Солома как биотопливо
В связи со высочайшими ценами на классические энергоносители и повышение экологических требований к окружающей среды обусловливают интерес владельцев и руководителей тепловой и электрической энергии к использованию нетрадиционных и восстанавливаемых источников энергии, в том числе биомассы.
Традиционно при упоминании биомассы до этого только обращается интерес на применение древесной биомассы в качестве горючего, так как древесная биомасса - старейший источник энергии. Но без искусственной сушки древесная биомасса характеризуется относительно невысокой теплотворной способностью, и для применения в качестве топлива в котельных установках более чем 100 кВт ее нужно переработать в щепу, а лучше в гранулы (пеллеты). Это позволит механизировать и автоматизировать котельные, уменьшить затраты на перевозку и сохранение данного топлива. Из-за высокой влаги древесной биомассы переработка в пеллеты является не из дешевых мероприятий, до 70 % затрат на производство пеллет уходит на сушку.
Иной вид биомассы - отходы растениеводства (солома, лузга), имеют низкую исходную влажность. В отличие от древесной биомассы, данная биомасса, так и остается отходами, требующая большие затраты на утилизацию.
Солома по элементарному составу (табл. 1) и теплоте сгорания (табл. 2) немного различается от древесины, но теплота сгорания соломы все ниже, чем сухая древесина. Также с учетом обычной влажности (ниже 20 %) солома превосходит по теплоте сгорания древесную щепу, которая давно используется в странах Северной Европы.
Таблица 1. Элементарный состав сухой соломы и древесины
| Содержание, % | Сухая солома | Древесина |
|---|---|---|
| Углерод | 45-47 | 48-50 |
| Водород | 5,8-6,0 | 6,0-6,5 |
| Азот | 0,4-0,6 | 0,5-2,3 |
| Кислород | 39-41 | 38-42 |
| Сера | 0,01-0,13 | 0,05 |
| Хлор | 0,14-0,97 | <0,01 |
Таблица 2. Зольность и теплота сгорания соломы различных зерновых культур
| Зерновая культура | Зольность на сухую массу, % | Низшая теплота сгорания при влажности 20 % |
|---|---|---|
| Рожь | 4,5 | 13,6 |
| Пшеница | 6,5 | 13,8 |
| Ячмень | 4,5-5,9 | 13,4 |
| Овес | 4,9 | 12,9 |
Не малое содержание хлора в соломе овса, ячменя и рапса - объясняет усиленную коррозию теплообменного оснащения. При этом в свежеубранной соломе практически в 4 раза больше хлора, чем в увядшей. Достаточно 5-7 дней чтобы солома увяла (вымылись хлориды).
Наибольшая проблема при сжигании соломы - невысокая температура плавления золы, влекущая образование золошлаковых агломератов, препятствующих горению и нормальной работе котлов, предназначенных для сжигания древесных гранул.
При горении гранул из растениеводства возникают шлаковые агломераты. При этом на конвективных поверхностях нагрева котлов также образовуются отложения золы и это влечет за собой коррозию поверхностей нагрева под этими отложениями.
При малой мощности котла (400 кВт) , казалось бы, низкой зольности топлива весь объем топки заполнен невыгоревшим фиксированным углеродом. Это объясняет снижение КПД котлов до 70 %, а при сжигании древесных отходов невыгоревшего углерода практически нет и КПД котла работающего на древесных отходах, достигает 90−92 %.
Трудности возникают при сжигании растениеводства вне зависимости от их вида: натурального (лузга, зерноотходы), сечки или тюков (солома) или гранул. Однако в некоторых вариантах, к примеру при сжигании в предтопках сушильного оборудование большой мощностью, определяет использование отходов растениеводства только в виде гранул.
При гранулировании соломы появляются трудности, которые обуславливают очень малый объем производства соломенных гранул. В отсутствии же производства гранул нет смысла решать проблемы, связанные с их сжиганием.
