Skip to content

Пиролизный котел как сделать: Пиролизный котел своими руками: устройство и принцип работы

Содержание

чертежи схемы; как сделать его из кирпича на естественной тяге, пошаговая инструкция

  • Пиролизный котел из бочки
  • Котел по схеме Беляева
  • Кирпичный пиролизный котел

Прежде всего, чтобы сконструировать пиролизный котел своими руками, подбирается подходящая схема и чертеж.

Рассмотрим три основных способа изготовления из различных материалов:

  • Из бочки или стального листа в виде цилиндра.
  • Из прочной стали в кубической форме, используя схему Беляева,
  • Из кирпича в виде печи. Прежде чем выбрать тот вид котла, который вы будете создавать, рассмотрите все чертежи и схемы, а также инструкции по сборке.

Каждый тип самодельного оборудования длительного горения обладает своими преимуществами и недостатками. Из бочки получится компактная конструкция для гаража, а кирпичная печь сможет обогреть весь дом, значительно экономя топливо.

Пиролизный котел из бочки

Нам потребуется 200 литровая металлическая бочка. Можно взять готовую, а можно изогнуть и сварить лист стали толщиной 3-4 мм. Срезаем у нее верхний торец и делаем из него крышку, приварив по окружности полоску металла. По центру высверливаем отверстие под воздуховодную трубу. Сбоку в верхней части бочки сверлим отверстие под дымоход и ввариваем в него дымоходный патрубок.

Следующим делаем поршень. Он представляет собой круг, по диаметру несколько меньший крышки бочки, чтобы он мог в нее поместиться. По центру сверлиться отверстие и к нему приваривается воздуховодная труба, по которой кислород будет поступать в топку.

Пиролизный котел из бочки

В верхней части делаем заслонку, которая будет регулировать количество поступающего внутрь воздуха. Для этого сверлим сквозное отверстие, вставляем в него плотный штырь и привариваем внутри к нему небольшую пластину. Вращая его, мы меняем площадь отверстия.

Снизу стальной лист необходимо утяжелить, чтобы при сгорании поршень под своей тяжестью опускался и измельчал сгоревшее топливо. Важно, чтобы все сварочные швы были герметичны. Если этого не будет, котел не сможет работать достаточно эффективно.

Пользоваться таким самодельным котлом просто. На дно засыпается топливо и поджигается. Когда оно достаточно разгорится, сверху устанавливается поршень и закрывается крышка. По мере горения, поршень постепенно будет опускаться.

Под ним будет происходить процесс тления, а сверху него будут сгорать выделяемые газы. Такая конструкция еще называется пиролизной головкой и может работать на дровах или смежных видах топлива из древесных отходов.

Котел по схеме Беляева

Нам понадобятся следующие материалы:

  • Около 10 квадратных метров металлического листа толщиной 4-5 мм.
  • 8 метров стальной трубы, диаметром 57 мм с толщиной стенки 3,5 мм.
  • По одному метру трубы диаметром 159 мм и 32 мм.
  • 15 штук шамотного кирпича.
  • Вентилятор дутьевой.
    Дутьевой вентилятор на пиролизном котле
  • Стальные полосы, шириной 20, 30 и 80 мм.

Из основных инструментов нужны будут болгарка, дрель и сварочный аппарат.

Пошаговая инструкция сборки пиролизника:

  1. Собирается две камеры сгорания. Топка, в которой будет сгорать древесина и газовая, где горят выделяемые газы.
  2. К ним приваривается задняя стенка и воздухоотводы из швеллера или профтрубы с просверленными отверстиями.
  3. В топке делается отверстие и вваривается патрубок, через который будет поступать внутрь кислород.
  4. Следующим изготовляется теплообменник. Для этого берем две пластины металла и просверливаем в них симметричные отверстия под трубу сечением 57 мм.

    Труба режется на куски одинаковой длины, и они ввариваются в заготовки. Далее он приваривается к котлу.

  5. Перед тем, как сделать и приварить лицевую стенку на камеры сгорания, в ней производятся два отверстия. Они будут предназначены для труб входящего и выходящего воздуха.
    Схема пиролизного котла
  6. Приваривается боров и крышка перед заслонкой. Все сварочные швы важно зачистить болгаркой.
  7. Сверху всю конструкцию обшиваем листом шириной 4 мм с уголками. Верхнюю часть дополнительно утепляем. После этого проверяем короб на герметичность. Сделать это можно с помощью воды. Если герметичности не будет, КПД котла значительно уменьшится.
  8. Из чугунных пластин делаются дверцы для камер сгорания. Привариваются петли и они устанавливаются. Сверху ставятся защелки.
  9. Нижнюю камеру выкладываем кирпичами, предварительно порезав их по необходимым размерам. Так как их не будет видно, не обязательно покупать новые. Можно найти бесплатно возле любого разрушенного здания.
  10. Устанавливается нагнетающий вентилятор на выход воздуховодной трубы.

