Нормативные ссылки по стандарту eNplus

ISO/IEC 17025 (2005): Общие требования компетенции при лабораторных проверках и калибровках.

EN ISO 9001 (2008): Менеджмент качества. Общие требования.

EN 14588 (2004)1: Твердое биотопливо - терминология, определение и описание.

En 14961, Teil 1 (2009)1: Твердое биотопливо - спецификация и классы. Часть 1. Общие требования.

EN 14961, Teil 2: Твердое биотопливо - спецификация и классы. Часть 2. Древесные гранулы для неиндустриального использования.

EN 15234, Teil 1: Твердое биотопливо - обеспечение качества биотоплива. Часть 1. Общие требования.

EN 15234, Teil 2: Твердое биотопливо - обеспечение качества биотоплива. Часть 2. Древесные гранулы для неиндустриального использования.

EN ISO/IEC 17020: Общие критерии инспекторских проверок производств различных типов.

EN 45011: Общие требования применения сертификационной системы на местах.

ÖNORM M 7136: Прессование из натурального дерева. Древесные гранулы - обеспечение качества в логистике (транспорт, складирование).

ÖNORM M 7137: Прессование из натурального дерева. Древесные гранулы - требования к хранению у конечного потребителя.

Нанокристаллы целлюлозы как будущее конструкционных материалов

До высушивания материал выглядит как беловатая кашица

Древесина может быть не только легкой и прочной, но и электропроводящей. Именно таковы нанокристаллы целлюлозы (НКЦ), близкие по характеристикам к углеродным нанотрубкам. Правда, в отличие от большинства продуктов с приставкой «нано», по стоимости НКЦ, которые производят из отходов деревообработки, предельно близки именно к древесине.

Компания Pioneer Electronics (Япония) намерена использовать нанокристаллы целлюлозы для изготовления гибких дисплеев следующего поколения, транснациональная корпорация IBM - в производстве электронных компонентов. Разработчики снаряжения для американских военных собираются использовать НКЦ для изготовления легких и сверхпрочных бронежилетов - новый материал сделает их неуязвимыми для пуль, выпущенных из АКМ и АК­74 с любой дистанции. 26 июня 2012 года открыто первое в США промышленное предприятие по производству нанокристаллов целлюлозы.

Ученые и бизнесмены в один голос говорят о блестящих перспективах нового материала. С чем связан ажиотаж? Во-первых, НКЦ регулируемо прозрачны. Во-вторых, за счет тесного взаимодействия вытянутых тонких нанокристаллов, их прочность на разрыв в восемь раз выше прочности нержавеющей стали. Наконец (и это главное), при массовом производстве цена материала приблизится к стоимости плит OSB, даже не к стоимости углеродных нанотрубок - ближайшему аналогу НКЦ по механическим свойствам. «Это натуральная возобновляемая версия углеродных нанотрубок, стоимость которой равна лишь малой доле цены самих нанотрубок», - объясняет Джефф Янгблад из Университета Пердью (США).

Производственные помещения небольшого предприятия CelluForce, в которых выпускается новый материал

Хотите получать прибыль, не особенно вкладываясь? Небольшая опытная фабрика, принадлежащая Лесной службе США, обошлась всего в $1,7 млн. Сейчас она выпускает два типа НКЦ - нанокристаллы и волоконца диаметром до 1 нм. Производство НКЦ начинается здесь с обычной древесины, из которой предварительно удаляются лигнин и гемицеллюлозы. Затем ее перемалывают в древесную массу и гидролизуют в кислоте для удаления посторонних включений. После этого полученную целлюлозу концентрируют до кристаллов, вместе составляющих что-то вроде толстой макаронины, которую можно либо нанести в качестве ламината на ту или иную поверхность, либо подвергнуть дальнейшей переработке, формируя нановолокна. При всей жесткости и прочности материала ему можно придать любую форму. После лиофилизации (мягкой сушки, при которой материал замораживается, а потом помещается в вакуумную камеру, где происходит возгонка жидкости) вещество становится очень легким. Полученный материал может использоваться не только в качестве конструкционного, но и как утеплитель или абсорбент. В последнем случае для его изготовления подойдет любое древесное сырье: ветки, сучья, даже опилки.

Американское производство НКЦ - не первое в мире. В ноябре 2011 года в Монреале (Канада) открылся завод CelluForce, за день производящий тонну НКЦ (диаметр нанокристаллов - около 5 нм, длина - 100 нм). Площадь предприятия всего 315 м², а объем инвестиций - $33 млн. Но CelluForce - скорее демонстрационный объект. По расчетам канадских специалистов, по­настоящему эффективное производство должно выпускать в день 25 т НКЦ. Такое предприятие планируется запустить в ближайшие два­три года, как только продукты CelluForce найдут постоянных покупателей, нуждающихся в поставках больших объемов нового материала.

Американские производители НКЦ уверены: в течение двух лет, по мере отработки технологии, цена конечного продукта упадет до нескольких долларов за килограмм. По мнению ряда экспертов, материал вытеснит и металл, и пластики из автомобилестроения и вообще может сделать искусственные пластмассы пережитком прошлого уже в ближайшее время.

Благодаря варьируемой толщине волокон область применения материала чрезвычайно широка: от изготовления автомобильных кузовов до производства пластиковых пакетов. Но при всех плюсах материал может создать большие проблемы для экологии: в отличие от обычной древесины, он почти не гниет и не горит, то есть без дополнительных мероприятий его биодеградация будет затруднительна. Если же, как планируют канадские производители НКЦ, его начнут массово добавлять в выпускаемые сейчас пластики (прежде всего в полипропилен и полиэтилен), то говорить о его биодеградации просто не придется: в лучшем случае на это потребуются века.

И все же достоинства НКЦ перевешивают недостатки. Настраиваемые прозрачность и отражающая способность, прочность, всего лишь втрое уступающая прочности углеродных нанотрубок (рекордсмену среди известных материалов), но в восемь раз превосходящая стальную, - попробуйте­ка добиться такого от древесных материалов!

По материалам NewScientist www.science.compulenta.ru

Компоненты древесных плит

Приготовление, дозирование и смешивание

В этой статье мы продолжаем рассказ об основных технологических операциях производства древесных плит. После измельчения, сушки и сортирования древесных частиц следует приготовление связующего, точное дозирование клеевой смеси и древесных частиц и смешивание этих компонентов для получения осмоленной стружки (волокна), которая затем поступает на главный конвейер предприятия.

Процесс приготовления связующего заключается в подготовке рабочих растворов смолы и отвердителя, дозировании компонентов и их смешивании. Используемая на российских плитных предприятиях смола КФ-НФП поставляется в концентрации 66±1% при вязкости до 50 с по ВЗ-4 (условная вязкость выражается временем истечения 100 мл смолы через отверстие диаметром 4 мм). Чтобы обеспечить качественное распыление смолы, ее разбавляют водой до концентрации 50-55%, снижая тем самым вязкость до нормативного предела - не более 35 с. Разбавление смолы водой ведет к нежелательному повышению влажности осмоленной стружки и продлению периода прессования плит. Поэтому на предприятиях используют и другой метод: нагревают смолу до 30-35°С в стационарных емкостях или проходных смолоподогревателях. При этом концентрация смолы не снижается, а влажность осмоленной стружки снижается на 8-12%, благодаря чему продолжительность отверждения сокращается на 30-40%.

Согласно схеме подготовки и подачи связующего в производстве трехслойных стружечных плит (рис. 1), высококонцентрированная смола и добавки (кроме отвердителя) смешиваются с водой в баке, оборудованном мешалками и мерными стеклами. Из бака рабочий раствор насосами подается в расходные емкости для внутреннего и наружных слоев. Чтобы дополнительно снизить вязкость состава для внутреннего слоя, можно раствор смолы сначала направлять в смолоподогреватель, а оттуда - в коллектор смесителя.

Растворы отвердителей для наружных и внутреннего слоев готовят по отдельности. Схема одинакова для обоих потоков: в бак сначала заливают теплую (40-50°С) воду, а затем добавляют отвердитель в порошке и мочевину (как поглотитель свободного формальдегида) в соотношениях, указанных в рецептуре отвердителя.

Как правило, связующее для внутреннего слоя отверждается за 30-60 с, для промежуточных слоев за 70-100 с, а для наружных - за 110-130 с. С учетом этого готовят отвердители различной активности: для внутренних слоев берут 20­процентный, а для наружных 3-7­ процентный водный раствор хлорида или сульфата аммония. При высокотемпературном прессовании плит можно в наружных слоях использовать смолу без отвердителя.

Связующее дозируют в смеси или по компонентам. В установке дозирования (рис. 2) компоненты отмеряются только по объему. Смола и отвердитель из емкостей по отдельности подаются дозирующими насосами через фильтры-компенсаторы в лабиринтный смеситель. При этом смола дополнительно проходит через фильтр, а отвердитель - через дозирующий ротаметр. Ротаметр представляет собой вертикальную стеклянную трубку с поплавком: чем больше расход жидкости, нагнетаемой через трубку снизу вверх, тем выше находится поплавок. Отмеренное количество смолы и отвердителя тщательно перемешиваются в лабиринтном смесителе, полученное связующее по гибкому шлангу подается на смешивание с древесными частицами. Наряду с установками непрерывного объемного дозирования в плитном производстве используются установки периодического действия с весовым дозированием. В таких установках емкость с мешалкой (рис. 3) установлена на платформе автоматических весов. В соответствие с выбранным рецептом в емкость закачивается смолы и другие компоненты. Связующее, полученное в результате перемешивания, подается шестеренными насосами в расходные емкости. После полного опорожнения емкости можно выбирать рецепт для другого слоя плиты.

Чтобы обеспечить требуемое соотношение массы древесных частиц и массы связующего, необходимо постоянно дозировать компоненты перед смешиванием. Дозирование стружечной или волокнистой массы может быть объемным, весовым или комбинированным. Весьма удачной конструкцией объемного дозатора является шнековый питатель. Оптимальная частота вращения такого шнека с приводом от двигателя постоянного тока составляет 25-40 об./мин, вместимость питателя - 0,8-1,0 м³, степень заполнения контролируется датчиками уровня. Используются дозаторы и других конструкций: ленточные, барабанные, тарельчатые, электровибрационные.

Объем насыпной стружечной массы зависит от многих факторов: от формы и размеров частиц, породы древесины и ее фракционного состава. В силу этого погрешность объемного дозирования составляет 20-50%. На участке смешивания древесных частиц со связующим погрешность дозирования не должна превышать 4%, поэтому при подаче стружки в смеситель и формировании «ковра» применяют весовое дозирование. Для этого используют весы порционного или непрерывного действия, настраиваемые на массу отвешиваемой порции и продолжительность цикла взвешивания. Цикл рассчитывается в секундах, исходя из часового расхода насыпного материала в потоке. У автоматических порционных весов обычно имеется ковш, створки которого открываются при достижении заданного веса. Точность дозирования составляет ±2%.

Порционные весы сопряжены с винтовым транспортером, который останавливается, как только на весы поступает заданное количество массы. Из весов стружка выходит порциями, а в смеситель она должна поступать непрерывно. Поэтому перед смесителем устанавливают еще и выравнивающий бункер-питатель. Скорость движения донного конвейера бункера выбирается такой, чтобы при расчетном расходе слой стружки на нем составлял примерно треть высоты бункера.

Действие электротензометрических весов основано на изменении омического сопротивления проволочного датчика: весы срабатывают, когда проволока растягивается под тяжестью отмеряемой массы стружки. Удобство этих приборов в том, что показания нескольких весов можно отслеживать с одного контрольного пульта.

Принципиальная схема устройства для одновременного дозирования стружки и связующего дана на рис. 4. В этой системе электрический сигнал измерительного устройства с усилителя пропорционален количеству поступающей стружки. Расходомер определяет фактическое количество связующего, сравнивает его с заданными параметрами и при их несовпадении посылает сигнал для автоматического изменения производительности насоса. Для стабильной работы системы очень важно добиться равномерной подачи стружки в потокомер.

Смешивание насыпного и жидкого компонентов, то есть получение осмоленной стружки происходит в смесителях непрерывного действия. Ранее на заводах с отечественным оборудованием использовались громоздкие смесители шестиметровой длины, в которых связующее распылялось через ряд форсунок, число которых достигало 36, и каждая из них была связана с дозировочным насосом, а стружка перемешивалась лопастным валом. Из-за недостаточной производительности и неудобства в эксплуатации эти установки были вытеснены более быстродействующими и компактными смесителями.

