ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ТОПЛИВНЫХ ГРАНУЛ
1. Введение.
Дефицит энергоносителей в целом по миру и, прежде всего для стран Европы, ускоренными темпами приводит к повышению цен на них и одновременно к поиску альтернативных источников энергии. Наряду с технологией экономного использования традиционных видов топлива - нефти, газа и угля получило развитие относительно новое направление - биоэнергетика. Биоэнергетика основана на использовании возобновляемого сырья растительного происхождения: древесных отходов, отходов от переработки сельхозпродуктов, специализированных посадок лесных культур, рапса и др. Продукцией биоэнергетики может явиться как тепло от непосредственного сжигания отходов (в том числе с высоким содержанием в них влаги), так и изготовленное из них топливо - топливные брикеты или гранулы (т.н. пеллеты), биогаз, дизельное биотопливо, древесный уголь, пиролизный газ. Цены на биотопливо заметно ниже цен на традиционные энергоносители и ожидается, что разрыв в ценах со временем будет увеличиваться.
Топливные гранулы - новая товарная форма биотоплива. Развитию биоэнергетики в Европейских странах во многом способствуют условия Киотского Договора, предусматривающие для прямых потребителей биотоплива существенные экономические выгоды. Это привело к более полному использованию всех доступных видов сельскохозяйственных отходов, как в исходном виде, так и в различных товарных формах и среди них пеллеты оказались наиболее востребованными.
По различным экспертным оценкам, образование соломы после обмолота зерновых на полях составляет от 3 до 5 тн/га. Техника подбора соломы, ее прессование в тюки прямоугольного типа или в валики на полях уже отработана.
Отечественный потенциал по соломе огромен. После уборки зерновых на полях ее остается около 24 млн. тонн. Ежегодный избыток соломы, который можно использовать для получения тепловой энергии, оценивается в 4,85 млн. т ( приблизительно 20 % общего количества). Для сжигания такого количества соломы необходимо установить 13 тыс. малых котлов (менее 1 МВт) и около 700 котлов для централизованного теплоснабжения (от одного до 10 МВт). При этом ежегодная экономия природного газа будет 2,2 млрд. м3, около 5% потребления его в России. Применительно к сельскохозяйственному предприятию средних размеров: при объеме засева полей пшеницы на полях 25 тыс. га объем образования соломы за уборочный сезон составит до 125000 тонн. Среднее расстояние вывоза соломы с полей до места утилизации составляет не более 15 км.
Существующие направления использования соломы.
Сжигание в поле.
Сжигание соломы в поле является наиболее простым и радикальным способом избавления от нее. Практическая польза от такого способа избавления низкая, при этом создается неблагоприятная экологическая обстановка в районе (задымленность).
Использование для подстилки скоту.
В результате такого направления получается прекрасный навоз, который с успехом используется в хозяйстве. Однако потребный объем соломы, который требуется на подстилку в два-три раза ниже объемов ее образования в специализированном на выращивании зерновых.
Запахивание в почву.
Этот способ утилизации соломы, с точки зрения поддержания в почве необходимого объема гумуса, является наиболее целесообразным. Для этой цели зерноуборочные комбайны снабжаются соломорезкой, в результате чего измельченная солома разбрасывается по полю, затем запахивается. Сбор соломы и ее использование в энергетических целях влияют на состояние почвы. Вместе с соломой из почвы удаляются питательные вещества и такие необходимые элементы, как Са, Mg, К, N. В результате этого замедляется рост следующих поколений растений, а во-вторых, усиливается опасность кислования почвы. Решаются указанные проблемы внесением удобрений, возвратом золы и известкованием почвы. Дополнительные затраты на удобрение почв, которые могут понадобиться при не использовании соломы в качестве удобрения, оцениваются примерно в 7 долл./т соломы и не превышают 10% стоимости соломы как топлива. На сегодняшний день проблема обеднения почв за счет энергетического использования соломы рассматривается как решаемая, однако требует дальнейшего всестороннего изучения.

Использование соломы как топлива.
Солому достаточно сложно использовать для сжигания в целях получения тепла. Это связано с неоднородностью соломы, относительно высокой влажностью, малым объемным энергосодержанием, достаточно низкой температурой плавления золы. Объемы соломы и угля, равные по энергосодержанию, различаются примерно в 10-20 раз. В последнее время в Европе появились новые технические решения, которые позволяют использовать солому в качестве топлива. Применительно к соломе используется прямое сжигание (наиболее изучено и коммерчески развито), газификация (находится на демонстрационном уровне развития) и пиролиз (находится на исследовательском уровне развития).
В настоящее время мировым лидером в использовании соломы в энергетических целях является Дания.
В целом считается, что с учетом неиспользуемой до сих пор соломы, в случае вовлечения ее в топливный ресурс, она может покрыть 5,8% потребности страны в топливе. Датская компания "Пассат" продала по всей Европе более 120 тыс. единиц малых котлов (до 300 кВт). С целью получения тепловой энергии, солома используются в Австрии (несколько фермерских установок, 5 тепловых станций) и в Швеции (около 70 фермерских установок и 5 тепловых станций, применяющих солому в качестве дополнительного сырья). В Финляндии и Франции находятся по одной тепловой станции и несколько фермерских котлов, использующих солому, мощностью менее 1МВт. В Китае предполагается строительство первой ТЭЦ, работающей на соломе. Общие капиталовложения составят 34 млн. долл. Электростанция будет оборудована закупленным в Дании генератором, в качестве топлива использующим солому. Ее ввод в эксплуатацию обеспечит сжигание 200 тыс. тонн соломы в год, а годовая выработка электроэнергии составит 120 млн. квт/час, при этом ежегодно будет сэкономлено 160 тыс. тонн угля. В Польше в 1999 году эксплуатировалось 10 станций централизованного теплоснабжения, оснащенных соломосжигающими котлами мощностью 1-10 МВт, и 75 малых и средних соломосжигающих агрегатов мощностью от 30 до 500 кВт. Причем первый котел в Польше появился только в 1994 году, а сейчас на польском рынке работает около 10 производителей и поставщиков соломосжигающих установок. В Молдавии на соломенное отопление в порядке эксперимента, переводятся шесть сельских школ в различных районах республики. В одном из сельских лицеев при пользовании старого котла с КПД 40-50%, расходовали одну тонну угля в день, и он отапливался только в дневное время. Сейчас там расходуют так же одну тонну соломы в день и топят круглосуточно. В целом по миру солома является пока невостребованным топливным ресурсом и в отдельных странах начинается проявляться к ней практический интерес.

