Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2015 » Апрель » 20 » Уголь и пеллеты
22:31
Уголь и пеллеты

     Владельцы частных домов и благоустроенных дачных домиков часто задаются вопросом: какую систему отопления лучше реализовать? Ответов на этот вопрос множество. От использования электрических нагревательных элементов до небольшой котельной на дизельном топливе или природном газе. Наибольшее распространение получили небольшие печи с ручной загрузкой топлива и миникотельные с автоматическим управлением. Современные технологии позволяют производить управление работой котельной через телефонную связь, а недорогая автоматика почти исключает человеческий труд по поддержанию огня в печи. Сегодня мы сравним два наиболее популярных вида топлива для частных котельных агрегатов: уголь и древесные пеллеты.

     Из сказанного ранее следует, что главные преимущества угля заключаются в большей продолжительности горения, что объясняется более высокой плотностью и высоким содержанием минеральных включений. Преимущества древесных пеллет связаны с легкостью розжига, равномерным сгоранием и экологической безопасностью. Что касается сырьевой и экономической части вопроса, то здесь все не так однозначно.

    Основная часть угля включает графитоподобный углерод, сорбированную и химически связанную с ним каменноугольную смолу, а так же, до 15-25% минеральных веществ, образующих золу. Процесс горения углей начинается с пиролиза и сушки. В ходе пиролиза выделяется почти вся каменноугольная смола, представленная ароматическими углеводородами. Особенностью ароматических углеводородов, как топлива, является высокое содержание углерода при сравнительно низкой температуре воспламенения паров смолы. В результате сгорания каменноугольной смолы образуется значительное количество сажи и оксида углерода. Для предотвращения данных явления требуется тонкая регулировка подачи воздуха и точное проектирование топочных устройств в зависимости от типа топлива и производительности печи. Так как, котельные установки не проектируют под конкретный сорт и марку углей, а, производительность регулируется автоматикой в зависимости от требуемой температуры в помещении, то на практике невозможно достичь оптимального режима. Или через топку пролетает много воздуха и имеем унос тепла, или напротив, мало воздуха и сажа не полностью сгорает – имеем унос топлива из печи в виде сажи и оксида углерода. На практике, эти явления приводят к снижению теплотворной способности единицы углей на 10-30% по сравнению с теорией.

      В случае древесных пеллет, мы имеем классический процесс горения древесины, но, с двумя тонкостями. Во-первых, древесина достаточно сухая, что нивелирует вклад процессов сушки в начале горения и повышает теплотворность пеллет по сравнению с древесиной в брусках (поленьях). Кроме того, пеллеты сформированы из мелких фрагментов древесины, что приводит к их разрушению в процессе сгорания. В ряде случаев разрушение несколько нарушает работу топочных устройств, но, чаще оно лишь компенсирует снижение внешней поверхности пеллет по мере сгорания.

     Малая влажность и значительная механическая прочность пеллет обусловлены технологией производства. Исходный материал поступает в производство в мелкодисперсном виде с влажностью порядка 15-30%. Формование включает горячее прессование в листовой или барабанной матрице. Барабанная матрица имеет более высокую производительность, листовая матрица обеспечивает большую механическую прочность и однородность размеров пеллет. Горячее прессование приводит к просушке древесины и образовании на поверхность каждой пеллеты (а так же, между частичками древесины в пеллете) тонкой пленки выплавившегося лигнина. Наиболее явно этот эффект проявляется для смолистых пород древесины. Поэтому пеллеты имеют влажность 5-12%, что намного ниже влажности кусковой древесины, хранящейся в обычных условиях. Как следствие, пеллеты имеют заметно большую теплотворную способность, чем обычная кусковая древесина. Если для технологических дров с влажностью 30% (зольность 1% от сухого вещества) при сжигании в обычной котельной теплотворная способность находится в пределах 10,1 – 11,2 МДж/кг, то для пеллет при влажности порядка 5%, теплотворная способность заметно выше и достигает 21 МДж/кг. Для пеллет из бересты эта величина достигает более 28 МДж/кг.

     В таблице представлены значения теплотворной способности и плотности различных видов сырья для производства пеллет, а так же, плотность этих материалов. В ходе производства пеллет происходит увеличение плотности до 0,9 – 1,2 гр./см3. Увеличение плотности не только повышает механическую прочность пеллет, но и способствует удобству транспортировки и хранения топлива.

     Среди явных преимуществ пеллет перед углями стоит отметить высокую экологическую безопасность. Древесные пеллеты содержат до 60-90 раз меньше серы, чем угли, это улучшает экологическую обстановку в регионе и уменьшает коррозию топочных устройств. Кроме того, длительное пребывание в почве на большой глубине способствует накоплению в углях значительных количеств соединений тяжелых металлов и радиоактивных элементов. Исходя из особенностей осмотических процессов в ходе роста дерева, содержание тяжелых металлов в древесине в сотни раз ниже, чем в ископаемых углях. Зольность древесины составляет всего 0,2 – 0,5% от исходной массы. Зола представлена известью, поташом, железной окалиной, диоксидом кремния, соединениями магния и другими неопасными соединениями, которые можно с успехом использовать в качестве универсального удобрения на кислых и нейтральных почвах.

     Среди преимуществ углей можно отметить несколько более низкую стоимость, большую загрузочную плотность и заметно большее время горения. Последнее преимущество постепенно исчезнет по причине распространения автоматических котельных установок, которые намного удобнее и проще в использовании. Большая величина загрузки в бункер одного и того же размера является заметным преимуществом только для угольной крошки определенного размера, стоимость которой растет с увеличением разброса по величине фрагментов. Наиболее существенным преимуществом углей остается себестоимость. По состоянию на 2014 год в Красноярске 1 тонна угля имела рыночную стоимость от 1,5 до 3,0 тысяч рублей. В то время как древесные пеллеты стоят порядка 4-5 тысяч рублей за тонну. При этом теплотворная способность топочных углей находится в пределах 8 – 20 МДж/кг. То есть, теплотворная способность пеллет и углей близки, при практически двукратной разнице в цене. Стоит отметить, что автоматические котельные установки способны работать лишь с углями определенного фракционного состава, стоимость которых заметно выше кусковых углей. Автоматические котельные установки на угольной пыли выпускают лишь при достаточно большой мощности, и они имеют высокую себестоимость. Гранулы из угольной пыли имеют цену не ниже стоимости древесных пеллет.

     Таким образом, приходим к выводу о значительных преимуществах древесных пеллет перед ископаемыми углями. В топливной энергетике эти преимущества мало что значат, в первую очередь, в связи со значительными запасами углей по сравнению с объемами производства растительного сырья. Но, для систем отопления частных домов, вытеснение углей топливными пеллетами это лишь вопрос времени.

Категория: Топливо и энергетика | Просмотров: 1102 | Добавил: Chemadm | Теги: твердые топлива, древесные пеллеты, выбор топлива | Рейтинг: 4.8/5
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]