Современные смесители подразделяются на машины с внутренним и внешним вводом связующего. При подаче жидкого компонента изнутри стружка попадает в смеситель (рис. 5) через загрузочную воронку, расположенную тангенциально к цилиндрической камере. Разбрасывающие лопасти, вращаясь, придают стружечной массе форму цилиндра; масса движется поступательно. Связующее подается в смеситель через пустотелый вал, на котором устроены форсунки разной длины. Под действием центробежных сил (частота вращения вала до 1220 об./мин) клей разбрасывается на стружечную массу; благодаря разной длине форсунок осмоляются все ее фракции (чем крупнее частица, тем дальше ее уносит от оси вращения). Осмоленная стружка продвигается в другую зону, где перемешивается лопастями, форма которых способствует размазыванию связующего и передаче его излишков на соседние частицы. Пропитанная клеем стружечная масса выходит через разгрузочную воронку.

Скорость выхода частиц и степень заполнения барабана можно регулировать выходной заслонкой с грузом, открывающейся под действием давления проклеиваемой массы. Регулируются также угол поворота лопастей и зазор между ними и барабаном. Корпус смесителя и быстроходный вал снабжены водяной «рубашкой». Охлаждение предотвращает преждевременное отверждение связующего и сопровождается конденсацией влаги на внутренней стенке барабана и его лопастях. Это ослабляет налипание связующего на рабочие органы смесителя, упрощает его очистку и уменьшает трение стружки о металл. Чтобы еще больше снизить трение, в смеситель вводят парафиновую эмульсию (вместе с клеем или отдельно) - для этого достаточно 0,2­процентной (по массе абсолютно сухой стружки) добавки парафина. Надлежащее качество распыления выдерживается в широком диапазоне расхода связующего - от 560 до 1700 г/мин. Скорость движения сыпучей массы составляет 8-12 м/с, и стружка находится в смесителе всего несколько секунд.

Уход за смесителями с внутренним вводом связующего довольно сложен, к тому же крупные частицы осмоляются в них не полностью. Эти минусы подобных смесителей обусловливает более широкое использование смесителей с наружным вводом. У установок такого типа внутри цилиндрического корпуса имеется вал с лопастями и устройство для распределения связующего, подаваемого снаружи. Сыпучая масса поступает по касательной и спиралеобразным потоком перемещается в зону распыления жидкого компонента, затем - в зону перемешивания. Связующее под небольшим давлением подается через трубки, и его струйки дробятся быстро летящими частицами древесины, с которых излишки клея скатываются по инерции, не успев впитаться.

Конструкция смесителей с такой подачей связующего (в тангенциальном направлении, через трубки) очень проста, их вал и корпус хорошо охлаждаются, а жидкие компоненты можно вводить раздельно. Однако в смесителях этой модели древесные частицы дополнительно измельчаются на входе и в зоне подводящих трубок, что нежелательно для стружки внутреннего слоя. Этот недостаток конструкции несколько ослаблен в модели, схема которой представлена на том же рисунке внизу. У ее смесительного барабана три зоны: первая - цилиндрической формы небольшого диаметра, вторая - конической формы и третья - цилиндрической формы большого диаметра. В первой зоне стружке придается небольшая окружная скорость, так что она винтовыми лопастями перемещается в коническую зону, где окружная скорость движения частиц постепенно возрастает, достигая максимума в третьей зоне. На границе второй и третьей зон предусмотрен дисковый центробежный распылитель для подачи связующего. Щель между дисками распылителя чрезвычайно узкая, благодаря чему обеспечивается высокая дисперсность связующего.

Двухкамерный смеситель (рис. 6) обеспечивает наивысшее качество осмоления стружки. Стружка засыпается в него сверху, через патрубок, расположенный по центру, а клей - через две верхние горизонтальные трубки. В результате встречного вращения двух лопастных валов стружка и клей, интенсивно перемешиваясь, движутся к выходному отверстию по «восьмерке», так что путь, который проходит стружечная масса в процессе нанесения на нее клея, получается довольно большим при сравнительно малой длине смесителя.

Крупноразмерную стружку для плит OSB осмоляют в специальных смесителях. В подобных устройствах камера более объемная, чем в рассмотренных выше установках, а частота вращения лопастного вала ниже. Вследствие этого на осмоление стружки времени требуется в 5-7 раз больше. Стружка подается на винтовой транспортер, что исключает ударные нагрузки на материал и, как следствие, предотвращает нежелательное измельчение крупных частиц. В смеситель можно загружать как жидкий, так и порошкообразный клей.

При изготовлении волокнистых плит мокрым способом древесные частицы осмоляются путем впрыскивания смолы через форсунки в поток сырого волокна. Первоначально древесное волокно для плит MDF (сухой способ производства) осмоляли в барабанных смесителях - как при производстве ДСП. Однако это нередко приводило к образованию смоляных пятен, которые обнаруживались только при лакировании плит. В результате усовершенствования конструкции лопастей мешалки и подбора оптимальной вязкости клея этот недостаток удалось устранить. Сегодня при производстве ДВП сухим способом используется исключительно осмоление сырого волокна в потоке при его движении от рафинера к сушилке. В соответствии с этим методом, клей распыляется через форсунки в поток волокна, движущегося в трубопроводе со скоростью 150-500 м/с (такая скорость достигается благодаря сужению трубопровода в месте расположения форсунок). Сопла, через которые проходит клей, установлены вертикально либо под углом к потоку. Имеются подобные устройства с несколькими дисковыми распылителями. Относительно холодный клей, который распыляется на горячее (с температурой 100-110 °С) волокно, получает своего рода тепловой удар. На поверхности волокон связующее вступает в контакт с органическими кислотами древесины, которые могут ускорить отверждение клея, что нежелательно. Кроме того, велика вероятность одновременной гидролитической деструкции полимера. Эти отрицательные явления можно смягчить, добавив щелочь или меламин в карбамидную смолу.

В результате всех описанных процедур получается осмоленная древесная масса, которая потоком поступает на главный конвейер, где происходит формирование «ковра», его подпрессовка и горячее прессование древесной плиты.

Биомасса как способ защиты окружающей среды

Компания Trollhдttan Energi AB приобрела модульную теплофикационную установку MW Power на биомассе для ТЭЦ Lextorp шведского города Тролльхеттан.

Девиз города: «Тролльхеттан - город с хорошей экологической обстановкой». Расположенный в живописной местности с водопадами, на берегу реки Гета, Тролльхеттан не раз получал награды за стремление сохранить окружающую среду. Забота о чистоте воздуха стала закономерным шагом для энергетической компании Trollhдttan Energi, которая вот уже 100 лет отапливает город и может с полным правом называться градообразующим предприятием. Поэтому сохранение благоприятной экологической обстановки занимает одно из первых мест в списке приоритетов компании.

«Наша цель - производство тепла с минимальным воздействием на окружающую среду, - говорит Магнус Блумстер, директор по эксплуатации системы теплофикации в Trollhдttan Energi. - Экологическая грамотность - это то, вокруг чего строится вся работа компании. Низкая стоимость нашей продукции в условиях непрерывного роста цен на нефть позволяют нам привлекать как муниципальных, так и промышленных потребителей».

Устойчивое производство энергии

Из трех ТЭЦ компании Trollhдttan Energi Lextorp - основная. Модульная электростанция на биотопливе компании MWPower BP 5 DH, установленная на этой ТЭЦ, гарантирует устойчивое производство энергии.

Генерируемая электрическая мощность станции 3,6 МВтэлектр., а тепловая - 17 МВттепла, из которых 12,5 МВттепла вырабатываются паром противодавленческой турбины, а 4,5 МВттепла - конденсатором дымовых газов.

Замена около 35 000 м³ мазута

На ТЭЦ используется запатентованная технология сжигания BioGrate, предусматривающая эффективное сжигание биомассы на колосниковой решетке и низкий выброс NO_x и CO. В качестве топлива выступает смесь коры, древесных опилок и лесосечных отходов, с расходом 22 м³/ч.

По расчетам компании, используемое за отчетный период количество биомассы на ТЭЦ эквивалентно 35 000 м³ мазута.

«Использование биотоплива на ТЭЦ сделало нас менее зависимыми от ископаемых видов топлива, - комментирует г­н Блумстер. - Затраты на топливо снизились на 70%. Несмотря на то что ТЭЦ подобной мощности требует больших затрат на техническое обслуживание, чем станция на мазуте, она окупает себя за 2-3 года».

По-настоящему чистый воздух

Благодаря сжиганию биомассы выбросы СO₂ сократились на десятки тысяч тонн в год.В 2011 году ТЭЦ Lextorp всего выработала 147 ГВт·ч тепла и электричества при эксплуатации в течение 11 месяцев. По словам г­на Блумстера, если половину этого производства перевести на ископаемый вид топлива, выбросы CO₂ в атмосферу составят 26 000 т.

Работа продолжается

«Наши задачи на будущее включают сохранение низких тарифов на теплофикацию и продолжение работы, направленной на недопущение роста цен на топливо. Чтобы оставаться конкурентоспособным на рынке и безопасным для окружающей среды продукт должен сохранять низкую цену. Удовлетворение запросов потребителя - приоритетная задача нашей компании», - сказал г­н Блумстер. Также представитель Trollhдttan Energi высоко оценил сотрудничество с компанией Metso.

Новые биоэнергетические мощности в Прибалтике

Технология производства энергии из биомассы, разработанная компанией MW Power, совместным предприятием компаний Metso и Wärtsilä, играет важную роль в осуществлении политики ЕС и ООН в области климатологии в странах Балтии. Поставка в Эстонию и Латвию двух теплоэлектроцентралей, работающих на биомассе, сделает возможным производство возобновляемой энергии из местных видов топлива.

Теплоэлектроцентрали комбинированного производства тепловой и электрической энергии производительностью 15 MВт тепла и 6,4 MВт электричества каждая будут поставлены для компаний Oü Helme Energia в г. Хельме, Эстония, и SIA Graanul Invest в г. Лаункалне, Латвия. Кроме технологии производства энергии и соответствующего оборудования, в объем поставки входит также система автоматизации структуры цифровой сети Metso DNA. Запуск ТЭЦ Oü Helme Energia запланирован на начало осени 2012 года, а ТЭЦ в г. Лаункалне - на весну 2012 года.

Зеленая энергия для производства зеленой энергии

Поставка упомянутых теплоэлектроцентралей с технологией кипящего слоя (BFB, Bubbling Fluidized Bed) связана с расширением объема изготовления пеллет компанией SIA Graanul Invest. Вырабатываемая ТЭЦ электрическая энергия используется для сушки пеллетного сырья на фабрике заказчика. Для производства энергии используются еловая кора, лесосечные отходы, древесная щепа или фрезерный торф.

Oü Helme Energia - это дочерняя компания AS Graanul Invest, которая является предприятием с частным капиталом, занимающимся биоэнергетикой и производством возобновляемой энергии. Сейчас AS Graanul Invest является самым большим производителем пеллет в странах Балтии и по объемам производства относится к группе из пяти самых значительных производителей пеллет в Европе.

«большой объем поставки и надежные технические решения, приведенные в соответствие с нашими специфическими потребностями, а также хорошие взаимоотношения, которые мы построили с компанией MW Power во время переговоров как в Эстонии, так и в Латвии, имеют для нас огромное значение», - говорит генеральный директор Graanul Invest г­н Рауль Кирьянен.

Запуск в 2012 году

Несмотря на чрезвычайно жесткий график проекта в Лаункалне, работы идут по плану. Монтаж котла завершен, и работы по монтажу трубопроводов продвигаются успешно. В Хельме фундамент для котла готов и монтаж стальных конструкций в работе. Монтаж главного оборудования начнется в ноябре 2011 года.

За исключением выполняемых заказчиком строительных работ по зданиям котлов и фундаментов, в объем поставки компании MW Power входит реализация полного комплекта работ, включая субконтракты. В результате реализации проекта будет создано около 70 рабочих мест.

Использование природных источников энергии

Древесные виды топлива в перспективе будут главным источником возобновляемой энергии в Прибалтике. Поэтому весьма естественно, что использование древесных видов топлива постоянно растет. Эта тенденция связана также с обязательствами Эстонии и Латвии по многим международным экологическим проектам, таким, как Рамочная конвенция ООН об изменении климата, альянс с Евросоюзом и признание его законодательства. Кроме того, общее развитие биоэнергетического сектора привело к значительному росту использования биоэнергии.

