Использование биотоплива в энергетике: технологии и комплексные решения. Биотопливные котлы

Альтернативное отопление частного дома сегодня популярно

Конечно существует масса популярных и стандартных решений для отопления дома, однако сегодня, когда всё больше людей стремятся уехать от городской суеты в места где даже нет коммуникаций, альтернативные решения в плане отопления становятся всё актуальнее. Альтернативное отопление дома сегодня представлена массой автономных систем, которые достаточно независимы и содержат в себе новейшие технологии в сфере бытового обеспечения дома.

Системы альтернативного отопления домов. Виды:

Существует очень много интересных, с точки зрения инженерии, решений. Ещё более они интересны, если говорить об уровне КПД и энергоэффективности. На сегодняшний день самыми новейшими достижениями в данной отрасли являются:

Биотопливные или твердотопливные котлы.

Пожалуй это самое простое и доступное решение среди альтернативных систем отопления дома, однако самый большой недостаток — биотопливный котёл для дома во-первых стоит больших денег, если Вы хотите длительной автономии без дозагрузок. А во вторых, они требуют сжигаемого твердого топлива, которое тоже в свою очередь стоит денег. Однако при правильном расчёте мощности и хорошем утеплении дома, это всё же дешевле, чем отапливать помещения газовым котлом.

Конечно есть и ряд преимуществ, среди которых — вариативность топлива и непритязательность к качеству биотоплива, автономность системы, которая не нуждается ни в электричестве ни в подаче каких-то других видов энергии. В общем это самый простой и доступный вид альтернативного способа отопления дома.

Тепловой насос

Такая система способна не только отопить дом, но и обеспечить горячей водой для бытовых целей. Тепловой насос для отопления работает, так чтобы не вникать в подробности, используя энергию земли и воздуха. Если говорить об энергетической эффективности, то подключенные к электрической сети, они работают намного эффективней, чем любые традиционные котлы, включая твердотопливные котлы. По сути соотношение потраченной энергии к отдаваемой — один к четырём. То есть, каждый затраченный киловатт электроэнергии отдаёт четыре киловатта теплоснабжения.

По цене такой альтернативный вид отопления частного дома, существенно дороже, чем обычный вид отопления, например котлом электрическим, твердотопливным, газовым или каким другим. Но благодаря своей энергоэффективности, окупается тепловой насос буквально за несколько лет. При этом чем выше энергопоказатель источника, тем больше позволяет экономить тепловой насос.

Как работает тепловой насос?

Процесс работы теплонасоса достаточно сложный для понимания, но тем не менее очень интересен. Теплоноситель, как и в любой другой системе является ключевым моментом. Добираясь до источника тепла, теплоноситель прогревается и через теплонасос попадает в теплообменник, потом попадает во внутренний контур. Здесь в работу включается хладагент, который проходя через испаритель и преобразуется в газообразный вид. После всех процессов, описанных выше, хладагент в газообразном состоянии попадает в компрессор, где сжимается и этот процесс увеличивает его температуру. В нагретом виде газ попадает в конденсатор. Газ и теплоноситель обмениваются теплом, отдавая тепло газ снова преобразуется в жидкость, а теплоноситель получает температуру, нагревается и движется по контуру. Так мы получаем теплую воду, а хладагент продолжает свою циркуляцию по внутренней системе.

Какие бывают теплонасосы. Виды теплонасосов:

Альтернативное отопления дома такого типа имеет несколько отличительных факторов, в зависимости от источника нагрева для теплоносителя:

• Вода нагревает воду. Такой принцип не очень хорош, если у вас высокий горизонт грунтовых вод. При близком расположении грунтовых вод к поверхности земли — такой тип насоса не эффективен.

• Воздух. В такой системе обогрев происходит за счёт воздуха. Минус в большой зависимости именно от температуры воздуха.

• Земля — вода. Пожалуй самый удачный вариант, так как подходит для любых изменений погоды. Теплообменники здесь находятся в специальных скважинах, конструкция которых позволяет принимать тепло от грунта в систему.

• Воздух греет воздух. По цене это самый бюджетный вариант, при этом альтернативное отопление частного дома такого типа нагреет воздух внутри помещения даже при температуре минус 25 градусов по Цельсию.

Отопление от ветровой энергии

Набирающая популярность технология снабжения электроэнергией и не только. Сегодня производство ветряков становится всё дешевле и дешевле, поэтому такие системы альтернативного отопления становятся всё ближе к обывателю. Всё что необходимо знать для расчёта необходимой мощности — это площадь отапливаемых помещений — и КПД турбины покупаемого ветряка. Принцип работы очень прост — ветер попадает в турбину, крутит её, вырабатывая электроэнергию.

Чем отличаются ветровые генераторы?

