НОВОСТИ

Если мы просто взглянем на наши жилые дома, школы или офисные помещения, мы сразу же заметим важность промышленности по производству древесно-стружечных плит. Наши города и дома сделаны из бетона, а наши квартиры и мебель сделаны из плит, производимых на основе древесины.

Хотя многое было уже сделано с точки зрения качества продукции и её безопасности для здоровья, многое предстоит ещё сделать с точки зрения экологической надёжности в производстве древесно-стружечных плит.

Доказано, что комбинированное производство тепла и электроэнергии на основе биомассы (ТЭЦ) уменьшает потребление первичной энергии и сокращает выброс парниковых газов по сравнению с раздельным производством тепла и электроэнергии. В производстве древесно-стружечных плит имеются благоприятные условия для реализации комбинированного производство тепла и электроэнергии на основе биомассы, такие как: знание систем сжигания биомассы, доступность биомассы низкой стоимости в качестве остаточного продукта производственно-технологического процесса, синхронизированный спрос на тепло и электроэнергию на протяжении всего года. Удельная стоимость производства электроэнергии из биомассы в результате комбинированного производство тепла и электроэнергии может быть конкурентоспособной по сравнению с рыночной ценой.Реализация комбинированного производство тепла и электроэнергии из биомассы в производстве древесно-стружечных плит может быть технически возможной и экономически выгодной.

Ключевые слова: Промышленность по производству древесно-стружечных плит (ПДСП);Комбинированное производство тепла и электроэнергии, Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) ; Цикл Ренкина на органическом теплоносителе(ОЦР); Древесно-стружечная плита (ДСП); Ориентированностружечная плита (OСБ); Древесноволокнистая плита средней плотности (MDF); Фанера

1. Введение

Тепловая потребность процесса производства древесно-стружечных плит покрывается, в основном, за счет сжигания остаточных продуктов производственно-технологического процесса: древесных отходов, коры и древесной пыли. Иногда используются традиционные виды ископаемого топлива, главным образом, в котле диатермического масла, для подачи в пресс. Потребность в мощности покрывается за счет электрической сети. В некоторых случаях используются двигатели внутреннего сгорания на природном газе. Редко присутствует система комбинированного производства тепла и электроэнергии на основе биомассы (ТЭЦ).

Надежными и отработанными технологиями для комбинированного производства тепла и электроэнергии на основе биомассы (ТЭЦ) являются Паровой цикл Ренкина (ПЦР) и Органический цикл Ренкина (OЦР), оба связанных с системой сгорания на колосниковой решетке с возвратно-поступательным движением. Эти две технологии конкурируют друг с другом на рынке комбинированного производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ) в диапазоне мощности от 2 до 5 МВт электроэнергии. ПЦР питается перегретым паром под высоким давлением, поэтому здесь необходим паровой котёл для перегретого пара. Для притания OРЦ используется дитермическое масло при 300 ° С, которое, в любом случае, присутствует в процессе производства древесно-стружечных (ДСП) и древесно-волокнистых плит средней плотности (MDF).

Удельная стоимость производства комбинированного производство тепла и электроэнергии на основе (ТЭЦ) зависит, в первую очередь, от стоимости инвестиционных затрат. Можно предположить следующие конкретные затраты на производство электроэнергии на биомассе (ТЭЦ) с технологией OРЦ в размере от 2 МВт электрической энергии - 10 Мвт тепловой энергии и 5 МВт электрической энергии - 25 МВт тепловой энергии. В случае ПЦР можно предположить примерно такую же удельную стоимость производства электроэнергии в вышеназванном интервале мощности.