Предлагаем вниманию читателей текст доклада генерального директора ЗАО «ВНИИДРЕВ» Александра Шалашова на конференции «Деревообработка в России: лесопиление, плитное и мебельное производство», проходившей в рамках XIII Петербургского Международного лесного форума.

Таблица 1. Производство древесноплитных листовых материалов в России

Рисунок 1. Производство ДСП в 2011 году в сравнении с 2010 годом

Рисунок 2. Производство ДВП в 2011 году в сравнении с 2010 годом

Рисунок 3. Производство фанеры в 2011 году в сравнении с 2010 годом

Рисунок 4. Динамика изменения средних цен на древесностружечные плиты

Рисунок 5. Динамика изменения средних цен на древесноволокнистые плиты

Таблица 2. Готовящиеся к процессу строительства, строящиеся и осваиваемые линии по производству MDF в России

Таблица 3. Готовящиеся к строительству, строящиеся и осваиваемые линии по производству ДСП в России

Таблица 4. Среднее содержание формальдегида в древесных плитах и деталях мебели по результатам испытаний центра «Лессертика»

Таблицы и рисунки смотрите в PDF-версии журнала

В России общие мощности по производству древесных плит и фанеры составляют 13,2 млн м³ в год. Согласно статистическим данным, которые приведены в табл. 1 и содержатся в диаграммах (рис. 1-3), выпуск плит ДСП, ДВП и фанеры в 2011 году превышает показатели 2010 года.

Древесные плиты сегодня и завтра

Внутренний рынок древесных плит (за исключением рынка фанеры) не обеспечивается в должной мере отечественным производством. Поэтому его потребности удовлетворяются за счет импорта, составляющего до 1200 тыс. м³ в год. Спрос растет в среднем на 10 % ежегодно. Экспорт относительно мал и осуществляется преимущественно в ближнее зарубежье. Такая ситуация стимулирует строительство заводов по производству древесных плит.

Производство фанеры превышает потребности внутреннего рынка, до 64 % выпускаемого общего объема отправляется на экспорт. Рост спроса на этот материал в мире стимулирует развитие производства фанеры.

Спрос на плиты OSB полностью покрывается импортом и, по официальным данным, составляет до 400 тыс. м³ в год. Первый завод ООО «ДОК «Калевала» (Петрозаводск, Карелия) мощностью 500 тыс. м³/год начнет работать в 2012 году.Проекты строительства древесноплитных заводов инвестиционно привлекательны, но есть и сдерживающий фактор - довольно высокая стоимость таких проектов - 3-6 млрд руб. в зависимости от мощности и типа производства. Сроки окупаемости 5-6 лет при продолжительности строительства около полутора лет.

Предприятия по выпуску ДСП, MDF и ДВП используют низкосортную древесину и древесные отходы. Для изготовления фанеры необходима круглая древесина (специальный фанерный кряж), для плит OSB - балансы хвойные или осиновые. Необходимость в таком сырье предопределяет размещение древесноплитных производств в составе крупных лесопромышленных комплексов в лесоосвоенных регионах.

Неудовлетворенная потребность внутреннего рынка составляет: по ДСП - около 2,5 млн м³, по OSB - 1,2-1,5 млн м³, по MDF - 0,5 млн м³. Следует отметить, что отечественный рынок мал. Значительные ресурсы экономически доступного низкосортного древесного сырья потенциально позволяют интенсивно увеличивать производство древесноплитных материалов, но при условии выхода российских компаний на внешние рынки сбыта продукции.

Цены на древесные плиты в сравнении с ценами 2010 года продолжают расти (см. рис. 4-5).

В стадии строительства сейчас находятся 19 заводов с приростом мощностей на 2,75 млн м³/год (23 %). Имеется 21 проект по новым заводам ДСП, MDF, OSB и фанеры мощностью 5,37 млн м³/год. Часть из них включены Минпромторгом России в перечень приоритетных в области освоения лесов.

Общий прирост мощностей по древесным плитам и фанере к 2015 году может составить 8,1 млн м³ (рост на 59 %).

Прогнозируется насыщение внутреннего рынка с необходимостью выхода на внешние рынки сбыта. Подотрасль древесных плит в перспективе должна стать экспортно ориентированной - по аналогии с производством фанеры.

В лучшем положении находятся вновь созданные и создаваемые крупные заводы ДСП, MDF, OSB и ДВП, оснащенные современным оборудованием с прессами непрерывного действия.

Новые заводы создаются преимущественно на основе оборудования последних модификаций с ленточно­роликовыми прессами германских фирм Siempelkamp и Dieffenbacher.

Они составляют основу современных линий по выпуску плит ДСП, MDF, OSB, ДВП и LVL. При изготовлении плит на этом оборудовании уменьшаются объемы использования смолы, древесины, тепловой и электрической энергии. Продукция отличается стабильностью качества и при пониженной стоимости древесного сырья обладает конкурентными преимуществами на внешних рынках.

Перспективы отечественного производства древесных плит связаны со строительством подобных заводов мощностью от 200 до 700 тыс. м³/год. Постепенно отмирают производства, оснащенные оборудованием небольшой мощности 1960-1980­х годов.

Сегодня плиты MDF выпускаются на семи линиях общей мощностью более 900 тыс. м³/год. Из них только три линии оснащены современным оборудованием с непрерывными прессами фирмы Siempelkamp.

Строятся или готовятся к строительству шесть линий по производству плит MDF (см. табл. 2).

Общее потребление плит MDF внутренним рынком в 2010 году составляло около 1,1 млн м³/год. В период до 2015 года прогнозируется увеличение емкости внутреннего рынка в 1,5-2 раза - эта потребность будет полностью обеспечена новыми заводами.

Плиты ДСП в стране производят 47 линий общей мощностью 7370 тыс. м³/год. С непрерывными прессами работают пять производств общей мощностью 2160 тыс. м³/год - это около 40 % общего объема производства.

Стране необходимы новые заводы по выпуску плит ДСП с современным оборудованием. По оценкам ЗАО «ВНИИДРЕВ», приемлемая экономическая эффективность предприятия обеспечивается при мощности завода ДСП с непрерывным прессом не менее 250 тыс. м³/год. Оптимальной является мощность от 350 до 500 тыс. м³/год. В ближайшие годы будут введены шесть линий ДСП (табл. 3).

Среди этих предприятий только три производства (общей мощностью 660 тыс. м³/год) оснащаются непрерывными прессами, что недостаточно для переоснащения подотрасли ДСП на новой технико­технологической основе и обеспечения спроса растущего внутреннего рынка. Поэтому до 2015 года на внутреннем рынке дефицит в плитах ДСП современного качества сохранится.

С заботой о безопасности

Обостряется проблема обеспечения экологической безопасности древесных плит и мебели на их основе. В 2008 году изменением к ГОСТ 16371 для мебели введен норматив выделения формальдегида в воздух жилых помещений, равный 0,01 мг/м³ при испытании камерным методом по ГОСТ 30255. Такой же предельно допустимый уровень (0,01 мг/м³) выделения формальдегида в воздушную среду для мебели и плит утвержден решением № 299 Комиссии Таможенного союза стран ЕврАзЭС от 28 мая 2010 года.

Следует отметить, что западноевропейские стандарты на мебель предусматривают другой норматив выделения формальдегида - 0,124 мг/м³, что в 12,4 раза превышает российский для мебельной продукции. Правомерно предположить, что импортная мебель может не соответствовать требованиям ГОСТ 16371 по выделению формальдегида при испытаниях ее камерным методом. Об этом следует информировать потребителей.

В г. Балабаново (Калужская обл.) по заказам отечественных предприятий проводятся испытания деталей мебели на предмет выяснения количества выделяющегося формальдегида с использование однокубовой климатической камеры. Среднестатистические результаты этих испытаний за 2009 и 2010 годы приведены в табл. 4.

Испытания показали, что количество формальдегида, выделившееся из выдвижных ящиков, а также полностью облицованных полок для шкафов, превышает норматив в несколько раз. Аналогичные испытания продолжаются в 2011 году, в том числе для полнокомплектных наборов мебели, в новой 30­кубовой камере, введенной в действие в конце 2010 года.

Выделение формальдегида из мебели определяется совокупностью трех факторов: содержанием формальдегида в древесноплитных материалах; изолирующими свойствами защитно­декоративных покрытий; полнотой покрытия поверхностей, кромок и технологических отверстий в деталях мебели.

Плиты Е­1 с содержанием формальдегида до 8 мг/100 г по перфоратору являются основным материалом для изготовления мебели, и потому класс Е­1 должен быть преобладающим в выпуске древесных плит. Перед производителями плит стоит задача: добиваться снижения содержания формальдегида до уровня не более 4,0 мг/100 г.

Облицовочные материалы должны обеспечивать сокращение выделений формальдегида в 12-15 раз по сравнению с существующими, для того чтобы уложиться в показатель  0,01 мг/м³ по формальдегиду. За последние 20 лет в составе декоративной пленки, используемой для ламинирования древесных плит, с целью экономии затрат массу бумаги сократили со 130 до 70-80 г/м². В итоге ухудшилась изолирующая способность защитных покрытий. Соответственно, увеличилась эмиссия формальдегида через облицованные поверхности. Фактор влияния массы бумаги на эмиссию формальдегида требует специального изучения. Необходимо также продолжение НИР по модификации пропиточных смол для получения полимеров с более плотной трехмерной структурой, чем у применяемых сегодня. Методика определения изолирующих свойств пленочных материалов в этом году разрабатывается ВНИИДРЕВом, планируется применить ее для оценки качества покрытий.

Необходимо отметить, что ГОСТ 16371 на мебель допускает использование деталей из плит с необлицованными или не имеющими защитных покрытий невидимыми поверхностями и кромками щитов и без заделки технологических отверстий. В результате для свободного выхода формальдегида нет препятствий. Необходимо исключить эти допущения и внести изменения в мебельный ГОСТ.

Развитие производства древесных плит взаимосвязано с перспективой развития экспорта, и потому объективно необходимо ориентироваться на требования европейских и международных стандартов по эмиссии формальдегида. Внутренний рынок в ближайшие 3-5 лет будет заполнен плитной продукцией с учетом создаваемых мощностей по ДСП и MDF. Целесообразно будет экспортировать плиты в Западную Европу и Америку. И вот здесь на первый план выходит проблема эмиссии формальдегида.

Например, европейские стандарты EN­312 (ДСП), EN­622 (MDF) и EN­31986 (плиты для строительства) предусматривают для необлицованных древесных плит норматив эмиссии 0,124 мг/м³ воздуха по камерному методу. Этот показатель является основным критерием для экспорта­импорта древесноплитной продукции в странах Западной Европы. Аналогичное положение и в Северной Америке.

Этот норматив для необлицованных плит довольно жесткий. Чтобы уложиться в него, необходимо обеспечить среднее содержание формальдегида по перфоратору для ДСП не более 4,2 мг/100 г, для фанеры - не более 6,0 мг/100 г, для MDF - не более 3,8 мг/100 г. Это значительно меньше 8 мг/100 г, предусмотренных отечественными стандартами.

Несоответствие отечественной продукции европейским нормативам по эмиссии формальдегида будет препятствовать экспорту необлицованных плит ДСП, MDF, HDF и изделий из них. Следует отметить, что отечественная фанера в основном отвечает зарубежным стандартам по экологической безопасности и потому является экспортно ориентированным товаром.

Обеспечение современных требований по формальдегиду зависит от особенностей применяемых технологий и используемых связующих. Лучшие результаты достигнуты на современных линиях по изготовлению плит ДСП, MDF и ДВП, оснащенных ленточно­роликовыми прессами непрерывного действия, одноэтажными и сдвоенными прессами периодического действия. Для обеспечения гарантий экологической безопасности необходимо выдерживать стабильность всех параметров техпроцессов при налаженном производственном контроле, использовании статистических методов управления и эффективной системе менеджмента качества.

Известно, что для получения малотоксичных плит необходимы карбамидоформальдегидные смолы с мольным отношением формальдегида к карбамиду 1,1 и меньше. Из­за короткого срока хранения этих смол оптимальное расстояние для их доставки от производителя потребителю составляет не более 1000 км. Поэтому на крупных заводах древесных плит целесо­образно создавать собственное производство низкомольных карбамидных смол с участками получения концентрированного формалина из метанола.

Для снижения токсичности ДСП в зарубежной практике при их изготовлении применяется система из двух смол с разными периодами отверждения для внутреннего и наружных слоев ковра: для наружных слоев - низкомольная, для внутреннего слоя - высокореакционная смола. Такой вариант с двумя смолами предлагается и фирмой «Метадинеа» из г. Губаха (Пермская обл.). Требуются относительно небольшие затраты на дооснащение производства ДСП емкостями для одновременной работы с двумя смолами.

