілля, торрефікат

Меню навігації

Посилання користувача

інформація про користувача

Повідомлень 1 сторінка 5 з 5

Поділитися1 2013-04-24 19:04:41

  • Автор: izhwood
  • Адміністратор
  • Звідки: Іжевськ
  • Зареєстрований: 2011-08-03
  • Запрошень: 0
  • Повідомлень: 6597
  • Повага: [+35/-1]
  • Позитив: [+241/-2]
  • Стать: Чоловіча
  • Провів на форумі: 2 місяці 15 днів
  • Останній візит: Вчора 13:20:51

На піку моди: біовугілля, торрефікат У світовій теплоенергетиці справжній бум розробок у сфері торрефікації. Не менше 15 фірм у Європі, на північноамериканському континенті та в Азії розпочали спорудження дослідних та дослідно-промислових установок для виготовлення торрефікованих пелет або вже збудували такі установки. Деякі з них за заявленою потужністю можна вважати цілком промисловими. З'явилися і в Україні інвестори, які готові взятися за будівництво таких установок.

Термін biocoal у зарубіжній літературі – не лише технічній, а й популярній – з'явився нещодавно. Його дослівний переклад, «бівугілля» - не зовсім розкриває те, що у Західній Європі, США та інших країнах розуміють під цим терміном.

Річ у тім, що у Євросоюзі законодавчо обмежено споживання мінерального палива. Відповідно до умов Кіотського протоколу та прийнятих нормативів у багатьох країнах до викидів віднесено не лише шкідливі сполуки, а й вуглекислий газ, якщо він утворюється при згоранні невідновлюваного палива. Багато котелень та електростанцій у Євросоюзі працюють на кам'яному вугіллі. У повітря потрапляють вуглекислий газ та певна частина оксидів фосфору, сірки, азоту. За викиди підприємства штрафують. Прицьому заохочується виробництво енергії з використанням відновлюваних ресурсів (спалювання біопалива, використання енергії припливів, вітру, сонця та подібних джерел енергії).

Сучасні енергетики найчастіше спалюють вугілля у формі пилу, що вдметься в топку з повітрям. Сутність задачі, пов'язаної з поняттям biocoal, зводиться до створення такого виду відновлювального палива, яке можна подрібнювати в пил і спалювати в топках смолоскипного типу - так само, як і вугілля. У різних видів кам'яного вугілля теплотворна здатність від 17 до 29 кДж/кг. Отже, шукане біопаливо має бути не гіршим. Враховуючи, що використання відновлюваного палива заохочується законодавством, біовугілля може бути дещо дорожчим за кам'яне вугілля.

Під поняття biocoal підходить матеріал із будь-якої рослинної сировини. Але ні деревина, ні інші рослинні матеріали у вихідному вигляді непридатні для спалювання у вугільних котлах без внесення змін до технології підготовки та спалювання палива. Ці матеріали необхідно висушити і піддати термічній дії для надання крихкості та підвищення теплотворної здатності.

Процес такої термічної обробки добре вивчався українськими вченими. Ще в 1926 році у книзі «Нариси з хімії деревини» Микола Ігнатович Нікітін описав стадії процесу термічного розпаду деревини та вказав на зміну властивостей деревини залежно від ступеня розкладання. Детально та з балансами ці процеси обговорено у книзі Василя Миколайовича Козлова «Піроліз деревини», виданої 1952 року.

Прийом, за допомогою якого рослинні залишки перетворюються на біовугілля, отримав за кордоном назву «торрефікація» (torrefaction). Точний переклад цього слова – «обсмажування». Термін цей і раніше застосовувався до обсмажування кави, горіхів. Деякі фірмистали використовувати відповідну апаратуру для переробки деревини та користуватися цим терміном для позначення того, що в нашій літературі називається м'яким піролізом.

Розглянемо, як протікає цей процес. Перед піролізом деревина має бути висушена. Істотну роль швидкості і рівномірності сушіння грає товщина шматка. Неможливо швидко досягти однаково низької вологості всіх шарів товстого поліна. Чим тонший шматок, тим поступово змінюються його властивості при прогріві. Це стосується і наступних стадій термічного впливу на деревину. Тому краще використовувати тріску.

Друга стадія процесу зводиться до відщеплення від складних молекул, що становлять деревину, найбільш термолабільних бічних ланцюгів. За даними дослідників (Нікітін Н. І. Хімія деревини та целюлози. М.-Л., 1962), вже при 240оС повністю руйнуються пентозани, целюлоза втрачає до третини маси, а лігнін майже не руйнується, але помітно полімеризується.