• Ветрогенераторы могут иметь различное количество лопастей

• Разница в расположении оси(горизонтальная ось, вертикальная ось)

Преимущества и недостатки ветровых генераторов:

• Экологичность конструкции

• Бесплатная электроэнергия, не считая окупаемости самого устройства и оплаты работы установщиков

• Высокий уровень автономии. Сам себе поставщик электроэнергии.

• Основной недостаток — доставка электроэнергии, зависящая от погодных условий. Этот фактор обуславливает установку разных устройств: стабилизаторов, аккумуляторов

Основные виды электрических ветровых генераторов:

• Горизонтальные ветряки. Больший КПД, чем у вертикальных, но при этом для функционирования необходима защита от большого ветра(если речь идёт об урагане) и есть необходимость в установке контроллера, а это дополнительные затраты.

• Вертикальные ветряки — меньший КПД, однако большая устойчивость и бесшумность. Технически такой ветровой генератор намного сложнее, а значит и лобая его поломка будет обходится дороже. В то же время, если подойти к вопросу правильно, то можно увеличить КПД ветряка с ортогональными осями.

Гелиосистемы

Ещё один альтернативный вид отопления дома — системы преобразующие солнечную энергию, которые называются гелиосистемы. В этих системах теплоноситель греется благодаря энергии солнца, а циркуляционный насос осуществляет поставки теплоносителя в батареи и радиаторы. Читайте о том, как установить радиатор отопления правильно.

Какие бывают виды гелиосистем:

• Солнечная батарея с инвертором и контроллером. Инвертор и контроллер по сути просто скручивают счётчик электричества в обратную сторону, если за день было выработано солнечной батареей больше электричества чем нужно. Единственный момент, что для таких целей не подойдёт электронный счётчик, так как он попросту не сможет учитывать обратное направление тока.

• Коллектор. Такие солнечные альтернативные источники отопления частного дома работают по принципу, можно сказать бойлера, который включается, если солнце не справляется и его недостаточно, чтобы нагревать воду до необходимой температуры. Тэны активируются и греют теплоноситель, если датчики сообщают о недостаточной температуре воды.

• Солнечная батарея в кооперации с объёмным аккумулятором. Такой аккумулятор накапливает энергию и отдаёт её, если пасмурная погода или если электроэнергия понадобится ночью.

• По сути своей все эти системы хороши, однако они вряд ли смогут служить единственным источником тепла и электроэнергии в доме. Лучше всего использовать такие источники как дополнительные к традиционным отопительным и электроснабжающим системам.

Инфракрасное отопление

Суть инфракрасного отопления в том, что дефлектор нагревает помещение пучком инфракрасных лучей, при этом нагревая скорее предметы а не воздух. Понять принцип можно легко на использовании в системе “тёплый пол” специальной инфракрасной плёнки. Конечно, такие системы запитываются от обычных источников энергии, но сам принцип нагрева достаточно инноваторский и позволяет выдать максимальный КПД. Хотя этот фактор зависит от качества дефлектора в первую очередь.

Система “Тёплый плинтус”

Такая же система обогрева, как стандартная отопительная система с радиаторами, разница лишь в целесообразном расходовании тепловой энергии. Система вшита в большие плинтусы под стенами, при этом правильное утепление стен позволяет теплу не распространятся наружу, а полностью оставаться внутри помещения, равномерно распределяясь по пространству помещения.

Напоследок хочется сказать, что конечно все вышеперечисленные системы альтернативного отопления и энергоснабжения очень интересны и эффективны, но в то же время зависят от очень многих факторов, таких как: температура воздуха, облачность, ветренность, стоимость отопительных элементов, стоимость устройств. Так что если ваша обстановка на местности позволяет Вам пользоваться благами новых технологий — то пожалуйста! Однако стоит помнить, что чаще всего они могут служить лишь дополнением классическим источникам отопления. Также стоит учитывать, что только правильный и профессиональный монтаж позволит отбить затраты на установку и пользоваться системами без лишних проблем.

tverdo-kotel.com

Альтернативные котлы отопления

С развитием науки и технологий можно отметить просто потрясающий шаг вперед и в производстве отопительного оборудования. Вследствие постоянно продолжающихся разработок появились совсем новые отопительные приборы, которые способны порадовать владельцев отличными показателями в работе. К таким устройствам нового поколения можно отнести водородный котел отопления, отопление биотопливом, вихревые котлы… Этот список можно продолжать и продолжать. Но все эти виды отопления связывает их инновационность, которая, несомненно, принесет небывалый успех – сейчас или в будущем.

Ниже рассмотрим водородные котлы, оборудование на твердом топливе и биотопливные устройства.

Водородные котлы

Такие приборы, как водородные котлы отопления, — это не только новейшая разработка, но еще и экологически чистый источник энергии, который является практически неисчерпаемым. Применение водорода для образования тепловой энергии – это именно то решение, которое способно избавить человечество от необходимости использовать ископаемые ресурсы и от такой проблемы, как загрязнение окружающей среды.

