Заводы воздушной печи из биомассы

Если честно, когда слышу про заводы воздушной печи из биомассы, первое что приходит в голову — это десятки проектов, где люди пытались запихнуть в котёл всё подряд, от соломы до шелухи, а потом годами чистили зольные камеры. Главный миф в том, что биомасса — это ?почти дармовое? топливо. На деле же, если не считать транспортные плечи и подготовку сырья, КПД установки падает на 15–20% уже на влажности выше 25%. И это я ещё не говорю про зольность…

Конструкционные провалы и находки

В 2019-м мы ставили экспериментальную линию под Тюменью — хотели жечь опилки с добавкой лузги подсолнечника. По чертежам всё сходилось, но на третьи сутки работы газоходы закоксовались так, что пришлось останавливать всю систему. Оказалось, проектировщики не учли, что при сжигании лузги резко растёт содержание калия в золе — он спекается в монолитные корки. Пришлось переделывать систему подачи воздуха и ставить дополнительные шнеки для удаления шлака.

Сейчас глядя на сайт ООО Сычуань Чжисянь Новые энергетические технологии, вижу, что они в своих последних моделях пошли по пути комбинированных горелок — там и нижняя подача, и фланцевое крепление форсунок с водяным охлаждением. Кстати, сама компания раньше называлась Лао Ли Технолоджи, и этот ребрендинг в 2021-м, судя по всему, связан как раз с фокусом на биоэнергетику. У них в команде человек 20 технических специалистов — это чувствуется по тому, как проработаны узлы загрузки.

Но вот что важно: даже у них в ранних версиях печей была проблема с подшипниками шнековых транспортеров — ставили стандартные, а при работе с щепой мелкой фракции пыль забивалась так, что через 2–3 месяца требовалась замена. Сейчас перешли на подшипники с лабиринтными уплотнениями, но это добавило к стоимости примерно 7%.

Реальная экономика против рекламных буклетов

Когда читаешь про ?окупаемость за 1,5 года? — это обычно считают по ценам на газ, не учитывая, что биомассу ещё надо довезти и подготовить. Мы в прошлом году считали проект для деревоперерабатывающего цеха в Вологде: сам котёл воздушной печи обошёлся в 4,5 млн рублей, но система сушки сырья и циклонные уловители потянули ещё на 2 млн. И это без учёта того, что пришлось строить навес для хранения щепы — чтобы влажность не скакала.

Кстати, про влажность: есть такой момент, который редко озвучивают. Если брать свежеспиленную древесину, то даже после дробления её теплотворная способность падает почти вдвое compared с подсушенной. И вот тут многие пытаются ставить досушивающие барабаны — но это again рост капитальных затрат. Выход часто ищут в смешивании фракций: например, 60% опилок + 40% лузги риса. Но тогда надо менять футеровку — рисовная лузга даёт больше абразивного износа.

По опыту скажу, что наиболее стабильно работают системы, где есть возможность оперативно менять пропорции топлива. Как раз у Чжисянь в новых моделях я видел модуль под названием ?адаптивная горелка? — там за счёт изменения геометрии воздушных каналов можно сжигать и пеллеты, и щепу, и даже торфяные брикеты. Но на практике это требует тонкой настройки — мы в Карелии две недели возились с настройками, пока не вышли на стабильные параметры.

Технические нюансы, которые не пишут в паспортах

Теплообменники — это отдельная история. Когда проектируешь завод воздушной печи, кажется, что главное — это объём камеры сгорания. На деле же чаще проблемы возникают с тем, что продукты сгорания биомассы содержат пары кислот — особенно если сырьё было с примесями (например, кора деревьев с остатками грунта). У нас в одном из проектов за сезон ?съело? почти 40% толщины труб теплообменника — пришлось ставить элементы из нержавейки, хотя изначально считали, что углеродистой стали хватит.

Ещё момент — система золоудаления. Кажется, что шнек — это просто. Но когда работаешь с золой от сжигания соломы злаковых, там образуется такая мелкая фракция, что обычные уплотнители не держат. Пыль просачивается в подшипниковые узлы, и через месяц шнек заклинивает. Приходится ставить лабиринтные уплотнения плюс систему продувки воздухом — но это again усложнение конструкции.

Кстати, у ООО Сычуань Чжисянь Новые энергетические технологии в описании патентов есть интересное решение — они используют комбинированную систему: основной шнек + вибрационный транспортер для сбора золы из труднодоступных зон. Но насколько это работоспособно при российских зимах — вопрос. Мы пробовали нечто подобное, но при -25°С вибратор замерзал — пришлось делать обогрев корпуса.

Опыт адаптации под российские условия

Большинство заводов воздушной печи, которые поставляются из-за рубежа, рассчитаны на более мягкий климат. У нас же в Сибири при -40°С даже сталь ведёт себя иначе — появляются микротрещины в сварных швах после термических циклов ?нагрев-остывание?. Пришлось в одном из объектов под Красноярском полностью переваривать каркас — усиливать рёбра жёсткости.

Ещё зимняя проблема — конденсат в дымоходах. Когда котёл работает не на полную мощность (например, в межсезонье), температура газов падает, и в трубах выпадает конденсат с примесями кислот. Стандартные решения из Европы не всегда работают — там считают на температуру отходящих газов не ниже 120°С, а у нас бывает, что и при 90°С уже идёт активная конденсация. Приходится либо утеплять газоходы по-серьёзному, либо ставить дополнительные подогреватели.

Интересно, что в последних проектах Чжисянь стали указывать возможность работы при температурах до -50°С — видимо, уже накопили опыт поставок в северные регионы. Хотя я пока не видел их оборудования в работе в Якутии, например — было бы интересно посмотреть, как их системы ведут себя при длительных морозах.

Перспективы и тупиковые ветви

Сейчас многие пытаются делать печи из биомассы с системой газогенерации — мол, это повысит КПД. Но на практике получается, что стоимость установки растёт в 2–3 раза, а надежность падает. Мы в 2020-м пробовали ставить пиролизный блок к обычному котлу — в теории должно было быть эффективнее, но на деле постоянно забивались форсунки вторичного воздуха. В итоге демонтировали этот блок — оставили прямого сжигания.

Ещё одно направление, которое кажется перспективным — это использование агроотходов с высокой зольностью. Но тут надо понимать, что зола — это не просто отход, это ещё и ценное сырьё. Например, зола от сжигания рисовой лузхи содержит до 85% диоксида кремния — её можно продавать производителям строительных материалов. Но для этого нужна система сепарации и очистки — а это опять капитальные затраты.

Возвращаясь к теме заводов воздушной печи — думаю, будущее за гибридными решениями. Не пытаться сделать универсальный котёл ?на всё?, а создавать модульные системы, которые можно адаптировать под конкретный вид биомассы. Как раз у Чжисянь в новых каталогах вижу движение в эту сторону — у них появились сменные горелочные устройства под разное сырьё. Это правильный путь, хотя и удорожает первоначальные вложения.

В целом, если бы меня сейчас спросили — стоит ли вкладываться в завод воздушной печи из биомассы, я бы сказал: да, но только после тщательного анализа именно вашего сырья. И обязательно с запасом по капитальным затратам в 15–20% — потому что в процессе запуска всегда всплывают нюансы, которые не учли в проекте. Опыт Чжисянь и других игроков рынка показывает, что технология рабочая, но требует тонкой настройки под каждый конкретный случай.