Котли на биомаса

01.02.2008, Брой 1/2008 / Технически статии / ОВК оборудване

 

Видове биомаса, технологии за оползотворяването й, основни характеристики на котлите на биомаса

Котлите, захранвани с дървесина, имат дълга приложна история у нас. От първообраза си - печките на дърва до най-съвременните модели котелни инсталации, работещи на пелети, котлите на биомаса са широко използвани за отопление на отделни помещения и дори цели сгради. Появата и навлизането на котли, работещи с алтернативни горива, не измести от пазара в страната съоръженията, изгарящи биомаса. Допълнително, принадлежността на биомасата към възобновяемите енергийни източници превръща работещите с тях отоплителни съоръжения в част от различни европейски програми, стимулиращи използването им.

Какво включва терминът

биомаса?

Под биомаса се разбира органична материя с растителен произход, която може да бъде рециклирана, преработена и използвана за добив на енергия. Преди всичко това са отпадни продукти с растителен произход от дървообработващата промишленост, селското стопанство, хранително-вкусовата промишленост, бита, индустрията и други. Основното предимство на биомасата, в сравнение с други възобновяеми енергийни източници, е способността й директно да се преработва в течни горива като биодизел и биоетанол, а също така и възможността да се използва за производството на газ.

Сред основните източници на биоенергия са





Дървесината и дървесните

стърготини

като освен отпадни продукти за производството на биомаса се използват и бързорастящи дървесни видове с твърда дървесина. Обикновено това са специално селектирани дървесни видове като хибридни върби и тополи, клен, ясен, орех и чинар, които достигат размери, подходящи за оползотворяването им от пет до осем години след засаждането им. Към отпадните продукти от лесовъдството се отнася биомасата, която не е прибрана от сечищата, както и материали, добивани при разреждане или премахване на загиващи дървета.

Дървесните трици и отпадъци са основната суровина за производството на дървесни пелети, които придобиха особена популярност през последните години. Причината е не само във факта, че калоричността на пелетите е близка до тази на въглищните брикети, но и поради значително по-ниското съдържание на пепел от това на брикетите.

Друг основен източник на биомаса са течните и

Твърдите селскостопански

отпадъци

От твърдите селскостопански отпадъци за производство на топлинна енергия се използват най-вече слама, царевични стебла, оризови стебла и други, като сериозен дял се пада на царевичния фураж. Течните селскостопански отпадъци, които основно представляват отпадни продукти от животновъдни и птицевъдни ферми, се използват предимно за производството на биогаз. Освен селскостопански култури, към биомасата спадат и някои водни култури. Това са различни видове водорасли, предимно. Като биомаса се определят и някои твърди промишлени отпадъци като масла и мазнини от растителен и животински произход, както и част от битовите отпадъци, съдържащи значителна част от органичния материал, добиван от растения.

Технологии за оползотворяване

на биомасата




Съществуват различни технологии за оползотворяване на биомасата. Сред основните са директно изгаряне, успоредно горене, газификация, пиролиза и анаеробно асимилиране. Като цяло, тенденциите в развитието на технологиите са насочени към подобряване на коефициента на полезно действие на енергийното преобразуване.

Сред най-лесните за приложение технологии за оползотворяване на биомасата е директното й преобразуване в топлинна енергия. Тези котли са добре познати на потребителите, но до преди години основния им недостатък бе ниската им ефективност. Например, котлите за изгаряне на слама се отличаваха с много нисък КПД, който варираше в порядъка от 30 до 35%. Коефициентът на полезно действие на съвременните модели надвишава 70%. Високият КПД е едно от предимствата на най-новите котли за изгаряне на биомаса.

При котлите на биомаса успешно се прилага и технологията на пиролизата. Пиролизните котли, предназначени за изгаряне на биомаса, се характеризират с висок КПД вследствие на по-пълноценно оползотворяване на горивото.

Сред най-разпространените и най-познатите на потребителите са котлите, предназначени специално за изгаряне на пелети, трици, дървен чипс, трески и други. Използват се за загряване на вода за отопление и за битови нужди и се произвеждат с различна мощност, което ги прави подходящи за отопление, както на еднофамилни къщи, така и на по-големи жилищни и административни сгради.

