Технологія: Опалення Деревиною

Окрім виробництва теплової енергії з біомаси в опалювальних котельних, поширеною практикою є комбіноване виробництво теплової і електричної енергії на ТЕЦ. В Україні найбільш поширеним, в секторі теплопостачання, є використання деревних відходів для виробництва електроенергії. В той же час, на промислових підприємствах переробної промисловості успішно використовуються аграрні відходи –лушпиння соняшника. Загальна встановлена електрична потужність ТЕЦ на біомасі в Україні становить понад 100 МВт.

Впровадження комбінованого виробництва теплової і електричної енергії з біомаси більш ефективним способом виробництва в порівнянні з роздільним виробництвом. Використання більш дешевої біомаси дозволяє знизити собівартість виробництва теплової і електричної енергії, знизити споживання традиційного викопного палива та викиди парникових газів. Окрім того, підприємства створюють власні джерела генерації електричної енергії і знижують залежність від зовнішніх джерел енергозабезпечення, що одночасно підвищує живучість та надійність теплозабезпечення споживачів.

Перший досвід біомасових ТЕЦ в секторі централізованого теплопостачання був пов'язаний з реконструкцією існуючих комунальних ТЕЦ і їх котлоагрегатів для використання біомаси в якості палива. В останні роки успішно реалізуються сучасні біоенергетичні проекти з використанням новітніх технологій і обладнання. Поруч з традиційними паровими ТЕЦ впроваджуються ТЕЦ малої потужності за технологією органічного циклу Ренкіна (ORC). Їх реалізація стала можливою завдяки залученню довгострокового міжнародного фінансування і міжнародної технічної підтримки, підтримки органів місцевого самоврядування (ОМС) окремі підприємства стали значно успішнішими, а системи теплопостачання більш енергоефективними.

Параметри і характеристики ТЕЦ і основного енергетичного обладнання визначаються на основі потреб в тепловій і електричній енергії, розмірами площадок для будівництва, можливістю приєднання до інженерних мереж, доступністю паливної сировини та фінансово-економічними показниками. Як правило, обмеженість у фінансових ресурсах та доступності палива є визначальними при реалізації енергетичних проектів будівництва в секторі централізованого теплопостачання.

ТЕЦ з ОРЦ на трісці деревини для централізованого теплопостачання

Комунальне підприємство централізованого теплопостачання у місті на півночі України реалізувало успішний проект будівництва біоТЕЦ з ORC турбіною і термомасляним котлом. ТЕЦ має потужність до 1,2 МВт електричної та 7,1 МВт теплової енергії. Котли працюють на трісці деревини та інших відходах деревообробної промисловості. Паливо подається до камери згорання де димові гази з температурою 1000 С нагрівають термомасло до 340 градусів і далі через теплообмінник нагрівається силіконове масло пари якої обертають турбіну. Перевагою використання ORC технології є те, що не використовується вода в котлах і пара в турбіні та відсутня необхідність високого тиску для отримання більшої ефективності виробництва електричної енергії. Таким чином, система водопідготовки та конденсації пари є більш простою. В той же час сам термомасляний котел є більш дорогим в порівнянні з паровим котлом , в т.ч. при експлуатації.

ТЕЦ забезпечує теплом 73 багатоквартирні будинки опалювальною площею 60 тис. м. кв. Використання біомаси дозволяє замістити до 6,4 млн кубометрів газу на рік. Завдяки реалізації проекту викиди CO2 зменшаться на 12 650 тонн на рік , а обсяг виробицтва «зеленої» електроенергії буде складати близько 8050 МВт/год на рік.

