Биовъглен. Изпечено. дървени въглища
Технологията за производство на изпечени "черни пелети" е разработена само преди няколко години. Но вече експертите в енергийния сектор говорят за голямо бъдеще за нов вид гориво. За разлика от конвенционалните пелети, новите пелети не се страхуват от влага и имат по-висока калоричност. Освен това те могат да се съхраняват много дълго време, дори и на открито. Новото биогориво може да се използва в котли на въглища без предварителна модернизация. Ето защо се нарича биовъглен.
Буквалният превод - "биовъглен " не разкрива напълно подтекста зад това понятие. И така, какво е биовъглища? Как се появи този термин и какви са характеристиките на технологията зад това име?
Екологичност на биовъглена
Европейският съюз въведе строги регулации, свързани с емисиите в околната среда. В съответствие с принципите, заложени в Протокола от Киото и впоследствие потвърдени от стандартите на европейските страни, емисиите включват не само съединения, които отравят околната среда, но и въглероден диоксид, ако се образува при изгарянето на минерални, невъзобновяеми горива (т.нар. „парникови газове“). Големите ТЕЦ в Европа работят на въглища. Без значение как се почистват емисиите, въглеродният диоксид и част от оксидите на фосфора, сярата и азота попадат във въздуха. Предприятията плащат много значителни глоби за емисии. Заместването на минералните горива с продукти, възпроизведени от природата, напротив, се насърчава, както и всяко производство на енергия от природни ресурси (приливни, вятърни, слънчеви и други подобни електроцентрали).
Най-често срещаната технология за изгаряне на въглища е подаването им в пещта под формата на прах с въздух. Горивото гори ефективно в горелка. За да не променят технологията, биогоривата трябвабъди смачкан. Транспортирането може да бъде по-евтино и лесно, ако горивото е предварително брикетирано. Ето как са изискванията към биовъглищата. към въглища, но с биологичен произход. Този продукт трябва да бъде направен от възобновяеми суровини, които не съдържат компоненти, които генерират вредни емисии, и неговата калоричност не е по-лоша от въглищата (от 17 до 29 kJ / kg). Освен това е желателно да е удобен за транспортиране и подходящ за смилане. По този начин материал от всякакъв растителен материал, подложен на температурни въздействия до всякакъв етап и брикетиран, е подходящ за това определение.
Процес на печене на дърво
"Torrefaction " (torrefaction) - точният превод е "печене". Този термин се появява за първи път във връзка с печенето на кафе, различни ядки, след това започва да се използва във връзка със сушенето на тестени изделия по време на тяхното производство. Сравнително наскоро този термин се използва за мека пиролиза на дървесина. Термичното въздействие върху дървото преминава през няколко етапа.
Първият етап е сушене. Тя от своя страна е разделена на три периода. През първия период, когато в дървото има много влага, скоростта на дифузия на влагата от парчето към повърхността може да бъде по-висока, но е ограничена от скоростта на отстраняване на влагата от топлоносителя от повърхността на парчето. Докато изсъхва, скоростта на дифузия в парчето намалява. Следва втори период, когато скоростта на отстраняване на влагата намалява във всеки следващ момент. Накрая цялата свободна влага изчезва. Влагата, свързана със субстанцията на материала, се отстранява все по-трудно и през третия период скоростта намалява значително. В зависимост от свойствата на дървесината, характеристиките на топлоносителя, температурата на процеса, границите на първия и втория период могат да паднат върху влажносттаоколо 20-30% отн., а критичната точка на преход от втори към трети период в района на 6-8% отн. По правило при технологичните процеси дървесината се суши едва преди края на първия период, а окончателното изсушаване се извършва вече във връзка със следващите етапи на процеса.
Тук трябва да се отбележи, че дебелината на парчето играе важна роля. Невъзможно е да се постигне еднакво изсъхване на всички слоеве дебели трупи. Колкото по-тънко е парчето, толкова по-равномерно се променят характеристиките му по време на нагряване. Това важи и за следващите етапи на топлинно въздействие върху дървото.
