Одной из бурно развивающихся альтернативной технологий является технология отопления с использование твёрдого биотоплива – пеллет. Это сравнительно новое топливо в нашей стране, однако уже широко используется в зарубежных странах. Пеллеты (пеллетс) представляют собой прессованные отходы деревообрабатывающего, сельскохозяйственного предприятия унифицированные по форме. На вид они напоминают используемый для кормления крупного рогатого скота комбикорм ( к слову сказать первые энтузиасты производства пеллет использовали именно оборудование для производства комбикорма для выпуска пеллет) или небрежные обрезки карандашей IKEA. На западе используются термины : Wood pellets и Holz-Pellets, или Holzpellets, в России - "биогранулы", "топливные гранулы", "биомасса", "опилочные гранулы". Но наиболее правильное название - "древесные топливные гранулы" или просто "пеллеты".
Из чего изготавливать пеллеты
Древесина различных пород, служащая исходным сырьём для изготовления пеллет, состоит из целлюлозы (40-50%), лигнина (16-33%), гемицелюлоз (15-30%), экстрагируемых веществ и неорганических примесей (1-2%). Целлюлоза и гемицеллюлоза являются полисахаридами (карбогидратными полимерами). Лигнин состоит из комбинации фенилпропановых структурных единиц, из функциональных групп в лигнине преобладают метоксильные и фенольные. Именно лигнин и является тем самым клеем, который склеивает пеллеты. И ни какой химии.
Древесина и ее компоненты легко подвергаются различным химическим превращениям при относительно невысоких температурах, под воздействием кислорода воздуха и солнечных лучей (процессы гниения). При этом образуется значительное количество низкомолекулярных соединений: сахаров, фенолов, фурфурола, ароматических и алифатических углеводородов и др. соединений. Все эти вещества, в большинстве своем достаточно вредные, проникают в грунтовые воды, в атмосферу и отрицательно влияют на окружающую среду. При неправильной утилизации твердых промышленных отходов в окружающую среду также попадают технологические соединения, используемые в производстве. Например, при утилизации в виде твердых отходов 1 м3 обрези фанеры в окружающую среду может попасть около 50 кг фенольных смол. Изготовление пеллет из подобной фенольного сырья решают жту проблему так как уже при температуре близкой к 1000 градусов фенол распадается, а температура горения пеллет превышает данную температуру.
Особое значение приобретают пеллеты изготовленные из торфа, с одной стороны, речь идёт о «о переходе с нефтяной иглы» на использовании дешевого и локального, в буквальном смысле валяющегося под ногами, топлива ( хотя и не совсем экологически чистого по сравнению с пеллетами, изготовленными из отходов древесины) с другой стороны, возможно именно развитие производства пеллет из торфа приведёт настоящего хозяина на торфоразработки и прекратит летние пожары .
В России запасы сырья для производства древесных топливных гранул огромны, исчисляются они миллиардами кубометров. Используя пеллеты, получаемые из отходов лесной промышленности, Россия могла бы экономить традиционное топливо. И дело здесь не только в том, что углеродное ископаемое топливо, в отличие от возобновляемого, рано или поздно закончиться, предварительно увеличив себестоимость своей добычи до рекордных сумм.
В чём проблема
Начнем с того, что в России исторически сложилась система отопления коттеджа круглогодичного проживания на базе электрических котлов, конвекторов и других устройств, подключаемых к сети электроснабжения. Это было вызвано дешёвым электричеством, и до сих пор подобный образ мышления живёт в сознании людей, хотя от дешевого жлектричества не осталось даже дыма . Вот факты, знакомые каждому дачнику перебои (и зачастую длительные) с поставками энергии в отдаленные районы являются фатальной неизбежностью, на каждый коттедж обычно отмерена весьма ограниченная электрическая мощность, которой едва хватает для осветительных приборов, холодильников, телевизоров и т. п.
Именно поэтому автоматизированные системы отопления индивидуальных усадеб логичней оборудовать теплогенераторами на ископаемых видах топлива. А автоматизированные пеллетные теплогенераторы логично сравнить с оборудованием, работающим на природном газе, солярке и угле, оценивая затраты на закупку и содержание отопительной системы, степень воздействия техники на экологию прилегающего к дому участка и т. п.