Также такую конструкцию можно сделать из КСТ котла, применив его в качестве корпуса.

Кирпичный пиролизный котел

В своем доме можно построить печь, которая будет работать по принципу пиролиза. Она монтируются в одну из стен. Дымоход выводится на крышу, продукты сгорания выводятся на естественной тяге. Камеры сгорания делаются стальными, колосник чугунный, корпус из кирпичной кладки. Во всем остальном устройство принципиально ничем не отличается.

Схема пиролизного котла из кирпича

По периметру конструкция выкладывается керамическим кирпичом, внутренние перестенки делаются из шамотного кирпича. Важно кладку производить очень качественно, так кА от этого будет зависеть производительность печи.

В заключение предлагаем посмотреть видео о том, как сделать пиролизный котел своими руками из газового баллона:

Пиролизный котел своими руками

Содержание

  • Что собой представляет пиролизный котёл
    • Как работает
    • Преимущества и недостатки
  • Создаём пиролизный котёл
    • Разбор схем и чертежей
    • Инструменты, необходимые для изготовления котла своими руками
    • Тонкости сборки
  • Итоги

В регионах, отдалённых от централизованного отопления, раньше каждый дом оборудовался твердотопливным котлом. Топили его углём и дровами. К сожалению, такая конструкция не была лишена недостатков. Основным являлось неудобство при использовании.

Внимание! Довольно часто люди устанавливают электрические отопительные приборы, но стоит признать, что отапливать с их помощью дом — довольно затратное предприятие.

К счастью, есть достойная альтернатива в виде пиролизного котла, который можно сделать своими руками. Основные схемы и чертежи будут представлены в этой статье. Устройства такого класса могут вырабатывать тепло за счёт сжигания дров или специальных брикетов. Мало того, можно использовать отходы с деревообрабатывающих фабрик.

Что собой представляет пиролизный котёл

Как работает

Со схем и чертежей пиролизной отопительной системы можно понять основные принципы её работы. Но чтобы создать это устройство своими руками, в нём необходимо разобраться более подробно.

Процесс, который происходит внутри пиролизного котла, сделанного своими руками по чертежам и схемам, представленным в статье, функционирует благодаря сухой перегонке. Когда температура достигает 500-600 градусов по Цельсию — начинается процесс разложения. Его результатом являются два вещества — газ и природный кокс.

Созданный внутри конструкции газ смешивается с атомами кислорода. Благодаря этому начинается горение. Конечно же, чтобы всё прошло по схеме — внутри камеры, сделанной своими руками по чертежам и схемам, должна быть соответствующая температура.

Пиролизный газ, создаваемый в котле, сделанном своими руками, вступает во взаимодействие с углеродом. Это, в свою очередь, запускает реакцию. Но чтобы это стало возможным устройство должно быть сделано чётко по чертежам и схемам.

Результатом пиролизного процесса, который происходит в котле длительного горения, сделанном своими руками по популярным чертежам и схемам, образуется дым, но он не содержит каких-либо вредных соединений. Поэтом вред, наносимый, окружающей среде минимален.

Важным достоинством пиролизного котла, сделанного своими руками по чертежам и схемам, является то, что он практически не вырабатывает отходов. При этом выделяется немалое количество тепловой энергии, благодаря которой можно отопить немалую площадь.

Пиролизный процесс относится к классу экзотермических. В общем, так называются все процессы, в результате которых происходит высвобождение тепла. Но не всё так просто. Дело в том, что это тепло необходимо для того, чтобы осуществить дополнительный прогрев и сушку топлива.

Преимущества и недостатки

Есть важные нюансы, о которых нужно знать, перед тем как мастерить пиролизный котёл по чертежам и схемам. Начать нужно с достоинств и недостатков, которые имеет конструкция.

К плюсам пиролизных котлов, сделанных своими руками, можно причислить:

  • Поддержание заданной температуры теплоносителя на протяжении длительного периода.
  • Большой объём загрузочной камеры.
  • Высокий КПД.
  • Возможность утилизации отходов деревообрабатывающей промышленности в пиролизном котле, сделанном по чертежам.

Тем не менее, чтобы пиролизный котёл, сделанный своими руками, работал как нужно необходимо, чтобы в топливе было не более 30 процентов дополнительных компонентов.

