Топливные древесные брикеты как альтернатива другим видам топлива

На фоне всеобщего пеллетного бума последних лет специалисты незаслуженно подзабыли о древесных топливных брикетах. В основе технологии производства древесных топливных брикетов (как и топливных гранул) лежит процесс прессования мелко измельченных сухих отходов древесины (опилок, щепы, коры).

Брикеты имеют цилиндрическую или прямоугольную форму и вес от 500 граммов до 2 кг. Благодаря своей сыпучести пеллеты могут автоматически подаваться в топку котла с помощью шнека или пневмотранспортера, брикеты же, как и дрова, подаются в печь в основном вручную. В последнее время стала применяться новая технология производства коротких брикетов цилиндрической формы длиной до нескольких сантиметров (так называемые шайбы), что дало возможность полной автоматизации подачи топлива посредством того же шнека.

Основные виды топливных брикетов и способы их производства

1. Прямоугольные брикеты (RUF-брикеты). По форме такой брикет напоминает небольшой кирпич. Получили свое название от немецкого производителя брикетирующих прессов RUF. Брикет изготавливается на гидравлических прессах, то есть посредством высокого давления 300−400 бар.

2. Цилиндрические брикеты − с радиальным отверстием или без него. Брикет изготавливается на гидравлических или ударно-механических прессах посредством высокого давления 400−600 бар.

Достоинствами обеих этих технологий изготовления брикетов являются минимальные требования к организации производства и низкая себестоимость. Недостатки: брикет не устойчив к влаге (нужна хорошая упаковка), а также к механическим повреждениям, что негативно сказывается на его состоянии после длительной транспортировки.

3. 4- или 6-гранный Pini&Kay брикет с радиальным отверстием. Брикет изготавливается на механических (шнековых) прессах посредством сочетания очень высокого давления (в 1000−1100 бар) и термической обработки (обжиг). За счет термической обработки Имеет характерный черный или темно-коричневый цвет наружной поверхности.

Достоинства такого типа топливных брикетов: стойкость к механическим повреждениям, высокая влагостойкость. Брикет отличается высокой калорийностью и длительным временем горения. Недостатки: трудоемкость производственного процесса, необходимость в высококвалифицированых специалистах, значительная энергоемкость и т.д.

Теплотворная способность древесного брикета находится в пределах 4,5−5,0 кВт•ч/кг. Такая высокая теплотворная способность брикета достигается, с одной стороны, благодаря большой удельной плотности после прессования, с другой − за счет небольшой остаточной влажности (как правило, менее 10%). Для сравнения: влажность сырых дров после 2 лет хранения составляет около 20%. У всех древесных пород теплотворная способность почти идентична, если пересчитывать ее не на объем (например, кубометр), а на массу − например, на 1 кг − чистой древесины.

Брикеты, изготовленные из опилок хвойных пород, за счет содержания смолистых веществ в процессе горения быстро достигают максимальной температуры − но и быстро сгорают, в отличие от брикетов из лиственных пород.

Очень интересный продукт − топливные брикеты, на 100% изготовленные из коры. Они тлеют, не сгорая, и дают жар продолжительностью до 10−12 ч, поэтому их используют для поддержания в доме комфортной температуры в течение длительного времени. Например, чтобы не подкидывать ночью в печку очередную порцию брикетов. На ночь можно оставить несколько таких брикетов тлеющими в топке, а утром добавить брикетов из опилок и таким образом быстро довести температуру котла до необходимой.

Прочность брикета приобретается за счет содержащегося в древесине вещества − лигнина, который расплавляется под воздействием температуры и нагрева.

Преимущества древесных топливных брикетов в сравнении с другими видами твердого топлива 

1. Теплотворная способность брикетов 4,5−5,0 кВт•ч/кг, т. е. выше, чем у дров, и сопоставима с пеллетами и отдельными видами углей. 

2. В отличие от дров, брикеты не нуждаются в предварительной сушке. 

3. Топливные брикеты горят с минимальным количеством дыма, не «стреляют» и не искрят. 

4. Длительная продолжительность горения брикетов: по сравнению с обычными дровами закладку в печь можно производить в несколько раз реже.

5. Постоянная температура на всем протяжении горения древесных брикетов (при большой продолжительности горения). 

6. Низкая зольность (0,5−1,0%). После сгорания топливных брикетов остается пепел, а не угли, как при сжигании других твердых видов топлива. 

