В настоящее время по данным Госкомстата на территории Свердловской области функционирует около 1100 предприятия лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, в том числе около 400 лесозаготовительных предприятий. Лесопромышленный комплекс является энергоемкой отраслью[2]. В структуре себестоимости лесозаготовительных предприятий Свердловской области в 2005 - 2006 году эти затраты составили до 20%.[2] С учетом постоянного роста тарифов на энергию, возникает вопрос получения более дешевой тепловой и электрической энергии, который может быть разрешен путем использования для этих целей отходов производства.
Немаловажное значение имеет тот факт, что древесина является единственным видом топлива, возобновляемым в больших объемах, в то время как запасы горючих ископаемых ограничены. По оценкам Агентства лесного хозяйства общий прирост древесины в Свердловской области за 2006 год составил 29 млн. кубометров, что в переводе в условное топливо составляет 10 млн. тон условного топлива.
По оценкам специалистов, возможный годовой объем заготовки древесины в Свердловской области составляет 8,5 млн. кубометров. При заготовке и распиловке древесины образуется около 800 тыс. кубометров отходов в виде вершин, сучьев, коры, обрезков, сучьев, которые в значительной степени не нашли своего применения. В большинстве случаев они либо сжигаются, либо складируются, что приводит к загрязнению лесов региона. В пересчете на условное топливо неиспользуемые отходы составляют 260 тыс. тон условного топлива. [5, 6]
Еще одним немаловажным источником сырья для производства энергии на лесозаготовительных предприятиях являются дрова. Заготовка и реализация дров на сегодняшний день является убыточным для леспромхозов. Возможный объем заготовки дровяной древесины в нашем регионе составляет 2 млн. кубометров[5]. В пересчете на условное топливо - 780 тыс. тон условного топлива.[6]
Таким образом, используя неликвидную древесину (дрова и отходы) лесозаготовительные предприятия Свердловской области имеют возможность обеспечивать себя дешевой электрической и тепловой энергией.
Следует также отметить, что сжигание биомассы и отходов ее переработки не ведет к увеличению в атмосфере диоксида углерода и не вызывает ее загрязнение оксидами серы. Таким образом, атмосфера в меньшей степени загрязняется различными вредными веществами, чем при сжигании мазута, угля и природного газа. Это благоприятно повлияет на экологическую обстановку региона.[4]
В настоящее время, возможно использовать два способа производства электрической и тепловой энергии из растительной биомассы: прямое сжигание топлива и двухстадийное сжигание топлива путем предварительной термохимической газификации.
При прямом сжигании топлива используются конденсационные паротурбинные установки, работающие по схеме: паровой или водогрейный котел - паровая турбина. Принципиальная схема паротурбинной установки представлена на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальная схема паротурбинной установки
Основное необходимое оборудование - паровые котлы, паровые турбины, электрогенераторы и другое - в России производится.
При двухстадийном сжигании растительного топлива, растительная биомасса предварительно газифицируется в газогенераторе, а затем газ поступает в энергогенерирующую установку.
Для выработки электрической и тепловой энергии из генераторного газа возможно использование нескольких схем [4]:
- 1. газогенерирующая установка - двигатель внутреннего сгорания (рис. 2)
- 2. газогенерирующая установка - паротурбинная установка (рис. 3)
- 3. газогенерирующая установка - газотурбинная установка (рис. 4)
Рис. 2. Газогенерирующая установка - двигатель внутреннего сгорания
Рис. 3. Газогенерирующая установка - паротурбинная установка
В настоящее время существует множество схем и режимов газификации, отличающееся направлением движения рабочих сред, способом подачи и видом окисления. Это такие способы газификации как газификация в неподвижном слое, газификация в кипящем слое, каталитический реформенг и флеш-пиролиз [3,4]. На Российских предприятиях производятся газогенераторные установки серии УГК. Это: УГК-60 (мощностью 60 кВт), УГК-100 (мощностью 100 кВт) и УГК-200 (мощностью 200 кВт)[3,4].
Схема: газогенерирующая установка - двигатель внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания представляет собой тепловой двигатель, в котором часть химической энергии топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую энергию. В рассматриваемой установке следует применять газовые двигатели внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием. [4]
В схеме газогенерирующая установка - паротурбинная установка, представленная на рис. 3., используется такая же паротурбинная установка как при прямом сжигании топлива, только в камеру сгорания поступает не твердое топливо, как при прямом сжигании, а газ от газогенерирующей установки. [4]
Схема, представленная на рис. 4 газогенератор - газотурбинная установка значительно проще, чем схема с использованием паротурбинной установки. В ней нет парового котла и конденсатора.
Рис. 4. Схема газогенерирующая установка - газотурбинная установка
При производстве тепловой и электрической энергии с использованием газотурбинных установках газогенераторный газ требует дополнительной, более глубокой очистки [1,4].
Эффективность производства энергии с использованием древесного топлива определяется как параметрами ТЭС, так и возможностями рационального использования тепловой и электрической энергии в оптимальных соотношениях.
Таким образом, выработка собственной энергии стимулирует углубление степени переработки древесины, производство более наукоемкой, а, следовательно, и более дорогой продукции, делает лесозаготовительные предприятия более конкурентоспособными.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- 1. Боровков В.М., Зысин Л.В., Сергеев В.В. Итоги и научно-технические проблемы использования растительной биомассы и органосодержащих отходов в энергетике.// Известия РАН: Энергетика. 2002. №6.-С.13-23.
- 2. Воронов М.П., Коновалова Ю.М., Часовских В.П. Автоматизация процесса получения энергии неликвидной древесины в рамках системы мониторинга производственно-сбытовых программ лесопромышленных предприятий // Труды XIV Всероссийской научно-методической конференции Телематика 2007. Том 2. - Санкт-Петербург, 2007. С. 192-195
- 3. Газогенераторные технологии.// Деловой лес. 2006. №3(63).-С.60.
- 4. Коновалова Ю.М. Производство тепловой и электрической энергии из древесных отходов на лесозаготовительных предприятиях. http://symposium.forest.ru/article/2006/2_tehnology/konovalova_01.htm
- 5. Производство и отгрузка товаров и услуг крупными и средними организациями Свердловской области по видам экономической деятельности в январе - декабре 2005 г. Статистический бюллетень., Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Свердловской области, Екатеринбург, 2006 г. - 22 с.
- 6. Усольцев В.А. Фитомасса лесов Северной Евразии: база данных и география. Екатеринбург, Изд. УрО РАН, 2002, 762 с.
Библиографическая ссылка
Коновалова Ю.М., Часовских В.П. ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2007. – № 6-1. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=730 (дата обращения: 20.04.2024).