Любая конструкция имеет свои недостатки, в данном случае к ним можно причислить:

  • большие габариты,
  • зависимость от наличия сети,
  • требовательность к топливу.

Также к недостаткам пиролизной системы можно причислить высокую стоимость покупки. Но её можно значительно снизить, если создать устройство своими руками по чертежам и схемам.

В пиролизный котёл, сделанный своими руками по схемам и чертежам нельзя класть непросушенную древесину. Дело в том, что при высокой влажности пиролизной реакции не происходит. Даже при малом проценте резко падает КПД. Это происходит потому, что тепловая энергия превращается в пар.

Необходимость подключения к сети объясняется тем, что устройство должно иметь вентилятор. Именно он позволяет обеспечить принудительную тягу пиролизному котлу, сделанному своими руками по чертежам и схемам.

Создаём пиролизный котёл

Разбор схем и чертежей

Чтобы создать пиролизный котёл своими руками, важно тщательно изучить схемы и чертежи. Именно по ним вы сможете подобрать конструкцию и максимально точно определить количество нужных для строительства материалов.

На схеме и чертеже пиролизного котла отображены основные элементы, без которых невозможно построить конструкцию своими руками:

  • регуляторы,
  • дымовые каналы,
  • отверстия для воздуха,
  • трубы для подачи воды,
  • трубы для отвода воды,
  • камера сгорания,
  • вентилятор.

Очень важно при изготовлении пиролизного котла своими руками придерживаться чертежей и схем. Дело в том, что это сложное устройство, в котором будут происходить высокотемпературные процессы. Поэтому малейшая ошибка может обратиться аварийной ситуацией.

Для частного дома будет достаточно пиролизного котла, мощность которого составляет 40 кВт. Не стоит стремиться к большой мощности. Дело в том, что в таком случае конструкция становится значительно сложнее. Мало того, конечная стоимость также увеличивается.

Выбор мощности пиролизного котла, который вы собираетесь создать, влияет на размер ключевых деталей на чертеже или схеме. От правильного подбора размеров зависит нормальное функционирование устройства.

Совет! Если вы владелец маленького домика, то можно остановить свой выбор на котле с мощностью в 30 кВт. Этого будет более чем достаточно.

Инструменты, необходимые для изготовления котла своими руками

Чтобы своими руками сделать конструкцию, работающую на основе пиролизной реакции по чертежам и схемам, необходимо запастись некоторым инвентарём. Для воплощения задумки в жизнь, вам понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • болгарка,
  • сварочный аппарат,
  • шлифовальные круги,
  • электрическая дрель,
  • электроды,
  • трубы различного диаметра,
  • полосы стали,
  • термодатчик,
  • вентилятор,
  • металлические листы.

Это базовый набор, который необходим, чтобы создать пиролизную систему своими руками по схемам и чертежам. Конечно же, в процессе работы может возникнуть необходимость в дополнительных инструментах и материалах.

Внимание! Толщина стали для корпуса должна быть 3 мм, а лучше 4.

Тонкости сборки

После того как вы выберите подходящую схему, можно будет приступить к сборке. При этом необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

  1. Отверстие, через которое в топку будут попадать дрова и брикеты должно располагаться немного выше, чем у обычных твердотопливных конструкций.
  2. Не забудьте про ограничитель. Его главная задача — это контролировать количество воздуха. Для его создания нужна семидесятимиллиметровая труба в сечении. Её длина должна быть больше корпуса.
  3. К ограничителю приваривается диск. Элемент должен быть выполнен из стали. Место приваривания — низ конструкции. В результате у вас получится зазор в 40 мм. Чтобы установка ограничителя стала возможной необходимо сделать дырки в соответствующих местах крышки.
  4. Лучшей формой для отверстия, через которое будут загружаться дрова является прямоугольник. При этом важно не забыть о дверце. Она должна иметь специальную накладку для лучшей фиксации.
  5. Также в конструкции необходимо предусмотреть отверстие, через которое будет удаляться зола.
  6. Трубу для теплоносителя нужно сделать с изгибом. Это позволит повысить отдачу тепла.

Ещё одним важным элементом согласно любой схеме и чертежу является вентиль. С его помощью вы сможете контролировать количество теплоносителя, поступающего внутрь. Поэтому лучше всего расположить его в удобном и легкодоступном месте. Сам алгоритм создания пиролизного котла своими руками по чертежам вы можете увидеть на видео внизу.

После сборки огромное значение имеет первый запуск. Лишь после того, как вы убедитесь, что в продуктах горения нет угарного газа, можно будет утверждать, что всё сделано правильно. Для этого лучше использовать специальное оборудование.

