Партнеры журнала:

Техника и технологии

Подводные камни биоэнергетики

Более 20 лет назад американцу Руди Гуннерману, увлеченному идеей создания безотходного лесоперерабатывающего предприятия, пришла мысль о предварительном гранулировании древесных отходов, полученных в процессе производства. Позднее этот человек разочаровался в своем изобретении, но идея распространилась и завоевала умы миллионов.

Этому во многом способствовало усилившееся в Европе второй половины 80‑х движение за защиту окружающей среды. Как раз в это время в Швеции происходит своеобразный ренессанс идеи производства древесных топливных гранул − пеллет. Строятся предприятия по производству древесных гранул, разрабатывается соответствующее оборудование, начинаются поставки первых судовых партий и т.д. Словом, мировая экономика приняла идею со всеми вытекающими отсюда последствиями. Заключение и подписание большинством стран планеты Киотского протокола только подхлестнуло развитие мирового рынка производства и потребления этого вида топлива.

Ныне в некоторых странах Евросоюза, таких как Нидерланды и Дания, большинство энергостанций уже переводится на битопливо − пеллеты. В Швеции успешно осуществляются проекты по строительству котельных, использующих, опять же, пеллеты. Многие десятки коммунальных ТЭЦ Германии перешли на отопление заменителями дров − древесными гранулами. По расчетам Института химии леса Германии минимальный потенциал потребления топливных гранул в этой стране составляет 300 000 т. в год. В соседней Австрии каждый год в среднем на 3%, то есть на 2−3 тысячи растет количество домов, отапливаемых только древесными топливными гранулами.

А что же Россия? До некоторых пор мы как бы не замечали этого процесса. И в итоге − опять «немного опоздали на поезд», поскольку о развитии производства пеллет теперь не говорят разве что только африканцы. Даже Бразилия в перспективе может начать производство этого вида топлива. Благо, есть огромный и емкий рынок потребления биотоплива − Европейский Союз. Нашим лесопромышленникам было бы стыдно упустить такую возможность. К счастью, у России еще есть немного времени, чтобы поправить ситуацию и занять законное лидирующее положение на рынке поставок гранулированного древесного топлива. По крайней мере, наши лесопромышленники уже осознали открывающиеся перспективы, об этом можно судить по тому многолюдью, что наблюдается на различных конференциях и семинарах, посвященных теме производства гранулированного древесного топлива − пеллет. Однако во всем происходящем настораживает один момент: теперь едва ли не каждая лесопилка собирается обзавестись своим собственным производством пеллет, без сколько-нибудь серьезного экономического обоснования его целесообразности. Этакое модное поветрие. Меж тем, относиться к производству древесного гранулированного топлива надо более чем серьезно, оно того заслуживает. Своими мыслями на эту тему поделился заместитель генерального директора ЗАО «Электро-Профи» Валерий Валерьевич Попов − человек, не понаслышке знающий, как налаживать работу по производству пеллет, и под контролем которого стабильно работает уже несколько таких заводов.

Он сказал, что самый первый вопрос, на который должен себе ответить российский предприниматель, все-таки решившийся начать производство гранулированного древесного топлива − пеллет: «а оно мне нужно»? Предприниматель должен понимать, для чего он собирается производить пеллеты. Нужно четко представлять, для какого потребителя будет предназначена эта продукция. Не обязательно − для использования в топливных системах. В этом отношении, как говорится, есть варианты, зависящие только от воображения самого предпринимателя. Примером может служить использование древесных топливных гранул в качестве наполнителя для кошачьих туалетов. Люди неплохо на этом зарабатывают. Но это, конечно, крайности. Главное, чтобы предприниматель понимал, какой сектор рынка нуждается в продукции его предприятия.

Второе: необходимо знать то, из каких отходов будут производиться пеллеты, каков доступный объем этих отходов. Надо экономически просчитать на очень важной стадии планирования производства, сколько это будет стоить. Поскольку именно под объем предполагаемой переработки подбирается комплект оборудования, при этом не надо забывать о возможности расширения. Это должно закладываться сразу. Дело в том, что дальнейшие переделки и замена оборудования на более производительное, когда приходится и завод останавливать, по многим причинам нецелесообразны, поскольку убытки достаточно ощутимы. Для этого производства важны гарантированные ритмичные поставки как сырья, так и продукции к потребителю. Поэтому и разрабатывается комплект с возможностью дальнейшего расширения. В этом отношении желательно размещать такое производство либо рядом с крупным деревоперерабатывающим комплексом, либо в районе, где имеется достаточное количество лесопильных производств.

