Котельная без дыма, или не верьте глазам своим

В 2006 году город Речица обзавелся достопримечательностью техногенного характера. В январе того года был запущен первый котлоагрегат, а затем в течение года и второй. Отличительной особенностью котельной было использование в качестве топлива отходов производства Речицкого опытно-промышленного гидролизного завода, лигнина. Без подсветки газом и добавления какого-либо другого топлива. С тех пор в предтопках горел и горит только чистый лигнин. Это химическое соединение, входящее в состав древесины вместе с целлюлозой. Последняя используется для производства бумаги и многих других вещей, а лигнин уходит в отходы и никакого применения ему не видно. За время работы Речицкого опытно-промышленного гидролизного завода накопилось огромное количество лигнина. Более трех миллионов тонн. Один склад непосредственно на территории завода на берегу Днепра, второй склад около деревни Деражня. Лигнин имеет склонность к самовозгоранию при 20 процентах влажности, поэтому склад представляет собой постоянную пожарную опасность при подсушивании верхнего слоя горы лигнина в жаркую погоду.

Еще при проектировании котельной идея сжигания лигнина вызывала среди специалистов неоднозначную реакцию. На это были основания. Эксперименты по сжиганию лигнина в обычных котлах заканчивались с отрицательным результатом. Лигнин просто не хотел гореть. Единственным человеком, который абсолютно и стопроцентно был уверен в том, что лигнин гореть будет, был инспектор МЧС, курировавший Гидролизный завод. Исходя из своего опыта, он в этом совершенно не сомневался.

После запуска котельной она подверглась внимательному изучению специалистами. Недоверие вызывало отсутствие газа для подсветки и работа при невероятной влажности топлива. В 2007 году весьма компетентные органы провели эксперимент по определению предельно-возможной влажности сжигаемого лигнина. Оказалось, что котлы начинают снижать мощность при влажности лигнина 72 процента. Максимальная заявленная 69 процентов, номинальная 65 процентов.

В реальности такое топливо выглядит как сметана темно-коричневого цвета. Тепловая мощность котельной 17,5 мегаватта, давление пара 24 килограмма на квадратный сантиметр, КПД котлов 82 процента. Предтопки и технология сжигания на подвижной решетке Казлу Рудос Металас, Литва, держит температуру в предтопке до 1000 градусов, что позволяет гарантированно разрывать молекулу лигнина и полностью его сжигать. Очистка в мультициклоне достаточна для того, чтобы полностью исключить необходимость электрофильтров или какой либо другой очистки.

Между тем котельная имеет одну особенность, которая озадачивает специалистов и вызывает праведный гнев у неспециалистов по поводу закапывания государственных денег в песок. Котельная, работающая на лигнине, почти не имеет дыма. Он вообще-то есть, но он не такой, каким его привыкли видеть. Если смотреть из под дымовой трубы на ее устье, вверху видно нечто сизое. Белых или серых клубов дыма, к которым мы привыкли, совершенно нет. С расстояния в километр, особенно в теплую погоду, дыма практически не видно. Зимой при сильном морозе дым все таки виден, но любой может сказать, что котельная работает плохо или не на полную мощность.

Исходя из своего жизненного опыта, любой из нас знает, что если есть труба и нет дыма, значит, ничего не горит и не работает. Весь казус в топливе, вернее в лигнине. В молекуле лигнина на 9 атомов углерода приходится 7 атомов водорода. Для сравнения в метане, а это основной компонент природного газа, на 9 атомов углерода содержится 36 атомов водорода, то есть в пять раз больше. Соответственно при сгорании лигнина образуется 3 молекулы воды, а при сжигании метана 18 молекул воды. После сгорания лигнина дымовые газы выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.

Так как содержание паров воды минимально в точке контакта с атмосферным воздухом, конденсации не происходит, и белых клубов дыма мы не видим. В случае подсветки лигнина газом обычный порядок вещей не нарушается, наблюдатель видит нормальный дым. В обоих случаях все происходящее полностью согласуется с законами физики и химии, и никаких оптических иллюзий. Вопрос интересен с точки зрения проектировщиков. При проектировании котлоагрегата и дымовой трубы учитывается температура дымовых газов за экономайзером.

Важно не допустить конденсации паров воды в дымовой трубе. В противном случае вместе с водой конденсируется серная кислота, которая разрушит дымовую трубу, из какого бы материала она ни была сделана. В случае с котлами, работающими на лигнине, перевод в конденсационный режим будет почти безболезненным. При снижении температуры дымовых газов количество конденсата окажется минимальным. Таким образом можно поднять КПД котельной процентов на восемь.

В 2008 году Речицкий опытно-промышленный гидролизный завод был ликвидирован как банкрот. В случае продолжения работы завода была бы возможность использовать для сжигания лигнин прямо с производства при температуре 96 градусов, что также увеличивало бы КПД котлов. Попытки переработки и использования лигнина за последние 10 лет не принесли каких либо результатов. Для выпуска медицинских препаратов требуется особый состав и идеальная чистота сырья. Производство пеллет вряд ли найдет спрос из-за специфического запаха лигнина. Сжигание пеллет из лигнина в маломощных котлах при температурах до 600 градусов обеспечивает образование бензопиренов в опасных концентрациях.

При нынешних темпах сжигания проблема лигнина так и остается нерешенной, его гарантированно хватит на 80-100 лет. По этой причине разработан и прошел в 2014 году экспертизу проект реконструкции котельной в Озерщине под Речицей. Мощность котлов на лигнине 9 мегаватт. Срок окупаемости 7 лет. Срок гарантированный, можно проверить по аналогу на гидролизном заводе. В результате под Речицей может появиться еще одна достопримечательность.

Виктор ОСАДЧИЙ