Следващият етап се свежда до разцепване на по-термолабилни странични вериги от сложните молекули, които изграждат дървото. Този процес е добре проучен от български учени. През 1926 г. Н. И. Никитин описва този процес в книгата „Очерци по химия на дървото“. Този етап е разгледан подробно и с баланси в книгата на В. Н. Козлов „Пиролиза на дървесина“, публикувана през 1952 г. В много последващи произведения беше разгледана приложната страна на въпроса. Тогава продуктът, образуван на този етап, в съветската литература се нарича "червени въглища". Процесът на този етап се нарича "мека пиролиза", "препиролиза", "форпиролиза". Така че торефикацията изобщо не е нова. Сравнително ново е само името, или по-скоро прехвърлянето му върху дърво, процесът на гниене на който "печене" може да се нарече простичко. Вторият етап („торефикация“) е ендотермичен, т.е. протича с абсорбиране на топлина.
Трети етап, дълбоко термично разлагане на дървесина до образуване на дървени въглища. Този етап е екзотермичен, т.е. се отделя топлина. Това е последвано от четвъртия етап на калциниране на въглища, вече ендотермичен.
Но да се върнем към изпепеляването. Температурният диапазон, в който се случва този етап, изследователитеопределени по различен начин. Несъответствия могат да бъдат открити и в най-новите англоезични публикации, посветени специално на торефикацията в нейното сегашно разбиране. Посочени са стойностиот 160 до 340 °С. Вероятно трябва да се има предвид, че дървесината от различни видове и различно начално съдържание на влага може да постигне необходимите свойства при различни температури.
В допълнение, концепцията за дълбочината на разлагане по време на изпичане не е дефинирана твърде строго. При различни температури е възможна по-голяма или по-малка степен на разцепване на страничните вериги. Времето на престой и дебелината на парчето означават много. За брезова дървесина, според В. Н. Козлов, ако температурата достигне 260 ° C за три часа, добивът на продукта ще бъде около 70%. Посоченото време отчита нагряването, сушенето и процеса на разделяне. Всъщност реакцията започва още едновременно с последния етап на сушене и отнема много кратко време, когато се достигне желаната температура.
Леката пиролиза (торефикация) може лесно да премине към етапа на овъгляване, ако времето на престой или температурата се превишат. След 320-340 °C започват процеси на екзотермично разлагане. Топлината идва директно от самия материал. Температурата продължава да се повишава независимо от външния контрол. Следователно, контролът на торрефикацията изисква внимателен контрол на температурата и навременно отстраняване на материала от горещата зона. По-добре е този процес да се контролира от автоматизация.
Привлекателната страна на изпичането
За потенциалните потребители, изпичането е видът биовъглен, за който вече говорихме. Torreficate е много добър като потенциално гориво за котли, работещи с въглища. Освен това е привлекателен само в гранулирана форма, тъй като проблемите с логистиката и съхранението са значително улеснени. Неговата заслуга по отношение наемисиите са важни предвид натиска, упражняван от властите върху котлите, работещи с въглища в ЕС и някои други страни.
От една страна, грижата за околната среда трябва да подкрепя тази политика. Но от друга страна, в криза се опитват да намалят разходите. В редица страни такива тенденции вече се очертават. Докато по-рано стимулиращите плащания следваха дори замяната на част от черните въглища с биогорива, сега тези плащания идват само в случай на използване на гориво от възобновяеми суровини. Надявам се нашите инвеститори да разберат, че създавайки големи предприятия за производство на торефакция, те стават заложници на политическите решения на чужди държави. Убеден съм, че торефикатът никога няма да играе съществена роля в българската енергетика, той винаги ще бъде само експортен продукт, чиято реализация ще зависи от колебанията в политическия и икономически курс в страните потребители, както и от постоянно растящите цени на транспортните услуги.
Проектирането, изграждането и експлоатацията на пиролизни инсталации за изгаряне на дървени въглища отдавна са усвоени. Изборът на технология обаче се влияе от психологическата нагласа на инвеститорите, които не са запознати с нивото на развитие на дървохимията през съветските години и са уверени, че съвременните технологии съществуват само на Запад.
Смея да твърдя, че нито в ЕС, нито зад граница все още има доказано промишлено оборудване за изпичане. Има не съвсем завършени опитно-промишлени инсталации. Но те се показват на делегациите през онези периоди, когато функционират и не бързат да информират за повреди и проблеми. Хората, които не притежават темата в нейната цялост, остават с впечатлението, че са посетили добре работещи промишлени съоръжения.