Водородные котлы отопления

Производство котлов отопления водородного типа не предусматривает наличия в таких котлах пламени, именно поэтому здесь не будет продуктов горения. Чтобы получить тепловую энергию, применяется каталитическая реакция. В результате такой реакции – то есть, кислорода и водорода, образуется молекула воды, затем выделяется тепловая энергия, которую можно применять системах низкотемпературного отопления – к примеру, в системе теплый пол. Фото водородного котла можно увидеть ниже.

Котлы на твердом топливе

Одной из отличных и относительно новых разработок в сфере отопления твердым топливом являются пиролизные котлы отопления. Такие котлы еще называются газогенераторными. Пиролизный котел имеет следующий принцип работы – принцип пиролизного сжигания топлива (сухая перегонка).

Совет: Газогенераторные котлы отопления обладают более высоким КПД, как показывают отзывы. Благодаря этому из меньшего объема древесины можно получить больше тепловой энергии, нежели при аналогичной работе традиционного котла.

Котел отопления пиролизный имеет один важный недостаток – это его стоимость. Цена такого оборудования немного выше, чем у обычных котлов. Но благодаря высокому КПД котлы отопления пиролизные быстро себя окупят.

Пиролизные котлы

Совет: Котлы длительного горения могу использовать не только древесину, но и такое топливо, как уголь.

Отопление частного дома угольным котлом выступает достаточно распространенным явлением в настоящее время. И, несмотря на то, что древесина и ее производные являются более популярным топливом для отопления домов, угольные котлы отопления все же имеют широкое распространение.

Стоит заметить, что твердотопливные котлы подойдут не только для отопления вашего дома. Котлы для отопления теплиц все больше приобретают популярность. Ведь это отличный способ поддерживать в теплице комфортный температурный режим для растений. Котел для отопления теплицы можно подобрать на удобном для вас твердом топливе.

Биотопливные котлы

Такие устройства, как битопливные котлы отопления, выступают эффективным вариантом в том случае, если вы проживаете в отдаленном районе, где нет регулярных поставок топлива.

Биотопливный котел

Совет: Такое оборудование может работать как на дровах, так и на дизеле. Так, если запасы одного топлива заканчиваются, такие новые котлы отопления самостоятельно переходят на другой тип.

Подробнее об альтернативных котлах отопления смотрите в видео:

Вам также будет интересно:

otoplenie-domika.ru

Биотопливо: что это такое, инструкция по производству, получению своими руками, виды

Экономические теории позапрошлого века стали приближаться к действительности. Стало возможно просчитать время окончания запасов в недрах и на земле, человечество задумалось над альтернативами их восполнения. Выход из сложившейся ситуации –  биотопливо.

Примерные  подсчеты сведены в поданную ниже таблицу.

Динамика пополнения биологических ресурсов земли

Последние десятилетия, несмотря на упорное сопротивление нефтяных, угольных и газовых промышленных корпораций, дали нам технологии переработки органических отходов и полученные из них всевозможные виды биотоплива, которые завоевывают все большее энергетическое пространство.

Биотопливные источники энергии стремятся стать не менее эффективными по основным показателям, чем нефть или газ.

Биологическое топливо как источник экологической энергии

Биологическое топливо производится из продуктов сельскохозяйственного  происхождения, органических отходов жизнедеятельности человека в местах его концентрированного размещения.

Другими словами, сырьем для биотоплива является то, что до сих пор выбрасывалось и создавало огромные кучи мусора и свалки по всей планете. Вот что такое биотопливо, и посему оно приобретает все большую ценность в нашем мире.

В этом главное преимущество биологического топлива перед традиционными источниками получения энергии. Вторым существенным преимуществом является экологичность продуктов сжигания биотоплива в сравнении с канцерогенными выхлопами бензиновых и дизельных двигателей.

К существенным недостаткам биотоплива можно отнести следующие:

• низкая теплотворная способность в сравнении с бензином;
• более высокая себестоимость производства биотоплива;
• коррозионность состава масел биотоплива для тех материалов, которые используются в частях машин и механизмов.

Справедливо сказать, что развитие технологий не стоит на месте, и, безусловно, специалисты и ученые стремятся упростить и удешевить получение биотоплива, при этом максимально улучшив энергетические характеристики каждого вида разрабатываемого биотоплива.

Прогресс в этом направлении огромен за то короткое время, что прошло с начала развития биотехнологий в топливе.

Изготовление биотоплива возможно буквально в любой точке планеты, в отличие от жестко привязанных к недрам нефти и газа. Рассмотрим основные его виды и технологии добычи.

Многообразие сырья для биологического топлива гарантирует полное обеспечение потребностей

Жидкое биотопливо получают из растительных масел путем перегонки масла с добавлением катализаторов и получения биодизеля и побочного продукта, глицерина.

Производство жидкого биотоплива каждый из нас наблюдал или производил самостоятельно в виде самогона, он же этанол.

