Останні кілька років ситуація на ринку паливних гранул починає серйозно змінюватися: все більше  виробників пелет з’являється в США, Канаді, Аргентині, Бразилії і навіть в Австралії; багато енергоконцернів пішли шляхом будівництва своїх пелетних заводів по всьому світу; нарешті, у зв’язку з економічною кризою і через низку інших причин під питанням субсидування урядом Нідерландів використання пелет в теплоенергетиці, а голландські ТЕС — одні з найбільших споживачів індустріальних гранул в світі.

На тлі цих похмурих для багатьох виробників пелет реалій європейські експерти в біопаливній галузі і трейдери бачать перспективу значного розширення ринку за рахунок залучення промислових підприємств найширшого профілю у використання пелет для тепло-і парогенерації. Директор нідерландської біоенергетичної компанії Pure Power, що входить в холдинг World Wide Recycling Group, Рейнд Боонен каже, що дуже складно конкурувати з постачальниками вугілля на ТЕС, адже ціни на вугілля в перерахунку на одиницю теплотворності нижче цін на індустріальні пелети, а от на ринку побутової та промислової тепло- і парогенерації гранули ENplus A1 і А2 (в деяких європейських публікаціях пелети класу ENplus A1 називають побутовими або гранулами преміум-класу, а ENplus A2, нарівні з EN-В — індустріальними) цілком конкурують з газом і нафтопродуктами. World Wide Recycling Group — власник пелетного заводу в Бразилії, а Pure Power — трейдер, сертифікований за нормами EN.

Процес пішов в Німеччині

Найбільша мережа німецьких пралень Frey в баварському місті Бургау з минулого року зробила ставку на деревні пелети. Цілі гори постільної білизни, робочого одягу — до 20 т — проходять щодня через машини тільки однієї з пралень Frey, де для прання, сушіння і прасування постійно потрібна насичена водяна пара. «Для його виробництва в цій пральні — вперше в Німеччині — встановили пелетний паровий котел. Така техніка в Європі поки використовується рідко», — каже інженер проектно-інжинірингової фірми Schmidmeier NaturEnergie GmbH з міста Цайтларна, під Регенсбургом (Баварія), Томас Шмідмайер. Компанія спеціалізується на технологіях мінімізації викидів СО2 в теплоенергетиці.

Основний елемент встановленого в пральні обладнання — паровий котел Lignocal-Biomassekessel виробництва фірми Omnical Kessel- und Apparatebau GmbH, що працює на пелетах класу ENplus A2. Котел значних розмірів (висота 3 м), триходовий (з трьома газоходами), потужністю 1950 кВт (потужність можна східчасто регулювати від 45 до 100%), робочий тиск пари — 12 бар, паропродуктивність — 5 т на годину, ККД — 91%. Апарат оснащений ступінчастою колосниковою решіткою з водяним охолодженням, яка приводиться в рух гідравлікою і розташована безпосередньо в жаровій трубі.

За рахунок відмови від футерування забезпечене швидке регулювання роботи котла; для його розігріву потрібен короткий відрізок часу, що важливо для процесу виробництва пари. У пральні також встановлений газовий котел — для забезпечення безперебійної роботи при пікових навантаженнях, але надалі він буде використовуватися в якості резервного і буде задіяний при зупинках пелетного котла для проведення регламентних робіт, які завдяки автоматичній системі золовидалення проводяться через кожні 1000 годин роботи котла.

Перехід з викопного палива на біомасу для багатьох підприємств в Європі є серйозним психологічним бар’єром  через нерозуміння переваг такої заміни. Багато власників виробництв, котрі планують модернізацію свого технологічного обладнання, недооцінюють істотні вигоди від використання пелет як більш дешевого палива в порівнянні з нафтопродуктами і газом, стандартизованого і тому стабільного за якістю і зручного для перевезення і складування. Але, як показує практика, високі ціни на вуглеводневе паливо змушують більшість підприємств, що використовують парогенеруюче обладнання, в кінцевому підсумку інвестувати в підвищення енергоефективності виробництва, в тому числі і у використання альтернативних видів палива.

