Внедрение технологии использования биологического топлива на теплоэнергетических предприятиях

Внедрение технологии использования  биологического топлива на теплоэнергетических  предприятиях

Прохоренков А.М., Глухих В.Г. (Электромеханический факультет, каф. СА и ВТ, МГТУ)

Сабуров И.В.(ГОУТП "ТЕКОС")

Россия, в частности Северо-Запад  ее европейской части, богата лесами. Энергетические потребности расположенных там небольших городов и поселков сравнительно невелики и заключаются, главным образом, в отоплении и горячем водоснабжении. Источниками тепла являются по большей части мелкие котельные, работающие на привозном угле или мазуте. Их технический уровень, экономичность и экологические показатели не соответствуют современным представлениям. Во многих случаях значительно лучшим решением было бы использование в котельных имеющегося поблизости древесного топлива, относящегося к возобновляемому источнику биотоплива. По экономическим причинам и вследствие состояния окружающей среды количество энергии, получаемой от использования биологического топлива в западной Европе, увеличивается. Северо-Западная часть России имеет слабые традиции использования биотоплива в производстве тепловой энергии. Годовое производство составляет в настоящее время приблизительно 120 000 м³, что соответствует всего лишь 17% от общего объёма. Однако в Мурманской области имеются огромные неиспользованные ресурсы биотоплива. Возрастающие цены на нефть и неисследованный потенциал уже привели к росту интереса к процессу использования биотоплива. Увеличение объема потребления биологического топлива сыграет важную роль в развитии структуры энергоснабжения региона. Проекты по использованию биотоплива в посёлке Верхнетуломский могут стать важными демонстрационными проектами, способствующими увеличению объёмов использования биотоплива в регионе.

В посёлке Верхнетуломский, расположенном  в 70 километрах от Мурманска на Кольском полуострове, имеется лесопильный завод, принадлежащий Акционерной компании "НОРУ ПРИРОДА". Этот завод обладает большими объёмами древесных отходов производства, размещаемых в местных хранилищах. На сегодняшний день существующая котельная обеспечивает отопление и централизованное горячее водоснабжение жилых зданий, объектов социального и культурно-бытового назначения посёлка с населением приблизительно 3 000 человек. В котельной установлено три паровых котла типа ДКВР-4\13, использующих в качестве топлива привозной мазут, который завозится мазутовозами со склада для хранения мазута, расположенного на территории теплоцентрали "Северная" в г. Мурманске. Цены на нефтепродукты высокие и топливные затраты в экономическом плане являются тяжкой ношей для Государственного областного унитарного теплоэнергетического предприятия (ГОУТП) "ТЕКОС", в ведении которого находится отопительная котельная посёлка, и Администрации Мурманской области. За счёт строительства котельной, работающей на биотопливе, произойдёт замена в потреблении нефтепродуктов и найдут решение практические проблемы охраны окружающей среды, связанные с размещением и утилизацией древесных отходов. Имелись два проекта использования древесных отходов в посёлке Верхнетуломский:

Проект 1: Установка котельной, работающей на биотопливе, на лесопильном заводе с целью теплоснабжения для сушки  переработанной древесины и отопления  здания завода.

Проект 2: Установка котельной, работающей на биотопливе, для поставки тепла  в централизованную отопительную систему в посёлок Верхнетуломский.

В настоящее время заканчиваются  монтажно-наладочные работы с оборудованием  котельной, построенной по второму  проекту. При реализации проекта  предусмотрено подключение оборудования котельной для сжигания древесных отходов по сетевой воде в существующую технологическую схему котельной с выводом в резерв двух котлов и подогревателей сетевой воды. Горячее водоснабжение посёлка и собственные нужды котельной будут обеспечиваться мазутным котлом.

Оборудование для сжигания древесных отходов мощностью 4,5 МВт было приобретено ГОУТП "ТЕКОС" в Швеции и доставлено в пос. Верхнетуломский в 1999г.

Древесные отходы, используемые как  топливо, доставляются на котельную  автотранспортом и ссыпаются  в бункер опилок. На дне бункера находятся толкатели, которые ворошат опилки и продвигают их к шнекам бункера. Привод этих толкателей - гидравлический. Шнеки отбирают необходимое количество топлива и подают его в систему дымоходов для предварительной сушки дымовыми газами. После прохождения топлива по дымоходу производиться его отделение от газов в циклоне и передача на транспортные шнеки. Топливо через дозаторы поступает в камеру сгорания по двум шнекам подачи, которые вращаются постоянно. Уровень топлива в камере сгорания держится постоянным посредством радиоактивных измерителей уровня и управления дозаторами подачи. Воздух в камеру сгорания подается от двух вентиляторов: первичного - в нижнюю часть и вторичного в верхнюю часть. Регулирование производительности котла производится управлением шиберов вентиляторов. Дымовые газы из камеры сгорания поступают в жаротрубный водогрейный котел. Котел имеет 3 хода газов. Котел оборудован системой обдува трубок от сажи. На выходе из котла установлен регулятор разряжения в топке "Калле". Этот регулятор также распределяет дымовые газы в дымовую трубу и систему сушки топлива. Дымосос установлен на участке дымохода после циклонов. Зола из нижней части камеры сгорания удаляется с помощью скребков с гидроприводом и 3 последовательных шнеков.

Котел оборудован системой аварийного останова при потери воды в трубопроводе на выходе из котла, системой спринклеров  заливающей водой участки системы  сушки при аварийном повышении  температуры на этих участках, а  также системами автоматического  контроля и управления технологическим процессом.

Ввод в эксплуатацию котельного оборудования, работающего на биотопливе, планируется к началу отопительного  сезона 2000-2001 годов.

Данный проект является первым и  демонстрационным, показывающим возможности  использования в Мурманской области альтернативных и экологически безопасных источников энергии.

В настоящее время одной из главных  проблем в области совершенствования  технологий сжигания топлива теплоэнергетическими предприятиями является необходимость  одновременного решения сложных и часто взаимоисключающих задач повышения экономичности его сжигания и уменьшения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. В современной научно-технической терминологии одновременное решение этих задач формулируется как энергоэкологическая оптимизация сжигания топлива.

В этой связи, ввод в эксплуатацию данного проекта позволит:

Снизить расход мазута на 2000 тонн, тем  самым сэкономить денежные средства на приобретение и доставку топлива.

Снизить выбросы загрязняющих веществ  в атмосферу:

диоксида серы - на 180 т\год,

золы мазутной - на 1 т\год,

двуокиси азота - на 4 т\год,

бенз(а)пирена - на 0,00082 т\год.

Использование биологического топлива  вместо нефтяного окажет позитивное влияние на окружающую среду в  трёх аспектах:

Исключение необходимости в размещении древесных отходов и, как следствие, снижение уровня загрязнения воды и решение других проблем охраны окружающей среды, связанных с хранением древесных отходов.

Улучшение качества воздуха, достигаемое  путём снижения использования жидкого топлива.

Исключение выбросов парниковых газов  СО2, вследствие сжигания жидкого топлива  и СН4 в результате распада органических веществ в хранилищах.

Максимально сократить закисление почвы и воды, а также выделение  в окружающую среду метана, являющегося продуктом гниения древесины.

Стимулировать строительство подобных объектов в других районах области, что в значительной мере способствует улучшению экологической обстановки в регионе.

Общая стоимость проекта составляет 11,4 млн. руб., из них стоимость оборудования - 4,2 млн. руб. Финансирование данного проекта осуществляется из собственных средств Государственного областного унитарного теплоэнергетического предприятия "ТЕКОС".

Срок окупаемости проекта 4 - 4,5 года.