Котел на пелети като източник на топлина за селска къща, Статия в списание "Млад учен"

Категория: Инженерни науки

Библиографско описание:

Разглежда се възможността и икономическата целесъобразност за използване на котел на пелети като източник на топлина за селска къща. Направена е съпоставка на разходите за експлоатация на котел на пелети с някои други видове топлогенериращи инсталации.

Ключови думи: пелети, котел на пелети, топлоизточник, отопление, селска къща.

В селски къщи, където няма възможност за свързване към газопровод, има прекъсвания на електричеството, използват се инсталации за генериране на топлина с автономен източник на енергия - агрегати, работещи с втечнен газ, дизелово гориво, твърдо гориво, многогоривни инсталации. От края на 20-ти век, след изобретяването на отоплителни котли на пелети в Германия, стана възможно да се отопляват къщи с отпадъци от дървообработка [1].

Трябва да се опише накратко структурата на котела на пелети и неговата работа. Фигура 1 е много ясна демонстрация на дизайна на такова устройство. Котлите на пелети са стационарни съоръжения с универсален метод на монтаж. Компонентите на пелетните котли са корпус, горелка, пещ, топлообменник, резервоар за гориво и комин. Топлообменникът е изработен от чугун или неръждаема стомана [2].

Ориз. 1. Пример за конструкция и работа на котел на пелети

Горивото за тези котли е горивни пелети (пелети). Пелетите (пилети, пелети, пелети за дървесно гориво) са цилиндрично пресовани дървесни отпадъци. В чужбина пелетите се използват широко като гориво за автоматизираникотелни, както битови, така и индустриални. В редица европейски страни използването на пелетни котли, които се считат за по-екологични в сравнение с котлите, използващи традиционно гориво, е икономически изгодно, тъй като се подкрепя от държавата (отпускат се субсидии и субсидии за инсталиране на отоплително оборудване на пелети, данъчната ставка е намалена).

Пелетите обикновено са с диаметър 6–8 mm и дължина 5–70 mm, в зависимост от използваните суровини и качеството на производството на пелети, въпреки че трябва да се отбележи, че се срещат и пелети с други размери. Например в Новосибирск се произвеждат пелети с диаметър 10 mm. Суровината за производството на пелети у нас са иглолистни видове, но най-добрите пелети се получават от суровини от твърда дървесина (за това е необходимо оборудване от по-висок клас) [2].

Съществуват и агропелети - гранули, произведени от нестандартни селскостопански отпадъци, включително слънчогледови семки, остатъци от белене на елда и др. Въпреки това, използването им в котли на пелети с ниска мощност е непрактично [9].

Както повечето съвременни топлогенериращи инсталации, котлите на пелети имат високо ниво на автоматизация и осигуряват програмиране на режимите на работа и поддържане на зададената температура. Подаването на гориво от бункера също се извършва автоматично, според нуждите, така че котелът да работи без човешка намеса, например, докато има пелети в работния бункер (до 7 дни и повече). Пелетните котли имат относително висок КПД - 85-95% (в зависимост от цената на агрегата и качеството на използваните пелети).

Мощността на пелетните котли, обикновено инсталирани във вили, варира от 15 до 500 kW. Определя се основно долната граница на предлаганите мощностиикономическа целесъобразност, а горната граница на предложените мощности е свързана с липсата на експериментална и изчислителна база за получаване на предимствата на пелетните котли пред други технологии (намаляване на ефективността под 80%, намаляване на живота на котела до 3–5 години).

Фигура 2 показва една от възможните схеми за отопление и топла вода на частна къща с помощта на котел на пелети.

Ориз. 2. Схема за отопление и топла вода на частна къща с помощта на пелетен котел и резервоар [2]

Трябва да се изброят предимствата, характерни само за котлите на пелети:

‒ без резервоари за гориво под високо налягане със запалимо съдържание (аспект на безопасна работа);

- екологичност - този вид гориво не замърсява околната среда в сравнение с течните петролни продукти [1].

Модерният дизайн на пелетните котли с автоматизация на работните процеси увеличи времето, през което това оборудване може да работи офлайн. Но тези решения не успяха напълно да премахнат следните недостатъци:

1. изисквания за гориво. Метални частици, малки камъчета и др., навлизащи в шнековата система, могат да причинят повреда на системата за подаване на гориво. Препоръчително е да се използват само висококачествени пелети от големи и известни производители.
2. Нужда от обслужване. Дори при използване на висококачествени пелети честотата на почистване на горелката и комина не трябва да бъде по-малко от веднъж седмично. Ако се използват домакински уреди с ниска мощност, такава поддръжка може да бъде по-рядка.
3. Зависимост от електричество. Автоматично отопление на пелети може да се извърши само при наличие на електричество.Автоматизация, захранване с гориво, горелка - всички тези системи на оборудването могат да работят само ако има захранване [3].

В заключение относно разходите за производство на топлинна енергия с помощта на пелетни котли и сравнение с някои други видове гориво (като пример цените на горивата са взети за района на Тула):

- Електрическа енергия. 1 kWh енергия е 3,6 MJ топлина. 3,79 рубли за 1 kWh [4], което означава, че 1 MJ ще струва около 1 рубла.

- втечнен газ. По-ниската калоричност на втечнения газ е 45,2 MJ на 1 kg и струва 27,5 рубли [5], което означава, че 1 MJ ще струва около 61 копейки.

- главен газ. 33,5 MJ топлина на 1 m3 Цената на газа за населението в района на Тула е 5182,95 рубли. за 1000 m 3 (с ДДС) [6]. 1 кубичен метър за населението е 5,18295 рубли, което означава, че 1 MJ ще струва около 16 копейки.

- дизелово гориво. 43,12 MJ топлина на 1 литър. 31,5 рубли за 1 литър [7], което означава, че 1 MJ ще струва около 73 копейки.

- дървесни пелети. Цената на 1 тон пелети (8 mm) е 8000 рубли [8]. 17,17 MJ на 1 kg, което означава, че 1 MJ ще струва около 47 копейки. С ефективност на устройството от 75% - 62 копейки.

Цена на 1 MJ топлина за някои горива

Гориво

Цена на 1 MJ топлина, рубли

---