СЖИГАНИЕ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА РАЙОННОЙ КОТЕЛЬНОЙ

BURNING WOOD WASTE FOR THERMAL ENERGY AT THE REGIONAL BOILER HOUSE

Ekaterina Grishina

undergraduate, Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

Alexei Irinin

educator, Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

АННОТАЦИЯ

При распиловке древесины образуется много отходов в виде опила, стружки, щепы и пр. Этот материал можно сжигать с получением тепловой энергии для системы теплоснабжения района города. При этом происходит экономия природного газа на производство теплоты и утилизируются отходы производства.

ABSTRACT

When sawing wood, a lot of waste is generated in the form of sawdust, shavings, wood chips, etc. This material can be burned to produce thermal energy for the district heating system of the city. At the same time, natural gas is saved for heat production and production waste is utilized.

Ключевые слова: отходы производства, опилки, стружка, теплофикация, тепловая энергия, продукты сгорания, дымовые газы, модернизация котельной.

Keywords: production waste, sawdust, shavings, heating, thermal energy, combustion products, flue gases, boiler plant modernization.

При распиловке древесины образуется много разных отходов производства. Самым массовым отходом деревообработки разных стадий и лесопиления являются опилки. Фракционный состав опилок составляет от 0,2 до 10 мм. Опилки при пилении разных пород дерева отличаются по своим свойствам. Процесс образования опилок предопределяет их физические параметры. Например, при распиловке древесины на лесопильной раме летят опилки кубической формы (приближенно, конечно), размером до 7 мм. При функционировании круглопильных станков образующиеся опилки характеризуются волокнистой структурой, фракционный состав их 1 ÷ 2 мм.

Щепа образуется при первичной обработке дерева. Это достаточно крупный отход производства древесных строительных материалов. Также выделяется древесная дробленка и стружка. Все отходы производства подлежат утилизации. Методов очень много. Из отходов деревообработки производят разные строительные материалы (ДСП, ДВП и пр.). А также опилки, стружку и щепу сжигают для получения тепловой энергии системам отопления и вентиляции.

Перспективными направлениям использования древесных отходов [1, с. 346] является: производство разных видов биотоплива (топливные гранулы, брикеты, пеллеты, биомазут, биоуголь, биогаз и пр.) с его последующим сжиганием, выпуск строительных материалов с использованием стружки и опилок, производство удобрений и древесной муки.

Опилки представляют собой мелко дисперсную древесину, полученную при воздействии режущим инструментом: обработка, распиловка, шлифование. Опилки являются отходам деревообработки.

Опилки состоят примерно на 70% из углеводов (в основном целлюлоза), на 27% из лигнина. Массовая доля углерода в опилках оценивается примерно в половину, кислорода 44% и водорода 6% в составе, содержание азота 0,1 %.

Использование древесных отходов при деревообработке для теплоснабжения помещений предприятия является ресурсосберегающим и природоохранным мероприятием, направленным на экономию природного газа и оздоровление окружающей среды. Утилизация стружки и опилок непосредственно на месте образования позволит перейти от открытого складирования большого количества отходов к закрытому хранению оперативного запаса опилок, которые будут являться топливом. Транспортировка опилок, щепы и стружки на небольшие расстояния тоже не является очень затратным мероприятием.

В производственном процессе лесопильного предприятия образуется много древесных отходов. На промплощадке производят различные строительные материалы из натуральной древесины, преимущественно, береза и сосна. Отходы производства необходимо утилизировать. Вообще, в современном производстве отношение к любым отходам очень изменилось. Мир взял курс на устойчивое развитие, в концепции которого объемы образования отходов нужно снижать, а получающиеся отходы максимально утилизировать [2, с.12]. Безотходные производства характеризуются идеальным циклом, внедрить который весьма непросто, и бывает очень дорого. Но, в свете существующих экологических проблем человечества приходится идти на определенные затраты.