Схожий проект біоТЕЦ був реалізований міським комунальним підприємством теплопостачання у місті на Західній Україні. Особливістю такого проекту стало використання ORC технології виробництва теплової електроенергії в комбінації з водогрійним котлом високого тиску на заміну термомасляного котла. Електрична потужність турбогенератора 1,5 МВт для роботи якого встановлено два біомасових котли потужністю 15 МВт. Окрім того, в котельні встановлено додаткові резервні газові котли та три газові когенераційні установки загальною потужністю 1,89 МВт. Основним паливом для роботи ТЕЦ є деревна тріска з відходів деревозаготівлі та обрізки садів. ТЕЦ забезпечує близько 22 тис. мешканців: 190 житлових будинків, 3 дитячих садки та 5 шкіл. Потенціал заміщення газу – близько 8 млн м.куб щорічно.

Котельні на біомасі і утилізатори димових газів

Будівництво котельних на біомасі для теплозабезпечення окремих об’єктів є поширеною практикою, що успішно реалізується на об’єктах бюджетної сфери, державних підприємствах, військових об’єктах та різного роду об’єктах комерційного сектору. Як правило, потужність таких об’єктів 0,5 - 2 МВт, а в окремих випадках досягає 10 МВт, що є достатнім для теплозабезпечення окремих підприємств. Найбільше котельних на біомасі було збудовано/реконструйовано незалежними приватними виробниками теплової енергії, і значно менше підприємствами теплопостачання.

В той же час, встановлення біомасових котлів в котельних систем централізованого теплопостачання та приєднання котельних на біомасі до систем централізованого теплопостачання починає розвиватись. Основним фактором, що спонукає підприємства до використання біопалива є зменшення споживання природного газу та зниження вартості виробництва теплової енергії та послуг опалення. Використання біомаси для виробництва теплової енергії в системах централізованого теплопостачання має великий потенціал завдяки розвиненості систем та великої кількості приєднаних споживачів та великій потужності. Як правило, котли на біопаливі встановлюються в існуючих котельних і забезпечують часткове покриття теплових навантажень, а газові котли залишаються резервними та забезпечують покриття пікового теплового навантаження. Теплова потужність котлів складає 1,5–5 МВт, а загальна теплова потужність одного об’єкту 4-40 МВт, що обмежена можливістю забезпечення паливною сировиною. Як правило, температура теплоносія на виході з котлів 95°С, а для забезпечення необхідного теплового графіку тепломережі теплоносій може додатково догріватися газовими котлами до 105-115 °С.

В окремих системах теплопостачання населених пунктів завдяки використанню біопалива уже вдалося забезпечити 100% теплових потреб споживачів, а окремі міста взяли на себе добровільні зобов’язання перейти на 100% ВДЕ до певного періоду часу. В секторі виробництва теплової енергії біомаса займає перше місце.

Комунальним підприємством теплопостачання у місті на Західній Україні був реалізований проект будівництва комбінованої котельні з встановленням опалювальних 2 котлів на біомасі потужністю 4 МВт і 2х8 МВт природному газі. В якості біомаси використовується деревна тріска з вологістю до 50%. Котли на біомасі оснащені конденсаційними економайзерами, а газові котли – сухими економайзерами. Завдяки утилізації теплової енергії димових газів після котла на біомасі додатково можна отримати до 1 МВт теплової енергії. Використання скидного тепла дозволяє підвищити ефективність роботи котельні та зменшити споживання палива.

Схожий проект установки утилізаторів димових газів на котельні, що використовує біомасу реалізовано на опалювальній котельні аеропорту в м.***. В приватній котельні, що частково забезпечує потреби аеропорту в опалені встановлено водогрійний котел 4 МВт на деревній трісці. За котлом встановлено конденсаціний економайзер, що дозволяє отримувати до 850 кВт теплової енергії. Ефективність роботи економайзера залежить від вологості палива, потужності котла, температури зворотної води для охолодження. Додатково економайзер охолоджує димові гази і знижує витрати електроенергіії на привід димососа та очищає гази від твердих часток. Отримане тепло використовується для опалення і ГВП, а конденсат очищається, нейтралізується і скидається в каналізаційну систему.