В мире сырье для производства жидкого топлива используют различное, вот основные разновидности получаемого конечного продукта:

• биоэтанол;
• биометанол;
• биобутанол;
• диметилэфир;
• биодизель.

Кукуруза — основное сырье для биоэтанола и биобутанола

Из кукурузы и сахарного тростника производят биоэтанол. Это производство на 90% развито в Бразилии и США, они основные поставщики сырья.

Широко известно производство из этих же составляющих биобутанола, что развивается в США.

Биобутанол является спиртом и имеет широкое применение в промышленности. Сырьем для него может служить также свекла, пшеница, маниока, ведется работа по расщеплению целлюлозы.

Культивация биопланктона для производства биотоплива

Рапс — основная масличная культура для производства биодизеля

Промышленная культивация биопланктона в воде поставляет сырье для метанола. Этот проект поддерживается всеми европейскими прибрежными странами, и является очень экономичным вследствие несметных запасов биомассы в мировом океане.

Экологически чистым видом биотоплива является диметиловый эфир. Производство его экономично, так как не требует дополнительных переработок по очистке, а продукт экологически чистый, содержание серы в нем практически стремится к нулю.

Самые высокие технические характеристики биотоплива получаются из рапсового масла.

Производство биодизеля из рапса включает следующие этапы:

• тонкая очистка рапса;
• отжим рапсового масла и получение жмыха;
• этерификация рапсового масла через добавление катализатора;
• сепарация или отделение биодизеля от глицерина.

Используется биологическое топливо в концентрированном виде или смешивается с традиционным топливом для дизеля в целях получения более чистых выбросов в окружающую среду.

Кроме рапса, для производства биодизеля может использоваться любое масло растительного или животного происхождения, а также жиры микробного происхождения.

Популярно использование в мире биобензина – вида жидкого биотоплива, основанного на 99,9% из этилового спирта и добавлении присадок и добавок, снижающих коррозию и сохранность резиновых частей в традиционных конструкциях двигателя и топливной системы автомобилей.

При регулярном использовании этого экологичного вида биотоплива конструкция автомобиля может быть изготовлена из другого конструкционного материала: нержавеющей стали или пластика, нерастворяемых этанолом.

В этом случае можно использовать в автомобиле в качестве топлива и обычный бензин, и биобензин.

Биотопливо е 95  – одна из популярных и применяемых в автомобильном мире марок биобензина.

Среди множества преимуществ использования е95 выделим основные:

• сниженная цена топлива;
• снижение концентрации вредных веществ — при сгорании удлиняет сроки эксплуатации масла, фильтров;
• не образуется нагар на свечах зажигания;
• свежий воздух вокруг вас при движении;
• двигатель не перегревается во время сильной жары и в пробках;
• этанол более безопасен при ДТП, так как имеет меньшую температуру возгорания и подверженность к взрывам, чем бензин.

К недостаткам использования биобензина специалисты причисляют повышение расхода топлива при использовании его в инжекторных моделях автомобилей, более низкую теплотворную способность в сравнении с традиционным топливом.

Стоимость производства единицы тепловой энергии

На сегодняшний день состояние мировой экономики и  технологий не готово к массовому переходу на использование биотоплива, хотя задача сохранения экологии и окружающей среды продолжает оставаться ключевой для цивилизации.

Биологическое топливо имеет свои особенности, которые в условиях массового использования бензина, нефти, газа из недр земли, являются недостатками.

Конструкционные материалы, используемые во всех без исключения машинах и механизмах неустойчивы к реакциям биотоплива, корродируют, выходят из строя.

Новые конструкционные материалы, и тем более двигатели, устойчивые к воздействиям органических масел, пока не созданы или имеют недостаточно эффективные технические характеристики.

Другой глобальной проблемой при использовании органических растительных продуктов как сырья для биотоплива заключается в увеличении площадей посевов, которые на планете ограничены.

Современные технологии также не предлагают пока решений для массового внедрения.

Твердое биологическое топливо: экономичность и снижение себестоимости продукции

Из тех же органических продуктов, что и биотопливо жидкое, производится и твердое биотопливо, имеющее не менее широкую сферу применения в промышленности и сельском хозяйстве.

1. Итак, твердое топливо изготовляется из всевозможных продуктов органического происхождения. Это могут быть части растений, продукты их биологической переработки животными, отходы жизнедеятельности человека.
2. Основная трудность производства твердого биотоплива состоит в  применении технологий для расщепления целлюлозы.
3. Ученые изучают различные естественные процессы, чтобы смоделировать процесс расщепления, происходящий в природе с помощью живых существ и их внутрижелудочной ферментации.
4. Сырьем для создания твердого биотоплива является так называемая биомасса — приготовленная в необходимой консистенции и составе готовая смесь из органического продукта.
5. Изготовление твердого биотоплива заключается в выжимании или выпаривании жидкости из биомассы при регулярном равномерном перемешивании и формирование сухого продукта.Популярными и эффективными формами твердого биотоплива являются:
   • брикеты;
   • гранулы;
   • пеллеты.

