Автор: Антон Кораблёв
Российские пеллеты практически все до недавнего времени уходили на экспорт в европейские страны. Однако в условиях санкций приходится переориентировать продукцию на внутренний рынок, при этом важно решить задачу востребованности. Смогут ли пеллетные котлы конкурировать с газовыми, электрическими и жидкотопливным? Есть и простые твердотопливные, среди которых представлены газогенераторные модели.
По удобству использования, автоматизации и экологичности современная пеллетная котельная почти не уступит газовой. В зависимости от конструктивных особенностей автоматизированная пеллетная котельная может работать без участия человека от одного дня до нескольких месяцев. Кроме того, деревянные пеллеты являются экологически чистым видом топлива, при их сжигании образуется столько же углекислого газа (СО2), сколько образовалось бы при разложении древесины в естественных условиях. Это по сути возобновляемый источник энергии (ВИЭ).
Пеллеты изготавливают из опилок, из чистых опилок. Процесс формирования опилок в пеллеты происходит под высоким давлением и воздействием высокой температуры. При этом получаются гранулы без использования клея или каких-либо иных добавок. Связующим элементом при гранулировании выступает природный полимер лигнин, входящий в состав почти всех наземных растений.
Некоторые недобросовестные производители для лучшего спекания гранул добавляют в сырьё крахмал, муку злаков и даже костную муку, что улучшает качество спекания, но при сгорании подобного топлива происходит быстрое разрушение топливосжигающей системы. Компонентами для производства топливных гранул могут служить древесный уголь, торф и отходы сельскохозяйственного производства, такие как, солома, лузга подсолнечника и так далее.
Качество материалов, используемых для изготовления пеллет, и особенности технологии процесса их производства влияют на концентрации вредных веществ и зольность в дымовых газах в процессе сгорания. Самыми качественными и удобными в использовании топливными гранулами являются так называемые белые пеллеты (рис. 1). Основными конкурентными преимуществами белых пеллет являются низкая зольность и низкие концентрации СО, NOх и SO2 в процессе сгорания в дымовых газах. Благодаря этому очистку бытовых котлов можно производить один раз в месяц.
Сжигание пеллет
На современных пеллетных котлах устанавливаются ретортные и факельные горелки. При работе котлов на максимальных мощностях стабильно работают оба типа горелок.
Ретортная горелка или горелка объёмного типа представляет собой чашу (рис. 2), изготовленную из чугуна или жаропрочной стали. На поверхности этой чаши происходит горение пеллет. Подвижная реторта способна легко и эффективно сжигать топливо с высокой концентрацией золы и пыли, так как предотвращает образование «коржей» – продуктов спекания некачественного топлива. Неподвижные ретортные горелки подходят только для сжигания качественного сухого подготовленного топлива. Ретортные горелки имеют две ступени мощности, что не позволяет эффективно расходовать топливо в режимах малых нагрузок и межсезонья.
Факельные пеллетные горелки (рис.3) являются наиболее современными устройствами. По внешнему виду и принципу действия они похожи на газовые и дизельные вентиляторные горелки, благодаря этому они могут быть установлены на любые котлы, приспособленные под установку навесных вентиляторных горелок. Таким образом, котёл, работающий, например, на дизельном топливе, легко может быть переведён на работу с пеллетами. В факельных горелках горение пеллет происходит в камере сгорания на специальной решётке с отверстиями (колоснике), которые могут подаваться собственным устройством для подачи пеллет в зону горения. Розжиг гранул осуществляется тепловентилятором, как и в ретортных горелках. Основной вентилятор, дующий снизу решётки, где происходит сгорание пеллет, обеспечивает подачу необходимого количества первичного воздуха в соответствии с фактическим уровнем мощности горелки. Дополнительный вентилятор подаёт вторичный воздух через заднюю стенку камеры сгорания и поддерживает качество горения, соответствующее оптимальному содержанию дымовых газов для горения. Факельные горелки могут быть оснащены пневматической или механической системой самоочистки, управляемой контроллером горелки.
