ПОЛУЧЕНИЕ ДЕШЕВОЙ, ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ БИОМАССЫ ДЛЯ САХАРНОГО ЗАВОДА.
ИЗМЕНЕНИЕ ПОДХОДА: ОТ САХАРНОГО ЗАВОДА К ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, ПРОИЗВОДЯЩЕЙ САХАР.
В современных экономических условиях, сахарный завод может выступать в роли энергетической компании, генерирующей электроэнергию, а также производящей сахар и сопутствующую продукцию, получаемую в результате переработки сахарной свеклы.
Этот подход повысит прибыльность сахарного завода, а также внесет положительный вклад в энергобаланс Украины.
Многим производителям сахара, переход на эксплуатацию мульти топливных котлов с высоким давлением и температурой пара от DP CleanTech дал возможность вдвое увеличить объем производимой электроэнергии, которая в последствии отпускается в энергосеть, без увеличения потребления топлива. При этом, за счет возможности работы на разном биотопливе и его смесях на основе растительной биомассы, производство электроэнергии осуществляется круглый год.
ДОСТУПНОСТЬ БИО ТОПЛИВА.
РАСПОЛОЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ.
Сахарные заводы Украины расположены в сельской местности. Данное расположение уже предполагает доступность разных видов БИО ТОПЛИВА на основе растительной массы сельскохозяйственных культур, такого как солома, стебли и початки кукурузы, стебли и лузга подсолнечника, а также древесной щепы и т.д.
СЕЗОН РАБОТЫ ПРЕДПРИЯТИЯ.
Переработка сахарной свеклы, а, следовательно, работа сахарного завода имеет ярко выраженную сезонность, обычно с сентября по декабрь, некоторые предприятия работают и в январе.
Сбор урожая зерновых, зернобобовых, масленичных и технических культур, растительная масса которых является основой биотоплива, длится с июля по август, таким образом к началу сезона переработки сахарной свеклы в зоне работы предприятия сосредоточен достаточный объем растительной массы пригодной для сжигания в качестве биотоплива. При этом в этот период растительная масса имеет наилучшие показатели по влажности, а также самые оптимальные цены.
ТОПЛИВНЫЕ СМЕСИ.
Решение, разработанное DP CleanTech, на базе котла DP EcoMulti позволяет сахарному заводу сжигать различные топливные смеси, на основе, соломы, стеблей и початков кукурузы, стеблей и лузги подсолнечника, древесной щепы и т.п.
Данный котел специально разработан для решения двух серьезных проблем, с которыми сталкиваются предприятия эксплуатирующие твердотопливные котлы во многих регионах:
- низкое качество топлива;
- сокращение выбросов NOx.
ТЕНДЕНЦИИ.
По состоянию на 23 сентября 2021 г. в Украине намолотили 46,4 млн т зерновых и зернобобовых культур с площади 10,6 млн га или 66% к прогнозу при средней урожайности 4,38 т/га.
В разрезе основных культур намолочено:
- пшеницы (озимой и яровой) — 33 млн т с площади 7,1 млн га (100% к прогнозу) при урожайности 4,65 т/га;
- ячменя (озимого и ярового) — 10,2 млн т с площади 2,47 млн га (100% к прогнозу) при урожайности 4,12 т/га;
- кукурузы — 1,1 млн т с площади 226,82 тыс. га (4% к прогнозу) при урожайности 4,86 т/га;
- проса — 134,04 тыс. т с площади 56,89 тыс. га (73% к прогнозу) при урожайности 2,36 т/га;
- подсолнечника — 4,27 млн т с площади 2 млн га (31% к прогнозу) при урожайности 2,13 т/га;
- соя — 618,96 тыс. т с площади 262,88 тыс. га (21% к прогнозу) при урожайности 2,36 т/га;
- рапса — 2,91 млн т с площади 1,02 млн га (100% к прогнозу) при урожайности 2,85 т/га.
Приведенные данные свидетельствуют о достаточных объемах доступного биотоплива с высоким энергетическим потенциалом.
Неурожай и/или сокращение посевных площадей одной или ряда культур растительная масса которых используется в качестве биотоплива в зоне размещения сахарного завода, замещается другими видами биотоплива, доступными в регионе.
Так же, при выборе биотоплива и его заготовке, с мульти топливными котлами DP CleanTech, предприятие прежде всего руководствуется его ценой, а не техническими возможностями котловых установок по его эффективному сжиганию.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕРЕДОВЫХ СИСТЕМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.