Общая схема получения топлива из биомассы

Распространенным видом сырья для твердого биотоплива является древесина.

Как самые пригодные для производства твердого биотоплива используются:

• сухие ветки;
• щепки;
• опилки;
• отходы от работы деревообрабатывающей и лесной промышленности.

Если вам интересно, как производится твердое биотопливо — презентация работы пресса по изготовлению биотоплива из опилок, представлена на видео.

Производство топливных гранул из древесины

Сырье прессуется под большим давлением, без добавления каких либо составляющих в брикеты или гранулы цилиндрической формы, затем просушивается.

Такой продукт имеет хорошие показатели теплотворности и себестоимости, экологичен, практически не имеет каких либо отходов.

Для сравнения, примерная теплотворная способность органических источников тепла:

• дерево влажное: 2400 ккал/кг, зольность до 30%;
• дерево сухое: 2900 ккал/кг, зольность до 20%;
• уголь бурый:  3910 ккал/кг, зольность до 40%;
• уголь черный: 4900 ккал/кг, зольность до 30%;
• брикеты из опилок: 4400 ккал/кг, зольность до 1%.

Таким образом, то же количество тепла можно получить, сжигая в два с половиной раза меньше сырья, если использовать биотопливо из опилок.

Производство пеллет из опилок

Производство биотоплива из отходов древесины приобрело распространенный характер, заводы по производству пеллет возводятся в прогрессирующих темпах.

Для обогрева жилых домов, производственных помещений широко используются котлы на биотопливе, для обслуживания больших площадей строятся экологичные котельные на биотопливе, применяющие топливные брикеты из древесины.

Биологическое топливо для биокаминов  Fanola  из древесины

Древесина используется как сырье в производстве топливной жидкости для каминов под названием Fanola. Это жидкость полностью биологического происхождения, не выделяющая токсинов при горении, не дымящая, не требующая при установке камина дымоходов и вентиляции.

Объем образующегося СО2 сравним с выдыхаемым человеком. Теплотворная способность биотоплива для камина Fanola на 40% выше, чем при сгорании древесины.

В приморских районах популярно производить биотопливо из водорослей. Низкая себестоимость, высокое содержание углерода в определенные периоды года, хорошая урожайность такого вида водорослей как морская капуста.

Laminaria digitata рассматривается как важнейшее сырье для производства биотоплива. Водоросли составляют более 50% всей биомассы на планете, при этом не требуют затрат на возделывание и самовосстанавливаются с известной периодичностью.

Совет. Если у вас небольшая ферма или производство, то установите себе оборудование для производства биологического топлива, так как оно окупится в ближайшие несколько лет.

Установки на биологическом топливе в домашних хозяйствах

Фермерские хозяйства и животноводческие комплексы успешно производят биотопливо из навоза. Технология основана на процессе брожения навоза под воздействием тепла в специальных герметичных бункерах, отделении жидких удобрений, выпаривании излишней жидкости и сушка твердого продукта.

При брожении выделяется биогаз, что используется для обогрева помещений и приготовления пищи, как биотопливо для теплиц или для печей.

Производство твердого топлива из навоза

Достаточные объемы собственного сырья делают такой безотходный животноводческий комплекс эффективным. Котельная на биотопливе, обслуживающая все участки собственного хозяйства, отопление, газ, электричество, полученные из собственного сырья, значительно удешевляют суммарную себестоимость продукции.

При наличии достаточного сырьевого ресурса несложно производить биотопливо своими руками. Экономически проект производства биотоплива в домашних условиях имеет смысл, когда его количество способно выполнить какую-либо самостоятельную энергетическую задачу.

Достаточно сделать расчет ежедневной нормы сырья для получения энергии, потребляемой ежедневно в хозяйстве на основные потребности, перечисленные ниже:

• генератором биотоплива для поддержания процесса производства;
• потребление энергии на обогрев помещений;
• потребление энергии на приготовление пищи;
• потребление энергии на обеспечение сельскохозяйственных производственных процессов.

Солома —  основное сырье для топливных брикетов

Следующим этапом будет изучение самого технологического процесса, его протяженности во времени и необходимого оборудования. Необходимо иметь или изучить основы физики процессов, чтобы правильно построить.

Основные технологические конструкции и составные элементы нетрудно найти на фото в интернете. Инструкция по изготовлению часто выкладывается мастерами на форумах, и сами они охотно делятся секретами и вопросами, как сделать тот или иной элемент наиболее эффективно.

Домашние биотопливные установки могут производить данный ресурс разных видов и состояний, стопроцентно используя сырье и попутные продукты каждого из этапов его переработки.

Например, получая биотопливо для парника, параллельно производят биогаз для обогрева и приготовления пищи. Таким образом, из имеющихся отходов получаем биотопливо второго поколения.

