В условиях, когда запасы традиционных натуральных топлив сокращаются, а их стоимость неуклонно растет, увеличивается значение использования вторичных энергоресурсов.
К их числу относятся многие горючие отходы различных сельскохозяйственных производств; отходы переработки древесины, отходы гидролизного производства (лигнин) и множество других побочных продуктов. Все они могут быть отнесены к категории биологических топлив и являются возобновляемыми источниками энергии.
Но нельзя не учитывать, что биотоплива – топлива низкосортные, забалластированные, в основном низкокалорийные. У них высокая влажность, их зола склонна к низкоплавкости, состав и тепловые характеристики даже у однотипных топлив могут колебаться в широком диапазоне.
В связи с этим большое внимание должно уделяться выбору технологий утилизации различных видов биотоплив, созданию надежного оборудования.
ОАО «Завод котельного оборудования» (г. Алексеевка) уделяет большое внимание разработке и внедрению новых типов котло-агрегатов (паровых и водогрейных), оборудованных специфичными топочными устройствами, которые обеспечивают качественную утилизацию широкой гаммы биотоплив.
Лузга по тепловым характеристикам сравнима с бурыми углями, ее средняя калорийность составляет 3300–4100 ккал/кг. По физическим свойствам лузга обладает низкой насыпной плотностью (150–250 кг/м³), монофракционной структурой и высокой парусностью. Однако зола лузги – сильно шлакующее вещество. Исходя из этих свойств топлива, ОАО «ЗКО» разработало и поставило для нескольких заводов по производству растительного масла паровые котлы для сжигания лузги, где в основу технологии сжигания топлива заложено низкотемпературное вихревое горение (НТВ). НТВ-технология для данного вида топлив эффективна, проста и экономична. Срок окупаемости оборудования 1–1,5 года.
Многоступенчатая система воздушного дутья в сочетании с аэродинамической формой топочного устройства обеспечивает вихревое движение газотопливной смеси, что увеличивает время пребывания частиц топлива в зоне активного горения и снижет потери тепла из-за недожога. Температурный режим горения и система золоулавливания обеспечивают отсутствие шлакования в газоходах котла, длительную безостановочную работу агрегата.
Котлы, установленные на заводах по производству растительного масла, обладают паропроизводительностью 12–25 тонн в час, давление пара на выходе из котла составляет 1,4– 3,9 МПа, температура перегрева – 225–440°С. В настоящее время ОАО «ЗКО» занимается расширением типоразмерного ряда котлов данного направления.
Наиболее перспективной технологией утилизации древесной биомассы представляется ее сжигание в топочных устройствах кипящего слоя (КС) различных модификаций. Экономическая целесообразность выбора модификации КС определяется в основном тепловой мощностью котлоагрегата. При мощности от 10 до 30 МВт – решетка ВЦКС;
от 30 до 80 МВт – решетка КС;
от 80 до 100 МВт – ЦКС.
ОАО «ЗКО» в содружестве с российскими и иностранными фирмами выполнило несколько проектных разработок котлов для утилизации древесных отходов по технологии КС. Котел Е-90-3,9-440ДФТ в настоящее время находится в монтаже на Братском целлюлозно-бумажном комбинате. Два котла типа Е-75-3,9-440ДФТ эксплуатируются на ЦБК Архангельска. Опыт эксплуатации котлов с топочным устройством КС при сжигании древесных биомасс подтвердил высокую тепловую эффективность, эксплуатационную надежность и выполнение современных экологических требований технологии КС. Преимущество топок с КС – их гибкость по отношению к фракционному составу и влажности топлива. Этот фактор дает возможность использовать технологию КС для сжигания древесины в смеси с влажными иловыми осадками, а также для утилизации гидролизного лигнина с сохранением устойчивого горения.
ОАО «ЗКО» создает серию паровых котлов для сжигания древесных отходов, лигнина и фрезерного торфа тепловой мощностью от 30 до 100 МВт на основе топочных устройств КС и ЦКС. Многолетние разработки открывают широкую перспективу в освоении технологий использования вторичных энергоресурсов.