7. Брикеты требуют меньше места для складирования и перевозки: одна европалета брикетов весом 1 т (около 1 м3) эквивалентна 3−4 м3 дров. Соответственно существенно снижаются затраты на транспортировку и хранение топлива. 

8. Удобная расфасовка (в основном по 10 кг) позволяет выгружать и складывать их вручную в гараже, подвале и даже в кладовке или на балконе квартиры. 

9. Стоимость брикетов ниже стоимости пеллет. К сырью для производства брикетов нет таких жестких требований, как к пеллетному (в частности, по содержанию коры), брикетирующие линии дешевле, и, соответственно, ниже себестоимость производства. 

10. Котлы и камины для брикетов просты в обслуживании, не требуют специально оборудованных мест для складирования и автоматической подачи топлива, а потому дешевле пеллетных. 

11. Брикетами, в отличие от пеллет, можно заменять другие виды твердого топлива (уголь, дрова) без соответствующей модернизации котлов и печей. Брикеты всегда можно заменить на дрова, а пеллеты − нет. Именно поэтому производители пеллетных котлов в последнее время включают в линейку своей продукции комбинированные котлы, которые могут работать как на пеллетах, так и на дровах, брикетах. 

12. Выброс оксида углерода в атмосферу при сгорании топливных брикетов минимален. 

13. Возможность длительного хранения брикетов без ухудшения их качественных характеристик, отрицательного влияния на окружающую среду и пожаровзрывобезопасность; улучшение условий труда обслуживающего персонала котельных.

Топливный брикет предпочтительнее дров. Древесные топливные брикеты имеют широкую область применения и могут использоваться для всех видов топок, котлов, отлично горят в каминах и печках, грилях и т.д. 

Упаковку брикетов вполне можно взять с собой на природу вместо дров. 

Твердо запрессованные брикеты порой тяжело зажечь, для этого применяются лучины, мелкая щепа, обрезки березовой коры и т.п. Для розжига брикетов меньшей плотности достаточно обыкновенной бумаги. 

Обезвоживание древесины требует значительных затрат энергии как при прямом сжигании, газификации и т.д., так и при предварительной сушке. Таким образом, энергетическое использование первичных видов древесного топлива (дров) с относительной влажностью 45−60% в 1,8−3,5 раза снижает теплотворную способность древесины. 

Влагосодержание древесного топлива существенно влияет также на механизмы и эффективность процессов горения и теплообмена. Устойчивое, стабильное горение происходит при влажности не более 40−45%. 

Сжигание таких видов древесного топлива, как брикеты, и использование для этого эффективного теплопроизводящего оборудования позволяет получить в 2−4 раза больше тепловой энергии из имеющегося потенциала топливной древесины по сравнению с технологиями сжигания первичных видов древесного топлива (дров).

Топливные брикеты за рубежом и в России

В Европе использование древесных брикетов с каждым годом становится все более популярным. В дома, где уже установлены котлы, работающие на газе или печном топливе (аналог ДТ и мазута), не всегда целесообразно приобретать довольно дорогой пеллетный котел. Лучший вариант − установка камина на брикетах. В зависимости от наружной температуры воздуха работает либо основной котел, либо такой камин. На рынке присутствует модельный ряд каминов с контуром для горячего водоснабжения, таким образом, с весны до осени можно использовать только камин, а уже зимой основной котел. В подобных случаях устанавливают камины мощностью от 6 до 18 кВт, в зависимости от площади отапливаемого помещения. 

В Германии древесные брикеты проходят сертификацию по стандарту DIN 51 731. 

Норма германского промышленного стандарта гарантирует, что, кроме всего прочего, никакие опасные инородные вещества в брикеты не прессовались. 
На россиийском рынке топливных брикетов сегодня много производителей. Причем все стараются работать в основном на экспорт. Иная картина наблюдается, например, в Белоруссии и Украине, где брикеты активно продаются на заправках и в гипермаркетах. 

Но, как говорится, процесс пошел! Еще весной 2008 года в г. Велиж Смоленской области производителем топливных брикетов ООО «Великолукская энерго-экологическая компания» и ООО ХК «Энерготехсоюз» при участии администрации Велижского района и компании EKO Holz und Pellethandel GmbH из ФРГ были проведены сравнительные теплотехнические экспресс-испытания работы котла КВ-Р-1 номинальной теплопроизводительностью 1,0 МВт в муниципальной котельной № 1. 
В техническом отчете выполнен сравнительный анализ сжигания топливных брикетов и каменного угля. Результаты превзошли все ожидания.