Таким образом, решается естественный вопрос о площадке, где будет располагаться производство с учетом возможности подвода к нему энергоснабжения; составляется бизнес-план с расчетом себестоимости продукции и срока ее окупаемости. Дальнейшим шагом является выбор оборудования, создание проекта производства и параллельная разработка системы управления.

При этом надо понимать особенности технологического процесса производства древесных пеллет. На первый взгляд, технология гранулирования при производстве комбикормов и гранулирование древесины почти одинаковы. Поэтому исторически сложилось, что оборудование для производства пеллет как на Западе, так и у нас первоначально создавалось на основе аналогичного для производства гранулированных кормов. Однако, как показала практика, есть свои технологические и технические особенности, которые влияют на качественный состав оборудования для гранулирования древесины.

С точки зрения науки, гранулирование − это совокупность физико‑химических и физико‑механических процессов, обеспечивающих формирование  частиц определенных размеров, формы, структуры и физических свойств. Оно включает в себя следующие технологические стадии: подготовку исходного сырья, дозирование и смешение компонентов, собственно гранулирование, охлаждение, сортировку и упаковку. Такова традиционная схема гранулирования в аграрной отрасли. Отличительной особенностью гранулирования древесины является отсутствие различных добавок (хотя иногда рекомендуют для лучшего гранулирования в массу, идущую на производство пеллет, добавлять муку). Ещё одна особенность − в том, что прилагаемые усилия при самом гранулировании значительно выше, чем в аграрной отрасли, и это естественно сказывается на производительности грануляторов (она падает приблизительно в 2−3 раза).

Сейчас на рынке достаточно различного оборудования для производства древесных топливных гранул − пеллет. Причем в выборе оборудования необходимо ориентироваться на свои финансовые возможности. «Матадор», «Мюньч», «СПМ» − эти марки оборудования сами за себя говорят. Конструктивно выверенные, они не требуют такого пристального внимания, как произведенные в России. При монтаже и эксплуатации таких комплектов требуется просто выполнять условия инструкции. Единственное, на что здесь необходимо обратить особенное внимание, это грамотное проведение электромонтажа для того, чтобы не было сбоев в работе. К этому процессу наши бизнесмены иногда чересчур легко относятся, хотя подчас именно от него зависит стабильная работа всего завода. Такое производство можно полностью автоматизировать, и осуществлять контроль с пульта дежурного.

Что же касается отечественного оборудования, то здесь в основном существует стандартное оборудование ОГМ для гранулирования травяной муки. Из наиболее подходящего именно для производства древесных топливных гранул можно назвать пресс «Пролетарского завода», а также соответствующее оборудование, производимое в Ростове. Для того, чтобы на оборудовании «Пролетарского завода» можно было производить качественные пеллеты, требуется существенная доработка. Поскольку каждый агрегат должен быть ориентирован на работу с определенным видом сырья. Заложенный конструкторами потенциал возможностей позволяет, конечно, при некотором старании, довести пресс до ума. На это надо потратить время и иметь соответствующих специалистов.

Особенности оборудования − это только один из факторов, влияющих на качество получаемой продукции. Среди факторов, влияющих на процесс грануляции при прессовании, кроме технических характеристик самого пресса, можно назвать: пластичность материала − одно из основных его физико‑химических свойств, определяющее все режимные параметры работы пресса; удельное давление прессования, выбираемое в зависимости от физико‑химических свойств гранулируемого материала; частота вращения валков, если она достаточна для обеспечения непрерывности потока плиток прессуемого материала; насыпная плотность материала, которая зависит от среднего размера частиц перерабатываемых исходных компонентов. При этом состав фракции гранулируемой древесины должен быть различным, так как при увеличении содержания мелких фракций структура становится более плотной, прочность гранул возрастает. Положительная роль крупных фракций заключается в том, что они создают своеобразный скелет образца, обладающий значительным сопротивлением воздействию статических и динамических нагрузок, а определенное количество мелких частичек уменьшает среднее расстояние между крупными частицами. Возникает сила, обеспечивающая сцепление последних и препятствующая изменению жесткой структуры гранулы.