В условиях домашнего хозяйства можно воссоздать многие технологии производства биотоплива так как они первоначально и были подсмотрены у природы.

В основе их, получение энергии в результате естественных природных процессов:

• нагревание естественным путем или с незначительным добавлением катализаторов;
• сушка;
• прессование в брикеты;
• сбор газа от брожения навоза;
• современные приборы контроля за процессами.

Заключительным в цепочке является транспортирование до места потребления, которым в большинстве случаев является котел.

otoplenie-gid.ru

Презентация на тему: Использование биотоплива в энергетике: технологии и комплексные решения

Развитие биотопливной энергетики – стратегическая задача Литвы

В 2006 г. в Литве используя биотопливо произведено:

•Тепловой энергии – 14 %

•Электроэнергии – 4 %

Согласно с правовыми актами Европейского Союза в Литве используя биотопливо должно быть произведено:

•до 2010 г. - тепловой энергии – 17 %, электроэнергии – 7 %

•до 2020 г. - тепловой энергии – 23 %, электроэнергии – 10 %

Этапы развития биотопливной энергетики в Литве

•1993 г.-1994 г.– начало биотовливной энергетики в Литве – освоение скандинавского опыта и внедрение первых биотовливных котельных с колосниковыми топкамидо 4 МВт

•1999 г. – в Литве началось внедрение биотопливных котельных с колосниковыми топкамидо 10 МВт

•с 2001 г. - начало внедрения крупных биотопливных котельных с колосниковыми топками и топками „кипящего слоя“до 16 МВт

•2006 г. – впервые в Литве и странах Балтии внедрена биотопливная котельная с топкой „кипящего слоя“в 60 МВт

Внедрение новых биотопливных технологий

В настоящее время литовские специалисты биотопливных технологий работают над несколькими новаторскими проектами:

•создание биотопливных котлов нового типа, приспособленных сжигать топливо разного вида, с топкой „кипящего слоя“

•приспособление процесса сжигания соломы для котельных мощности до 10 МВт

•приспособление биотопливной котельной для сжигания выжимок рапсов

•создание технологии сжигания ила сточных вод

•создание котельной, приспособленной сжигать бытовые отходы.

Виды используемого биотоплива

Во внедряемых биотопливных котельных можно использовать различное биотопливо:

•измельченную древесину

•древесные отходы

•опилки

•солому

•торф

•различные брикеты биотоплива

•биомассу растений и др.

Биотопливная котельная

Система биотопливной котельной:

•оборудование складов топлива (1)

•оборудование транспортировки и сортировки топлива (2)

•система котла и топки (3-4)

•оборудование удаления дымовых газов (5-7;10)

•оборудование удаления золы (8-9)

•системы автоматизации, контроля и управления (11)

Оборудование биотопливных котельных в Литве: реконструкция и производство

Котлы:

•большой опыт в реконструкции старых котлов, которые сжигают мазут и природный газ (типы котлов - KE, E, DE, DKVR)

•производство и внедрение новых паровых и водогрейных биотопливных котлов мощностью до 60 МВт

Топки – „кипящего слоя“ и колосниковые топки для сжигания измельченной древесины мощностью до16 МВт

Другое оборудование биотопливных котельных:

•склады топлива

•оборудование транспортировки и сортировки топлива

•оборудование удаления дыма и золы

Оборудование котельных малой мощности

Оборудование котельных малой мощности используется для обогрева небольших жилых, общественных и производственных помещений – в школах, в детских садах, в предприятиях и т.д.

Решения внедряемые в настоящее время:

•контейнерные котельные (0,5-1МВт)

•оборудование биотопливной котельной мощности 100-320кВт

•мобильные котельные (0,5 -1МВт)

Экономайзеры

Экономайзеры позволяют на третьповысить мощность котельных биотоплива без увеличения количества используемого топлива

•Эффективность котельной увеличивается на 30 %

•Уже внедрено в 80 % всех биотопливных котельных в Литве(от 10 МВт мощности)

•Инвестиция в экономайзер окупается примерно в течение 2-3 лет

studfiles.net

Твердотопливный и… конденсационный? / Новости

С. Трехов

Одно из направлений повышения эффективности теплогенерирующего оборудования – максимально использование энергии топлива. Это не только полное вовлечение его в реакцию и снижение теплопотерь с отходящими газами, но и использование высшей теплоты сгорания, успешно реализуемое в различных типах конденсационных котлов: газовых, жидкотопливных и даже… твердотопливных.

 У большинства специалистов такой «экзотический» тип теплогенератора может вызвать недоумение: ведь хорошо известно, что не только жидкотопливные, но и использующие пропан-бутановую смесь конденсационные котлы заметно уступают в эффективности работающим на природном газе. В то же время возможность утилизировать скрытую теплоту парообразования потенциально существует для всех типов теплогенераторов, в которых сгорают углеводороды: один из продуктов реакции – вода в газовой фазе. Поэтому существует теоретическая энергетическая «дельта Q» между высшей и низшей теплотой сгорания. И ничто в принципе не мешает сделать биотопливный котел конденсационным (рис. 0). 

