Спецвозможности
Технологии

Солома как источник энергии для сельского хозяйства

16.09.2017
7956
Солома как источник энергии для сельского хозяйства фото, иллюстрация

В последнее время вопрос энергообеспечения, в частности в с/х, приобретает все большую актуальность. Цены на природный газ ежегодно повышаются, и эта тенденция будет продолжаться.

 

 

В современных условиях общепризнанным фактом является то, что сжигать сухие отходы сельхозпроизводства для получения тепла в 2,5-5,0 раз выгоднее, чем использовать газ. Впрочем, сжигать можно разные сухие органические отходы: измельченные растительные остатки, опилки, отходы от очистки зерна, подсолнечную шелуху, солому - главное, чтобы они были сухими. В предлагаемой статье мы рассмотрим возможности использования соломы в качестве топлива. Стоит отметить, что использовать солому для производства тепла можно как в небольших аграрных предприятиях, так и на мощных элеваторах. Этот вариант энергообеспечения особенно актуален в случае, если в хозяйстве есть собственное растениеводство, стабильно дает большое количество соломы.

Солома зерновых культур в виде соломенных тюков, резки или гранул (пеллет) является хорошим энергоносителем. По своей теплотворной способностью сжигания 2,34 кг соломы равнозначно сжиганию 1 м3 природного газа. Но ее использование для удовлетворения энергетических потребностей промышленных предприятий, ферм или элеваторов обойдется им в три раза дешевле по сравнению с природным газом.

Солома является побочным продуктом выращивания различных сельхозкультур, прежде всего - зерновых. Площадь в Украине под зерновыми составляет почти 14 млн га, и в конечном итоге их выращивания, кроме основной продукции, ежегодно получают 78-95 млн т соломы (и это количество с повышением урожайности разных зерновых культур из года в год растет).

Большинство соломы зерновых культур, которые производят в Украине, является побочным продуктом и никак не используется. На фото - сбор озимой пшеницы с помощью комбайна, оборудованного навесным накопителем старого образца. Убирать такие соломенные кучи с поля потом очень проблематично (фото Dr. Oleksii Orlov, 2016, Тернопольская область).

Традиционные направления использования соломы зерновых культур:

— подстилка для животных;

— корм для животных;

— полевая мульча и органика - измельчение с последующей заделкой в почву (например, во время пахоты) для увеличения содержания гумуса и повышения почвенного плодородия.

 

Котлы из соломы 

Но есть и другое применение этого побочного продукта сельхозпроизводства. В ряде стран ЕС ее уже на протяжении десятилетий используют в качестве топлива - источник для производства как тепла, так и электроэнергии. Как ЕС, так и Украина четко заявили о своем желании способствовать активному использованию биомассы для производства энергии. Например, в ЕС законодательно определены стратегические цели: объемы производства энергии из возобновляемых источников - 16% общего потребления к 2020 году. А также обозначены конкретные цели по производству тепла - замещение 12%. Оба эти показателя существенно превышают реальные текущие объемы производства биомассы в ЕС. Таким образом, у украинских фермеров есть перспективный рынок сбыта производимой биомассы в ЕС (особенно это касается производства пеллет/гранул из соломы, которые хорошо транспортируются). Зерновая солома - это сырье (биомасса), которая есть в избытке в Украине. Из общего объема производства соломы, указанного выше (78-95 млн т), можно использовать для производства энергии 3,5-30,0 млн т. Традиционно цены на солому очень неустойчивы, но контракты с фиксированной ценой пока, вероятно, будут значительно привлекательнее для производителей соломы. Сжигание этого побочного производственного материала можно использовать для нагрева воды и отопления помещений, обогрева теплиц, сушки зерна, получения электроэнергии и других целей.

Сбор и заготовка тюков соломы для котлов 

При разработке схемы производства энергии из соломы нужно учитывать сезонность получения этого топливного источника. Озимые культуры (ячмень, пшеницу, овес, масляный рапс) собирают с июля по сентябрь, поэтому в этот период будет доступна и солома. А при выращивании яровых культур она может служить топливом с конца августа до начала ноября.

Солому тюкуют с помощью Балеро (пресс-подборщиков). Обычно тюки изготавливают двух форм - круглого и квадратного сечения. Тюки квадратного сечения более пригодны для транспортировки на большие расстояния, поскольку их можно плотнее уложить. Поэтому когда вы выбираете Балеро для нужд своего хозяйства, нужно учитывать силу его прессования: чем выше плотность тюков, тем лучше. Это уменьшит расходы на транспортировку тюков. Также большое значение имеет длина резки соломы: чем она короче, тем лучше. Ну и, конечно, солома обязательно должна быть сухая.

Самый распространенный способ сбора соломы - в круглые тюки. Но для ее транспортировки - это не лучший вариант. Для ее перевозки лучше использовать квадратные тюки.

Для сбора соломы применяют пресс-подборщики разных видов. Для погрузки соломы очень удобно использовать телескопические погрузчики.

 

 

Логистика соломы заключается в ее транспортировке на ферму для дальнейшего хранения и производства пеллет или транспортировки off-farm, то есть непосредственно пользователю. Чем ближе к месту производства соломы расположен теплогенератор, в котором сжигают эту солому, тем дешевле будет логистика. При транспортировке на большие расстояния имеет смысл изготавливать соломенные гранулы.