Производственные отходы стараются утилизировать всеми возможными способами, возвращая обратно в цикл производства в виде сырья или топлива, изготавливая из них новые изделия. С древесными отходами ровно та же ситуация. Способов утилизации древесных отходов очень много.

Наиболее простым способом утилизации древесных отходов с технической точки зрения является использование опила в сельском хозяйстве. Здесь опил используют как подстилки и кормовые добавки для животных, компостирования и производства удобрений. При таком использовании практически не производится никакая техническая обработка древесных отходов.

При компостировании происходит складирование опила и стружек для перепревания и естественного превращения в удобрение. Для интенсификации процесса перепревания иногда отходы проливают специальными бактериальными растворами. Из относительно крупных кусковых отходов производят клееные строительные материалы. Опил и стружка используются для изготовления разных волокнистых материалов. Термообработка древесных отходов позволяет производить древесный уголь.

Одним из наиболее простых с технической точки зрения является сжигание отходов древесины для получения тепловой и электрической энергии. Процесс сжигания может быть прямым или через процесс газификации. Именно такой способ утилизации отходов производства выбран на рассматриваемом предприятии. Цех располагается недалеко от города, вывозить опил и стружку на сельхозугодья далеко и нерентабельно. Предприятий, выпускающих изделия из древесных отходов в городе нет, а транспортировать за пределы города нет смысла. Поэтому использование древесных отходов в качестве топлива весьма целесообразно.

Если использовать отходы производства в качестве топлива на районной котельной, то это мероприятие позволит экономить природный газ, используемый в качестве топлива для теплоснабжения микрорайона и параллельно утилизировать отходы производства строительных материалов.

Сжигание древесины считается экологически чистым. Количество выделяющихся при этом процессе веществ не приводит к существенному загрязнению окружающей среды. Это доказано многими исследователями.

Для выявления уровня вредности уходящих газов, образующихся при горении отходов производства дверей, были взяты пробы опилково-стружечной массы и газы, выделяющиеся в процессе горения исследованы в лабораторных условиях. Была создана опытная установка [3, с.5], состоящая из камеры сгорания и газохода длиной 10 метров. Концентрация газов и золы замерялась на расстоянии 5 метров от камеры сгорания (в газоходе) и на расстоянии 20 метров (свободное рассеивание). Концентрация всех веществ была существенно меньше нормы. Опытные исследования показали, что при соответствующем рассеивании загрязняющих веществ, сжигание древесных отходов лесопилки даже в жилом микрорайоне не нанесет вреда окружающей среде.

При складировании опилок и стружки открытым способом, как это было раньше, ветром подхватывались мелкие фракции и разносились по окрестностям. Происходило загрязнение окружающей среды древесной мелкодисперсной пылью. При использовании отходов в качестве топлива для выработки теплоты на теплоснабжение, загрязнения окружающей среды происходить не будет.

Использование древесных отходов для теплоснабжения является целесообразным ресурсосберегающим мероприятием, направленным на утилизацию отходов производства с одновременной экономией ископаемого топлива (природного газа) и положительным влиянием на окружающую среду в направлении ее оздоровления.

Переход от открытого к закрытому складированию древесно-стружечных отходов и уменьшение расходных складов приведет к уменьшению ветрового уноса мелкодисперсной фазы отходов на предприятии.

Производственные цеха, деятельность которых связана с обработкой древесины или материалов на ее основе, всегда сталкиваются с проблемой образования большого количества отходов в виде стружки, опилок, кусков деревосодержащих материалов. Эти отходы приходится складировать и потом утилизировать. Способов утилизации деревосодержащих отходов множество, однако, они не всегда реализуемы в определенных условиях конкретного объекта.

Во Владимирской области функционирует компания, которая производит распиловку древесины. Направление вывоза отходов деревообработки зависело от договоренности отдела работы с отходами. На расположенной в трех километрах от предприятия предлагается модернизировать водогрейную котельную, в которой в качестве топлива будут использоваться отходы производства деревообрабатывающего предприятия.