	Дифференциальная инвестиция	Совокупные капиталовложения
Электрический 2 МВт, 10 МВт тепловой @ 110 ° C	102 € / МВт · ч	154 € / МВт · ч
Электрический 5MW, 25 МВт тепловой @ 110 ° C	81 € / МВт · ч	117 € / МВт · ч

Таблица 1: Удельная стоимость производства электроэнергии на биомассе ТЭЦ с OРЦ (данные из: Guercio А., Бини, Р. - «Биомасса топливе Органический цикл Ренкина комбинированного производства тепла и электроэнергии», глава 15 «Органический цикл Ренкина (ORC) энергосистема «. Под редакцией Эннио Макки и Марко Астолфи. Вудхед Publishing, Elsevier)

Для того, чтобы проверить, является ли комбинированное производство тепла и электроэнергии на биомассе (ТЭЦ) в производстве древесно-стружечных плит более чем технически возможным, а также экономически выгодным, важно, к различным производственным процессам подобрать соответствующее решение комбинированное производство тепла и электроэнергии на биомассе (ТЭЦ). В данном исследовании обсуждаются производственные процессы древесностружечных (ДСП) и древесноволокнистых плит средней плотности (MDF). Производство фанеры, также представляющее интерес для применения комбинированного производства тепла и электроэнергии на биомассе (ТЭЦ), отличается от процесса производства ДСП и МДФ, и по этой причине не затрагивается в данном исследовании (... продолжение следует).

2. ДСП и Стружечноориентированная плита (OSB)

Тепловая потребность в процессе производства ДСП вызывается необходимостью сушки древесных частиц и запросом прессов. Электрический спрос порождается сушилкой, прессом, дробилкой и конвейерным оборудованием.

Обычно, сушилка это вращающийся барабанб питаемый горячим газом при температуре 400° С. Прессы питаются путем диатермического масла при 280 ° С.

Иллюстрация 1: Поток энергии типичного процесса производства PB с поворотным барабаном сушилки

В настоящее время не сообщается о значимых случаях комбинированного производства тепла и электроэнергии на биомассе (ТЭЦ) в производстве ДСП при описанном выше сценарии. Для реализации кмбинированного производства тепла и электроэнергии на биомассе (ТЭЦ) требуются изменения в процессе сушки.

Некоторые экспериментированные примеры примеры применения низкотемпературной ленточной сушилки в процессе производства ДСП показали интересные результаты. Используя низкотемпературные ременные сушилки, требуемая температура является совместимой с основными технологиями комбинированного производства тепла и электроэнергии на биомассе.

Дополнительным преимуществом ленточных сушилок при низких температурах по сравнению с барабанными сушилками является снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, таких как твердые частицы и летучие органические соединения (ЛОС), без необходимости дополнительных активных фильтров.

Завод по производству 1000 м3 / сут ДСП нуждается в сушилке способной испарить 25 тонн воды в час, с тепловым спросом для ленточной сушилки 25 МВт в виде горячей воды при 110° С. Предполагаемая выходная мощность биомассы комбинированного производства тепла и электроэнергии на биомассе составляет 5 МВт.

Как технология ПЦР, так и ОЦР могут применяться в данном случае. OРЦ может быть непосредственно соединен с контуром диатермического масла. В случае ПЦР необходим специально предназначенный котел для перегретого пара.

Удельная стоимость производства электроэнергии для ОЦР мощностью 5 МВт находится в промежутке между 81 € / МВт-ч и 117 € / МВт · ч, конкурентоспособной с рыночной ценой в большинстве стран.

Иллюстрация 2: Поток энергии процесса производства ДСП с ТЭЦ на биомассе с ОРЦ и низкотемпературной ленточной сушилкой

3. MДФ

Тепловая потребность производственного процесса MДФ вызывается сушкой древесных волокон, потребностями пресса и рифайнером. Электрическая потребность порождается сушилкой, мельницами, рифайнером, прессом и конвейерным оборудованием.

Обычно применяемая трубная сушилка флэш, питаемая горячим газом при 180-200 ° С. Не приводятся достаточно значимые примеры альтернативной системы сушки с пониженной температурой.

Рифайнер, который преобразует древесную щепу в древесные волокна, питается насыщенным паром под давлением 10 бар.

Прессы попитаются диатермическим маслом при 280 ° С

Иллюстрация 3: Поток энергии типичного процесса производства MDF

Завод по производству 1000 м3 / сутки МДФ нуждается в 15 МВт насыщенного пара под давлением 10 бара, для подачи в рифайнер и 20 МВт горячего газа при температуре 180 ° С для подачи в сушилку флэш.