С точки зрения экологии отопление на пеллетах и на магистральном газе практически не наносит вреда окружающей среде. Для установки котла на древесных гранулах не требуется согласования - для его монтажа в простейшем случае нужно всего лишь одно помещение, оборудованное в соответствии с требованиями к котельным на твердом топливе.
По сравнению с жидкотопливными гранульные котлы, судя по всему, оборудование более экологичное и дешевое в эксплуатации. Дым котла, работающего на солярке, зачастую содержит в себе едва ли не все элементы таблицы Менделеева. При сжигании этого топлива на участке рядом с домом остается огромное количество вредных для организма человека веществ (в том числе канцерогенов), которые вместе с овощами и фруктами с грядок и деревьев нередко попадают на стол.
Затраты на приобретение жидкотопливного оборудования в 2-3 раза ниже, чем на покупку пеллетного. Зато ежемесячные расходы на солярку при прочих равных оказываются примерно в 2 раза большими, чем на топливные гранулы. А это значит, что через 3-5 лет эксплуатации суммарные затраты на жидкотопливный и пеллетный котлы сравняются.
Как работает пеллетный котел?
Унифицированная (стандартная) форма позволяет обеспечить автоматическую подачу топлива, как в зону хранения (транспортировки) так и непосредственно в зону горения. Иными словами вы топите старыми добрыми дровами, однако это процесс автоматизирован. Основная проблема, мешавшая автоматизации подачи древесины в топку была решена.
Минимальный комплект оборудования автоматизированной котельной для загородного дома, работающей на древесных топливных гранулах, включает в себя котел, оборудованный горелкой для сжигания пеллет и бункером. После подключения к системам отопления и электроснабжения и загрузки бункера топливом (пеллетами) такая котельная сможет в течение длительного времени работать без участия человека (в зависимости от конструкции, от одного дня до нескольких месяцев).
КПД специализированных котлов на пеллетах составляет 85-97%, что соответствует уровню газовых и жидкотопливных котлов и во многом зависит от используемой технологии сжигания пеллет. КПД пеллетных котлов с горелками объемного типа - до 95%. Горелка объемного типа напоминает кастрюльку из жаропрочной стали или чугуна, установленную в топке котла. Во время работы пеллеты из бункера подаются в горелку объемного типа с помощью механизма подачи, оборудованного шнеком (архимедов винт). В зависимости от компоновки, механизм подачи либо насыпает гранулы в горелку сверху, либо подает их через отверстие в ее днище (при этом со стороны кажется, как будто в горелке поднимается тесто).
Розжиг пеллетных котлов с горелками любого типа может осуществляться двумя способами зЗа счет электрического тепловентилятора, который создает струю раскаленного воздуха, направленную на находящиеся в горелке гранулы. В этот момент из электросети котлом потребляется около 1,2 кВт (в другое время - не более 0,1-0,3 кВт) и вручную (у простых моделей котлов): в горелку, прямо на гранулы, наливают жидкость для розжига, содержащую легкие парафины, и поджигают спичками.
Когда котел выходит на расчетный режим, температура в центральной части горелки достигает 1000-1200°С. Сквозь отверстия на внутренней поверхности горелки в толщу гранул с помощью вентилятора подается свежий воздух. Достигнув рабочей температуры, котел останавливается: с помощью воздушной заслонки перекрывается подача воздуха, выключается привод подающего гранулы шнека. В таком режиме некоторые модели могут находиться до 10-12 ч, поскольку в горелке, содержащей несколько килограммов раскаленных пеллет, долго сохраняется высокая температура. Впрочем, как только батареи в доме охладятся до неприемлемо низкой температуры, автоматика котла активирует рабочий режим (откроется воздушная заслонка, включатся вентилятор и шнек), и котел снова заработает.
Как видно из приведённого выше описания, ни каких особых «космических» технолгий здесь нет и возможно в обозримом будущем пеллетные котлы займут достойное место среди бытовых котлов - помощников, обогревающих наш дом.
|