Финансовая поддержка на государственном уровне производства энергии из возобновляемых источников в странах Евросоюза привела к востребованности биомассы как серьезного топливного ресурса. В энергетических установках стала сжигаться вначале топливная щепа и постепенно с совершенствованием технологии производства топлива из биомассы появились пеллеты — древесные топливные гранулы — спрессованные из предварительно высушенной и измельченной биомассы диаметром примерно 6—8 мм, длиной 4—30 мм.
Преимуществом пеллет являются высокая теплотворная способность по сравнению со щепой, опилками и кусковой древесиной, более низкая стоимость котельного оборудования для их сжигания, небольшие объемы запасов на складах, постоянная влажность (не более 10—12%), низкая биологическая активность (не гниют, не содержат пыли и спор), не способны к самовозгоранию.
По оценкам специалистов, 100 кг пеллет соответствуют 160 кг древесины, 50 л дизтоплива, 100 кг каменного угля, 70 л мазута.
Высокая закупочная цена на пеллеты странами Евросоюза (Германия, Австрия, Швеция, Дания и т. д.) привлекла внимание к их изготовлению производителей из Беларуси. Этому способствовало примерно 10 лет назад накопленное и невостребованное большое количество отходов лесопиления и деревообработки, прежде всего древесных опилок. Было установлено, что примерно из 7 м3 опилок можно получить 1 тонну пеллет.
Идея кустарных цехов по производству пеллет из опилок была подсказана наличием неиспользуемого в то время оборудования для производимой ранее лесхозами Беларуси хвойно-витаминной муки, а аграрным сектором — травяной муки, превращаемой в гранулы.
Производство пеллет в республике стало довольно рентабельным мероприятием, поскольку оборудование цехов на вторичном рынке было недорогим, опилки практически были бесплатными, а их сушка осуществлялась все теми же незадействованными отходами деревообработки. Получаемая от реализации пеллет прибыль позволила закупать новое, более высокопроизводительное и надежное оборудование пеллетных цехов, что привело на сегодняшний день к нехватке дешевой сырьевой топливной базы.
Сырьевая база для производства пеллет
Востребованность пеллет в больших объемах, особенно на внешнем рынке, привела к необходимости анализа всей возможной сырьевой топливной базы для производства пеллет в Беларуси.
Общий запас древесины в республике составляет около 1,43 млрд м3. В рубку ежегодно идет примерно половина годового прироста. Ответ на вопрос: «Почему не рубится все, что произрастает?», кроется в анализе возрастного состава древостоев. Молодняки составляют 24%, средневозрастные — 49%, приспевающие — 18%, а спелые — только 9% [5—7]. В расчет берется весь спелый лес и в порядке выполнения рубок ухода и санитарных рубок заготавливается древесина и более молодого возраста.
Наиболее потенциальным сырьем после древесных опилок и отходов деревообработки для производства пеллет являются дрова. Их в Беларуси ежегодно заготавливается более 6 млн м3. Однако сегодня примерно 47% из них идет населению на топливо, 38% забирает жилищно-коммунальное хозяйство также на отопление, 12% приобретает концерн «Беллесбумпром» для более глубокой переработки, более 100 тыс. м3 дров потребляет система Министерства энергетики для производства щепы на собственных мини-ТЭЦ. Таким образом, 80 тыс. тонн пеллет, которые Беларусь поставляет в Европу, это практически все, что можно получить из отходов лесопиления и деревообработки.
Резервом для производства пеллет остаются лесосечные отходы (их объем в 2011—2015 годах составил 3,85 млн м3), которые не используются, и древесно-кустарниковая растительность, которая должна удаляться как нежелательная в процессе хозяйственной деятельности.
Это прежде всего древесная растительность лесных площадей, возобновившихся естественным путем малоценными мягколиственными породами. Это малоценная древесина от рубок ухода в молодняках и средневозрастных насаждениях. Это древеснокустарниковая растительность, удаляемая с объектов мелиорации при проведении культуртехнических работ (350 тыс. м3/год) и при торфодобыче (850 тыс. м3/год).
Одним из приоритетных направлений увеличения объемов заготовки древесного топливного сырья для производства пеллет является использование малоценных насаждений ольхи серой, древесина которой не имеет спроса в республике.
Ольха серая произрастает на площади 184 тыс. га, или 2,4% лесопокрытых лесом земель, с запасом древесины 22,6 млн м3. Средний запас на 1 га этих насаждений составляет 122 м3. Свыше 90% сероольховых насаждений находится в Витебской области.
Итого ежегодно в республике образуется около 7 млн м3 древесных отходов, использование которых тормозится из-за отсутствия эффективных технологий их переработки в полезные продукты. Большое количество невостребованных отходов растительного происхождения накапливается в аграрном секторе (солома от злаковых культур и рапса, шелуха гречихи и т. д.).
Выход по использованию незадействованных отходов есть — производить из них пеллеты. Если весь объем отходов будет задействован, возможны ежегодные валютные поступления в республику от продажи пеллет, превышающие 50 млн долларов США.