В качестве варианта решения, способствующего снижению содержания и выделения формальдегида, а также расширению ассортимента плит, целесообразно применение меламиносодержащих связующих, обеспечивающих изготовление малотоксичных ДСП, а также плит влагостойких и повышенной прочности классов РЗ, Р5 и Р7 по европейскому стандарту EN 312.

Промышленность в настоящее время использует импортный меламин, что ведет к значительному удорожанию меламиносодержащих смол, предназначенных для изготовления древесноплитной продукции и импрегнирования декоративной бумаги. Сейчас проблема решается, началось создание мощностей по производству меламина. В ОАО «Невинномысский азот» (Ставропольский край) компания «Еврохим» монтирует установку мощностью 50 тыс. т/год, в ОАО «Тольяттиазот» готовится установка мощностью 20 тыс. т/год с последующим увеличением производительности до 40 тыс. т/год. Оба производства начнут работать к концу 2011 года.

Необходимо внести изменения в отечественные стандарты на древесные плиты, в том числе:

• в ГОСТ 10632 для необлицованных ДСП следует ввести показатель выделения формальдегида 0,124 мг/м³, определяемый камерным методом, предусмотреть показатели для влагостойких, конструкционных и особо прочных плит;

•  в ГОСТ 53208 на плиты древесные моноструктурные необходимо изменить название и включить в этот стандарт ДВП высокой плотности, а также показатель выделения формальдегида.

Для ламинированных плит и фанеры надо ужесточить нормативы по выделению формальдегида. Нужны также национальные стандарты на влагостойкие огнестойкие плиты, ламинированные и окрашенные плиты MDF и ДВП и др. Требуется пересмотреть стандарты на методы определения экологической безопасности древесных плит, фанеры и мебели.

Сегодня сложилась парадоксальная ситуация: отечественные заводы, выпускающие древесные плиты и фанеру, работают на импортном европейском оборудовании по западноевропейским технологиям, используют идентичные зарубежным связующие, однако российские стандарты на продукцию существенно отличаются от европейских. Это приводит к сужению ассортимента и снижению конкурентоспособности российских компаний, затрудняет проведение экспортных сделок. Необходимо приведение в соответствие отечественных стандартов по ассортименту продукции и частично по экологическим требованиям с аналогичными европейскими и международными стандартами.

Совместное сжигание топлива становится все популярнее

Краткий обзор европейских ТЭЦ, использующих совместное сжигание топлива

Продолжаем рассказ об опыте Западной Европы в сфере совместного сжигания различных видов угля и биотоплива на теплоэлектростанциях для выработки тепловой и электрической энергии (начало см. в ЛПИ № 7 (81), 2011 год).

Половина из 10–12 млн т пеллет, производимых ежегодно в мире, используются на ТЭЦ для выработки электроэнергии. Такая практика находит все большее применение в странах, подписавших Киотский протокол: в Бельгии, Нидерландах, Дании, Швеции и Великобритании.

Так как пеллеты, в отличие от других видов топлива из биомассы, обладают хорошими энергетическими характеристиками и являются гомогенным топливом (что облегчает их транспортировку и хранение), они представляют большой интерес для владельцев крупных ТЭЦ. За счет замены части угля на биотопливо при совместном сжигании сокращаются выбросы парниковых газов, уменьшаются эксплуатационные затраты.

Ежегодное потребление угля в мире составляет примерно 3 млрд т. Одна крупная ТЭЦ в среднем сжигает примерно 2 млн т угля в год. Если такая ТЭЦ решит полностью перейти на пеллеты, для ее обеспечения понадобится не менее 1 млн т этого биотоплива. Рассмотрим, как обстоят дела в области использования пеллет в некоторых западноевропейских странах.

Совместное сжигание топлива в Дании

Генератор на ТЭЦ Avedore в Дании

Лидером в Европе по энергетическому использованию биомассы и в том числе пеллет являются страны Скандинавии. Государственные субсидии при поставке «зеленой энергии» и высокие налоги на ископаемое топливо обуславливают все возрастающие объемы использования биомассы.

Датский оператор Dong Energy эксплуатирует в пригороде г. Копенгагена ТЭЦ Avedore с двумя энергоблоками, которые снабжают примерно 200 тыс. домашних хозяйств теплом и производят 1,4 млн кВт/ч электроэнергии. В топках котлов станции сжигают и каменный уголь, и биомассу. На одном из энергоблоков (№ 1) в качестве топлива используется только уголь, но планируется его модернизация, которая позволит сжигать в топках его котлов и биомассу. Поставки угля и пеллет осуществляются морскими судами на собственный терминал ТЭЦ. Для выгрузки используются кран с грейферным захватом и кран пневматического типа. Уголь по транспортеру поступает на открытую площадку, а пеллеты – в бункеры для хранения.

Блок № 2 на ТЭЦ Avedore введен в эксплуатацию в 2001 году. В отличие от блока № 1 он может использовать в качестве топлива газ, нефть и биотопливо, например, тюкованную солому и древесные пеллеты. Блок потребляет 400 тыс. т пеллет в год. На блоке № 2 установлено два котла фирмы BWE (Burmeister & Wain Energy A/S). В одном сжигается солома, в другом – газ, нефть и пеллеты. Произведенный на этих двух котлах пар, приводит в действие турбину. Кроме того, на ТЭЦ для покрытия пиков спроса электроэнергии установлена дополнительно газовая турбина. Отводимое от турбины тепло используется для предварительного подогрева теплоносителя (воды) для котлов энергоблока. При полной нагрузке оборудования в час сжигается 25 т соломы, которая поставляется на ТЭЦ местными фермерами. Энергоблок Avedore 2, мощность которого достигает 800 MВт тепловой и 585 MВт электрической энергии в год, является сегодня крупнейшей ТЭЦ в мире, которая кроме ископаемого топлива использует пеллеты и другую биомассу.

Датское правительство субсидирует станцию, оплачивая подачу «зеленой энергии». Владелец станции получает субсидию в размере 6 евроцентов за каждый киловаттчас энергии. На основании того, что Dong Energy и Vattenfall (шведский энергоконцерн) объявили о планах увеличения использования биомассы на своих ТЭЦ, эксперты прогнозируют рост датского рынка пеллет в энергетике в два раза в течение ближайших пяти лет.

Канадские пеллеты в Бельгии

В бельгийском городе Авирсе энергетический концерн Electrabel в 2005 году первым в мире переоборудовал все котельные ТЭЦ, в которых ранее сжигался уголь, для сжигания пеллет. 1200 т пеллет ежедневно поставляются на ТЭЦ на речных судах по реке Маас из г. Антверпена. Пеллеты производятся в канадской провинции Британская Колумбия, также поступают отдельные партии из Германии, России, стран Балтии, из Финляндии и Швеции.

Согласно законодательству по использованию «зеленого электричества» в Бельгии, национальные компании обязаны предъявлять доказательства того, что потребители в каждом регионе страны получают фиксированную долю энергии, полученной из возобновляемых источников. В связи с этим совместное сжигание угля и биомассы становится все более и более популярным. Во всех провинциях Бельгии на рынке обращаются так называемые «зеленые сертификаты». К началу 2010 года доля «зеленой энергии» в общем объеме потребляемой энергии составляла в Валлонии (регион, в который входит 5 южных провинций страны) – 9%, во Фландрии (бельгийская часть исторической области на Западе Европы) – 6,2%, в Брюсселе (столица страны и центр одноименного региона) – 2,5%.

Бельгийское правительство способствует производству энергии из биомассы на крупных ТЭЦ квотной системой и сертификатами на «зеленую энергию». Модель квот обязывает энергетической компании определенную долю энергии производить из возобновляемых энергоносителей. Выполнение этого обязательства должно быть доказано предъявлением сертификатов на «зеленую энергию». За каждый ее киловатт производитель получает один сертификат. Если у энергокомпании нет возможности самому произвести «зеленую энергию», ему приходится покупать сертификаты на свободном рынке. Из шести ТЭЦ на биомассе компании Electrabel в Бельгии, Голландии и Польше, концерн использует пеллеты на двух (обе расположены в Бельгии).

Биомасса в энергетике Бельгии занимает более 96% от всех возобновляемых источников энергии (ВИЭ), для сравнения: в Нидерландах – около 90%.

Electrabel является одним из основных производителей электроэнергии в Европе. В Бельгии 85% электроэнергии, вырабатываемой компанией Electrabel на основе ВИЭ, производится из топливных гранул. Ежегодно компанией потребляется более 2 млн т биомассы, из которой половина – 1 млн т – топливные гранулы. К 2014 году в компании будут потреблять 3 млн т пеллет в год – столько, сколько, например, в Германии производится за два года. На ТЭС в г. Роденхойте объемы потребляемого топлива распределяются так: 40% гранул и 60% угля. Кроме пеллет Electrabel на всех станциях, работающих на биомассе, использует оливковый жмых, древесную стружку и ил. Рыночную конкуренцию Electrabel составляет еще один европейский энергогигант – E.ON Benelux. Он планирует построить новую ТЭЦ на каменном угле непосредственно в антверпенской гавани. С 2014 года она должна будет вырабатывать 1100 MВт/ч электроэнергии. Планируется в топках котлов станции совместно сжигать и биомассу.

Совместное сжигание топлива в Нидерландах

Как и многие европейские индустриальные государства, Нидерланды потребляют все больше электроэнергии. После того как в 2005 году в национальном энергетическом отчете была констатирована нехватка электроэнергии, пять энергокомпаний страны представили планы строительства новых ТЭЦ на каменном угле. С 2002 года в стране существует компенсация за подачу в сеть электроэнергии, выработанной из возобновляемых источников, т. е. «зеленой энергии». В Нидерландах, так же, как и в соседней Бельгии выработка электроэнергии и тепла путем когенерации на крупных угольных станциях с процентной долей совместно сжигаемой биомассы субсидируется государством. В финансовом плане компенсация, размер которой – 5–6 евроцентов за 1 кВт/ч, представляет собой стимул для энергетических компаний к совместному сжиганию ископаемых видов топлива и биотоплива. Так, например, ведущий голландский энергоконцерн Essent в 2007 году сжег на своих ТЭЦ 1,4 млн т пеллет (из них 900 тыс. т – на станции Amerсentrale). Этот объем соответствует всему объему экспорта канадских пеллет в Европу!

Amercentrale (Essent’s Amer Power Plant) – тепловая электростанция голландского энергетического концерна Essent в муниципалитете Гертруйденберг. Электростанция носит название реки Амер, на левом берегу которой она и находится. Блок № 1 Amercentrale начал вырабатывать электроэнергию в 1952 году. Сегодня на ТЭЦ используется технология совместного сжигания угля и биомассы (в основном, древесных пеллет).

Электростанция состоит из двух блоков, суммарная мощность которых – 1245 МВт электричества и 600 МВт тепла. ТЭЦ обеспечивает значительную часть южной части Нидерландов электричеством и тепловой энергией для отопления жилых домов, производственных и сельскохозяйственных сооружений (теплиц). В настоящее время планируется строительство еще одного блока на 800 МВт, в котлах которого также будет использоваться совместное сжигание угля и биомассы.

Amercentrale сегодня использует биомассы больше, чем любая другая электростанция в Европе. В топках котлов этой электростанции одновременно сжигают биомассу и уголь в соотношении 35:65. Рассматривается вопрос об увеличении доли биомассы при совместном сжигании с углем до 50%, а в перспективе даже до 95%, оставив лишь 5% угля для т. н. подсветки (растопки). Древесные топливные гранулы поставляются на ТЭЦ крупнейшим в мире заводом­производителем пеллет, построенном компанией RWE – совладельцем Essent – в американском городе Уэйкроссе (штат Джорджия); инвестиции в него сотавили 120 млн евро. Ежегодная производительность этого завода – 750 тыс. т топливных гранул.

Мощность энергоблока № 1 – 600 МВт электрической и 350 МВт тепловой энергии. В качестве топлива используются: уголь калорийностью 25 МДж/кг, измельченные древесные отходы и пеллеты качества En­B.