Директно изгаряне на биомасата

На пазара се предлагат котли за директно изгаряне на различен вид биомаса. Основният недостатък на този вид горене е по-ниската му ефективност, поради загубата на топлина през корпуса на котела или чрез димните газове.

Известно е, че за осъществяване на ефективен горивен процес е необходимо да се осигури поддържането на достатъчно висока температура в зоната на горене, подаването на достатъчно количество въздух и необходимото време за осъществяване на пълното изгаряне на горивото. От основно значение за постигането на висока ефективност на процеса е подаване на точното количество въздух, необходим за горенето. Недостатъчното количество въздух води до непълно горене, вследствие на което в димните газове се съдържа значително количество въглеродни окиси. При подаване на повече въздух от необходимото част от топлината се губи с димните газове. Точното определяне на необходимото количество въздух гарантира ефективен горивен процес. Обикновено регулирането на подавания въздух се осъществява чрез димохода или вентилатора.

Конструкцията и ефективността на котела за директно изгаряне зависи от вида на използваното гориво. Принципно, технологията за изгаряне на биомаса е подобна на тази на изгаряне на въглища. Въглищата и биомасата на практика се подават и изгарят по подобен начин, поради което е възможно едновременното им използване - чрез смесване в определени пропорции.

Пиролизната технология

Друга технология за енергийно оползотворяване на биомасата е пиролизното изгаряне. Въпреки по-високата си цена, пиролизните котли разширяват пазарния си дял поради по-високия си КПД. Пиролизата на биомаса представлява процес, при който биомасата се излага на висока температура - обикновено до 300-500 оС, в отсъствието на въздух, което води до разлагането й. Крайният продукт на пиролизата е смес от твърди (въглен), течни (оксидирани масла), и газови (метан, въглероден моно-оксид и въглероден диоксид) съставки. Конструктивните и топлотехническите характеристики на пиролизните котли ще бъдат обект на разглеждане в следващ брой на списание Технологичен дом. Успоредното горене, газификацията и анаеробното асимилиране са други технологии за енергийно оползотворяване на биомасата, които са приложими предимно в индустрията. При успоредното горене, биомасата се използва като допълнителен източник на енергия във високоефективни парни котли, работещи на въглища. Газификацията е свързана с производството на биогаз, който се използва като гориво в заводи с комбинирани цикли на производство, а анаеробното асимилиране е процес, чрез който органичната материя се разлага от бактерия в отсъствието на кислород за производството на метан и други вторични продукти.

Котлите на биомаса са екологични съоръжения

Според специалисти от фирми, предлагащи котли на биомаса, все още решаваща роля за покупката играе цената, макар че на фактори като икономичност и ефективност се обръща все по-голямо значение. Пазарен стимул за котлите на биогорива е и непрекъснатото увеличаване на цените на природните горива. В някои отношения биомасата превъзхожда по-голямата част от използваните горива, например цена на добиваната топлинна енергия и дори топлотворна способност.

Но освен икономическата полза, биомасата има и друго съществено предимство, а именно нейната екологичност. Разбира се, не бива да се забравя, че при непълно горене на въглеродосъдържащи горива като въглищата и други се отделят въглеродни окиси. А те са сред основните газове, благоприятстващи парниковия ефект и разрушаването на озоновия слой. Доказано е, че при използване на биомаса, специално третирана като гориво, се постига намаляване на емисиите от въглеродни окиси. Количествата въглеродни окиси, отделяни при изгарянето на биомаса, са в граници, при които се счита, че те не оказват съществено вредно влияние върху околната среда.

Видове котли на биомаса

Основно съоръженията за изгаряне на биомаса в зависимост от съдържанието на вода в горивото могат да се разделят на три групи:

- котли, предназначени за изгаряне на пресована биомаса - брикети и пелети;

- котли, в които може да се изгаря биогориво с влажност до 30%- котли за влажни биогорива, т.е. горива с влажност до 55%.

Отделно, в зависимост от вида на използваната биомаса, котлите могат да бъдат съоръжения, специално предназначени за изгаряне на пресовано биогориво, за изгаряне на дървесни трески и стърготини, костилки, за изгаряне на торф и смес от торф и други.