Расширение котельной требуется для покрытия увеличившихся потребностей района города. Изначально котельная работала на угле, в ней имеется топливный склад, оставшийся от старой угольной котельной, в нем планируется размещение склада опила. В здании старой твердотопливной котельной разместится оборудование для производства теплоты при сжигании опила. Все вспомогательные системы будут расположены в непосредственной близости, в блочно-модульной котельной (примыкание стена к стене), там же будут установлены добавленные насосы и прочее мелкое оборудование.

Реализация проекта модернизации котельной с установкой котлов на опилках позволит экономить природный газ, используемый ранее в качестве топлива для теплоснабжения потребителей района, параллельно утилизировать отходы производства предприятия деревообработки и повысить надежность теплоснабжения жилого сектора.

Сжигание древесины считается экологически чистым. Количество выделяющихся при этом процессе веществ не приводит к существенному загрязнению окружающей среды. Это доказано многими исследователями. В производственном процессе на распиловочном предприятии не используются никакие связующие вещества, работа ведется исключительно с натуральными материалами. Плюс к тому, выбранная установка с котлом КВД-1,2 оборудуется системой пылеулавливания из продуктов сгорания. При соответствующем рассеивании продуктов сгорания, сжигание древесных отходов цеха деревообработки не нанесет вреда окружающей среде. При этом оздоровление природной среды произойдет безусловно.

Предлагается к использованию две установки с котлами КВД-1,2 мощностью 1200 кВт (пространственная модель показана на рисунке 1). Принятая установка автоматизирована. Полное и максимально эффективное сжигание древесного топлива является главным условием применения этого вида топлива. В процессе горения должно происходить полное уничтожение древесных частиц, а энергия горения должна полностью использоваться, при этом не должно образовываться побочных продуктов реакций, которые могут быть вредными для окружающей среды.

Рисунок 1. Пространственная модель котла КВД-1,2

В перспективе на древесных отходах можно производить не только тепловую, но и электрическую энергию для собственных нужд котельной.

Рассмотрено два варианта модернизации котельной: первый вариант заключается в установке двух котлов на опилках с соответствующей топливоподачей, а второй вариант – в установке газовых котлов такой же мощности. Суммарные затраты по первому варианту составят 5 836 600 руб., суммарные затраты по второму варианту составят 4 298 500 руб. Разница капитальных затрат составит 1 538 100 руб., установка котлов на опилках дороже, требует больше вложений.

Суммарные эксплуатационные затраты в первом варианте составят 22988,55 тыс. руб./год, себестоимость выработанной теплоты равна 568,35 руб./Гкал, суммарные затраты во втором варианте составят 35511,7 тыс. руб./год, себестоимость выработанной теплоты равна 877,96 руб./Гкал. Срок окупаемости получился меньше года, поскольку капитальные затраты на варианты отличаются не существенно, а экономия ощутима. Проект признаем целесообразным.

Сжигание отходов деревообработки для производства тепловой энергии позволит экономить природный газ и утилизировать отходы производства. Применение древесных отходов для систем теплообеспечения промышленных объектов на месте их образования (или в непосредственной близости) является целесообразным ресурсосберегающим мероприятием, которое направлено на полезное использование отходов производства, на экономию органического топлива. Снижение себестоимости производства тепловой энергии на котельной позволит снизить тарифы для населения, что является социально значимым мероприятием.

Список литературы:

1. Дитрих В. И., Андрияс А. А., Пережилин А. И., Корпачев В. П. Оценка объемов и возможные пути использования отходов лесозаготовок на примере Красноярского края // ХБЗ. 2010. №3-4.
2. Мохирев А.П., Безруких Ю.А., Медведев С.О. Переработка древесных отходов предприятий лесопромышленного комплекса, как фактор устойчивого природопользования // ИВД. 2015. №2-2.
3. Писецкая Е.Н. Использование отходов деревообработки в качестве топлива // Экология на предприятии. - 2015. - № 1 (43).