Технологические схемы производства пеллет.
Пеллеты можно считать наиболее перспективным видом биотоплива, так как:
- они являются безопасным и экологически чистым топливом;
- обладают высокой энергоконцентрацией при незначительном занимаемом объеме;
- могут перемещаться на склад и транспортироваться автоматическими линиями или вдуваться сжатым воздухом;
- из-за большой насыпной массы не требуют больших площадей для складирования;
- обладают низкой зольностью при сгорании.
Сырьем для производства пеллет может служить любой растительный материал. Наиболее часто для этой цели используется древесина, точнее опилки, щепа, горбыль, ветки и другие отходы. По сравнению с другими растительными материалами древесина — это наиболее качественное сырье, обладающее самым низким показателем зольности (менее 1%) и высокой теплотворной способностью (4100—4400 ккал/кг).
Пеллеты из древесины производятся путем прессования ее отходов, переработанных до мелкой фракции. Для того чтобы получить такую фракцию, сырье требует предварительной обработки. Глубина первоначальной обработки зависит от характеристики сырья. Идеальным сырьем для производства пеллет является сухая стружка, остающаяся от деревообработки, и сухие опилки. Для производства из них пеллет требуется минимум оборудования. Такая последовательность выполнения операций осуществляется в работающих в Беларуси пеллетных цехах.
Технологическая схема производства пеллет из сухих опилок и стружки
Если же сырьем служат более влажные (13—55%) опилки, щепа, стружка, то для их переработки в пеллеты необходимо первоначальное подсушивание — до 12%. В таком случае процесс усложняется и дорожает за счет специализированной сушильной установки, стоимость которой может доходить до 50% всего объема необходимых для производства инвестиций.
Стандартная линия полного цикла по производству пеллет из влажного древесного сырья включает в себя следующие узлы и агрегаты:
- дробилка;
- мельница;
- осушитель;
- прессгранулятор;
- охладитель;
- линия по упаковке.
Технологическая схема производства пеллет из влажных опилок, стружки и щепы
Если же пеллеты производятся из древесно-кустарниковой растительности, технологическая схема значительно усложняется.
При освоении такой сырьевой топливной базы вначале получается так называемая зеленая щепа, содержащая примеси хвои, листвы, повышенное содержание коры. Пеллеты, произведенные из этой щепы, будут более низкого качества, и использование их возможно прежде всего за рубежом на энергоустановках как добавка к основному топливу. Вопросы эффективного производства преимущественно зеленой щепы, а из нее пеллет специфичны и требуют разработки соответствующих оргмероприятий, технологий и технических средств.
Организация мероприятия по выявлению сырьевой базы для производства пеллет.
До настоящего времени лесосечные отходы и древеснокустарниковая растительность практически в республике для энергетических целей не использовались и уничтожались. Основной причиной этого является то, что объемы древесных отходов, получаемых при удалении нежелательной древесины в процессе хозяйственной деятельности в различных отраслях народнохозяйственного комплекса, невелики и рассредоточены в различных точках, например, административного района. Однако эту проблему несложно решить, если разработать ряд мероприятий по выявлению сырьевой базы для производства пеллет, преимущественно из зеленой щепы.
Предлагается руководителям административных районов к началу календарного года подавать информацию от всех структур, у которых в новом году будет удаляться и аккумулироваться нежелательная древесная растительность, а также отходы сельскохозяйственного производства. Информацию на предстоящий год предлагается подавать по следующей примерной схеме.
- Наименование структуры (предприятие или организация), удаляющей и аккумулирующей биоотходы и ее ведомственная принадлежность.
- Адрес этой структуры, контактные телефоны и т. д.
- Предполагаемое время проведения работ по заготовке биоотходов (месяц, дни).
- Место аккумулирования биоотходов с привязкой к конкретному населенному пункту.
- Состояние дорожной сети вблизи места сбора биоотходов.
- Объемы (в м3) заготавливаемых биоотходов.
- Таксационная характеристика заготавливаемых биоотходов.
- Предполагаемое использование заготавливаемых биоотходов с точки зрения структуры, удаляющей и аккумулирующей их.
- Предполагаемый исполнитель работ по дальнейшей переработке биоотходов и их использованию (по мнению структуры, удаляющей и аккумулирующей биоотходы).
Структурами, удаляющими и аккумулирующими биоотходы в административном районе, могут быть лесхоз, леспромхоз, ПМК мелиорации, зеленхоз, строительные управления, ДРСУ и ДСУ (дорожные организации) и т. д.
Руководитель административного района, которому по предложенной схеме собрана информация, с помощью специалистов района определяет структуру, способную с наименьшими затратами заготовить биотопливо и передать его на производство или произвести пеллеты. Структура эта должна быть технически оснащена для реализации эффективных технологий. Эта же структура выстраивает грамотно логистику. Такие предприятия, преимущественно коммерческие, стали появляться в республике.