Итоги

Создать котёл, работающий на основе принципа пиролиза можно своими руками. Но перед тем как начать работу необходимо написать проект. Основную роль в нём будет играть рисунок со схемой изделия и размерами.

  • Как выбрать чугунную печь для бани

  • Проектирование системы отопления частного дома

  • Каменная печь для бани и дома

  • Чем замазать печь, чтобы не трескалась

Биомасса для производства электроэнергии | WBDG

Введение

На этой странице
  • Введение
  • Описание
  • Приложение
  • Эксплуатация и техническое обслуживание
  • Особые соображения
  • Соответствующие нормы и стандарты
  • Дополнительные ресурсы

ЭТА СТРАНИЦА ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ

Биомасса используется для отопления объектов, производства электроэнергии и комбинированного производства тепла и электроэнергии. Термин «биомасса» охватывает широкий спектр материалов, включая древесину из различных источников, сельскохозяйственные отходы, а также отходы жизнедеятельности животных и человека.

Биомасса может быть преобразована в электроэнергию несколькими способами. Наиболее распространенным является прямое сжигание биомассы, такой как сельскохозяйственные отходы или древесные материалы. Другие варианты включают газификацию, пиролиз и анаэробное сбраживание. Газификация производит синтез-газ с полезным содержанием энергии путем нагревания биомассы с меньшим количеством кислорода, чем необходимо для полного сгорания. Пиролиз дает бионефть путем быстрого нагревания биомассы в отсутствие кислорода. Анаэробное сбраживание производит возобновляемый природный газ, когда органические вещества разлагаются бактериями в отсутствие кислорода.

Различные методы работают с разными видами биомассы. Как правило, древесная биомасса, такая как щепа, гранулы и опилки, сжигается или газифицируется для выработки электроэнергии. Остатки кукурузной соломы и пшеничной соломы прессуются для сжигания или превращаются в газ с помощью анаэробного варочного котла. Очень влажные отходы, такие как отходы животных и человека, превращаются в газ со средним содержанием энергии в анаэробном реакторе. Кроме того, большинство других видов биомассы можно преобразовать в бионефть посредством пиролиза, которую затем можно использовать в котлах и печах.

В Вудленде, Калифорния, генерирующая станция использует древесину сельскохозяйственной промышленности.
Источник: NREL

В этом обзоре основное внимание уделяется древесной биомассе, используемой для выработки электроэнергии в коммерческом масштабе, а не в проекте коммунального масштаба. Тепло биомассы и биогаз, включая анаэробное сбраживание и свалочный газ, рассматриваются на других страницах технологических ресурсов в этом руководстве:

  • Тепло биомассы
  • Биогаз

По сравнению со многими другими вариантами использования возобновляемых источников энергии, биомасса имеет преимущество диспетчеризации, что означает, что она управляема и доступна, когда это необходимо, аналогично системам производства электроэнергии на ископаемом топливе. Однако недостатком биомассы для производства электроэнергии является то, что топливо необходимо закупать, доставлять, хранить и платить за него. Кроме того, при сжигании биомассы образуются выбросы, которые необходимо тщательно отслеживать и контролировать для соблюдения нормативных требований.

В этом обзоре представлены конкретные сведения для тех, кто рассматривает возможность создания систем выработки электроэнергии на биомассе в рамках крупного строительного проекта. Дополнительную общую информацию можно получить в Основах технологии биомассы Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии (EERE) Министерства энергетики США. Подробную информацию об использовании биомассы для комбинированного производства тепла и электроэнергии можно получить в Партнерстве по комбинированному производству тепла и электроэнергии Агентства по охране окружающей среды США (EPA).

Описание

Большинство биоэлектростанций используют системы прямого сжигания топлива. Они сжигают биомассу напрямую для производства пара высокого давления, который приводит в действие турбогенератор для выработки электроэнергии. В некоторых отраслях производства биомассы извлекаемый или отработанный пар электростанции также используется в производственных процессах или для обогрева зданий. Эти комбинированные системы производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) значительно повышают общую энергоэффективность примерно до 80% по сравнению со стандартными системами, работающими только на электроэнергии из биомассы, с эффективностью примерно 20%. Сезонные потребности в отоплении повлияют на эффективность системы ТЭЦ.

Простая система производства электроэнергии на биомассе состоит из нескольких ключевых компонентов. Для парового цикла это включает некоторую комбинацию следующих элементов:

  • Оборудование для хранения и обращения с топливом
  • Камера сгорания/печь
  • Котел
  • Насосы
  • Вентиляторы
  • Паровая турбина
  • Генератор
  • Конденсатор
  • Градирня
  • Система контроля выхлопа / выбросов
  • Система управления (автоматизированная).

