Торрефицированные пеллеты Страница 1 из 3

Торрефицированные, или биоугольные (черные), пеллеты обладают рядом достоинств по сравнению с обычными, иначе называемыми белыми. Эти достоинства особенно явно проявляются при совместном сжигании торрефицированных пеллет и угля на теплоэлектростанциях (ТЭС).







За разными рыночными наименованиями скрывается один и тот же известный процесс производства: обжиг твердой биомассы (англ. — torrefaction) и последующее ее гранулирование в пеллеты; подобная технология применяется при обжиге кофейных зерен. Процесс обжига был впервые применен в 1930­-е годы во Франции (французский глагол torrefier, который переводится как «жариться», в основном используется для обозначения процесса обжига кофейных зерен). В отличие от зерен кофе, твердая биомасса обжигается без доступа кислорода при температуре 200-330 ºC.

Химический анализ биомассы после такого обжига показал, что она приобретает бо´льшие теплоту сгорания, энергоемкость и улучшенные по сравнению с неторрефицированной биомассой параметры горения. Процесс обжига применим к любым видам биомассы.

Нидерланды: впереди планеты всей

Дуйвен — небольшая деревня в провинции Гельдерланд, недалеко от границы с Германией. Со дня своего основания в период Римской империи и до ввода здесь в строй небольшой пивоварни уже в наши времена она не играла сколь­-нибудь значимой роли в индустрии Нидерландов.

Все изменили последние несколько лет. Дуйвен стала крупнейшим центром мировой пеллетной отрасли. RWE Innogy — 100 % дочернее предприятие одного из крупнейших мировых энергоконцернов RWE (в котором имеет долю и «Газпром») — совместно с голландской компанией Topell Energy (39 % акций которой принадлежат RWE) инвестировала 15 млн евро в строительство самого большого в мире на сегодня производства для торрефикации пеллет.

Торрефицированные пеллеты (ТП) за счет процесса торрефикации приобретают характеристики, которые отличают их от обычных пеллет в лучшую сторону. Достаточно сказать, что калорийность одной тонны террефицированных пеллет выше, чем одной тонны неторрефицированных пеллет.

Почему немецкий концерн RWE реализует такой проект за границей? Ответ простой: в соответствии с законодательством Нидерландов все угольные ТЭС обязаны совместно с углем сжигать какое­-либо количество биомассы, за что государство, начиная с 2002 года и по сей день гарантированно выплачивает этим ТЭС субсидии в размере 5-6 евроцентов за каждый киловатт­-час электроэнергии, выработанной при совместном сжигании биомассы. В Германии же таких условий для ТЭС пока нет (согласно немецкому закону о возобновляемой энергии, дотируется только выработка электроэнергии на станциях мощностью до 20 МВт при 100 % использовании биомассы). Поэтому и объемы продаж индустриальных пеллет в Нидерландах и Бельгии, где также действуют подобные голландской государственные программы дотации при совместном сжигании, значительно выше, чем в ФРГ. Исходя из описанных выше достоинств ТП, многие европейские производители пеллет и энергетические компании делают сейчас ставку именно на торрефицированные древесные пеллеты и другую торрефицированную твердую биомассу с целью получения конкурентных преимуществ перед производителями классических пеллет.

Завод в Дуйвене был сдан в эксплуатацию весной 2011 года. Производительность линии торрефицирования и гранулирования — 8 т в час, сырье — древесные отходы. «Теперь главная задача, — говорит сотрудник департамента венчурных инвестиций компании RWE Innogy Криспин Лейк, — это вывод завода на уровень максимально возможного годового объема выпуска продукции — не менее 60 тыс. т». Г­-н Лейк курировал этот проект со стадии предпроектных работ, поэтому о процессе торрефикации знает буквально все. По его мнению, основная проблема завода в Дуйвене — это обеспечение беспрерывной поставки сырья в индустриальном масштабе, чего сегодня совсем непросто добиться не только в Нидерландах, но и в некоторых других западноевропейских странах. Приходится даже сортировать и перерабатывать так называемую старую древесину — любые изделия из древесины, отслужившие свой срок, вплоть до мебели, исключая детали, покрытые лакокрасочными материалами. Торрефицированные пеллеты поставляются на угольную электростанцию, работающую в расположенном рядом с деревней городе Гертруйденберг.







Как работает так называемый «торбед реактор» (Torbed Reactor) — запатентованный главный модуль завода торрефикации пеллет в Дуйвене?