Влажността на горивото е сред основните фактори, оказващи влияние върху ефективността на котела. В енергетиката под влажност се разбира влагосъдържание, т.е. количеството вода, съдържащо се в горивото. Например, ако дадено гориво има влагосъдържание 10%, то това означава, че в 1 кг гориво се съдържат 100 г. вода. Понякога се използва и понятието относителна влажност на горивото, като тези две понятия не са еднозначни. Относителната влажност при влагосъдържание 10% е 11,1%, а при 50% влагосъдържание относителната влажност е 100%.

Критерии за избор на котел

на биомаса


 

При избор на котел на биомаса е добре потребителят предварително да се поинтересува от вида на биогоривото, за което съоръжението е разработено. Причината е, че един котел предназначен за определен вид биомоса не би работил толкова ефективно с друг вид биомаса поради специфичните характеристики на отделните биогорива. Максималната ефективност на котела би била постигната само тогава, когато той работи с вида гориво, за което е проектиран. Например, котлите за изгаряне на биомаса с влажност не повече от 30%, не биха били ефективни при изгарянето на биомаса със съдържание на вода около 50%, нито за рафинирано биогориво. Причината е, че за изгарянето на суровините с по-висока влажност е необходимо достигане на по-висока температура във вътрешността на котела. А когато съоръжението е разработено за суровина с по-малка влажност, то е проектирано за по-ниска работна температура, което води до съществено намаляване на ефективността му при изгаряне на биомаса с по-висока влажност.

Друг основен критерий е разходът на гориво, който обикновено се посочва от производителите в продуктовите каталози.

За определянето на икономическата ефективност на една инсталация, работеща на биомаса, се взимат предвид комплекс от фактори, сред които - цена на биомасата, годна за енергийна преработка; вид на генерираната енергия (гореща вода, пара или комбинирано производство на топло- и електроенергия); изисквания към инсталацията и други.



 

 

ОЩЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМАТА

Високотехнологични спортни съоръжения - част 1Технически статии

Високотехнологични спортни съоръжения - част 1

Съвременните високотехнологични спортни зали и съоръжения предлагат все повече функционалност и удобства за посетителите. Те се превръщат в свързани, интелигентни и енергийно ефективни, интерактивни и автоматизирани развлекателни центрове, които позволяват на потребителите да вземат участие в случващото се спортно събитие или сценично мероприятие

IoT в системите за сигурностТехнически статии

IoT в системите за сигурност

Наред с домашната и сградна автоматизация, сред технологичните области, най-силно повлияни от бума на IoT решения, са системите за сигурност в дома и сградата. Концепцията за повсеместна свързаност на всички смарт устройства по света разкрива нови възможности пред собствениците, мениджърите и ползвателите на недвижима собственост.

Професионални кухненски вентилационни системиТехнически статии

Професионални кухненски вентилационни системи

Кухненските вентилационни системи са задължителни в професионалните кухни и са въведени като законово изискване. Средата в тези обекти трябва да бъде строго контролирана, за да се осигури безопасната и здравословна работа на персонала

Мениджмънт на електроенергията в интелигентния домТехнически статии

Мениджмънт на електроенергията в интелигентния дом

В интелигентните домове е налице двупосочна комуникация от и към комуналната мрежа, осъществявана посредством умни измервателни уреди, които взаимодействат динамично с мрежовата система, получават сигнали от доставчика на услуги и отговарят с информация за потреблението и диагностиката.

Тенденции в биодинамичното осветлениеТехнически статии

Тенденции в биодинамичното осветление

Нарастваща популярност през последното десетилетие добиват концепциите за биодинамично осветление, базирани на биологичните потребности на човека и цикличните промени в природата – редуването на ден и нощ и смяната на сезоните.

Новости във видеонаблюдението на строителни площадкиТехнически статии

Новости във видеонаблюдението на строителни площадки

Сигурността на строителните обекти продължава да е критичен въпрос дори и в съвременната високотехнологична епоха, макар че новостите във видеонаблюдението предлагат широки възможности за превенция и контрол на кражби и вандалски прояви


 

Уеб дизайн от Ей Ем Дизайн. Списание ТД Инсталации. TLL Media © 2018 Всички права запазени. Карта на сайта.

Top