Системы прямого сжигания подают сырье биомассы в камеру сгорания или печь, где биомасса сжигается с избытком воздуха для нагрева воды в котле для получения пара. Вместо прямого сжигания некоторые развивающиеся технологии газифицируют биомассу для получения горючего газа, а другие производят пиролизные масла, которые можно использовать для замены жидкого топлива. Топливо для котлов может включать древесную щепу, гранулы, опилки или биотопливо. Затем пар из котла расширяется через паровую турбину, которая вращается для запуска генератора и выработки электроэнергии.

Как правило, для всех систем, работающих на биомассе, требуется место для хранения топлива, а также оборудование и средства управления для обращения с топливом. Система, использующая древесную щепу, опилки или гранулы, обычно использует бункер или силос для краткосрочного хранения и внешний топливный склад для более крупного хранения. Автоматизированная система управления транспортирует топливо с внешней площадки хранения, используя комбинацию кранов, штабелеукладчиков, реклаймеров, фронтальных погрузчиков, лент, шнеков и пневматического транспорта. Ручное оборудование, такое как фронтальные погрузчики, можно использовать для перемещения биомассы из штабелей в бункеры, но этот метод потребует значительных затрат на рабочую силу и эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования (ЭиТО). Менее трудоемким вариантом является использование автоматизированных укладчиков для создания штабелей и реклаймеров для перемещения щепы из штабелей в бункер или силос для щепы.

Электроэнергетические системы, работающие на древесной щепе, обычно используют одну сухую тонну на мегаватт-час производства электроэнергии. Это приближение типично для систем с влажной древесиной и полезно для первого приближения требований к использованию и хранению топлива, но фактическое значение будет зависеть от эффективности системы. Для сравнения, это эквивалентно 20% эффективности HHV при 17 млн ​​БТЕ/т древесины.

Большая часть древесной щепы, произведенной из зеленых пиломатериалов, имеет влажность от 40% до 55% на влажной основе, что означает, что тонна зеленого топлива будет содержать от 800 до 1100 фунтов воды. Эта вода снизит содержание извлекаемой энергии материала и снизит эффективность котла, так как вода должна испаряться на первых стадиях сгорания.

Самые большие проблемы с установками, работающими на биомассе, связаны с обращением и предварительной обработкой топлива. Это относится как к небольшим установкам с колосниковым отоплением, так и к большим установкам с подвесным отоплением. Сушка биомассы перед ее сжиганием или газификацией повышает общую эффективность процесса, но во многих случаях может быть экономически невыгодной.

Выхлопные системы используются для выброса побочных продуктов сгорания в окружающую среду. Средства контроля выбросов могут включать циклон или мультициклон, рукавный фильтр или электростатический осадитель. Основной функцией всего перечисленного оборудования является контроль твердых частиц, и оно перечислено в порядке возрастания капитальных затрат и эффективности. Циклоны и мультициклоны можно использовать в качестве предварительных коллекторов для удаления более крупных частиц перед рукавным фильтром (тканевым фильтром) или электростатическим осадителем.

Кроме того, может потребоваться контроль выбросов несгоревших углеводородов, оксидов азота и серы в зависимости от свойств топлива и местных, государственных и федеральных правил.

Как это работает?

В системе прямого сжигания биомасса сжигается в камере сгорания или печи для получения горячего газа, который подается в котел для производства пара, который расширяется через паровую турбину или паровой двигатель для производства механической или электрической энергии.

В системе прямого сжигания переработанная биомасса представляет собой котельное топливо, которое производит пар для работы паровой турбины и генератора для производства электроэнергии.

Типы и стоимость технологий

Существует множество компаний, в основном в Европе, которые продают небольшие двигатели и комбинированные теплоэлектростанции, которые могут работать на биогазе, природном газе или пропане. Некоторые из этих систем доступны в Соединенных Штатах с выходной мощностью от примерно 2 киловатт (кВт) и примерно 20 000 британских тепловых единиц (БТЕ) ​​в час тепла до нескольких мегаватт (МВт). Кроме того, в настоящее время в Европе доступны малогабаритные (от 100 до 1500 кВт) паровые двигатели/генераторные установки и паровые турбины (от 100 до 5000 кВт), работающие на твердой биомассе.

В США прямое сжигание является наиболее распространенным методом получения тепла из биомассы. Стоимость установки небольших электростанций на биомассе составляет от 3000 до 4000 долларов за кВт, а приведенная стоимость энергии — от 0,8 до 0,15 долларов за киловатт-час (кВтч).