Большим преимуществом факельной горелки по сравнению с ретортной является наличие ступеней мощности, позволяющих ей намного реже работать в режиме «старт-стоп», что позволяет продлить срок жизни топливосжигающего оборудования. Факельная горелка удобна в ремонте и при сервисном обслуживании. Достаточно открутить четыре винта, чтобы снять горелку и заменить её новой, чего так просто не сделать с ретортной горелкой (рис. 4).
Факельные горелки могут быть оборудованы модемом, который не только посылает различные SMS-сообщения пользователю оборудования, но и с помощью программного обеспечения в смартфоне позволяет управлять работой котла. Помимо этого модем горелки отправляет техническую информацию о своей работе на специальный сервер, и сервисные инженеры, имея доступ к этой информации, могут по просьбе владельцев оборудования корректировать его работу, не затрачивая время на поездку к месту установки твердотопливного котла.
Современные пеллетные котлы являются оборудованием, которое нуждается в настройке и периодическом сервисном обслуживании. Для того чтобы оборудование оставалось в работоспособном состоянии долгие годы и при этом количество потребляемого топлива было минимальным, необходимо настраивать качество горения в твердотопливных котлах с помощью газоанализатора (рис. 5, 6).
Сокращение производства пеллет
Всё это выводит пеллеты на уровень газового топлива, но производство их в России заметно сокращается после введения санкций. За прошлый 2023 год в Иркутской области их произвели на 30 % меньше (всего 200 тыс. т. гранул), чем в 2022 году. Схожая статистика в Красноярском крае, Ленинградской области и везде, где производили пеллеты. По данным Минпромторга РФ, в 2023 году производство пеллет в России составило 1,4 миллиона тонн. Это на треть ниже, чем в 2022 году. При этом экспорт топливных гранул в прошлом году сократился вдвое.
Лесные регионы Сибири страдают особенно. Альтернативным направлением экспорта служат рынки Южной Кореи и Японии, но их объёмы невелики. А в Китае пеллеты считаются отходами и запрещены к ввозу в страну. Кроме того, внутренние потребности в этом виде топлива китайские предприятия закрывают самостоятельно.
Пеллетный кризис обещает
В то же время пеллеты то топливо, которое могло бы поддержать социальную и промышленную сферы при переходе на более экологически чистое топливо. Как известно, в Бурятии, Тыве, Хакассии, Красноярском крае реализуется программа «Чистый воздух». Федеральное Министерство природных ресурсов и экологии РФ провело исследование и получило данные, что за год котёл с ручной подачей угля выбрасывает в атмосферу 1,3 тысячи килограммов загрязняющих веществ, а печь на дровах - более двух тонн. До сих пор большинство домов отапливается в городе Красноярске именно твердотопливными котлами на угле. Прокладка газовой инфраструктуры займёт время.
Планируется замена твердотопливных углевых котлов Красноярского края, а также в Тыве, Хакассии и Бурятии на электрические. Но расширение электрической инфраструктуры, вывод её на новые показатели, тоже потребует времени и средств. Планируется выделить 40 миллиардов рублей на перевод тех же твердотопливных угольных котлов (130 тыс. единиц) в электрические, именно в тех регионах, где назревает реформа: Тыва, Хакассия, Бурятия и Красноярский край.
Замена твердотопливных угольных котлов электрическими и пеллетными моделями может выгодно сказаться на экологической обстановке. Котёл, работающий на пеллетах, не имеет нулевых показателей, но они в десятки раз ниже, чем в других источниках.
Эксперты подсчитали, что перевод половины котлов в частных домах Красноярска с угля на пеллеты (их в городе 15 тысяч) потребует примерно 205 миллионов рублей в год в качестве субсидий производителям. На фоне субсидий, выделяемых на поддержку в ЖКХ и лесную промышленность, это реально.
Конечно, без расчётов принимать какие-то решения рано. Нужно проводить технико-экономический расчёт, сравнивая различные виды топлива и условия его поставки. В каких-то случаях эффективнее переводить на щепу, а где-то – на пеллеты. Один только Красноярский ЛПК производит около 10 миллионов кубометров отходов в год. А всего отходы лесопромышленного комплекса составляют 23 % от общего биоэнергетического потенциала России – перспективная сырьевая база для изготовления топливных брикетов и пеллет.