Багато пізніших роботах різних учених розглядалася прикладна сторона справи. Продукт, що утворюється на цій стадії, у вітчизняній літературі називали "червоним вугіллям", "бурою цуркою", а процес на цій стадії називали "м'яким піролізом", "предпіролізом", "форпіролізом". Тож торрефікація зовсім не новинка. Більш-менш новою є лише назва, точніше, її використання стосовно деревини, процес розпаду якої можна назвати «обсмажуванням» з великою натяжкою. Друга стадія (торрефікація) ендотермічна, тобто процес відбувається з поглинанням тепла. Третя стадія, глибокий термічний розпад деревини із заснуванням деревного вугілля - вуглевидіння. Ця стадія екзотермічна, тобто відбувається з виділенням тепла. Далі слідує четверта стадія прокалювання вугілля, ендотермічна.

М'який піроліз (торрефікація) може легко перейти в стадію вуглепалення, якщо буде перевищено час перебування матеріалу в гарячій зоні, або температура. Після 320-340оС починаються процеси екзотермічного розпаду деревини. Тепло виділяє сам матеріал, його температура продовжує зростати незалежно від регулювання ззовні. Тому керування торрефікацією вимагає ретельного регулювання температури та своєчасного виведення матеріалу з гарячої зони. Добре, якщо цей процес керується автоматикою.

Торрефікат привабливий як потенційне паливо для котелень та електростанцій, що працюють на кам'яному вугіллі. Причому привабливий виключно у гранульованому вигляді. Гранули торефікованої деревини гідрофобні. Висока щільність робить їх зручними для транспортування.

Зауважимо, що ринок торрефікату поки що не сформувався, а попит не встояв.

В Україні застосування торрефікованих пелет також може мати перспективи, хоча, можливо, в майбутньому. Сьогодні виготовлення і «білих», і «чорних» гранул в Україні значною мірою орієнтоване на європейських споживачів. Споживання звичайних пелет у нашій країні розвивається вже досить бурхливо. Торрефікат поки що викликає в українських інвесторів інтерес переважно у зв'язку з можливістю організації його виробництва на експорт. Однак можна припустити, що з поширенням звичайних пелет і брикетів на внутрішньому ринку розвиватиметься і інтерес до торрефікованого біопалива. Насамперед у зв'язку з можливістю його використання замість кам'яного вугілля без реконструкції котелень та електростанцій. У нашій країні, на відміну від Євросоюзу, все визначатиметься суто ринковими факторами, тобто співвідношенням ціни вугілля та торрефікату, а також їх нецінових переваг танедоліків. Там же, де має бути реконструкція котелень, привабливішим може виявитися спалювання необробленої біомаси, наприклад, тріски або соломи.

Так чи інакше, основним напрямком збуту торрефікату з України на найближчі роки залишиться експорт, який, як правило, передбачає транспортування продукції на великі відстані. Привабливість організації експортно орієнтованого виробництва гранульованого торрефікату можна оцінити за допомогою нескладної розрахункової економічної моделі, представленої в таблиці.

Тут розглядається певний окремий випадок з окремими значеннями таких показників, як собівартість виробництва продукції, вартість її доставки умовним споживачам у Німеччині, ціна реалізації пелетів і т. д. На практиці ці показники можуть відрізнятися як у більшу, так і в меншу сторону.

Наведений вище розрахунок показує, що за певних умов (суттєві обсяги виробництва, велике віддалення заводу від споживачів і т. д.) рентабельність виробництва торрефікованих пелет може бути значно вищою за рентабельність аналогічного за масштабами виробництва звичайних пелет. Природно, виробництво торрефікату вимагатиме додаткових інвестицій. Поширення цієї технології в українській пелетній галузі по суті залежатиме від того, наскільки швидко підвищена рентабельність дозволить окупити додаткові капіталовкладення. Ринок обладнання для торрефікації біомаси так само, як і ринок самого торрефікату, ще не склався. Приблизні ціни, про які сьогодні заявляють провідні розробники обладнання для виробництва торефікованих пелет, досить високі (близько 5 млн. євро на встановлення продуктивністю до 5 т на годину). Цю вартість необхідно знижувати. І можливості для цього є.використовуючи знання, досвід та напрацювання вітчизняних фахівців.

Для багатьох сучасних вітчизняних підприємців, на жаль, характерна впевненість у тому, що все передове може виходити лише з-за кордону. Вони не обізнані про те, що протягом другої половини XX століття українські наукові та технічні досягнення у галузі термічної переробки деревини були найпередовішими. Наші інвестори, на відміну від закордонних, уникають вкладати кошти в нові розробки, які не мають прототипів, до експериментальних робіт. При цьому беззастережно довіряють американським та європейським фірмам, не залучають до аналізу проектів незалежних експертів, хоча експертну оцінку прийнято як нормальну практику в усьому світі. І в результаті фінансують виключно закордонних розробників, які далеко не завжди сумлінні.

Тим часом, спираючись на досвід та знання, накопичені вітчизняною наукою, українські розробники готові запропонувати надійні технічні рішення, проекти, організацію будівництва торрефікаторів за найпередовішою технологією – і свідомо дешевшими за зарубіжні аналоги.

Антон ОВСЯНКО, генеральний директор «Портал-Інжиніринг», канд. екон. наук