Большинство сахарных заводов сами обеспечивают свои внутризаводские потребности в электрической энергии.
Многие также вырабатывают небольшое количество избыточной электроэнергии в пик сезона.
Однако использование украинскими производителями традиционного оборудования, такого как котлы низкого давления, ограничивает потенциальную выработку электроэнергии.
Эксплуатация котлов низкого давления не позволяет обеспечить достаточно высокий уровень производства электроэнергии для повышения энергетического баланса с целью поставки избытков электроэнергии в энергосеть.
Обычно сжигание одной тонны биотоплива в котле низкого давления (с уровнем влажности 50%), может генерировать 2000-2400 кг пара, что близко к количеству пара, потребляемого для производства сахара.
Например, стандартный завод мощностью 6000 т/ сутки (63 т топлива из биомассы в час) будет иметь следующий энергетический баланс:
Применение более эффективных котлов высокого давления вместе с паровыми турбинами с конденсационным отбором позволяет существенно повысить объем производимой электроэнергии, без изменения качества топлива.
Использование энергетической установки на основе технологии 2 поколения (система высокого давления и температуры) позволяет тому же предприятию достичь следующих показателей:
Таким образом, эксплуатируя котел высокого давления и температуры, завод сможет повысить свою производительность, увеличить выработку электроэнергии на 13%, одновременно снизив потребление топлива из биомассы на 12%.
КОТЕЛ DP ECOMULTI ЯВЛЯЕТСЯ ПОСЛЕДНЕЙ РАЗРАБОТКОЙ В ПОРТФЕЛЕ DP CLEANTECH.
EcoMulti специально разработан и оптимизирован для работы в сложных условиях.
ВЫГОДЫ И ПРЕИМУЩЕСТВА РЕШЕНИЯ DP ECOMULTI.
- DP EcoMulti является усовершенствованной и расширенной версией существующего, проверенного временем высокопроизводительного котла, разработанного в Дании.
- Оптимизированный процесс сжигания некачественного / высоко коррозионного топлива.
- Широкий диапазон в использовании типа и качества топлива.
- Экономически эффективное решение проблемы с выбросами NOx как неотъемлемая часть конструкции котла.
- Проверенная и гарантированная производительность.
- Конкурентоспособная цена.
- Увеличенный жизненный цикл.
- Снижение совокупной стоимости эксплуатации.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА КОТЛА DP ECOMULTI.
ГОРЕНИЕ.
Решетка специально разработана для работы с топливом из биомассы, ее использование на всех котлах DP CleanTech, работающих на биомассе, доказало, что она является одной из самых надежных решеток для сжигания в мире.
Вибрационная решетка — одна из немногих решеток, способных эффективно работать с топливом из биомассы.
Вибрационные движения регулируют стадии горения; часть воздуха для горения подается в топку из-под колосниковой решетки, а дополнительный воздух для горения направляется в топку через форсунки, расположенные над колосниковой решеткой.
Зона воспламенения решетки стабилизирована запатентованной системой подачи воздуха для розжига.
Вибрационное движение происходит циклами, которые чередуются от 1,5 до 3 минут в течение 5-10 секунд за раз. Донная зола и шлак транспортируются вниз по колосниковой решетке к шлакоотводу в процессе полного выгорания топлива.
Вибрация препятствует образованию крупных частиц шлака, которые часто встречаются в топливе из соломы и древесных отходов. Это делает решетку пригодной для сжигания топлива с высокой склонностью к шлакованию и спеканию. Кроме того, вибрирующая решетка требует меньшего обслуживания, чем движущаяся, поскольку в ней меньше движущихся частей.
Конструктивные особенности котла, позволяющие работать с широким диапазоном биотоплива:
-Бункер решетки позволяет работать с сыпучим топливом разного размера.
-Решетка модифицирована с целью улучшения выгорания некачественного топлива и уменьшения содержания углерода в его остатках, тем самым повышая эффективность котла.
-Коррозионностойкие материалы уменьшают деградацию элементов котла и увеличивают его жизненный цикл.
-Изменение температуры воздуха и оптимизация системы его распределения, позволяет эффективно сжигать топливо с влажностью до 56,7% и низкой теплотворной способностью 5045 кДж / кг.