Рис.0 

Лидирует природный газ 

При горении углеводородного топлива конечными продуктами являются оксид углерода II и вода, которая получается в газовой фазе (пар). Очевидно, что этот пар имеет определенный запас энергии – скрытую теплоту конденсации, которую можно утилизировать при фазовом переходе. Это количество тепла – разность значений высшей и низшей теплоты сгорания. При прочих равных условиях эта разность будет тем больше, чем больше образуется пара при сгорании топлива, т. е. зависит от его вида. Так, у природного газа высшая теплота сгорания – 37,7 МДж/м3 , низшая – 34 МДж/м3. А теоретически энергетический «довесок» за счет конденсации пара – продукта реакции горения – может составить для природного газа 11 %, сжиженного пропан-бутана – 9, дизельного топлива – 6, биотоплива – 2–3 %. 

В общем виде уравнение реакции углеводородов с кислородом можно записать так: 

CmHn + (m + n/4) O2 = mCO2 + (n/2) Н2O + Q, 

где m, n – число атомов углерода и водорода в молекуле; Q – тепловой эффект реакции (теплота сгорания). Для целлюлозы уравнение выглядит как:

(С6Н10О5)n + 6n О2 -----> 6n CO2 + 5n h3O 

Для природного газа (метана): 

Ch5 +2O2=CO2+2h3O.

В качестве окислителя при сжигании топлива в котельных агрегатах используется атмосферный воздух, который представляет собой смесь газов – 21 об. % кислорода, 78 % азота и один процент – оксида углерода II, инертных газов и др. Для технических расчетов обычно принимают условный двухкомпонентный состав – кислорода – 21 и азота – 79 об. %. Поэтому для полного сжигания топлива воздуха по объему потребуется в 100/21 = 4,76 раза больше, чем кислорода. 

Нетрудно заметить, что для сжигания одной грамм-молекулы целлюлозы потребуется шесть молей кислорода (а значит, 30 – воздуха), а метана – только 10, при этом объем воды в газовой фазе получится во втором случае вдвое больше, чем топлива и оксида углерода II.

Особенности горения биотоплива

Для начала реакции дерево сначала нужно нагреть до определенной температуры. Источником тепла может послужить как открытый огонь – горящий участок полена, щепки, брикета, так и электрический термоэлемент. При достижении температуры около 150 °С начинается постепенное обугливание дерева с образованием самовоспламеняющегося угля. При 300 °С начинается процесс активного термического разложения древесины, при котором из обуглившегося слоя выделяется белый или бурый дым. Он состоит из продуктов термического разложения древесины и пара. Температура зоны разогрева может резко увеличиться за счет теплоты от сгорания пиролизных газов, температура вспышки которых лежит в пределах 250–300 °С. Воспламенение древесины происходит при температуре, превышающей 450–470 °С. Решающее значение для начала горения имеет плотность материала, как плотность материала, так и влажность. Так, пористая древесина ольхи или тополя воспламеняется быстрее, чем плотная – бука или дуба. Мокрая древесина труднее воспламеняется, потому что вначале необходимо израсходовать дополнительное количество теплоты на испарение воды. Замедляющим фактором также является повышенная теплопроводность мокрой древесины; загоревшийся поверхностный слой ее скорее охлаждается. 

Принципиально важным и непременным условием для воспламенения и горения любого вещества является достаточный приток кислорода и концентрация теплоты горения, которая не рассеивается, а идет на прогрев новых смежных участков топлива до температуры воспламенения. Таким образом, даже эффективное горение дров или опилок в обычных твердотопливных котлах сопровождается значительными (20 и более процентов) потерями тепла с отходящими газами за счет повышенной влажности и коэффициента избытка воздуха.

Стоит ли овчинка выделки?

Теоретически значительная экономия топлива у газовых конденсационных аппаратов, окупающая их повышенную стоимость, становится почти вдвое меньше у жидкотопливных и совсем небольшой – у биотопливных котлов. При сжигании угля получить какой-то дополнительный энергетический выход и теоретически проблематично. 

Но производители конденсационных биотвердотопливных котлов, дровяных или пеллетных приводят данные, согласно которым обеспечивается дополнительное поступление до 15 % энергии, а КПД – достигать 97 %. Количество дополнительно получаемого тепла зависит не только от абсолютных значений выхода пара, но и от его концентраций, объемного процента в дымовых газах. Причем, чем он меньше, тем ниже температура точки росы для продуктов реакции, при которой достижим конденсационный режим, ниже должна быть и температура обратки. Теоретически она должна была доходить до 20 ˚С.