Сырье в виде измельченной древесной биомассы подается в реактор и нагревается в нем без доступа кислорода до температуры 220-330 °C. Нагревание продолжается от нескольких секунд до одного часа — в зависимости от установленного режима торрефикации. Во время этого процесса образуется газ, который обеспечивает высокую температуру, необходимую для процесса торрефикации. Для того чтобы запустить реактор, используется внешний источник энергии. Как только реактор достигает необходимой операционной температуры, процесс становится замкнутым, без подвода энергии извне. После завершения режима торрефикации, длительность которого устанавливается в зависимости от качества входного сырья, на выходе получается гомогенный продукт с высокой энергетической плотностью, отличным качеством размола, влажностью до 5 %, содержащий меньшее, чем в неторрефицированной биомассе, количество примесей. Кроме того, торрефицированные пеллеты приобретают гидрофобность, то есть способность отталкивать влагу и противостоять процессам гниения и брожения, что дает возможность хранить их даже под открытым небом.

«В сравнении с традиционными пеллетами у ТП множество достоинств, и главное — это, конечно, повышенная энергетическая плотность», — говорит специалист отдела биоэнергетики и охраны окружающей среды австрийского Института техники и химии в Вене Мартин Энглиш. При торрефикации свойства биомассы кардинально меняются: разрушается структура целлюлозы, испаряется значительная часть влаги, образуются свободные молекулы углерода, водорода и кислорода. По структуре торрефицированные гранулы схожи с углем, так как в ходе химических процессов в древесине и другой растительной биомассе при торрефикации весь углерод превращается в биоуголь (ненасыщенные углеводороды), окисляясь и реагируя с молекулами кислорода. Биоуголь обладает теми же свойствами, что и ископаемый уголь, и может без проблем сжигаться вместе с ним. Благодаря тому, что в результате обжига сильно снижается влажность торрефицированных пеллет, они становятся хрупкими и измельчаются легче, чем обычные пеллеты. Поэтому при совместном сжигании ТП с углем нет необходимости модернизировать технологическую линию подачи топлива — не нужно дополнительно устанавливать пеллетные дробилки и отдельную систему подачи гранул.

В большинстве угольных электростанций применяется факельный способ сжигания топлива, и уголь перед подачей в котел измельчается до пылевидного состояния, а индустриальные пеллеты при совместном сжигании на дробилке измельчают до размеров около 2 мм. Торрефицированные пеллеты измельчают вместе с углем, и, за счет описанных выше свойств, на их измельчение требуется меньше энегозатрат, чем на измельчение классических пеллет. Торрефицированные пеллеты можно заранее смешивать с углем на топливном складе ТЭС. Поскольку по энергетической плотности ТП превосходят простые пеллеты, сокращаются затраты на перевозку и складирование, так как для хранения торрефицированных гранул не требуются специальные сухие помещения, они могут храниться даже под открытым небом, вместе с углем. Простые древесные гранулы при таком хранении за счет биологической активности древесины абсорбируют влагу из воздуха, теряют калорийность, подвержены гниению, а при попадании воды размокают и разрушаются. Торрефикация также позволяет снизить содержание сульфатов в гранулах. Но, пожалуй, основной мотивацией для применения торрефикации в Европе является экологическая направленность использования торрефицированной биомассы (сокращение выбросов парниковых газов при совместном сжигании с углем) и ограниченность ресурсной базы для производства обыкновенных древесных гранул. Спрос на энергетическую древесину растет с каждым годом, и даже увеличивающееся буквально в геометрической прогрессии использование энергетических плантационных растений не разрешает проблему дефицита сырья для производства биотоплива.

К качеству сырья для изготовления торрефицированых пеллет не предъявляются такие жесткие требования, как к качеству сырья для простых древесных пеллет, — для производства ТП можно использовать щепу самого низкого качества или кору. Ресурсная база для изготовления торрефицированной топливной гранулы расширяется за счет того, что в технологическом процессе можно использовать солому, сено, остатки производства растительных масел, переработки сахарной свеклы, другие отходы АПК, твердые бытовые отходы (ТБО) и даже всевозможные пластики. Торрефицировать можно различные смеси твердой биомассы. К примеру, компания FoxCoal в Нидерландах торрефицировала пластик вместе с макулатурой и получила высококачественные гранулы, которые по многим характеристикам превосходят уголь. Кстати, торрефицированную биомассу часто называют биоуглем.

В Нидерландах создана Ассоциация торрефикации (The Dutch Torrefaction Association — DTA), в которую входят: компания 4Energy Invest из Бельгии, Нидерландский научно­-исследовательский центр энергетики (The Energy research Centre of the Netherlands, ECN) и голландские компании FoxCoal, Topell Energy, Torr­-Coal Technology.

Технологией торрефикации биомассы занимаются в Голландии и другие известные компании, например, BTG (Biomass Technology Group). Нидерланды прочно удерживают первое место в мире по количеству компаний и государственных институтов, работающих в этой сфере.

Таблица 1. Влияние параметров процесса торрефикации на состав 
торрефицированной древесины




  • 254
  • 20/09/2016


Поделись



Подпишись



Смотрите также

Новое