Возможны различные решения комбинированного производства тепла и электроэнергии на биомассе :

а) ПЦР, производящий 35 МВт тепла в форме насыщенного пара при давлении 15 бар для подачи как в рифайнер, так и в трубную сушилку флэш трубки, может совместно производить 3,5 Мвт выходной мощности. В этом случае необходим специально предназначенный котёл для перегретого пара для подачи ПЦР.

Иллюстрация 4: Поток энергии процесса производства MDF с ТЭЦ на биомассе и трубной сушилкой флэш с косвенным нагревом

б) ОРЦ, производящий 10 МВт тепла в форме горячей воде при температуре 110 ° С для предварительного подогрева подпиточной воды в рифайнер и свежий воздух, используемого для смешивания горячего газа в трубную сушилку флэш с прямым нагреванием, могут совместно производить выходную мощность 2MW.

Удельная стоимость производства электроэнергии для ОРЦ с электрической мощностью 2 МВт находится в промежутке между 102 € / МВт-ч и 154 € / МВт, являясь конкурентоспособной с рыночной ценой в некоторых странах. Подобные показатели могут быть достигнуты с помощью обычного ПЦР, но в этом случае необходим специально предназначенный котел для перегретого пара.

Иллюстрация 5: Поток энергии процесса производства MDF с ТЭЦ на биомассе с OРЦ, для подогрев воды для подачи в рифайнер и свежего воздуха в смесительную камеру сушилки

4. Заключительные комментарии

Древесно-стружечная промышленность и производство древесных плит имеют благоприятные условия для реализации комбинированной выработки тепла и энергии из биомассы (ТЭЦ): знакомство с системами сжигания биомассы, низкая стоимость остатков биомассы в качестве отходов производственного процесса, комбинированный потребность в тепловой и электрической энергии на протяжении всего года. Реализация ТЭЦ на биомассе в данной промышленности является технически возможным и экономически выгодным.

В процессе производства ДСП, ТЭЦ на биомассе могут быть реализованы, если обычные барабанные сушилки будут заменены ленточными сушилками с низкой температурой. Ленточные низкотемпературные сушилки предлагают дополнительные преимущества по сравнению с сушильными барабанами с прямым нагреванием, как, например, сокращение выбросов твердых частиц и летучих органических соединений в атмосферу без активных систем фильтрации.

В производстве древесноволокнистых плит средней плотности (MDF) ТЭЦ на биомассе могут быть реализованы без каких-либо изменений в процессе.

Паровой цикл Ренкина (ПЦР) и Органический цикл Ренкина (ORC) прредставляют собой надежные и проверенные технологии, пригодные для реализации в процессах. ПРЦ работает с перегретым паром при высоком давлении, так что возникает небходимость специално предназначенного котла для прегретого пара. OРЦ работают с диатермическим маслом при температуре 300° С, которое в любом случае присутствует в процессе производства ДСП и MDF.

5. Дальнейшее чтение

Stubdrup, К., Карлис П., Рудье С., Дельгадо Санчо, Л., - «Наилучшие доступные технологии (НДТ). Справочный документ для производства панелей на основе древесины». Европейское Комплексное предотвращение загрязнения и Бюро по контролю (EIPPCB) в Объединенном исследовательском центре Европейской комиссии, 2016.

http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/WBP_bref_2016.pdf

Guercio А., Бини, Р. - «Органический цикл Ренкина для комбинированного производства тепла и электроэнергии на топливе из биомассы », глава 15 «Органический цикл Ренкина (ORC) Энергосистемы». Под редакцией Эннио Макки и Марко Астолфи. Вудхед издательство, Elsevier, 2017.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780081005101000156

Duvia А., Бини, R. Spanring Р., Portenkirchner, К., - «Применение ORC в секторах МДФ и ДСП - Общие соображения и обзор опыта первого завода ORC в этой отрасли, установленной на MDF Халлайн». Материалы Всемирного конгресса по биомассе, Берлин, Германия, 2007

http://www.turboden.eu/en/public/downloads/Application_of_ORC_units_in_the_MDF_and_particleboard_sector.pdf

Низкотемпературные Ленточные сушилки для ДСП, OSB, древесных опилок. сайт Стела Laxhuber.

www.stela.de/en/products/niedertemperatur_bandtrockner/for_the_flake_board_industry/low-temperature-belt-dryer-for-particle-board-osb-_i19cincj.html