Гранулы доставляются на станцию по реке Амер, тоннаж судов – до 3000 т. Далее гранулы вакуумным способом выгружаются из трюма и поступают по транспортерам на силосы. Для сжигания биомассы в котле типа Schelda не потребовалось модернизации горелок и котла. Биомасса подается на две или три горелки из шести (в зависимости от наличия топлива). В качестве подсветки используется природный газ и – в качестве резерва – нефть. По имеющейся информации, потребление биомассы на блоке № 1 в процентном соотношении к углю составляет более 50%. Электрическая турбина производства концерна АВВ. Для того, чтобы использовать биомассу в качестве топлива, на станции были проведены следующие мероприятия: на реке построен грузовой причал для приема судов с грузом пеллет; приобретен и установлен вакуумный агрегат для выгрузки гранул; построены силосы с транспортерами для гранул.

Немецкий энергоконцерн RWE действует на нидерландском рынке и строит новую ТЭЦ в г. Эмсхавене. Планируемая мощность составляет 1600 MВт. Примерно в конце 2012 года – начале 2013 года эта станция совместного сжигания угля и биомассы начнет вырабатывать электроэнергию.

Еще один пример усиления активности в сфере совместного сжигания в Голландии – новый блок на угольной ТЭЦ Maasvlakte Power Plant 3 (MPP 3), который строится концерном E.ОN Benelux с 2008 года. Так же, как и на уже действующих станциях, на новом блоке MPP 3 электроэнергия будет производиться из биомассы. Запуск блока планируется на начало 2012 года.

Его мощность составит 1100 MВт. По данным Е.ON Benelux, этого достаточно для покрытия 7% внутреннего потребления электроэнергии в Нидерландах. Близкое расположение этого энергоблока к Роттердаму – крупнейшему перевалочному пункту энергоносителей в Европе – и возможность использовать для охлаждения отработанного пара воду из Северного моря – несомненные плюсы этого проекта. Роттердам становится крупнейшем в мире портом по обороту топлива из биомассы.

Совместное сжигание топлива в Великобритании

30% всего количества электроэнергии в Соединенном королевстве вырабатывается на угольных станциях. Это говорит о большом потенциале для внедрения совместного сжигания. Сертификаты на выбросы парниковых газов дали совместному сжиганию ископаемых видов топлива и биомассы за несколько лет серьезный импульс, в результате чего англичане вошли в число крупных импортеров пеллет. В 2008 году российские и канадские импортеры поставили в Великобританию 800 тыс. т пеллет для совместного сжигания и выработки «зеленой электроэнергии». Британский оператор Drax объявил о намерении 10% от всей вырабатываемой на своих электростанциях электроэнергии (около 4ГВт/час) производить путем сжигания биомассы. Это приведет к увеличению общего обема британского рынка пеллет на 1,2 млн т в год. Группа Drax и производитель оборудования Siemens заключили в апреле 2009 года контракт на совместное строительство в Великобритании трех станций общей мощностью 300 MВт, которые будут работать на биомассе и использовать пеллеты. Инвестиционные затраты составят 2 млрд фунтов стерлингов. Drax будет управлять станциями и поставлять биомассу. Siemens поставляет необходимую технологию и оборудование. Первая станция должна быть подключена к сети в 2014 году. Две станции будут расположены около портов Иммингхем и Халл. Местоположение третьей пока не определено. Когда все три станции введут в эксплуатацию, у компании Drax будет примерно 15% в общем объеме производства «зеленой энергии» в Великобритании.

Самая большая ТЭЦ этого концерна – Drax Power Station – вторая по мощности в Европе угольная электростанция (после польской Belchatow Power Station) – вырабатывает 7% электроэнергии всей Великобритании. С 2004 года не ней используется принцип совместного сжигания нефтяного кокса и биомассы(12,5%) – пеллеты из древесины, солома, лузга подсолнечника, скорлупа орехов и косточки оливок, мискантус. В основном все это биотопливо импортируется. Станция потребляет около 1,5 млн т биомассы в год.

Drax Power Station вырабатывает 24 ТВт/ч электроэнергии. Эмиссия СО2 доходит до 22,8 млн т в год. Выход золы – 1,5 млн т в год. Максимальное потребление угля – 36 тыс. т в день, то есть около 9 млн т в год. Уголь поступает как с британских шахт, так и из­за рубежа: в основном из Австралии, Колумбии, Польши, России и Южной Африки. Доставка осуществляется морскими судами, а из портов до ТЭЦ – железной дорогой. На станции применяется специальная карусельная разгрузка без остановки составов (на малом ходу).

Уголь подается в один из тридцати угольных бункеров каждый вместимостью 1 тыс. т. Каждый бункер запитывает две из шестидесяти углеизмельчительных дробилок, каждая из которых может измельчать до пылеобразного состояния 36 т угля в час. На ТЭЦ установлено шесть котлов фирмы Babcock. Пылеобразный уголь от десяти дробилок подается на горелки котла, которые разжигаются пропаном. Из котлов пар подается на турбины. Каждый блок вырабатывает 660 МВт электроэнергии, а суммарная мощность всех 6 блоков – 3 960 МВт.

Drax Group планирует построить еще одну электростанцию на 300 МВт, работающую исключительно на биомассе, а также завод по производству гранул из соломы мощностью 100 тыс. т в год.

Совместное сжигание топлива в Польше

Poludniowy Koncern Energetyczny («Южный энергетический концерн») с 2006 года производит около 160 ГВт/ч электроэнергии, выработанной при совместном сжигании биомассы с углем на трех электростанциях в Сьерже, Лазиске и Яворжно.

Концерн на протяжении длительного времени проводит опыты по совместному сжиганию различных видов биомассы для изучения влияния процесса сжигания и изменения выбросов в атмосферу. Согласно польскому законодательству в сфере энергетики, доля биомассы (без твердых бытовых отходов, ТБО), должна увеличиваться с 5% в 2008 году до 60% в 2014 году.

Совместное сжигание топлива в Австрии

Совместное сжигание газифицированной биомассы и угля является хорошей возможностью уменьшения атмосферной эмиссии на угольных электростанциях. В 1999 году новая установка для совместного сжигания биомассы и угля была запущена в городе Цельтвег. Газификатор биомассы мощностью 10 МВт был установлен на существующей угольной электростанции. Газификатор потребляет 16 м³ биомассы (щепа и кора) в час. Теплотворная способность получаемого газа находится в диапазоне 2,5–5 МВт/м³. Проект, получивший название Biococomb, был демонстрационным проектом ЕС. Он был реализован компанией Verbund совместно с другими компаниями из Италии, Бельгии, Германии и Австрии и частично финансировался Европейской Комиссией.

Совместное сжигание топлива в Германии

ТЭЦ в Йеншвэльде, Германия

ТЭЦ, работающая на буром угле, в коммуне Йеншвальде (федеральная земля Бранденбург), возле г. Котбус в восточной Германии, принадлежит концерну Vatenfall. Суммарная мощность электростанции – 3000 МВт. В качестве основного топлива используется бурый уголь из трех угольных разрезов, находящихся в 70 км от станции. Калорийность угля – 4800–5200 Ккал/кг. Суммарное потребление в сутки при полной нагрузке – 80 тыс. т угля. Выработка электроэнергии составляет 22 млрд кВт/ч в год. В состав каждого из 6 энергоблоков входит два котла типа ЦКС (с циркулирующим кипящим слоем). КПД – 35–36%. Дополнительно происходит сжигание биомассы (ТБО, низкосортной щепы и других древесных отходов), объем которой – до 3,9% от объема потребления угля. На станции установлено контролирующее оборудование перед дымовой трубой для учета выбросов, показания которого считываются как на самой станции, так и в ведомстве по охране окружающей среды ФРГ. Биомасса сортируется прямо на станции, измельчается и подается на общий транспортер вместе с углем. Затраты на реконструкцию станции для организации совместного сжигания биомассы составили около 7 млн евро.

На примере работы этой станции можно увидеть, как сокращаются объемы выбросов в атмосферу при совместном сжигании.

Диоксид серы является главной причиной возникновения так называемых «кислотных» дождей. Для сокращения его выбросов в атмосферу на современных ТЭЦ в дымоходах используют дополнительные устройства обессеривания выбросов. Для сокращения выбросов оксида азота устанавливаются фильтры как каталитического (SCR) так и некаталитического принципа действий (SNCR). Посредством применения электрофильтров происходит снижение выбросов в атмосферу органической пыли.

Из выхлопных газов с помощью устройств обессеривания получают гипс REA: к имеющейся в выхлопных газах двуокиси серы добавляют известняк. Этот гипс, который по своему химическому составу идентичен природному, успешно используется прежде всего в цементной промышленности и в производстве таких стройматериалов, как гипсовая штукатурка, гипсокартонная плита или гипсовый бесшовный пол. Также он находит применение в сельском хозяйстве как минеральное удобрение для улучшения качества почвы. Благодаря своему качеству и чистоте этот гипс может использоваться даже в медицине.

Инвестиции в совместное сжигание

Инвестиционные затраты на ТЭЦ, где используется 100% биомассы, зависят от нескольких условий – таких как вид топлива (древесина, солома, отходы АПК, ТБО и т. д.); технология, применяемая для сжигания биомассы,тип оборудования и мощность станции. Инвестиционные затраты на строительство ТЭЦ с максимальной мощностью 50 МВт , на которых топливо на все 100% состоит из биомассы, составляют от 2 до 5 тыс. евро на киловатт установленной мощности (в среднем – 3,5 тыс. евро в 2010 году).

Что касается совместного сжигания биомассы (древесных пеллет) на угольных электростанциях, то, исходя из расчетов ETSAP (Energy Technology Systems Analysis Program), инвестиционные затраты составляют в среднем 249,5 евро на киловатт выработанной электроэнергии из биомассы при совместном сжигании.

Европейский союз независимо от содержания нового соглашения, которое будет заключено после окончания действия Киотского протокола в 2013 году, принял решение о снижении к 2020 году выбросов до уровня, который на 20% ниже, чем в 1990 году. При соответствующей договоренности с другими странами ЕС может снизить уровень выбросов и до 30%. А Германия готова достичь и 40%­го снижения (по отношению к 1990 году), если ЕС в целом примет этот 30%­й уровень. Великобритания поставила цель достичь 60%­го снижения выбросов в период с 2000­го по 2050 год, в правительстве страны рассматривается вопрос о построении к 2040 году экономики без выбросов парниковых газов.

От пня до готового дома

«Виннэр»

Компания «Виннэр», работающая в Выборгском районе Ленинградской области, уже 18 лет занимается лесозаготовкой, а с 2004 года, после запуска собственного лесопильного завода, производит пиломатериалы экспортного качества. Кроме грамотно организованного лесопильного производства, посещение предприятия нам было интересно тем, что это один из немногих реализованных в России проектов производства каркасных деревянных домов с полным циклом, от заготовки леса до конечного продукта.

В апреле 2011 года Владимир Воробьев, основатель, владелец и генеральный директор компании «Виннэр», принял решение заниматься производством деревянных каркасно-щитовых домов. В мае на выставке Ligna в Ганновере было выбрано оборудование, и уже летом возведено здание цеха площадью 2000 м², а в августе в нем начался монтаж оборудования. Сейчас идет отработка технологии и пробная сборка домов. Планируемая мощность производства - не менее 300 комплектов домов в год.

Лесозаготовка компании «Виннэр»

В активе предприятия лесозаготовительная техника, полностью обеспечивающая лесопильный завод сырьем. Площадь лесных участков, арендованных предприятием, - 77 тыс. га, а годовой объем заготовки - более 260 тыс. м³.

Заготовка ведется двумя бригадами, у каждой из которых по одному харвестеру и по два форвардера; суммарно суточная заготовка составляет 800 м³ древесины. Выход пиловочника достигает 85?%. В лесу круглосуточно работает техника Timberjack, Valmet, John Deere. Наработка каждой машины доходит до 800 моточасов в месяц. Это много - больше общего количества часов в месяце (744). Подсчет наработанных моточасов на харвестерах и форвардерах ведется автоматически, но относительно нормальной нагрузки. То есть техника в компании постоянно работает, по сути, на максимальных оборотах, а гарантия на лесные машины - год, или всего 1 тыс. моточасов.

«Как правило, машины работают хорошо, без серьезного ремонта, в среднем до 15 тыс. моточасов, - рассказывает Владимир Воробьев. - Такой "пробег" машины нарабатывают уже через год-­полтора эксплуатации, и тогда мы делаем капремонт - меняем основные подвижные сочленения и потом работаем до 25 тыс. То есть техника у нас служит не более 3- 4 лет. Ремонт выполняют наши техники, я всегда говорю: "Хочешь сделать хорошо - сделай сам". Поэтому мы не удивлены, что за нашей бэушной техникой, выставляемой на продажу, всегда очередь. Проблем с ее сбытом нет, так как все знают, что машины были в хороших руках и сделан толковый ремонт».