Двумя основными типами систем прямого сжигания стружки являются камеры сгорания со стационарной и подвижной колосниковыми решетками, также известные как топки с неподвижным слоем и камеры сгорания с атмосферным псевдоожиженным слоем.

Системы с неподвижным слоем

Существуют различные конфигурации систем с неподвижным слоем, но общей характеристикой является то, что топливо каким-то образом подается на решетку, где оно вступает в реакцию с кислородом воздуха. Это экзотермическая реакция, при которой образуются очень горячие газы и пар в секции теплообменника котла.

Системы с псевдоожиженным слоем

В системе с циркулирующим псевдоожиженным или барботажным псевдоожиженным слоем биомасса сжигается в горячем слое взвешенных негорючих частиц, таких как песок. По сравнению с колосниковыми камерами сгорания системы с псевдоожиженным слоем обычно обеспечивают более полную конверсию углерода, что приводит к снижению выбросов и повышению эффективности системы. Кроме того, котлы с кипящим слоем могут использовать более широкий спектр сырья. Кроме того, системы с псевдоожиженным слоем имеют более высокую паразитную электрическую нагрузку, чем системы с неподвижным слоем, из-за повышенных требований к мощности вентилятора.

Системы газификации биомассы

Небольшая модульная биоэнергетическая система от Community Power Corporation

Несмотря на то, что системы газификации биомассы менее распространены, они аналогичны системам сжигания, за исключением того, что количество воздуха ограничено, и, таким образом, они производят чистый топливный газ с полезным теплота сгорания в отличие от сжигания, при котором отходящие газы не имеют полезной теплоты сгорания. Чистый топливный газ обеспечивает возможность питания различных типов первичных двигателей, работающих на газе, таких как двигатели внутреннего сгорания, двигатели Стирлинга, термоэлектрические генераторы, твердооксидные топливные элементы и микротурбины.

На эффективность системы прямого сжигания или газификации биомассы влияет ряд факторов, включая содержание влаги в биомассе, распределение и количество воздуха для горения (избыток воздуха), рабочую температуру и давление, а также температуру дымовых газов (выхлопных газов).

Применение

Тип системы, наиболее подходящий для конкретного применения, зависит от многих факторов, включая доступность и стоимость каждого типа биомассы (например, щепа, гранулы или бревна), конкурирующую стоимость топлива (например, мазут и природный газ) , пиковые и годовые электрические нагрузки и затраты, размер и тип здания, доступность помещений, наличие персонала по эксплуатации и техническому обслуживанию, а также местные нормы выбросов.

Проекты, которые могут использовать как производство электроэнергии, так и тепловую энергию из энергетических систем биомассы, часто являются наиболее экономически эффективными. Если место имеет предсказуемый круглогодичный доступ к доступным ресурсам биомассы, то хорошим вариантом может быть некоторое сочетание производства тепла и электроэнергии из биомассы. Транспортировка топлива составляет значительную часть его стоимости, поэтому в идеале ресурсы должны быть доступны из местных источников. Кроме того, на объекте, как правило, требуется хранить сырье биомассы на месте, поэтому необходимо учитывать факторы доступа и хранения на объекте.

Как и в случае с любой локальной технологией электроснабжения, система производства электроэнергии должна быть подключена к коммунальной сети. Правила присоединения могут быть другими, если система представляет собой комбинированную систему производства тепла и электроэнергии, а не только для производства электроэнергии. Возможность использовать преимущества чистого измерения также может иметь решающее значение для системной экономики.

Руководство Федеральной программы управления энергопотреблением (FEMP) по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о требованиях к присоединению и чистых измерениях.

Экономика

Основные статьи капитальных затрат для энергосистемы, работающей на биомассе, включают оборудование для хранения топлива и обработки топлива, камеру сгорания, котел, первичный двигатель (например, турбину или двигатель), генератор, средства управления, дымовую трубу и оборудование для контроля выбросов.

Интенсивность затрат на систему имеет тенденцию к снижению по мере увеличения размера системы. Для паровой системы мощностью от 5 до 25 МВт, работающей только на энергии (без комбинированного производства тепла и электроэнергии), затраты обычно колеблются от 3000 до 5000 долларов за киловатт электроэнергии. Приведенная стоимость энергии для этой системы будет составлять от 0,08 до 0,15 доллара за кВтч, но она может значительно возрасти из-за стоимости топлива. Большие системы требуют значительного количества материала, что приводит к увеличению расстояний транспортировки и стоимости материалов. Небольшие системы имеют более высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание на единицу произведенной энергии и более низкую эффективность, чем большие системы. Таким образом, определение оптимального размера системы для конкретного приложения является итеративным процессом.