У Німеччині в даний час знаходяться в експлуатації близько 20 тисяч парових котлів потужністю від 1 до 20 МВт, паливом для яких є газ або нафтопродукти. Близько 3300 німецьких фірм використовують в своєму виробництві пар: це пивоварні, сироварні та молочні заводи, м’ясокомбінати і бойні, консервні заводи, комбікормові заводи, підприємства промисловості будівельних матеріалів, хімічної та фармацевтичної промисловості та багато інших. Одна з серйозних причин для заміни класичних котлів, що працюють на газі і нафтопродуктах, на пелетні котли — стабільні ціни за останні десять років на індустріальні пелети в Європі: 24-30 євро/МВт год, в той час як ціни на нафту постійно скачуть (в Європі в енергетиці прийнято багато економічних розрахунків виконувати в одиницях вартості отриманої енергії при спалюванні того чи іншого виду палива, і, якщо, наприклад, у приватному секторі клієнта цікавить ціна 1 тони пелет, то на ТЕС або в промисловості оперують вартістю 1 МДж або 1 МВт та їх похідними).

Власниця пралень Frey пані Катрін Фрей в захваті: «Котел працює бездоганно і стабільно, і цінами на нове паливо (пелети) ми дуже задоволені. Згідно з угодою з постачальником, протягом трьох років ціна на пелети для нас буде фіксованою — 180 євро за тонну з доставкою. Завдяки цьому витрати на паливо знижуються більш ніж наполовину в порівнянні з рідким котельним паливом. Для прання 20 тон білизни щодня нам необхідно 5 т пари на годину. Для вироблення 7400 МВт пари на рік ми споживали 785 тис. літрів котельного палива, вартістю 70-75 центів за літр, що обходилося приблизно в 500 тисяч євро. При заміні рідкопаливного котла пелетним з річним споживанням 1600 тон гранул витрати на паливо знизилися вдвічі. При вартості котлоагрегату (з установкою під ключ) 622 тисяч євро витрати окупляться всього за 3,5 роки».

Ще один плюс проектів по заміні викопних видів палива на поновлювані — це скорочення викидів СО2. На фасаді пральні Frey можна побачити плакат: «Ми скорочуємо за рік викиди в атмосферу на 2200 тон СО² за рахунок використання відновлюваних джерел енергії».

А компанія Schmidmeier Natur-Energie GmbH планує установку подібних парогенеруючих котлів на інших об’єктах у Німеччині. Уже ведуться проектні роботи на одному з молокозаводів в землі Північний Рейн-Вестфалія. Мета проекту: заміна котельного обладнання, яке щорічно споживає 720 тисяч літрів нафтопродуктів, котлами, для яких буде потрібно на рік 1445 т пелет. Планований термін окупності інвестицій в 1 млн. євро — чотири роки.

Використання пелет для парогенерації

 Парові котли (часто застосовують поняття «парогенератори» або «парогенеруючі котлоагрегати») призначені для виробництва пари в промислових цілях — для отримання насиченої пари (насиченим паром називають пар, який утворився в процесі кипіння і знаходиться в динамічній рівновазі з рідиною, тобто пар з температурою кипіння води), необхідної для багатьох технологічних процесів у промисловості, і в енергетичних цілях — для виробництва перегрітої пари (перегрітий пар — пар, нагрітий до температури, що перевищує температуру кипіння рідини при тиску, рівному тиску перегрітої пари), що використовується в парових турбінах і рідше в парових машинах для генерації електроенергії.

Паровий котел можна використовувати і як водогрійний — для опалення приміщень, а ось водогрійний котел пристосувати для отримання пари не можна. За конструкцією можна виділити такі типи парових котлів: жаротрубні, або вогнетрубні (сучасна назва — газотрубні), і водотрубні. В жаротрубних (газотрубних) парових котлах гарячі продукти згоряння палива надходять всередину пучка трубок, теплообмін відбувається за допомогою нагрівання теплоносія (води), який омиває поверхню трубок. В водотрубних котлах вода проходить через систему трубок або змійовик, на які зовні впливає жар продуктів згоряння. Водотрубні парові котли за конструкцією значно складніші газотрубних, але мають ряд переваг перед останніми: легше регулюються відповідно до зміни навантаження, швидко розігріваються, витримують значні перевантаження. Крім того, використання водотрубних котлів дозволяє уникнути енерговитрат, необхідних для підтримки пари в робочому (тобто гарячому) стані, а ось в газотрубних котлах такі витрати неминучі навіть при короткочасному припиненні відбору пари.