Таким образом, в стандартный грузовик для транспортировки соломы может поместиться от 25 до 40 т соломы в тюках, что делает такую ​​логистику вполне рентабельной даже при транспортировке на большие расстояния.

Солома для производства энергии

Использование соломы как топлива в котлах/теплообменниках (бойлерах) может вызвать коррозию металлических поверхностей теплообменников. Но есть определенные производители котлов (бойлеров), которые дают гарантию на длительное использование своих котлов, которые предназначены именно для сжигания соломы.

Солома - это нейтральное топливо относительно образования СО2, и именно поэтому она может играть важную роль в цепочке выработки и поставки «зеленой», то есть экологически безопасной, энергии. К тому же солома - это возобновляемый ресурс, ведь пока выращивают зерновые культуры - будет и солома. Например, в Дании такой растительный источник используют как энергетическое топливо начиная с 70-х годов, и следует отметить - очень успешно. Солома, применяемая в качестве топлива, обычно содержит 14-20% воды, которая испаряется во время горения.

Остающееся сухое вещество составляет менее 50% углерода, 6% водорода, 42% кислорода и небольших количеств азота, серы, кремния и других минералов, в том числе щелочных (на основе натрия и калия) и хлоридов. Уже давно известно, что солома, собранная с поля, которая накануне комбайнирования подвергалась воздействию дождя, имеет пониженное содержание веществ, вызывающих коррозию. Но часто показатель зольности используют как фактор снижения экспортной цены на гранулы из соломы, а на самом деле зольность не дает особого влияния на процесс получения тепла. Единственное, что нужно предусмотреть при их использовании в котлах сжигания, - удаление золы и шлаков.

Шлаки, которые образуются в камере сгорания при сжигании органических отходов (шелухи подсолнечника, гранул из соломы), по своему внешнему виду часто напоминают куски камня или стекла. Камера сгорания должна легко очищаться от шлаков. На фото - шлаки, образовавшиеся в теплогенераторе зерносушилки на большом зерновом элеваторе.

Кот­лы для сжигания соломы

Разработан ряд котлов, нечувствительных к более агрессивному воздействию на поверхность теплообменников вследствие сложного химического состава соломы, которые отлично ее сжигают. В частности, есть такие, которые оснащены вентиляторами, которые обеспечивают управление подачей воздуха. Котельные установки для соломы можно использовать для производства тепла на фермах, а также для централизованного теплоснабжения. В качестве топлива для них может служить солома в виде соломенной резки, пеллет (гранул) или целого тюка - в зависимости от технологии, к которой приспособлена конструкция котла.

Солома, полученная из рапса, выносит с поля меньше полезных веществ, чем зерновые, а следовательно, менее «ценна» для земледелия (с точки зрения возврата ее в почву как органической пищи для последующих культур). Однако она имеет высокую теплотворную способность и очень хорошо сгорает. Есть также доступные по цене бойлеры с буферным резервуаром для хранения горячей воды между пиковыми поставками тепла.

Итак, исходя из этих данных, следует, что сжигание 1 м3 газа эквивалентно сжиганию 2,34 кг гранул (пеллет) из соломы. Но соломенные гранулы по цене гораздо доступнее. Таким образом, для населения использование гранул из соломы вдвое выгоднее по сравнению с газом, а для агрофирм - даже в три раза! В табл. 5 приведена конкретную сумму, которую можно сэкономить при использовании пеллет из соломы.

Шлаки, які утворюються в камері згоряння під час спалювання органічних відходів (лузги соняшнику, гранул із соломи)

К тому же при использовании газа для сушки зерна следует учитывать определенные риски: перебои с поставками этого вида топлива; повышение цен на газ (например, по сравнению с 2013 годом цена на него в долларовом эквиваленте выросла втрое) поставки разбавленного и некачественного газа; огромные затраты на получение разрешительной документации и работы по установке системы газоснабжения. Зато за использование соломы для сушки зерна таких рисков нет. Так, с учетом сегодняшней конъюнктуры рынка капитальные затраты на подведение и установку газового оборудования для сушки зерна в агрофирме значительно превышают затраты на аналогичное оборудование, предназначенное для сжигания соломы.

Выводы

Значительное количество соломы потенциально доступно для использования ее в энергопроизводстве.

Для сжигания соломы рынок предлагает ряд котлов/теплообменников/горелок, специально предназначенных для использования биомассы.

Есть техническая возможность сжигать солому в нескольких формах (нарезка, пеллеты/гранулы, рулоны/тюки) в зависимости от технологии сжигания и конструкционных особенностей котлов.

О. Ор­лов, канд. с.-х. на­ук

Информация для цитирования
Основи підживлення інтенсивних насаджень яблуні та інших зерняткових культур / О. Ор­лов// Пропозиція/ — 2017. — № 6. — С. 148-151

 

Автоматический кран подачи соломенных тюков в измельчитель для дальнейшего сжигания биомассы
Автоматический кран подачи соломенных тюков в измельчитель для дальнейшего сжигания биомассы

Интервью
Клінт Мартін
11 июля 2016 Украина и Канада подписали Соглашение о создании зоны свободной торговли. Это крупнейшая сделка такого плана после ЗСТ с Евросоюзом.
Demydov1
В уникальном сооружении на территории арктического архипелага Свальбард в Норвегии не так давно официально открыли Всемирное хранилище семян. Заботясь о будущем планеты, человечество стремится

1
0