Солома как сырье: форма, стоимость.
Пока на текущий момент времени солома не является товарным продуктом, имеющим свою цену. Каждое хозяйство по своему усмотрению распоряжается образующейся на полях соломой. В Западной Европе солому хранят в тюках, сформированных пресс-подборщиками. Наибольшее распространение получили цилиндрические и прямоугольные типы тюков:
- прямоугольные небольшие брикеты массой 10-15 кг; используются в небольших фермерских котлах;
- цилиндрические брикеты диаметром 1,5 м, высотой 1,2 м, массой 200-300 кг; используются в фермерских котлах;
- прямоугольные брикеты среднего размера 0,8х0,8х1,7 м, массой 150 кг; используются в крупных фермерских котлах;
- прямоугольные крупные брикеты (брикеты "Хесстона") размером 1,2х1,3х2,4 м, массой 450 кг; используются на тепловых станциях.
Хранение соломы может осуществляться различными способами. По степени удешевления стоимости хранения они располагаются следующим образом: хранение соломы в амбарах, в «голландских» амбарах (представляют собой крышу и опоры), под брезентом, под пластиком, под открытым небом. Способ хранения влияет на качество соломы. При хранении в стогах под открытым небом около 10% соломы становится непригодной для энергетического использования. Хранение в «голландском» амбаре также может привести к ухудшению качества соломы, поскольку влажность наружного слоя толщиной 0,5 м при этом возрастает до 20‑25%.
Когда солома начинает рассматриваться как энергоресурс, она получает собственную цену. На первом этапе в процессе уборки комбайн оставляет за собой полосу соломы. Для получения брикетов за ним должен идти трактор, оснащенный пресс-подборщиком (он стоит 8 тыс. евро). В 2006 году продажная цена брикетированной соломы была $ 27 за тонну с учетом транспортных расходов. Себестоимость товарной соломы в тюках по предварительным подсчетам должна составлять порядка 17-18 долларов.
По данным специалистов Сибирской АН. Для условий Сибири надо исходить из цены на солому 80 коп. за 1 кг, что означает, что за рулон весом 500 кг, находящийся непосредственно у печи, надо (расчетно или фактически) заплатить 400 руб. Это фактически сложившийся максимум цены на такой рулон по Новосибирской области. В расчетах цена тонны соломы принимается равной 160 рублям на поле (без учета затрат на транспортировку до котельной).
В Дании по данным 1991 г., полная стоимость соломы составляла 80,7 долл./т и включала следующие затраты, долл./т: формирование брикетов и хранение в амбаре - 35, стоимость амбара - 25,4, страховка - 1,1, транспортировка к тепловой станции - 12,2, потери от не использования соломы в качестве удобрения - 7.
Если солома хранится под открытом небом в виде стогов, то затраты на хранение могут снизиться до 16,6 долл./т.
В отопительном сезоне 1990/1991 гг. самая низкая цена на солому (включая доставку) составляла 61,25 долл./т. Самая высокая цена соломы того же качества (влажность 15%) - 97,65 долл./т. Средняя цена - 77 долл./т.
Таким образом, пока не сложилось единого мнения о цене на солому или ее себестоимости с учетом доставки с полей. Предположительно, для хозяйств, которые сами являются владельцами соломы, себестоимость доставленной соломы в тюках будет составлять от 200 до 400 руб./тонну, что сравнимо с ценой на древесные отходы.

Получение топливных гранул из соломы.
Гранулирование соломы позволяет значительно повысить эффективность ее транспортировки, хранения, а также использования в специализированных автоматических котельных установках.
В лаборатории Латвии "Вирсма" проведены испытания гранул соломы. Калорийность гранул - 4111kcal/кг. объемная плотность- 610,7кг/м3. Эти данные показывают, что гранулы соломы по калорийности и плотности соответствуют гранулам из опилок.

Экономические показатели проекта.
При отпускной цене на гранулы ( внутренний рынок) 3000 руб/тн прибыль на 1 тн. составит : 3000/1,18 -1400=1142 руб/тн. На весь выпуск: 4800*1142=5,5млн. руб. Рентабельность производства: 1142/1400*100=81%. Окупаемость вложений: (4,7+3)/5,5=1,4 лет.