III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

Вопросы повышения энергоэффективности установок производства тепла, так и самого топлива, являются весьма актуальными как для нашей страны, так и в мировом аспекте. В этом плане Свердловская область являлась и является одним из передовых регионов России, в котором зарождаются инициативы энергоэффективности и активно реализуется областная программа энергосбережения, известная под девизом «Семь шагов к теплу и свету», да и ряд других значимых программ дополняют ее.

Несмотря на то, что главным топливным ресурсом по-прежнему является газ, уголь и мазут, используемый для получения тепла и электроэнергии, в последнее время уделяется большое внимание к возобновляемым источникам тепловой энергии.

Лесной комплекс является поставщиком органических материалов, в том числе и топлива, в виде дров, щепы, опила. Это продукция самого леса и его переработки, в частности, при пилении древесины остаются опилки и мелкие куски, или при варке целлюлозы остается так называемый «непровар» с содержанием лигнина (подобное и при производстве спиртов, фурфурола). В свою очередь, предприятия лесного комплекса, перерабатывая органическое сырье, потребляет значительное количество других энергетических ресурсов - электроэнергии и тепла. Поэтому все эти предприятия частично перерабатывают собственные отходы в тепло, в пар, но некоторая часть их остается не востребованной (см. приложение 1). Так, потенциал экономии энергетических ресурсов целлюлозно-бумажной промышленности может составить 6-11 млн.т у.т [1]. При этом, наиболее значительная часть приходится на теплоэнергию (340-425 млн.Гкал), кроме того, природный газ 0,2-0,5 млрд. м³, нефтепродукты 0,7-1,0 млн.т. С учетом того, что заготовляемая древесина должна перерабатываться полностью, а не экспортироваться в виде пиломатериала, фанерного кряжа и прочих полуфабрикатов в виде баланса.

Поэтому рациональное использование энергоресурсов в лесопромышленном комплексе является весьма актуальной задачей, тем более что лесопромышленная отрасль обладает в энергетическом плане значительной спецификой по возобновляемости энергетических ресурсов [1].

На пути к снижению энергоресурсов существенную роль играют методы оценки энергоэффективности производственных процессов, а также поиск альтернативных видов энергии. При этом, как правило, используются методы составления материальных и тепловых балансов с выходом на топливно-энергетические балансы предприятия и затем отрасли. Однако использование этих методов, а также различных методов нормирования энергопотребления не дали и до сих пор не дают желаемого результата. Поэтому энергоемкость продукции лесного комплекса в нашей стране, намного выше, чем в развитых странах Европы, а коэффициент полезного использования энергетических ресурсов не превышает 35-36 %. Это результаты только промышленного использования энергоресурсов. Абсолютно нет исследований по эффективности использования печного отопления, которым отапливаются больше половины населения в поселках, деревнях и малых городах.

Наряду со сказанным предприятия лесного комплекса весьма неохотно стремятся превращения «отходов в доходы». В работе освещены проблемы, связанные с получением новых видов возобновляемых ресурсов, таких как «искусственные дрова», получаемые из отходов переработки древесины, а также производства пеллет (топливные гранулы), биогаза.

Вместе с тем возможность значительного повышения роли интегрального показателя использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) заключается в способности этого показателя оценить потенциалы энергоэффективности во всей технологической цепочке переработки древесины с выходом на энергоемкость конечной продукции. При этом требуется проведение сквозных суммарных расчетов энергоемкости готовой продукции. Методика полного (сквозного) энергетического анализа уже нашла применение в мировой политике [2]. В нашей стране недавно выпущены ГОСТы, определяющие необходимость использовать показателя энергоемкости продукции при оценке энергоэффективности использования энергоресурсов в технологическом процессе. Методика энерготехнического анализа в наиболее представительном и полном виде разработанная в рамках научной шкалы УГТУ-УПИ и Уралэнергочермета, при этом ее применение ограничивалось в основном металлургическими процессами, но ее также возможно применить и для лесного комплекса [2, 3, 4, 5, 6].