Строго говоря, в этом случае утилизируется скрытая теплота парообразования. Однако в дымовых газах содержится также поступившая с воздухом вода в газовой фазе (она нагревается, воспринимая выделившуюся при горении энергию за счет теплоемкости) и пар, образовавшийся при фазовом переходе влаги топлива – в ней заключается энергия, затраченная как на фазовый переход, так и на нагрев до температуры продуктов реакции. Зачастую подсчитывая энергетический выход при конденсационном режиме к дополнительно получаемому теплу относят и эти две составляющих. И тогда при конденсационном режиме эффективность может оказаться даже выше теоретической достижимой по стехиометрическим уравнениям.

С формальной точки зрения это энергия рекуперации – возврат первоначально затраченной, и к получаемому дополнительному теплу за счет использования высшей теплоты сгорания она не относится. Однако на практике иногда между ними ставится знак тождества.

Для газовых и жидкотопливных котлов такой «довесок» невелик. Например, содержание влаги в дизельном топливе составляет лишь доли процента. Но при использовании биотоплива – дров, опилок, брикетов, пеллет экономия за счет рекуперации (обратного фазового перехода пар/жидкость) может составлять уже несколько процентов, а температура точки росы дымовых газов (в зависимости от влажности топлива) превышать 40 и даже 50 ˚С. Поэтому правильнее было бы, говоря о конденсационных твердотопливных котлах, все же подчеркивать эту их специфическую особенность – конденсационно-рекуперационный режим. 

Так, влажность дров может доходить до 30–50 %, пеллет – до 12 %. И если сложить энергию конденсации пара, полученного как продукт реакции, и энергию, затраченную на испарение влаги и возвращенную в систему теплоснабжения при обратном (пар–вода) переходе, то «овчинка» – твердотопливный конденсационный котел действительно может стоить выделки.

Первые «ласточки»

Чтобы перечислить компании, которые выпускают твердотопливные конденсационные котлы, вполне хватит пальцев на одной руке. Компания ÖkoFEN (Австрия) первой в мире в 2004 г. приступила к производству биотопиливных котлов, реализующих конденсационный режим (рис. 1).

Рис. 1. Биотопливный конденсационный котел Pellematic

В настоящее время серии представлены рядом моделей мощностью 8–56 кВт. Сдвоенные, тандемные модули имеют мощность до 112, объединенные в каскады (четыре котла) – 224 кВт. Серия компактных биотопливных котлов Pellematic Mini рассчитана на применение в домах с низким энергопотреблением (low energy buildings) и пассивных домах.

В серии биотопливных конденсационных котлов Pellematic Plus используются новейшие технологии, позволяющие обеспечивать жесткие современные стандарты эффективности и экологичности (рис. 2).

Рис. 2. Конструкция котла Pellematic Plus

По данным компании, конденсационный режим обеспечивает дополнительный 10–15 % приток тепла. Обязательное условие для него – низкая (30 ˚C) температура теплоносителя в обратной линии, характерная для напольного отопления или систем с нагревательными панелями. При этом температура дымовых газов находится в диапазоне 30–40 ˚С. Модели этой серии характеризуются низким уровнем эмиссии вредных компонентов, полностью автоматизированным режимом работы, автоматическим зажиганием и сравнительно небольшими габаритными размерами и массой. Например, модель мощностью 3,9 кВт требует для своей установки 1,5 м2 площади. Разработанная компанией программа Gewebetank позволяет в максимальной степени использовать преимущества такого типа биотопливных котлов в системе отопления для домов с низкой энергетикой.

Пеллетные конденсационные котлы Wood Pellets Spira (рис. 3) как для внутренней, так и для наружной установки производит также компания Grant (Великобритания).

Рис. 3. Котел Wood Pellets Spira

Работа этих полностью автоматизированных котлов схожа с работой жидкототопливных или газовых, а регулирование осуществляется за счет количества топлива, доставляемого к горелке с помощью шнекового питателя из бункера емкостью 110 кг. Оснащенные турбулизаторами теплообменники (первичный и вторичный, конденсационный) выполнены из нержавеющей стали (рис. 4).

Рис. 4. Схема работы пеллетного конденсационного котла

Котлы мощностью до 26 кВт имеют КПД до 97,4 %, мощностью 36 кВт – 93,1 %. Для получение большей мощности предусмотрено возможность парной работы теплогенераторов – 26 + 26 (52) кВт; 26 + 36 (62) и 36 + 36 (72) кВт. В этом случае модуляция мощности за счет объема подачи пеллет, может осуществляться с 25 % от максимальной. Оригинальная система самоочистки котла при помощи образующегося конденсата позволяет проводить ее лишь один раз в течение года.

Информация предоставлена сайтом http://www.aqua-therm.ru

www.wirbel-rus.ru

Смотрите также

• 
  Перепитка котла
• 
  Котел це
• 
  Воздухонагревательный котел
• 
  Котлы термотех
• 
  Котел integrity
• 
  Биомастер котел
• 
  Котлант котел
• 
  Котел котлант
• 
  Теплогарант котел
• 
  Синонимы котел
• 
  Интергаз котел