У загальних рисах процес пароутворення в пелетному котлі можна описати так:

Високий рівень автоматизації сучасних пелетних котлів дозволяє здійснювати плавне регулювання паропродуктивності в широкому діапазоні — залежно від зміни навантаження, забезпечує можливість швидкої зупинки і запуску. Все це сприяє значній економії палива.

Тепер детально зупинимося на пелетних парогенеруючих котлоагрегатах, встановлюваних на різних об’єктах в Німеччині.

Проектно-інжинірингова компанія Schmidmeier Naturenergie пропонує кілька рішень організації процесу парогенерації з використанням пелетного котла. В одному з варіантів за основу взято триходовий (з трьома газоходами) паровий котел виробництва фірми Omnical Kessel — und Apparatebau — одного з провідних світових виробників твердопаливних парових котлів. Економайзер і система очистки вихлопних газів компактно вбудовані в конструкцію котла і забезпечують вміст завислих часток в відведених газах в кількості менше 15 мг/Н м3, що повністю відповідає всім європейським нормам.

В котлі встановлено поперечну перештовхувальну колосникову решітку (Traversalrost), запатентовану і виготовлену компанією Wirtschaftliche Verbrennungs-Technik GmbH, яка реалізувала багато проектів, що стосуються використання біомаси в енергетиці, в Німеччині та Центральній Європі під маркою «Bioflamm».

Після економайзера вихлопні гази проходять через пристрій іскрогасіння і фільтр, в якому за рахунок відцентрової сили відділяється до 99% зважених частинок, а що залишилися найдрібніші частинки відділяються в фільтрі-патроні під впливом імпульсів стисненого повітря. Сепарована пилова суспензія автоматично подається з мультициклона і фільтра в спеціальний контейнер.

Склад для пелет зазвичай розташовують на місці демонтованих ємностей для нафтопродуктів або — у разі заміни газового котла або на новому об’єкті — встановлюють силос місткістю від 100 до 1000 тон пелет. Для 100-тонного силосу достатньо майданчика 3,5×3,5 м (для порівняння: на такій площі можна розмістити ємність для зберігання 50 тисяч літрів рідкого палива), а для 1000 т пелет буде потрібен силос діаметром до 10 м. Пелети поставляються спеціальним автотранспортом, обладнаним пневматичною подачею.

Для іншого варіанту Schmidmeier Naturеnergie пропонує використовувати триходовий котел Lignocal (саме такий котел встановлений в пральні Frey) із ступінчастою колосниковою решіткою з водяним охолодженням (продуктивність пари — від 3 до 10 т/год, тиск пари — до 25 бар). Ступінчаста решітка встановлена в нижній частині шахти котла похило, паливо сповзає по ній у міру згорання. Рівномірний розподіл шару палива забезпечує стійку роботу котла, на яку не впливають проміжки між завантаженнями палива. Завдяки водяному охолодженню колосникової решітки в якості палива можна використовувати біомасу з низькою температурою спікання золи, наприклад, солом’яні гранули.

Третій варіант — мобільний, це контейнерне виконання Plug & Play: котел потужністю до 3250 кВт, включаючи фільтри, обладнання для підготовки води, водяний резервуар для води і всю арматуру. Такий мобільний котел можна використовувати на невеликих підприємствах, а також в якості додаткового або аварійного.

У ФРН, за даними DEPV (Німецької спілки з паливної деревини і пелет), на кінець 2011 року в експлуатації було 155 тисяч пелетних котлів, а річне споживання пелет складало 1,400 млн. тон (90% з них — гранули класу ENplus A1). При перерахунку на один котел виходить в середньому 9 т пелет на рік (основна частина пелетних котлів сьогодні у ФРН — це установки потужністю 20-50 кВт в малоповерхових приватних домогосподарствах, які споживають 5-8 т пелет за опалювальний сезон, але оскільки в статистику включені і котли потужністю більше 100 кВт, то в середньому вийшло 9 т). Якщо перевести з газу та нафтопродуктів на пелети тільки 10% з 20 тисяч парогенеруючих котлів, які експлуатуються зараз в Німеччині, тобто 2 тисячі парових котлів потужністю 1-1,5 МВт, то щорічне споживання пелет класу ENplus A2 складе майже 3 млн. тон. А якщо взяти до уваги, що така заміна палива обіцяє підприємствам значну економію витрат, то подібна перспектива цілком реальна. Нагадаю: ці приблизні розрахунки стосуються тільки Німеччини.