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ.
Дополнительные доходы от продажи электроэнергии в национальную сеть могут существенно улучшить экономические показатели сахарного завода.
Потенциальная выгода от генерации электроэнергии, с использованием биотоплива из растительной массы прежде всего зависит от параметров энергетической установки, способной максимально использовать энергетическую ценность топлива.
ДЛЯ ИЛЛЮСТРАЦИИ МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ КОЭФФИЦИЕНТ 1 ТОННА ТОПЛИВА НА ОСНОВЕ БИОМАССЫ (ВЛАЖНОСТЬ 50%) = 234,85М3 ПРИРОДНОГО ГАЗА.
Таким образом, сахарный завод перерабатывающий 6000 тонн свеклы в сутки, при сжигании в
котле низкого давления 63 т биотоплива в час (влажностью 50%) производит 140 тонн пара в час.
Для производства такого же количества пара, предприятию понадобится ОКОЛО 14,8 тысяч метров кубических природного газа в час, что при цене 31500 грн за 1 тысячу метров кубических, на 30.09.2021 года составит 466200 грн с НДС. Таким образом, стоимость природного газа в цене 1 тонны пара составит 3330 грн с НДС.
Для производства 130 тонн пара с более высокими показателями с использованием энергетической установки на основе технологии 2 поколения (система высокого давления и температуры) предприятие затратит 56 тонн биотоплива с влажностью 50%. Например, стоимость тюкованной соломы с влажностью 14% по состоянию на 30.09.2021 года составляет 480 грн с НДС за тонну. Таким образом, стоимость биотоплива в 1 тонне пара, составит 206, 76 грн.
ДРУГИЕ ВАЖНЫЕ ФАКТОРЫ УСПЕХА
Стоимость котлов и их установки относительно высока, -как показывает опыт многих проектов в Европе, Бразилии и Таиланде, затраты на капитальные вложения могут быть возмещены за счет доходов от продажи электроэнергии в национальную сеть в период не более 5 лет.
УСПЕХ ПРОЕКТА ВО МНОГОМ ЗАВИСИТ ОТ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ПРАВОВОЙ БАЗЫ И ДЕЙСТВУЮЩИХ ПРАВИЛ РЫНКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.
- Закон Украины «Об альтернативных источниках энергии» ВВР, 2003, № 24, ст.155
- Закон Украины «Об альтернативных видах топлива» № 1391-VI от 21.05.2009}
- Закон Украины «О рынке электрической энергии» ВВР, 2017, № 27-28, ст.312
В настоящее время в Украине действуют наиболее благоприятные условия для предприятий, вырабатывающих электроэнергию на основе топлива из растительных биомасс. Так зеленый тариф некоторых БИО ТЭС по данным НКРЕКП составляет:
ВЫБОР ПЕРСПЕКТИВНОГО ТОПЛИВА НА СТАДИИ ПРОЕКТА.
Классическими видами топлива на украинских БИО ТЭС является топливо не основе древесины и лузги подсолнечника.
В результате резкого роста спроса на данные виды БИО ТОПЛИВА за последние пять лет, спровоцировал рост цен, что толкнуло многие БИО ТЭС на поиск альтернативного БИО ТОПЛИВА и сжигание не проектных смесей. В результате:
- многие не смогли наладить стабильный режим горения;
- усилилось шлакование поверхностей нагрева;
- ускорился коррозионный и эрозионный износ элементов котла.
Как следствие увеличение времени остановов и снижение коэффициента использования установленной нагрузки.
Указанные проблемы, прежде всего связанны с неправильной оценкой потенциала выбранного БИО ТОПЛИВА на стадии проекта.
С ЧЕГО НАЧАТЬ
ДЛЯ НАЧАЛА РАБОТЫ ПО ПРЕДПОЛАГАЕМОМУ ПРОЕКТУ, КОМПАНИИ ТЕПЛОТЕХ, НЕОБХОДИМО ПОНИМАТЬ:
- какую основную деятельность ведет предприятие и его намерения. Другими словами, сколько энергии электрической и тепловой, предприятие тратит или предполагает тратить для обеспечения своих технологических процессов и сколько намеревается поставить в энергосеть.
- мощность предполагаемого котлового агрегата;
- тип топлива, которое по мнению менеджмента предприятия наиболее перспективно;
- наличие достаточного объема указанного типа топлива в регионе.
