Торрефицированные пеллеты Страница 2 из 3





 В 2006 году голландский специалист по термодинамике и пиролизу биомассы Марк Ян Принс в журнале, посвященном аналитике и практическому применению пиролиза (Journal of Analytical and Applied Pyrolysis), а также в работе, опубликованной университетом в Эйндховене (Eindhoven University of Technology, Environmental Technology Group, Department of Chemical Engineering and Chemistry), привел результаты термодинамических исследований процессов торрефикации и газификации древесины, которые он проводил совместно с группой исследователей. Из этих результатов следует, что характеристики торрефицированной древесины напрямую зависят от вида используемой древесины, продолжительности и температуры процесса. В табл. 1 приведены результаты сравнения характеристик ивы до торрефикации и после при двух режимах процесса.

Перспективы торрефикации в Германии

В Германии, в отличие от других западноевропейских стран, применение торрефицированной биомассы видится пока только в отдаленной перспективе. Древесные гранулы применяются на немецком рынке почти на 100 % только в теплоэнергетике — в коммунальных котельных, для отопления жилого сектора, фермерских хозяйств, небольших промышленных предприятий (в отличие от Нидерландов, Бельгии, Великобритании, где гранулы используют в основном для выработки электроэнергии). В ФРГ пеллеты сжигают в котлах мощностью до 300 кВт (в частных домовладениях) и в небольших котельных мощностью до 3 МВт.

На форуме, проходившем в рамках международной выставки по пеллетам (Interpellets), которая ежегодно проводится в г. Штутгарте, заместитель председателя Немецкой ассоциации производителей пеллет (DEPV) Ханс Мартин Бэр заявил, что сегодня торрефикация пока неактуальна для теплоэнергетики Германии. Он считает «кардинально неверными попытки повысить эффективность эксплуатируемых сегодня европейских ТЭС, большинство из которых работают на «доисторическом оборудовании», за счет сжигания новой генерации биотоплива. Почему бы не решать эту задачу путем модернизации электростанций для оптимального сжигания обыкновенной биомассы?»

Подобные высказывания, скорее всего, объясняются тем, что сейчас в ФРГ, как уже неоднократно отмечали многие европейские эксперты, наблюдается перепроизводство древесных топливных гранул. В 2001 году в Германии произвели 1,86 млн т пеллет, а потребили только 1,4 млн т при реальной производительности всех пеллетных заводов 2,7 млн т в год. В 2012 году, по прогнозам, в стране будет произведено более 2 млн т древесных пеллет. Большая часть этой продукции соответствует стандартам Din+ или новому европейскому стандарту EN­-A1, A2. Индустриальные гранулы производятся в небольших объемах, так как на ТЭС, работающих на твердом биотопливе, в Германии используют в основном древесные отходы (топливную щепу, отходы после санитарных рубок, рубок ухода, ландшафтных работ, старую древесину и т. п.).

А экспорт таких гранул из ФРГ на электростанции в Нидерланды не выдерживает конкуренции производителей из США и Канады, где и себестоимость производства ниже, и транспортные расходы при морских перевозках через Атлантику в Роттердам крупнотоннажными океанскими судами в пересчете на тонну намного меньше стоимости перевозок автомобильным или железнодорожным транспортом из Германии.

В Германии пока действительно нет никаких экономических предпосылок для производства торрефицированных гранул. Местного древесного сырья для ТЭС пока достаточно. А вот по другим видам биомассы ежегодно образуются значительные объемы сырья. К примеру, только соломы, по данным Немецкого центра исследования биомассы (DBFZ), можно использовать от 8 до 13 млн т в год. А первая и пока единственная ТЭС в г. Эмсланде, использующая тюкованную солому, введена в эксплуатацию только в этом году.

Тем не менее некоторые немецкие научные центры и энергоконцерны стараются идти в ногу со временем и проводят исследования торрефикации биомассы, получая на эти разработки гранты от ЕС. С января 2012 года такую работу в рамках 7­-й Научной программы по биоэнергетике Евросоюза проводит DBFZ; дата окончания исследований и презентации результатов — 2015 год. В проекте принимают участие более 20 европейских компаний и научных центров. В их число входят дочерние фирмы основных европейских энергоконцернов, такие как RWE Innogy, E.on UK, Vattenfall AB, Австрийский научно­-исследовательский институт химии и техники (OFI), Центр энергетических исследований Нидерландов (ECN). Директор отдела биоэнергетических систем DBFZ Жанет Витт рассказывает, что этот центр является координатором всего проекта, в ходе экспериментов и исследований будет выполняться торрефикация различных видов твердой биомассы, совместное сжигание полученного торрефицированного биотоплива с бурым и каменным углем в разных соотношениях. На основании результатов исследований будут выработаны рекомендации для производителей твердого биотоплива: какую биомассу и как лучше торрефицировать. Тесты будут проводиться на реакторах разного типа: неподвижном, подвижном, вращательно­-барабанном, реакторе с вихревым слоем и др. Затем торрефицированную биомассу будут гранулировать и брикетировать, с тем чтобы определить, какое оборудование более всего подходит для этих целей. Торрефицированные гранулы и брикеты пройдут испытания на предмет сохранения свойств при складировании под открытым небом (проверку на реакцию с почвенным слоем и гидрофобность).