Экономические

При небольшой разнице в теплотворной способности угля (4920 ккал/кг) и топливных брикетов (4291 ккал/кг) КПД котлов при использовании топливных брикетов достигает 51,83%, что на 5,28% превышает показатели каменного угля (46,55%). Расход условного топлива на 1 Гкал выработанного тепла: каменный уголь − 306,9 кг у.т./Гкал, топливные брикеты − 276,1 кг у.т./Гкал. 

Котлы КВ-Р-1 при работе на угле не могут работать на естественной тяге из-за забивания колосниковой решетки. В связи с этим обстоятельством работа на угле требует постоянной работы дымососов котла. Брикеты при горении практически не рассыпаются, колосниковая решетка пропускает достаточное для горения на естественной тяге количество воздуха, в связи с чем до определенной мощности котлы на этом виде топлива могут работать без применения дымососов, а это ведет к сокращению потребления электроэнергии на собственные нужды котельной.

Испытания показывают, что предельная мощность, при которой котел может работать на естественной тяге, составляет 0,18 Гкал/ч, т. е. примерно до 21% номинальной мощности. Этой мощности при работе 4 котлов соответствует температура наружного воздуха (0…+20°С), т. е. значительную часть отопительного сезона котельная на брикетах может работать со значительной экономией электроэнергии за счет отключения дымососов. 

Осмотр складированного угля показал, что в нем содержится значительное количество пылевидной фракции, по причине чего поверхности вокруг котельной и внутри нее покрыты угольной пылью. 

Для борьбы с запылением персонал котельной перед подачей угля поливает его водой, в результате увеличивается влажность топлива, а эффективность его сгорания существенно снижается. 

Одновременно увеличение влажности угля приводит к повышенному уносу тепла с уходящими газами (за счет испарения влаги и массопереноса), а также к повышенной коррозии поверхностей котлов, дымоходов и дымовых труб, что приводит к сокращению межремонтных периодов и, соответственно, к росту эксплуатационных затрат. 

Топливные же брикеты практически не создают пыли, а равномерная подача их в топку обеспечивает полное сгорание топлива.

Технологические

Процесс горения топливных брикетов в топках котла характеризуется устойчивостью и равномерностью, пламя ярко-желтого цвета, за пределы котловой топки при соблюдении режима оптимальной подачи топлива. 

Оптимальный режим подачи топлива: первоначальная загрузка − 36 брикетов единовременно (3 упаковки по 12 шт.), при снижении интенсивности горения предыдущей партии загрузка в таком же количестве. В шуровке топки при горении брикетов, в отличие от угля, необходимости нет. 
Понижение коррозии поверхностей котлов, дымоходов и дымовых труб.

Экологические

Выбросы твердых частиц в дымовую трубу: при работе на угле наблюдается дым серого цвета, при работе на брикетах дым бесцветен, прозрачен. Выбросы сажи золы и других твердых частиц при сжигании брикетов практически отсутствуют. Количество золы при использовании брикетов минимально, очистку пространства под колосниками достаточно производить 1 раз в сутки. Золу можно использовать для удобрения и раскисления почвы, в отличие от проблемы с утилизацией шлака, образующегося при использовании в качестве топлива каменного угля.

Социальные

Применение топливных брикетов существенно улучшает условия труда кочегаров по сравнению с работой котельной на угле: отсутствуют угольная пыль и грязь; упрощается и облегчается подача топлива в топку; не требуется частое удаление шлака (имеющего высокую температуру и выделяющего газообразные продукты горения, в т.ч. угарный газ). 

За последние годы подобные испытания были проведены и в других регионах РФ, в частности, в Ханты-Мансийском АО − Югре, где принимается Программа по переводу муниципальных котельных с ископаемых видов топлива (уголь, мазут) на древесные брикеты и пеллеты. 

Во многих областях России до сих пор применяются для отопления как в частном секторе, так и в коммунальном хозяйстве низкокалорийные угли, стоимостью до 7000 руб. за тонну (конкретный пример − Ростовская область, где в год сжигается более 300 тыс. т такого угля). 

Кстати, в южных областях России в качестве топлива можно с успехом использовать так называемые агробрикеты (из лузги подсолнечника, соломы и т.п.). Но это уже совсем другая тема.