Существует множество стимулов для использования энергии биомассы, но они различаются в зависимости от политики федерального законодательства и законодательства штата. База данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и эффективности® содержит список стимулов для биомассы. Сроки программ стимулирования часто позволяют сократить время строительства, чем это необходимо для проектов, работающих на биомассе. Кроме того, федеральные агентства часто не могут напрямую воспользоваться финансовыми стимулами для возобновляемых источников энергии, если они не используют другую структуру собственности.

Руководство FEMP по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о финансировании проектов в области возобновляемых источников энергии.

Интересно, что штат Массачусетс недавно исключил электроэнергию, работающую на биомассе, из своего Стандарта портфеля возобновляемых источников энергии, поскольку официальные лица штата не верили, что биомасса обеспечивает явное сокращение выбросов парниковых газов. Таким образом, проекты, связанные с биомассой, больше не имеют права на получение сертификатов возобновляемой энергии, которые учитываются в целях или финансировании Массачусетса в области возобновляемых источников энергии.

Оценка доступности ресурсов

Наиболее важными факторами при планировании энергетической системы на биомассе являются оценка ресурсов, планирование и закупки. В рамках процессов скрининга и технико-экономического анализа крайне важно определить потенциальные источники биомассы и оценить необходимое количество топлива.

Если возможно, подробно определите способность потенциальных поставщиков производить и поставлять топливо, отвечающее требованиям оборудования, работающего на биомассе. Это может быть довольно трудоемкий процесс, поскольку он включает в себя определение обслуживаемой нагрузки, выявление возможных производителей или поставщиков оборудования, работу с этими поставщиками для определения спецификации топлива и установление контактов с поставщиками, чтобы узнать, могут ли они соответствовать спецификации, и в какая цена. Также необходимо оценить ежемесячную и годовую потребность в топливе, а также пиковое потребление топлива, чтобы помочь с определением размеров оборудования для обращения с топливом и хранения топлива.

Поскольку на большей части территории США нет налаженной системы распределения древесной щепы, иногда трудно найти поставщиков. Одно из предложений — связаться с региональной Лесной службой США и государственными лесными службами. Другие ресурсы, с которыми можно связаться, включают ландшафтные компании, лесопилки и другие деревообрабатывающие предприятия, свалки, лесоводов и производителей деревянной мебели.

Оценки ресурсов биомассы на уровне округа также доступны в Интернете через интерактивный инструмент картирования и анализа. Инструмент оценки биомассы был разработан Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) при финансовой поддержке Агентства по охране окружающей среды. Раньше усилия по оценке ресурсов обычно были статичными и не позволяли пользователям анализировать или манипулировать данными. Этот новый инструмент позволяет пользователям выбирать местоположение на карте, количественно определять ресурсы биомассы, доступные в пределах заданного пользователем радиуса, и оценивать общую тепловую энергию или мощность, которые могут быть получены путем извлечения части этой биомассы. Инструмент выступает в качестве предварительного источника информации о сырье для биомассы; однако он не может заменить оценку исходного сырья на месте.

Доступные ресурсы биомассы в США.
Источник: NREL

Необходимо разработать процесс приема поставок биомассы и оценки свойств топлива. По состоянию на июль 2011 года национальных спецификаций на древесную щепу нет, но региональные спецификации разрабатываются. Наличие спецификации помогает сообщать и обеспечивать соблюдение требований к микросхеме. Спецификация должна включать физические размеры, диапазон содержания влаги в топливе, энергоемкость, содержание золы и минералов, а также другие факторы, влияющие на обращение с топливом или его сжигание. Для обеспечения справедливой стоимости контракты на закупку топлива должны масштабироваться обратно пропорционально содержанию влаги, поскольку более высокое содержание влаги значительно снижает эффективность сгорания и увеличивает вес перевозимого материала.

Вопросы закупок

Следующие рекомендации имеют решающее значение для успеха любого проекта по производству энергии из биомассы.

  • Полностью привлекать лиц, принимающих решения, и общественность на этапах планирования и по мере продвижения, особенно если система будет установлена ​​в общественном здании.
  • Работайте в тесном контакте с производителем или поставщиком оборудования для биомассы, чтобы совместно работать над проектированием зданий и требованиями к оборудованию.
  • Согласование графика строительства с поставкой оборудования. Например, проще доставить и установить оборудование, если к месту установки есть доступ крана.
  • Определите маршрут доставки топлива, чтобы грузовики могли легко добраться до места хранения и при необходимости развернуться.