«Расстояние, которое проходит форвардер от места заготовки до лесовозной дороги, должно составлять не более километра, иначе не добиться требуемых объемов заготовки. Поэтому мы строим лесные дороги до каждой делянки, где можно забрать более 200 кубов древесины», - отмечает Владимир Воробьев. Подразделение, отвечающее за дороги, функционирует в компании с 1994 года. Ежегодно строится 25-30 км новых дорог и поддерживается в рабочем состоянии 50-60 км дорог, построенных в предыдущие годы. Помимо строительства дорог, «Виннэр» ежегодно осуществляет лесопосадки на площади 200 га, 70 из которых засаживается вручную. У компании имеется сертификат FSC цепи поставок.

Лесопиление на заводе «Виннэр»

Все заготавливаемые лесоматериалы перерабатываются на лесопильном заводе компании, являющемся самостоятельным юридическим лицом - ООО «Виннэр плюс». Годовой объем пиломатериалов, выпускаемых предприятием, - 70 тыс. м³. Всего на лесопильном заводе работает 70 человек 12­-часовыми сменами, одна смена в день.

Объемный выход пиломатериалов на предприятии в среднем составляет 50?% (от 33 до 65?%, в зависимости от диаметра сортиментов), в опилки уходит 15?% пиловочника, остальное - щепа.

Площадка в поселке Лесогорский находится в 56 км от ЦБК компании UPM-­Kymmene, в 24 км от завода Stora Enso и в 12 км от Светогорского ЦБК (International Paper) - основных потребителей технологической щепы и опилок. «Специфика лесопильного и лесозаготовительного производства требует, чтобы на 100 машин произведенной доски было вывезено 500 машин сыпучих материалов. Поэтому, выбирая место для размещения лесопильного производства, я исходил из того, что образующиеся после деревообработки щепу, кору, опилки, а также отходы лесозаготовки, надо будет вывозить и утилизировать, - рассказывает Владимир Воробьев. - Ведь если щепу не продавать, то лесопиление перестает быть рентабельным, и тогда не выдержать ценовой конкуренции по пиловочнику. Продажа технологической щепы - это запас прочности предприятия».

Для организации лесопиления в 2002 году компания «Виннэр плюс» арендовала заболоченный участок чуть меньше 10 га, расположенный вблизи железнодорожной ветки: предполагалось, что по железной дороге можно будет отправлять продукцию и щепу на экспорт, но в последующие годы тарифы на железнодорожные перевозки настолько выросли, что сейчас доставка готовой продукции и щепы потребителям осуществляется автотранспортом.

Через два года на площадке уже работали линия сортировки лесоматериалов, б/у лесопильная линия SAB и кромкообрезная линия (примечательно, что вся механическая часть линии сортировки лесоматериалов была изготовлена на предприятии силами его сотрудников), а сканер и системы управления были поставлены финской компанией Visiometric Oy. Все лесоматериалы, поступающие на предприятие, сортируются на балансы и пиловочник по геометрическим и качественным показателям. Каждая партия лесоматериалов принимается отдельно и рассортировывается по оборудованным гидравлическим сбросом 26 карманам в зависимости от длины бревна, диаметра, кривизны, сбежистости и направления. Пиловочник сортируется по диаметру с градацией 2 см. Сортименты большого диаметра (от 27 см) раскладываются отдельно вершиной или комлем вперед по разным карманам, для того чтобы их можно было подавать к лесопильной линии уже ориентированными в нужном направлении. Такой способ позволяет отказаться от разворотного стола на участке подачи в лесопильный цех. Линия сортировки работает уже семь лет и позволяет сортировать древесину в автоматическом режиме на скорости 120 м/мин, полностью удовлетворяя запросы производства.

В 2005 году на предприятии были установлены итальянская котельная Uniconfort мощностью 2,8 МВт, предназначенная для сжигания влажных отходов лесопиления, и пять сушильных камер Muhlbock-­Vanicek объемом 150 м³ каждая. В 2007 году в лесопильном цехе смонтировали новую линию SAB. Для окорки пиловочника в лесопильном цехе установлен двухроторный окорочный станок Valon Kone. Окоренный пиловочник через накопительный стол, который также изготовили специалисты компании «Виннэр», подается на первый фрезерно-­брусующий агрегат (PSP 600N) лесопильной линии, на котором горбыльная часть удаляется с двух сторон бревна и перерабатывается в щепу. Силами собственных специалистов скорость вращения фрезерующих дисков на этом станке была согласована со скоростью подачи линии как постоянная при нормальном режиме работы составляющей 55 м/мин. При распиловке мерзлой древесины или особенно крупных сортиментов скорость подачи снижается, при этом уменьшается и длина вырабатываемой щепы, поэтому для полного соответствия размеров производимой щепы требованиям основного покупателя - компании UPM в 2011 году была проведена замена использовавшихся ранее фрезерующих дисков SAB на диски SAB нового поколения с меньшим количеством ножей. Скорость вращения фрезерующих дисков может в любом случае регулироваться путем дополнительной установки частотных преобразователей. Ножи меняют через смену, пилы - 1-2 раза в смену.

   

Операторы, накопившие немалый опыт обслуживания линии, по звуку работающего инструмента способны определить, когда пора менять пилы.

После переработки горбыльной части в щепу на пильном агрегате DWRK 350/2 отделяются боковые доски, которые направляются на кромкообрезную линию. Двухкантный брус поворачивается и поступает на второй фрезерно­брусующий агрегат, где формируется четырехкантный брус, на котором, в зависимости от схемы раскроя, еще может иметься обзол. Полученный брус распиливается на двухшпиндельном многопильном станке DWS 250 с жестким поставом. Необрезные боковые доски подаются на кромкообрезную линию, а центральные доски направляются на линию сортировки пиломатериалов, которая тоже изготовлена на предприятии собственными силами. Работа лесопильной линии автоматизирована: оператор только контролирует позиционирование бревна и процесс подачи и распиловки, а автоматика устанавливает размер бруса, определяемый картами раскроя, которые имеются в памяти системы управления для каждого диаметра.

   

Кромкообрезная линия производства компании EWD была установлена в лесопильном цехе в 2007 году одновременно с оборудованием SAB.

Всего в лесопильном цехе работают пять человек: два оператора на лесопильной и кромкообрезной линии, сортировщик и два упаковщика. На нижнем этаже лесопильного цеха расположены транспортеры для сбора отходов, вибростол, подающий отходы к рубительной машине барабанного типа Vecoplan VTH 65/20/3. Измельченные отходы поступают на участок сортировки, где разделяются на технологическую щепу и опилки. Технологическая щепа и частично опилки отправляются автотранспортом на Светогорский ЦБК. Балансовая древесина, кора, дровяная древесина от лесозаготовки, обрезки, отсев щепы и прочие древесные отходы измельчаются шредером Vecoplan (ротор диаметром 600 мм, 60 ножей, длина ротора 2,5 м), в результате получается топливная смесь, которая отправляется на экспорт в Финляндию. «Ежемесячно мы отгружаем 300 щеповозов по 95 м³, - рассказывает Владимир Воробьев. - Обогреваем Котку (финский город в 65 км от границы с Россией, 180 км от пос. Лесогорский. - Прим. ред.). Там в муниципальной котельной установлены котлы для сжигания влажного топлива. Раньше финнам приходилось докупать 30?% коры, а теперь мы готовим для них нужную топливную смесь. Получается идеальное топливо влажностью 35-50?%».

   

Финский заказ ЗАО «Виннэр» выгоден еще и потому, что котельная предприятия работает на той же смеси. В сутки итальянский котел Uniconfort мощностью 2,8 МВт сжигает не более 60 насыпных м³ смеси. В котельной, работающей в автоматическом режиме, смонтирован самодельный стокерный пол. «Но транспортер подачи топлива в котел надо было делать горизонтальным, - считает руководитель предприятия. - Отходы разные, и при подъеме, особенно зимой, случается засорение, то есть пол нужно поднимать на уровень загрузочной шахты котла».

Линия сортировки пиломатериалов

Часть досок продается на российском рынке. В основном, это доски естественной влажности, использующиеся для опалубки, строительных лесов и прочее. Но большая часть пиломатериалов уходит на экспорт в Италию, Австрию, Германию, Францию и Бельгию с влажностью 16-18?%, а в Финляндию и Норвегию - с влажностью 10-12 и 18-20?%. В России остается только пятая часть изготавливаемых на заводе пиломатериалов.

Светлана Яровая, генеральный директор журнала «ЛесПромИнформ» (слева) о Владимире Воробьеве (справа): «Это человек- энергоноситель»

Сушится доска в камерах периодического действия Mьhlbцck общим объемом 750 м³, тепло для которых вырабатывается в собственной котельной. В связи с планируемым увеличением мощности производства и запуском домостроительного цеха на предприятие уже доставлен и в ближайшее время будет установлен еще один котел Uniconfort мощностью 5,8 МВт (он был выбран в мае на выставке Ligna 2011), а к оборудованию сушильного участка в будущем добавятся еще шесть сушильных камер.

После сушки доска направляется на сортировочную линию (опять же собственного изготовления), где сортируется по размерам и сортам. На линии с пятью горизонтальными карманами работают три человека. Сортировка по размерам осуществляется в автоматическом режиме, а сорт доски назначается оператором. Линия с горизонтальными карманами работает быстро, к тому же доска уже отсортирована перед сушкой, поэтому за смену на линии обрабатывается до 30 пакетов пиломатериалов (около 150 м³).

Отсортированные пиломатериалы упаковываются и отправляются на склад готовой продукции. Часть сухой доски направляется на линию строгания, расположенную в этом же цехе. Линия строгания комплектовалась оборудованием с расчетом на перспективу развития домостроения. Здесь установлен двухпильный ленточно-­пильный станок для деления доски по пласти, который необходим для производства погонажных изделий. Для профилирования пиломатериалов на линии установлен четырехсторонний строгальный станок Weinig Hydromat 2000 с семью шпинделями. Мощность привода седьмого шпинделя - 22 кВт, на нем могут быть установлены пилы для продольной распиловки доски. Сейчас на линии строгания работают пять человек, в основном здесь производится вагонка. Но в ближайшем будущем планируется провести механизацию участка таким образом, чтобы в смену в цехе работали всего четыре человека. Линия будет обеспечивать домостроительный цех погонажными изделиями.

   

Деревянное домостроение от «Виннэр»

Котельная на биомассе Uniconfort Biotec G250

Сушильные камеры Muhlboeck-Vanicek Четырехсторонний строгальный станок Weinig Hydromat 2000 Станок Hundegger Speed-Cut SC3

В домостроительном цехе изготовлены и установлены подъемно­переворотные столы, транспортеры и вспомогательное оборудование. «За одну смену мы должны делать один дом, - рассказывает Владимир Воробьев. - Чтобы добиться такой производительности, необходимо, чтобы все компоненты дома были на складе и склад регулярно пополнялся. Сейчас отрабатываем технологию производства. Для отбора материала на стропильные конструкции и на стеновые панели мы собираемся покупать оборудование для сортировки пиломатериалов по прочности».

Для каркаса щита используется строганая сосновая доска 48?Ч?198 и 48?Ч?98 мм, она обрабатывается на станке Hundegger Speed­-Cut SC3, который предназначен для раскроя и обработки деревянных деталей (сверления, фрезерования, зарезки паза и маркировки). При раскрое стропильных элементов или элементов деревянных рам на этом станке достигается высокая скорость при сохранении точности раскроя. Для обработки плитных материалов используется автоматический раскроечный станок Hundegger Speed­-Panel SPM2, позволяющий выполнять раскрой, фрезерование, сверление и маркировку строительных деталей.

На предприятии изготавливаются одно-­ и двухэтажные дома, причем перекрытия и крыши тоже монтируются из панелей заводской сборки. Для теплоизоляции применяются минераловатные плиты Paroc. Наружную и внутреннюю отделку выполняют в цехе. Здесь же в плиты встраивают элементы инженерных коммуникаций - электропроводку, водопроводные, канализационные трубы и при необходимости трубопроводы отопления. Соединяются панели по особой технологии для максимального исключения «человеческого фактора», при этом панели второго этажа устанавливаются на профилированную часть каркаса. Наружную отделку выполняют с использованием материалов собственного производства - имитатора бруса, вагонки и других, внутренняя отделка - с использованием вагонки, а также закупаемых гипрока и плитных материалов. Для качественной обработки наружных элементов домов строится малярный цех. Дома комплектуются покупными качественными окнами, в основном финского производства - двухрамными деревянными от фирмы Skaala (эти окна одни из лучших на рынке по уровню энергосбережения), а также межкомнатными и входными дверями этой же фирмы, паркетной доской Timberwise и кровельными материалами.