Концерн RWE Innogy еще в 2009 году установил демонстрационное оборудование для торрефикации биомассы в Теплогазовом институте (Gas­-Waerme Institut) в г. Эссене в рамках другого научного проекта, в котором принимают участие: Рур­-университет в Бохуме (Ruhr­-Universitaet Bochum), Высшая техническая школа в Аахене (Technische Hochschule Aachen), компания «Тиссен­-Крупп металл» (Thyssen Krupp Steel), производитель оборудования для гранулирования биомассы «Мюнх Эдельшталь ГмбХ» (Muench Edelstahl GmbH) и компания «Хитачи Пауэр» (Hitachi Power Europa). С 2012 года этот проект включает не только научно­-исследовательские работы по торрефикации биомассы, но и работы по поиску других возможностей повышения качества твердой биомассы для ее более эффективного сжигания, в частности, совместно с углем.

В планах руководства энергоконцерна Vattenfall — одного из ведущих европейских производителей электроэнергии (в основном в Германии и Швеции) на угольных ТЭС — производство торрефицированных пеллет в объеме до 5 млн т в год к 2020 году на заводах, которые будут построены в США и странах Южной Америки. Директор концерна по планированию и использованию биомассы Ульрих Руш, правда, говорит об этих планах довольно осторожно, учитывая, что на сегодня реализованы лишь небольшие пилотные проекты по торрефикации и на их базе осуществить запуск крупного производства не так просто. Требуется еще провести всевозможные тесты и изучить все реально работающие технологии торрефикации. Для этих целей планируется закупить торрефицированные гранулы у 40 производителей, работающих по всему миру, и на берлинской ТЭС «Ройтер Вест», принадлежащей концерну, провести технические испытания по совместному сжиганию торрефицированных гранул с углем в разных пропорциях. Предварительные тесты совместного сжигания индустриальных пеллет, или, как их стали называть в последнее время, белых пеллет (Whitе Pellets), на угольных электростанциях концерна показали, что в смеси пеллет и угля должно быть не более 20 % белых пеллет от общего объема топлива, сжигаемого на станции. В случае использования торрефицированных (черных) гранул это количество может быть увеличено до 50-70 %.

Многие из описанных выше исследовательских работ в ФРГ проводятся также в связи с тем, что в 2018 году государство прекратит субсидирование угледобывающей промышленности. 15 июля 2011 года вступил в силу новый Закон о каменном угле (Steinkohlefinanzierungsgesetz), регулирующий государственное субсидирование добычи угля в Германии и госпомощь закрывающимся шахтам и увольняемым шахтерам. Размеры помощи будут постепенно уменьшаться, и к концу 2018 года она полностью прекратится. Возможность продления действия субсидий исключена, так как согласие Еврокомиссии на новые субсидии было получено в 2011 году лишь при условии, что в 2018 году эта работа будет завершена. Вероятно, в этом году и наступит конец эры добычи каменного угля в Германии, если только к тому времени цены на энергоносители сильно не вырастут.

Что в других европейских странах?

 В 2008 году в Швеции фирма BioEndev (Bio Energy Development North AB) начала реализацию пилотного проекта по торрефикации биомассы. В 2009 году она изготовила первую партию торрефицированного биотоплива и получила финансирование от Шведской энергетической администрации на создание промышленной торрефикационной установки в г. Эрншельдсвик и продолжение исследований торрефикации в Университете г. Умео. В конце 2009 года было начато проектирование торрефикационной установки мощностью 22 МВт. «Это первая в мире торрефикационная линия такой большой мощности», — заявил профессор университета в Умео Андерс Нордин. Подобные исследования и эксперименты проводит и другая шведская компания — Torkapparater AB, которая с 1937 года разрабатывает технологии сушки древесины.

Таблица 2. Характеристики торрефицированных пеллет, 
полученных на пилотном заводе компании Thermya SA, в сравнении 
с характеристиками классических пеллет и щепы








Во Франции продвижением технологии торрефикации занимается компания Thermya SA, запатентовавшая новый принцип реактора (Torspyd) с двумя вертикально расположенными колоннами, по которым в противоположных направлениях непрерывно перемещаются биомасса и газ. В табл. 2 приведены характеристики торрефицированных пеллет, полученных на пилотном заводе этой компании, в сравнении с характеристиками классических пеллет и щепы.

Нельзя не упомянуть здесь еще одну французскую компанию — Biogreen с ее технологией термической переработки биомассы и отходов путем торрефикации, пиролиза и газификации с применением запатентованных электрического нагревающего винтового (шнекового) конвейера и оборудования для термообработки насыпного продукта.

При торрефикации твердой биомассы по этой технологии на выходе получается кусковой биоуголь, характеристики которого сходны с характеристиками среднекалорийных каменных углей, а также жидкое биотопливо (так называемое пиролизное масло) и биогаз, которые могут быть использованы в качестве:

  • топлива для котельных;
  • топлива для выработки электроэнергии;
  • сырья для производства химикатов и смол;
  • коптильной жидкости в пищевой промышленности;
  • консервантов, например антисептика;
  • топлива для дизельного двигателя.
Кроме того, биомасла могут использоваться в производстве пластырей.

Хотя технология фирмы Biogreen в первую очередь предназначена для утилизации и переработки отходов: биомассы, ТБО, пластиков и прочего, ее можно использовать и для торрефикации древесных пеллет или брикетов.

Британская фирма Rotawave Biocoal Ltd. разработала технологию, основанную на принципе работы микроволновой печи и названную поэтому микроволновой технологией для получения биоугля (Microwave technology for biocoal), позволяющую извлекать из биомассы твердое торрефицированное биотопливо и органические масла. Технология основана на использовании высокочастотного электромагнитного воздействия на сырье, находящееся в уникальном керамическом барабане, что позволяет поддерживать в системе высокотемпературный режим, минимизировать эксплуатационные расходы и обеспечивает небольшие габариты производства.

Таблица 3. Примеры инвестиционных затрат в проекты заводов по 
торрефикации пеллет в Европе




  • 304
  • 20/09/2016


Поделись



Подпишись



Смотрите также

Новое