Влияет на процесс грануляции и влажность поступающего сырья. Обычно оно имеет влажность до 80%, так как опилкам достаточно пролежать немного под дождем, и они мигом впитают воду. Поэтому предприниматель обязательно должен подумать, где он будет брать сырье. Хорошо, если имеется собственное лесопильное производство. Это опилки, горбыль и неделовая древесина. В любом случае рекомендуется иметь сушильный участок. Если его грамотно организовать и автоматизировать, то это позволяет удерживать сырье одного уровня влажности. Пресс лучше всего работает при однородном сырье какой-то одной определенной влажности. При изменении влажности необходима перенастройка пресса, а это − время. К тому же повышенная молекулярная влажность мешает процессу гранулирования так же, как и чересчур низкая. Оптимальная влажность составляет 8−12%. Таким образом, наличие сушильного оборудования − один из серьезных факторов, влияющих на качество выпускаемых пеллет.

Конструктивной особенностью сушильных барабанов для сушки измельченной древесины является способ передачи тепла. При этом качество пеллет в первую очередь определяется качеством сушки и качеством гранулирования. Если сушка происходит посредством нагнетания горячего воздуха, в результате чего температура может достигать 280−300°С, а в конце падать до

80°С, то вряд ли возможно получение качественной продукции. Поскольку термическое разложение древесины начинается при температурах немного превышающих 100°С, процесс и состоит из нескольких стадий. Начальная стадия проходит с поглощением тепла извне и потерей влаги при температуре 120−150°С. При температуре 150−275°С происходит частичное разложение целлюлозы и гемицеллюлоз. При температуре 270−280°С начинается экзотермический распад древесины. Когда в сушильных барабанах, предназначенных для сушки измельченной древесины, теплоносителем является горячая вода, пар или специальное масло, это обеспечивает равную температуру по всей длине сушильного барабана. При равномерной сушке температура снижается до 160−200°С и, как следствие, сохраняются свойства древесины.

Поскольку на практике добиться постоянных характеристик поступающей на пресс массы по влажности и составу вряд ли возможно, то периодически, при переходе с одного сырья на другое, пресс требует перенастройки: изменения зазора между матрицей и роликом. При работе на импортном оборудовании больших трудностей такой процесс не составит, но это не относится к оборудованию российского производства. Отечественные прессы требуют к себе особого, творческого подхода. В любом случае расходные материалы при работе пресса, такие как матрица, ролики, имеют свой ресурс. Не надо об этом забывать. С хвойными опилками прессы работают лучше, чем с полученными из лиственных пород. Вопрос о составе опилок на Западе решается таким способом: они работают практически на сухих опилках. У нас это вряд ли возможно. Зато при наличии достаточного количества лесопильных производств в качестве сырья можно использовать горбыль. Поэтому в технологической цепочке хорошо иметь рубительную машину, которая может его измельчить до фракции необходимого размера. Единственное, что здесь надо продумать − это исключение возможности попадания в машину посторонних предметов.

В проекте обязательно должно учитываться наличие складских помещений и помещений для работающего персонала, поскольку рекомендуется трехсменный график работы. На таком предприятии нужен энергетик и механик, дежурный электрик в смену. Во всех остальных случаях автоматика, которую устанавливают, позволяет работать людям, неимеющим высокой квалификации. Компьютерное управление характерно для отработанных комплектов, таких как «Матадор», «Мюньч», «СПМ», где каждый агрегат имеет свой ресурс, свою документацию. Если проект таков, что агрегат собирается из продукции от разных изготовителей, необходимо знать всю информацию по вероятности износа тех или иных узлов. Из этого можно составить план профилактического ремонта и другие мероприятия, которые позволят ритмично работать. Практически раз в неделю необходимо выделять время для профилактического ремонта. Все эти вопросы надо решить на этапе компоновки заказа на оборудование и составления проекта.

Здесь учитываются все условия работы объекта. Это должно быть обязательно отапливаемое помещение. Чем ниже температура окружающей среды, тем больше теплопотерь и тем сложнее добиться стабильности работы сушильного комплекса. Как правило, предел совершенства устанавливают финансовые возможности заказчика. Вопрос финансирования является наиважнейшим, и здесь важна ритмичность финансирования для того, чтобы проект начинался и заканчивался именно в установленные сроки. Чем дальше растягиваются сроки, тем дороже проект.

Начиная проект по производству древесных гранул, полезно оформить лицензии на утилизацию древесных отходов. Это привлечет потенциальных поставщиков опилок. И еще надо помнить, что для поставок за рубеж обычному заводу надо работать полгода, чтобы набрать судовую партию. Таковы реалии. Тем не менее, дело это стоящее и перспективное. Для человека, который не боится трудностей и подходит к бизнесу творчески − как раз то, что надо.

Юрий ТУМАНОВ