Дома изготавливают четыре бригады, в каждой по четыре человека. Для проектирования домов на предприятии организовано архитектурное бюро, состоящее из трех человек, а для монтажа домов сформирована бригада, которая может собрать дом за 3-4 дня (она укомплектована необходимой грузоподъемной техникой).

Промышленное производство деревянных каркасных домов позволяет существенно снизить их стоимость и добиться стабильно высокого качества изготовления, обеспечить быстроту и точность сборки.

«Наша цель, - рассказывает Владимир Воробьев, - соблюдать стабильно высокий уровень качества и минимизировать затраты на производство, ведь известно, что спрос определяется соотношением "цена - качество", поэтому мы выбираем комплектующие хорошо зарекомендовавших себя производителей и работаем с такими компаниями напрямую. Кроме того, с целью снижения стоимости домов мы стремимся максимально укомплектовать дома еще на производстве».

   

Стоимость облицовки, установки окон, дверей, коммуникаций входит в цену квадратного метра и составляет ее малую часть. Совершенно неоправданно выполнять такие работы при монтаже дома - это дороже и дольше. Для быстроты монтажа домов разработана система крепления наличников и доборных элементов для коробок дверей и окон, при установке достигается прочность и высокая точность соединения. В компании «Виннэр» планируют, что стоимость квадратного метра дома площадью 200 м² с простой кровлей без учета стоимости окон и дверей, но с полной внутренней и наружной отделкой будет составлять около 10 тыс. руб. При комплектации домов более дорогой кровлей, с учетом стоимости дверей и окон цена квадратного метра будет около 17 тыс. руб. «А главное, мы производим дома с учетом российского менталитета, - утверждает Владимир Воробьев. - Если наш дом можно будет легко и качественно собрать самым простым инструментом - этот дом подойдет для эксплуатации в России. Покупатели наших домов могут быть уверены, что у них не возникнет проблем, связанных с браком на производстве, так как вся схема переработки древесины от дерева в лесу до сборки дома грамотно выстроена, и влияние чьей­либо ошибки минимизировано. Столкнувшись с тем, что заказчики домов не всегда четко представляют себе, какой именно дом им нужен, мы уже разработали несколько вариантов оптимальных проектов и дальше будем работать в этом направлении, предлагая заказчикам дома под ключ».

Твердотопливные котлы на щепе

Конструкции и эксплуатация

Первые шаги по использованию котлов для сжигания отходов древесины, в том числе и щепы, были сделаны еще в годы существования СССР. Однако задачу создания технологии эффективного сжигания биотоплива решили западные специалисты, прежде всего в странах Северной Европы - Австрии, Швеции, Финляндии, Дании.

Таблица 1. Котлы различных производителей, работающие на щепе (мощностью от 100 кВт) (Heizomat – HSK-RA-150 149, HSK-RA-200, RHK-AK 154, RHK-AK 850, Hamech, Koeb – Pyrot, Pyrotec, Komforts – AK-150S, AK-1500SK, AK-3000SK, AK-1500(P), AK-3000(P), AK-10000(P), Mawera – Pyroflex FSB, Pyroflex FSR, Polytechnik –PR 500, PR 1000, PR 3000, PR 5000, PR 7000, PR 10000, PR 12000, PR 20000, PR 25000, «Адаптика» – КВр-0,1Да, КВ-0,5Да, КВ-1,0Да, КВ-2,0Да, КВр-0,1Д, КВ-0,5Д, КВ-1,0Д, КВр-0,1Дмг, КВр-0,5Дмг, КВр-2,0Дмг, Бийский котельный завод –ДКВр-2,5-13ПМ, ДКВр-6,5-13-250ПМ, ДКВр-10-13ПМ, ДКВр-10-39-440ПМ, КЕ-6,5-14МТ, КЕ-25-14МТД-ГМ, «Брянсксантехника» – КВр-0,125А, КВр-0,4А, КВр-1,0А, КВр-0,125Д, КВр-0,4Д, КВр-1,0Д, Ижевский котельный завод – КВм-0,63Д-ТЦ-пл, Ижевский котельный завод – КВм-0,93Д-ТЦ-пл, КВм-1,5Д-ТЦ-пл, «Ковровские котлы» – КВТ.200, КВТм.5000, «Содис» – Proton КВу-0,1, Proton КВу-0,5, Proton КВу-0,1А, Proton КВу-0,5А, «Теплоресурс» – КТУ-300, КТУ-1000, КТУ-2500, КМТ-1000, КМТ-3000, КМТ-5000, «Экотерм» КВ-Рм)

Таблица 2. Примеры котлов, работающих на щепе, мощностью от 100 кВт (Biotech HZ 100, Endress USF-W 1000, Eta Hack 200, Evotherm HS 200, Ferro Biomat FBU 300, Froeling Heizkessel LM 1000 KOM, Gilles HPKI-K 1600, Hargassner WTH 200, Compakt HDG, Bavaria 200 HDG, Hans-Juergen Helbig USF-W 800, Herz BioMatic 500 BioControl, Josef Binder SFR-S 1200-1650, Kraft&Waerme aus Biomasse (KWB) Powerfire TDS 300, Lidner&Sommerauer SL 150-T, Lopper Kesselbau Turner 302, Mawera FSB 1700, Nolting VRF 875, Rennergy Systems Hackschnitzelkessel 110, Twin Heat Industryfire 250)

Таблицы смотрите в PDF-версии журнала

Они взяли за основу многое из советских разработок и довели их до совершенства. Несколько забегая вперед, скажем, что по данным одной из приведенных ниже таблиц видно, что только в одной Австрии, которая по территории равна Ленинградской области, действуют десять известных во всем мире компаний, специализирующихся на производстве котлов и другого котельного оборудования самого широкого диапазона для сжигания любых видов твердой биомассы.

Технологии сжигания

Горение биомассы - намного более сложный процесс, чем горение ископаемого топлива. У ископаемых видов топлива, в отличие от большинства видов твердого биотоплива, значительно более высокое качество.

Технологии сжигания твердого биотоплива в виде древесных отходов, таких как щепа, опил, твердые кусковые отходы, в первую очередь можно разделить на сжигание сухого биотоплива (влажностью до 30%) и сжигание влажного биотоплива (влажностью до 50-65%).

Помимо влажности, большое значение для горения имеет размер частиц биотоплива. Мелкофракционное топливо, такое как шлифовальная пыль и стружка, могут сжигаться в виде суспензии (во взвешенном состоянии). Для горения более крупного по размеру топлива, такого как щепа и дробленые кусковые отходы, требуется больше времени, и его обычно сжигают в слоевых топках.

Для сжигания каждого вида биотоплива существует специфическая технология. Котлы, предназначенные для биомассы влажностью менее 30%, нецелесообразно использовать для сжигания влажного биотоплива ввиду неэффективности.

В котлах, в которых сжигается твердое биотопливо (в России сегодня это в основном древесные отходы, а также - в значительно меньшем объеме - отходы агропромышленного комплекса), используются следующие принципы сжигания.

Сжигание в слое

В слоевых топках топливо сжигается слоями на полу из огнеупорного материала или на колосниковой решетке. В топку через слой горящего топлива в активной зоне (зоне горения) с помощью поддува непрерывно подается воздух. Активная зона делится на нижнюю, так называемую кислородную, зону, куда, собственно, и подается воздух и где, после взаимодействия кислорода и углерода топлива, образуются СО и СО₂; на зону восстановления, где увеличивается содержания окиси углерода при взаимодействии СО₂ с раскаленным топливом, и на зоны возгонки и сушки, которые расположены выше первых двух. В зону возгонки подается вторичный воздух для дожигания компонентов горючих газов. Регулируя вышеописанные слои по высоте, можно оптимизировать процесс сгорания топлива в зависимости от его влажности и теплоты сгорания.

Слоевые топки можно разделить на два класса:

• топки, в которых сжигают топливо толстыми слоями и в которые топливо подается из предтопки на решетку с помощью специальных механизмов и подающих устройств. Такие топки могут использоваться при сжигании топлива влажностью до 65% независимо от его фракции. Но у такого оборудования низкая эффективность (коэффициент полноты сгорания) - 50-60%. В некоторых топках топливо высокой влажности может подаваться в основание слоя с помощью гидравлических цилиндров, что обеспечивает медленное и полное сгорание отходов. Если в конструкции топки предусмотрена не одна, а несколько камер сгорания, это позволяет удалять золу из одной камеры, в то время как в других происходит сжигание отходов;

• топки с тонким слоем для сжигания топлива низкой влажности. В таких топках тонкий слой топлива распределяют по решетке. Существуют наклонные решетки, решетки с отверстиями и другие разновидности, которые позволяют топливу продвигаться вдоль решетки в камеру сгорания, при этом первичный воздух к слою поступает снизу, через решетку.

 

В больших топках для равномерного распределения дробленого топлива или более мелких частиц в зоне горения камеры сжигания используются пневматические и механические распределители, что позволяет мелким частицам сгорать во взвешенном состоянии, а более крупным - падать на решетку и сгорать там.

Конструктивно слоевые топки подразделяются на топки со сжиганием в горизонтальном, вертикальном, наклонном, зажатом слоях и на топки с кучевым сжиганием.

В зависимости от относительного положения топлива и решеток, а также от типа последних различают топки с неподвижным слоем и неподвижными решетками; с относительным перемещением топлива вдоль неподвижных решеток и с подвижным вертикально перемещающимся слоем; с периодическим перемещением и перемешиванием топлива на неподвижных горизонтальных решетках; с подвижными колосниковыми решетками прямого и обратного хода и другие. Например, такие, как вращающаяся колосниковая решетка с нижней подачей топлива, запатентованная одной из известных финских компаний. В ней перемещение решетки регулируется таким образом, чтобы обеспечить распределение топлива ровным слоем по всей поверхности решетки.

Для сжигания щепы в настоящее время в основном используются слоевые топки.

Факельное сжигание

Топки с факельным процессом сжигания делятся на топки с пылевыми горелками и вихревые топки. Они используются для совместного сжигания твердой биомассы с углем, а также для сжигания мелкофракционного твердого биотоплива (древесных опилок, щепы, шлифовальной пыли). В топках с пылевыми горелками в целях взрывобезопасности при сжигании опилок и древесной пыли температуру в топочной камере доводят до 900 °C путем предварительного сжигания кусковой древесины, газа или мазута. Если в сжигаемых опилках присутствуют примеси более крупной фракции древесных частиц, в топке устанавливают дожигательную колосниковую решетку. Основным недостатком этого метода сжигания древесно­-шлифовальной пыли является образование на теплообменных поверхностях топки очень плотных сплавленных шлаков.

Для устранения этого и других недостатков сжигания твердого топлива в таких топках был разработан способ сжигания во взвешенном состоянии, так называемый вихревой способ. Сегодня в основном используются вихревые топки циклонного типа - вертикальные и горизонтальные, которые состоят из циклонного предтопка и камеры охлаждения. Основной принцип действия таких топок - это сжигание мелкого топлива в горизонтально или вертикально расположенной камере сгорания путем интенсивного перемешивания в ней потоков воздуха, продуктов горения и частичек топлива. Отсюда и название метода - вихревое сжигание.

В вихревой топке при вводе топлива в топку скорость воздушного потока значительно больше скорости движения частиц топлива, то есть частица топлива постоянно обдувается новыми порциями свежего воздуха, обеспечивающими высокую интенсивность горения. Но по мере потери частицей топлива массы и размера скорость ее движения приближается к скорости движения воздушного потока. В этой части топки воздушный поток уже значительно обеднен кислородом, поэтому, несмотря на малый размер частиц, процесс горения резко замедляется. В результате возникает значительный механический недожог. Увеличению механического недожога способствует центробежная сила, образующаяся в результате кругового движения частиц топлива. При этом более крупные частицы отбрасываются в периферийную область, к стенкам топки, где они не успевают догореть, поскольку температура стенок топки ниже температуры газового потока в центральной части топки. Для устранения механического недожога применяют распределенную по высоте подачу воздуха в топку. Такая подача, с одной стороны, турбулизирует поток и способствует дожиганию мелких частиц, а с другой - отбрасывает крупные частицы топлива в центральную часть топки, где существуют обратные газовые потоки, возвращающие крупные частицы в очаг горения. Разновидностью вихревых топок являются циклонные топки, в которых газовый поток движется в виде двух встречных вихрей - внутреннего и внешнего. Однако у этих топок, как и у циклонов, для сохранения структуры встречных вихрей, имеются ограничения по размерам, и поэтому их производительность невысока.