В лесопромышленном комплексе эта методика не нашла еще своего широкого применения, что ограничивает возможности коррекции потенциала энергосбережения и энергоэффективности технологических процессов, тем более, что, как отмечалось, с позиций использования энергоресурсов лесной комплекс отличается значительной спецификой и тем самым снижения нагрузки на экологи.

В данной работе определены общие подходы к оценке технической возможности альтернативной замене дров при печном отоплении эколого-энергетической эффективности возобновляемых источников тепловой энергии, показаны возможности возобновляемых источников топлива, обоснованы причины отсутствия интереса к таким источникам. Бывшие леспромхозы топливной промышленности, превратились в предприятия по заготовке дров для населения и организаций, так например школа в поселке «Заря» красноуфимского района отапливается до сих пор дровами, а сколько таких школ, детских садов, сельсоветов и прочих зданий отапливаются дровами.

Показано, что в России, в отличие от Европы, не находит широкое распространение возобновляемые источники энергии, такие как «искусственные дрова», топливные гранулы (пеллеты) и биогаз, хотя нужно отметить, что производство пеллет за последние шесть лет увеличилось в разы и хорошим спросом пользуется за рубежом. В основном это связано с высокой потребностью их в Европе и наряду с этим только, единичные случаи отмечены использования их в России. По нашему предположению, это связано с тем, что больше 50 % населения России пользуются печным отоплением на твердом топливе, это уголь, дрова и брикеты из торфа, т.е. печные системы не предназначены для применения в них пеллет. Здесь рассматривались печные системы индивидуальных домов и коллективных с печным отоплением. В силу особенности функционирования конструкций рассмотренных печных систем, их перевод на использование топливных гранул невозможно, т.е. необходима полная замена на современные печные устройства, такие как котлы, конструкция которых предназначена для работы с пеллетами. В этом случае возможны альтернативные виды топлива, например «искусственные дрова», которые возможно получать из мелких отходов переработки древесины.

Основные выводы и рекомендации по результатам данной работы сводятся к следующему: переход к возобновляемым источникам топлива неизбежен, но здесь необходим поиск как по снижению цены на пеллеты, поэтому как альтернатива органического топлива выступают «искусственные дрова» без реконструкции печных систем отопления. Мы в работе рассматривали «искусственные дрова» как альтернативу традиционным дровам, используемых в настоящее время для отопления помещений.

Библиографические источники

1. Лисиенко В.Г., Санников С.П., Кириллова Т.С., Ермолаев Э.В., Лутова О.А., Паршина И. Б. Разработка методики оценки энергоэффективности предприятий на основе сквозного энергетического анализа в лесном комплексе // Отчет о научно-исследовательской работе (НИОКР) (№ СЛ-15-156/2007) - Екатеринбург: УГЛТУ, 2007. 82 с.

2. Данилов Н. И. Энергосбережение. Введение в проблему / Н. И. Данилов, А.И. Евпланов, В. Ю. Михайлов, Я. М. Щелоков. - Екатеринбург: Сократ, 2001 - 205 с.

3. Лисиенко В. Г., Щелоков Я. М., Ладыгичев М. Г. Топливо. Рациональное сжигание, управление и технологическое использование. В 3-х книгах/ под ред. В. Г. Лисиенко. - М.: Теплотехник, 2003, книга  1 - 608 с.

4. Лисиенко В. Г., Щелоков Я. М., Ладыгичев М. Г., Хрестоматия энергосбережения. В 2-х книгах/ под пед. В. Г., Лисиенко. - М.: Теплотехник, 2003, книга  1 - 608 с.

5. Лисиенко В. Г., Щелоков Я. М., Розин С. Е., Дружинина О. Г. Методология и информационное обеспечения сквозного энергетического анализа. - Екатеринбург УГТУ, 2001. - 98 с.

6. Лисиенко В. Г., Мехренцев А. Г., Шарнин Ю. А. Энергетический анализ технологических процессов лесоэксплотации. Известия вузов, Лесной журнал, 2003, №3, С. 177-183.

Код для цитирования: Скопировать