Сегодня строительный комплекс республики, включающий в себя освоение сырьевой базы для производства строительных материалов и конструкций, возведение инженерных сооружений и их эксплуатацию, все больше насыщается энергетическими установками, работающими на биомассе. А конкретней, на неизбежно образуемых в отрасли отходах лесопиления и деревообработки при производстве строительных изделий и добыче сырья для них, возведении новых объектов, расчистке полос отвода дорог, в мелиоративном строительстве. Это горбыли, рейки, опилки, дрова, маломерные деревья, ветки, сучья и т.д., пригодные для получения энергии.
Следовательно, в строительном комплексе республики сосредоточены немалые объемы древесных отходов, распорядившись которыми по-хозяйски, можно получить серьезную альтернативу традиционным и постоянно дорожающим импортируемым энергоносителям.
Реально складывающаяся ситуация вокруг энергетики на биомассе пока далека от совершенства. Зачастую дорогостоящее энергетическое оборудование закупается без учета возможностей сырьевой топливной базы и стабильности ее на весь срок эксплуатации данного оборудования. Потребителями одних и тех же сырьевых ресурсов кроме строителей одновременно являются энергетики, агропромышленный комплекс, система образования, здравоохранения и культуры, многочисленный жилой фонд малых и средних городов, сельское население. Известны случаи, когда собственные древесные отходы строительной организации заканчивались в разгар отопительного сезона, а резервы извне не предусматривались.
В последнее время нередки публикации, обосновывающие затратность использования дров и древесных отходов. Но если проанализировать изложенные в них аргументы, становится очевидным, что речь идет о применении старых технологий топливообеспечения и малоприспособленной для этого техники, большом объеме ручного труда. Отсюда низкая производительность, а значит, и высокая себестоимость производства древесного топлива. То же следует сказать и о многочисленном энергетическом оборудовании, работающем на древесных отходах, которое сегодня эксплуатируется с низким КПД.
Учитывая большую актуальность вышеизложенных проблем и нашу многолетнюю работу в области топливообеспечения энергетических установок на биомассе, была поставлена задача разработать концепцию и эффективный механизм такого топливообеспечения, базирующиеся на основных аспектах развития белорусской энергетики. Итогом работы стали обоснованные и сформулированные требования и основные принципы создания перспективной технологии и нового поколения эффективных технических средств для добычи, переработки, транспортировки древесного топлива и подачи его к энергетическим установкам.
Одним из основных условий повышения эффективности использования древесных отходов при получении энергии, как следует из разработанной концепции, является правильный выбор технологии и оборудования для производства и подачи древесного топлива к энергоустановкам. Этот выбор диктуется прежде всего характеристикой используемого древесного топлива, хотя немаловажную роль играют мощность энергоустановки, плечо доставки, проходимость лесосек и дорог и т.д.
Как известно, все образуемые древесные отходы отличаются большим разнообразием по размерам, форме, породному составу, влажности. Поэтому в первую очередь их необходимо превратить в транспортабельный габарит, удобный для дальнейшей работы с ним. Сегодня созданы энергетические установки различной мощности, с помощью которых можно эффективно получать энергию из дров, топливной щепы, опилок, пеллет, топливных брикетов.
Рассмотрим обоснованные нами ресурсосберегающие технологии и технические средства для подготовки вышеуказанных видов топлива из древесных отходов, образуемых в строительном комплексе, в частности в ЖКХ.
Как известно, для уже построенных мини-ТЭЦ, мощность которых превышает 10 МВт, основным топливом является щепа. К сожалению, нередко щепу из дров изготавливают в лесу на дорогостоящих мобильных рубильных машинах, сжигающих дорогое дизельное топливо и загрязняющих тем самым окружающую среду. При этом под погрузкой простаивают щеповозы, и тем дольше, чем больше объем перевозимой щепы. Хотя совершенно очевидно, что на большие расстояния на сортиментовозах выгоднее перевозить дрова, нежели объемный легковесный груз, каковым является топливная щепа. Намного целесообразнее подвозить к мини-ТЭЦ дрова (желательно подсушенные) и получать щепу из них на стационарных рубильных машинах, работающих от более эффективного (в том числе в экологическом отношении) электропривода.
При отдельных энергетических установках смонтированы стационарные рубильные машины, но в основном они “пропускают” бревна диаметром не более 20 см. Однако в массе древесных отходов немало бревен больших диаметров, с пороками или сердцевинной гнилью, которые необходимо сначала пропустить через древокольный станок. Все это существенно снижает эффективность работы рубильных машин, поэтому подбирать их необходимо под максимально возможные диаметры бревен.
Поскольку из леса (по предложенной технологии) вывозятся бревна диаметром 8–10 см и более, оставшиеся тонкомерные деревья, ветви, сучья и вершинки целесообразно измельчать на мобильных рубильных машинах, агрегатируемых с трактором “Беларус-1221” (рис. 1). Такие машины, выпускаемые Минским тракторным заводом, оснащаются манипулятором с захватом древесных отходов, подающим устройством, измельчителем и бункером-накопителем-перегрузчиком щепы вместимостью 10 м3. По мере заполнения бункера рубильная машина перегружает щепу в контейнеры (вместимость каждого около 40 м3), которые в свою очередь с помощью погрузочной системы “мультилифт” устанавливаются на контейнеровоз (рис. 2) для дальнейшего сбора и доставки к близлежащей энергоустановке.
Поскольку объемы древесных отходов невелики, мобильная рубильная машина часто переезжает от одной лесосеки к другой или отдается в аренду организациям дорожной отрасли, расчищающим полосу отвода дорог, мелиоративным организациям, предприятиям “зеленстроев”, очищающим парки, скверы, улицы от нежелательной древесной растительности и заготавливающим топливную щепу. При этом эффективность использования рубильной машины увеличивается.
Для срезки и пакетирования порой труднодоступной древесно-кустарниковой растительности предлагается сменный срезающий и пакетирующий рабочий орган (рис. 3) к многофункциональному экскаватору (рис. 4), который успешно готовит пачки деревьев для измельчения их в топливную щепу уже с помощью рубильной машины. В качестве базовой машины к такому рабочему органу можно рассматривать и технику ОАО “Амкодор” – харвестер “Амкодор-2551”, форвардер “Амкодор-2661”, тягач трелевочный с манипулятором “Амкодор-2243”. Для существенного снижения затрат на закупку этой очень нужной сегодня техники предлагается сделать унифицированный энергетический блок тягача легко стыкуемым с вышеупомянутым технологическим оборудованием. Тогда достаточно будет приобрести один энергоблок, а к нему – только необходимое технологическое оборудование. Под его эксплуатацию (для быстрой окупаемости) целесообразно подготовить специальную программу на уровне министерства или местных органов власти.
Предложенные технология и оборудование позволяют эффективно заготавливать топливную щепу и доставлять ее к энергоустановкам даже при дальности транспортировки до 70–90 км.
Результативность использования местного древесного топлива зависит и от правильного выбора оборудования для подачи топлива в энергоустановку. К сожалению, встречаются энергоустановки, работающие на древесной щепе, а оборудованием для ее подачи в топку служит пневмотранспортная система, эффективно применяемая только при подаче сухих опилок. В рассматриваемом примере на подаче щепы лучше использовать скребковый конвейер. Редко применяется и механизированная подача дров в топку, при том, что механизмы для этого в республике выпускаются. Автоматизация данных процессов, безусловно, повысит продуктивность топливообеспечения на основе древесных отходов.
Таким образом, использование местного древесного топлива может и должно быть эффективным, содействуя повышению энергобезопасности страны, при комплексном научном подходе к данной проблеме.