Для сжигания древесных отходов также используют топки с кипящим слоем, в которых достигается наибольшая эффективность процесса горения. За счет введения в кипящий слой мелкозернистого материала (кварцевого песка и т. п.) многократно повышается тепловая инерция топки, что дает возможность сжигания при более низкой (800-950 °C) температуре в отличие от выше описанных топок. А это позволяет сократить объемы выбросов в атмосферу оксидов серы и азота без специальной очистки выхлопных газов. При низкотемпературном сжигании ослабляется шлакование теплообменников оксидами серы и соединениями хлора и фтора. В результате есть возможность сжигать в таких топках самое низкосортное топливо.

Котлы для сжигания щепы и других древесных отходов

Котлы можно разделить на два основных класса: паровые, которые, как следует из их названия, производят пар для паровых турбин и машин на ТЭС для выработки электроэнергии, технологических нужд и систем отопления, и водогрейные котлы, которые предназначены для горячего водоснабжения (ГВС), отопления и подогрева сетевой воды на ТЭС.

Водогрейные котлы различаются по теплопроизводительности (измеряется в мегаваттах или гигакалориях), температуре и давлению воды, а паровые котлы - по паропроизводительности (малой, средней и большой, измеряется в мегапаскалях или килограммах силы на квадратный сантиметр), давлению (низкому, среднему, высокому и закритичному), температуре производимого пара, температуре питательной воды, а также по типу (вертикально­цилиндрические, вертикально-­водотрубные, экранные).

Котлы также разделяют по материалу, из которого они изготовлены (сталь, чугун); по типу (водотрубные и жаротрубные). В жаротрубных котлах по дымогарным трубкам, расположенным в водяной рубашке, проходят продукты сгорания топлива, а не вода, как в водотрубных котлах, что в разы снижает требование к качеству подготовки воды и увеличивает срок службы котла. К тому же у жаротрубных котлов, в отличие от водотрубных, со временем не падает КПД. В разных котлах по-­разному может быть устроена циркуляция воды: она может быть естественной, принудительной, комбинированной и прямоточной.

Котлы, работающие на древесном топливе, могут обслуживаться вручную. В этом случае в их конструкции необходимо предусмотреть накопительный бак - для того чтобы аккумулировать тепловую энергию от одной загружаемой дозы топлива (полной загрузки). Автоматические котлы, в которых сжигаются щепа или пеллеты, должны быть оборудованы контейнером или топливным складом для топлива. Шнековый питатель подает в котел топливо в зависимости от потребности в тепле того объекта, который обслуживает котел.

Для нормального функционирования котла требуется обеспечить подачу, подготовку и сжигание топлива, подачу окислителя для горения, а также удалять образующиеся в процессе горения продукты сгорания, золу и шлак. К вспомогательному оборудованию, предназначенному для этих целей, относятся:

• дутьевые вентиляторы и дымососы - для подачи воздуха в котел и удаления из него в атмосферу продуктов сгорания;

• топливный склад, бункеры, шнеки, транспортеры - для обеспечения непрерывной подачи топлива в топку;

•  запорно-­регулирующая, предохранительная и контрольная арматура - для отключения и переключения различных приборов и отдельных участков трубопроводов, изменения давления и объема воды, протекающей по трубам, защиты от повышения давления (предохранительные клапаны), проверки уровня жидкости;

• так называемая гарнитура котла - устройства для обслуживания дымового тракта котла и обеспечения взрывобезопасности котла;

•  золо­- и шлакоудаляющее оборудование - комплекс устройств, который служит для очистки дымовых газов с целью охраны окружающей среды от загрязнения и для организованного отвода уловленной золы и шлака;

•  контрольно-­измерительная аппаратура;

• водоподготовительные установки - комплекс устройств, предназначенный для обеспечения обработки исходной воды до заданного качества;

• питательные устройства - группа насосов и трубопроводы для питания котла водой.

 

Типовая котельная для сжигания древесной щепы строится на базе вышеописанных твердотопливных котлов с высоким уровнем автоматизации систем, например, для загрузки топлива из хранилища на решетку, золоудаления, поддержания оптимального режима работы котла и др.

Котельные установки, работающие на щепе, могут быть либо основным элементом тепловой электрической станции (ТЭС), либо выполнять самостоятельные функции. Например, отопительные котельные установки служат для обеспечения отопления и горячего водоснабжения, промышленные - для технологического тепло­ и пароснабжения и т. д. В зависимости от назначения котельная установка состоит из парового или водогрейного котла и вспомогательного оборудования, обеспечивающего его работу.

Специфика использования щепы в теплоэнергетике России

Опыт реализации в регионах России многочисленных программ по внедрению котельных, работающих на древесной щепе и других древесных отходах, показывает, что строительство новых источников теплоснабжения или реконструкция существующих с целью замены ископаемых видов топлива (таких как мазут или уголь) на биотопливо и использования современных технологий сжигания твердой биомассы вполне оправданны и с точки зрения экономики, и с точки зрения экологии.

Для обоснования экономической эффективности использования древесных отходов в качестве топлива применяется комплексный показатель - приведенные затраты, включающие в себя как себестоимость тепла, так и объем капитальных затрат, необходимых для этого варианта производства тепловой энергии. При этом должны быть решены следующие важные проблемы:

- Гарантированное обеспечение котельной биотопливом (создание инфраструктуры для его подготовки, доставки и складирования).

Только 100%-­ное обеспечение щепой, опилом и другим топливом, причем высокого качества (см. публикацию, посвященную качеству щепы для сжигания в котлах, в ЛПИ № 5, 2010), - залог надежной работы котельной. И здесь надо учесть много нюансов, из-­за которых могут возникнуть проблемы. Один из них - отсутствие поблизости от котельной необходимого для загрузки котла количества биотоплива. Вот пример: в одном из регионов России современную котельную, построенную специально для сжигания биотоплива, пришлось переводить на уголь, поскольку из-­за больших расходов на транспортировку стоимость древесного топлива выше, чем стоимость угля. Бывают ситуации, когда потенциальные биоресурсы (опилки, щепа) в основном используются соседним предприятием, выпускающим ДСП и MDF, и для обеспечения работы котельной их уже не хватает. Во многих приграничных районах России ощущается недостаток топливной щепы для внутреннего потребления, так как экспорт этой продукции более выгоден, чем продажа на внутреннем рынке.

На котельных, которые расположены вне крупных деревообрабатывающих комплексов, довольно трудно создать аварийный запас твердого биотоплива, поскольку объем такого склада должен быть очень большим. Целесообразно сжигать древесные отходы по мере их поступления с деревообрабатывающего предприятия, а в качестве резервного топлива использовать другой вид топлива. Поэтому в современных котлах все большее применение находят топки для сжигания нескольких видов топлива, а также комбинированные топки для слоевого и камерного сжигания твердого топлива (факельно­-слоевые топки). В таких котлах в качестве топлива можно использовать как щепу, так и пеллеты, брикеты, кусковые древесные отходы. При переходе на то или иное топливо меняются только система подачи и складирования топлива и режим работы котла. Большинство современных котлов соответствуют этим требованиям.

- Правильный выбор технологии и оборудования котельной применительно к характеристикам используемого топлива (влажность, фракционный состав).

Сжигание щепы, опилок или коры в топках котлов устаревшей конструкции, предназначенных для сжигания угля, неэффективно, так как зачастую у этих древесных отходов значительная влажность, а это приводит к их длительному горению при низких температурах.

Неправильный выбор технологии сжигания и, соответственно, котельного оборудования приводит к тому, что коммунальные службы отказываются использовать щепу в качестве топлива в своих котельных. Вот один из примеров. При запуске в эксплуатацию котельной в октябре 2010 года в пос. Коммунистический в Ханты­-Мансийском автономном округе - Югре, где в качестве базового было использовано оборудование немецкой компании Heizomat GmbH, были сделаны грубые ошибки. В частности, вместо расчетного использования сухой щепы (что было предусмотрено технологией), там начали использовать влажную щепу. Результат был плачевным. Вот цитата из жалобы жителей поселка на имя губернатора ХМАО г­-жи Комаровой: «...Сажа от сгорания щепы хлопьями летит прямо на жилые дома, вокруг котельной все черно, по дороге не пройти». Чтобы не заморозить поселок, пришлось в отопительный сезон 2010-2011 года вместо местного топлива для этой котельной срочно завозить за многие сотни километров подходящее топливо - пеллеты из Сургута и брикеты из Нягани. За счет этого себестоимость выработанной теплоэнергии оказалась значительно выше расчетной. И эти «издержки» покрываются за счет налогоплательщиков. Интересно, что все это случилось после полной замены всех чиновников в профильных департаментах правительства округа, которая произошла с приходом нового губернатора ХМАО. А ведь еще в 2007-2008 годах в рамках многочисленных круглых столов, проведенных прежним руководством Югры, и нескольких международных инвестиционных форумов, прошедших в г. Ханты­-Мансийске, специалисты рекомендовали устанавливать в ХМАО котлы компании «Балткотломаш», что значительно сократило бы капиталовложения в строительство как выше описанной котельной, так и других подобных объектов в регионе. Еще в конце 2008 года делегация, в состав которой входили представители руководства четырех районов ХМАО и представители департаментов ЖКХ и инвестиций, вылетала в Санкт-­Петербург для обмена опытом по строительству котельных на биотопливе с местными коммунальщиками. Но, к сожалению, они не удосужились посетить те районы Ленинградской области, где успешно работают такие котельные, а ограничились лишь встречами со своими коллегами в Смольном и осмотром достопримечательностей города на Неве - за счет окружного бюджета, конечно. Так стоит ли удивляться тому, что успешно начинавшийся в ХМАО в 2006 году процесс перевода муниципальных котельных с угля и мазута на местные виды топлива (щепу, гранулы, брикеты) приказал долго жить? Кроме того, проблемы со сбытом своей продукции возникли и у местных компаний, которые, приступив к производству в округе пеллет (ООО «Сургутмебель») и брикетов (ООО «Югра­ПиниБрикет», пос. Приобье Октябрьского района), рассчитывали сбывать ее в основном на региональном рынке и теперь находятся в затруднительном положении.

В следующем номере «ЛПИ» мы расскажем о некоторых успешных примерах использования биотопливных котельных как в коммунальном хозяйстве, так и на предприятиях лесного комплекса в РФ. А также сделаем краткий обзор работающих в автоматическом режиме на щепе бытовых котлов, которые начали в последнее время составлять конкуренцию пеллетным котлам на рынке топливного оборудования.

Переработка и использование древесной коры

На складах сырья крупных деревообрабатывающих комбинатов, где почти все сырье подлежит окорке, всегда образуются большие запасы коры и производственникам приходится решать, что делать с этими отходами. На каждом предприятии идут по своему пути, выбор которого зависит от множества факторов, и один из главных - экономический.

Но прежде чем рассмотреть варианты решения проблемы, коротко расскажем, что представляет собой кора.

Кора дерева выполняет защитную функцию: предохраняет древесину от механических повреждений, проникновения грибков и насекомых, воздействия резких изменений температуры, испарения влаги.

Между корой и древесиной находится камбиальный слой - это первичная ткань, из которой образуется новое годовое кольцо и за счет которой прирастает кора. У коры два слоя: снаружи - корка, внутри - луб, обес-печивающий движение органических питательных веществ в стволе.

Доля коры у разных деревьев неодинакова и составляет примерно от 6 до 25 % объема ствола. Замечено, что кора дерева тем толще, чем тяжелее условия произрастания. По характеру поверхности кора может быть гладкой, бороздчатой, чешуйчатой, волокнистой и бородавчатой. Химический состав коры мало отличается от химического состава древесины, но содержание минеральных веществ в коре выше (около 4 %). В коре содержится значительно меньше целлюлозы, но присутствуют водорастворимые экстрактивные вещества (до 30 % в хвойных породах). В березовой корке (бересте) содержится до 40 % суберина - пробкового вещества с низкими водо- и газопроницаемостью и теплопроводностью.

Перейдем к рассмотрению вариантов решения проблемы отходов коры в порядке возрастания прибавочной стоимости продукции, изготавливаемой из окоренной древесины.