Эксплуатация и техническое обслуживание

Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание энергетических систем, работающих на биомассе, представляют собой преимущественно затраты на топливо и рабочую силу. В остальном эти системы аналогичны другим системам производства электроэнергии на базе котлов. Эксплуатация является непрерывной, поэтому затраты на эксплуатацию, а также на покупку и хранение топлива необходимо сопоставлять с общей стоимостью проекта.

Особые соображения

Ниже приведены важные особые соображения для электрических систем, работающих на биомассе.

Экологическая экспертиза / выдача разрешений

Основным вопросом NEPA и выдачи разрешений для энергетической системы, работающей на биомассе, являются выбросы при сжигании. Поэтому необходимо пересмотреть местные требования. Выбросы в атмосферу из системы биомассы зависят от конструкции системы и характеристик топлива. При необходимости можно использовать системы контроля выбросов для сокращения выбросов твердых частиц и оксидов азота. Выбросы серы полностью зависят от содержания серы в биомассе, которое обычно очень низкое.

Хранение щепы требует внимания, подготовки и внимательности. Когда щепа хранится в здании, пыль от стружки может скапливаться на горизонтальных поверхностях и проникать внутрь оборудования. Беспокойство, хотя и редкое, вызывает способность древесной щепы к самовоспламенению или самовозгоранию при хранении в течение длительного периода времени. Для получения дополнительной информации см. информационный бюллетень OSHA по технике безопасности и охране здоровья «Горючая пыль в промышленности: предотвращение и смягчение последствий пожаров и взрывов».

Это связано с цепью событий, которая начинается с биологического распада органического вещества и может привести к тлению кучи. Критический диапазон влажности, который поддерживает самовозгорание, составляет примерно от 20% до 45%. Вероятность самовозгорания также увеличивается по мере увеличения размера кучи из-за увеличения глубины.

Чтобы помочь в этом вопросе, Управление пожарной охраны в Онтарио, Канада, предлагает следующие инструкции:

  • Место хранения должно быть хорошо дренированным и ровным, с твердым грунтом или вымощенным асфальтом, бетоном или другим материалом с твердым покрытием. Поверхность земли между сваями должна быть очищена от горючих материалов. Сорняки, трава и подобная растительность должны быть удалены со двора. Переносные горелки для прополки с открытым пламенем не должны использоваться на складах щепы. Сваи не должны превышать 18 м (59 футов) в высоту, 90 м (295 футов) в ширину и 150 м (492 фута) в длину, если на верхней поверхности сваи не проложены временные водопроводные трубы с шланговыми соединениями.

  • Между штабелями щепы и открытыми конструкциями, дворовым оборудованием или запасами должно быть пространство, равное (а) удвоенной высоте штабеля для горючих материалов или зданий или (b) высоте штабеля для негорючих зданий и оборудования.

  • Курение запрещено в местах свалки щепок.

Возгорание древесной щепы может быть вызвано другими факторами, такими как удары молнии, тепло от оборудования, искры от сварочных работ, лесные пожары и поджоги. Эти пожары иногда называют поверхностными пожарами, потому что они возникают и распространяются по внешней стороне штабеля.

При хранении очень важно содержать щепу в чистоте. Когда щепа хранится на земле или гравии, часть этого материала часто зачерпывается вместе со щепой и попадает в камеру сгорания.

Соответствующие нормы и стандарты

21 февраля 2011 года Агентство по охране окружающей среды установило нормы выбросов Закона о чистом воздухе для больших и малых котлов и мусоросжигательных заводов, сжигающих твердые отходы и осадок сточных вод. Эти стандарты охватывают более 200 000 котлов и мусоросжигательных заводов, которые выбрасывают опасные загрязнители воздуха (ОЗВ), также известные как токсические вещества для воздуха. Новые стандарты EPA должны соблюдаться при планировании проекта любого котла внутреннего сгорания.

Агентство по охране окружающей среды также приняло Закон о чистом воздухе, разрешающий выбросы парниковых газов, 2 января 2011 года. Этот процесс, также называемый «правилом адаптации», требует получения разрешения на производство парниковых газов, но освобождает более мелкие объекты. Ожидается, что окончательные правила будут разработаны в течение трехлетнего исследовательского периода, но федеральные объекты, использующие производство электроэнергии из биомассы в рамках нового строительного проекта, могут захотеть убедиться, что размер объекта, работающего на биомассе, не вызывает эти требования.

В 2009 году штат Массачусетс издал документ, озаглавленный «Правила безопасности и выбросы котлов и печей на биомассе в северо-восточных штатах»