АС: РЕВОЛЮЦИЯ В БИОЭНЕРГЕТИКЕ, И НЕ ТОЛЬКО
Интервью журналу “Биоэнергетика”. №3, 2008 г.
Недавно в России произошло событие, которого ждали с нетерпением осведомленные специалисты не только отечественной, но и мировой биоэнергетики – в Пскове началось серийное производство Агрегата Сушки-измельчения биомассы. Подробностями с нашим корреспондентом поделился создатель Агрегата, Павел Павлович Слипченко.
Павел Павлович, расскажите, пожалуйста, что же такое АС?
Итак, если коротко, то АС – это Агрегат Сушки-измельчения. А если подробнее, это устройство, созданное для одновременного измельчения и сушки материалов, в основном, растительного происхождения – таких как древесина, торф, трава, сельскохозяйственные отходы.
А почему начала серийного производства АС ждали с нетерпением?
Дело тут вот в чем. Сейчас во всем мире, особенно в Европе и в России, биоэнергетика развивается бурными темпами, заводы по производству биотоплива строятся десятками. Однако все эти заводы основываются на старой как мир технологии – сушки сырья в барабанных или ленточных сушилках с последующим измельчением в молотковых дробилках. Эта технология является крайне неэффективной. Создание энергоэффективного оборудования стояло на повестке дня очень давно, во многих странах мира предпринимались попытки его разработки. Поскольку мы с 2004 года эксплуатировали собственный завод по производству древесных топливных гранул, мы очень хорошо понимали актуальность создания такого оборудования и уделяли этому вопросу серьезное внимание. Результатом двухлетней работы явилось создание и запуск первого промышленного образца АС в 2006 году. Об этом событии я рассказал на конференции, которая проходила в Санкт-Петербурге, затем разместил информацию на нашем сайте. Проведенные испытания АС-1 выявили два существенных момента: первый – агрегат работает и выполняет возложенные на него функции, второй – конструкция агрегата имеет ряд недостатков. На выявление всех недостатков и разработку усовершенствованной конструкции ушло еще два года. Но в эти два года прошло еще две конференции, на которых меня неоднократно спрашивали о судьбе агрегата; кроме того, приходила масса письменных запросов, были и вполне реальные коммерческие заявки. Вот почему мы говорим, что серийного производства ждал большой круг заинтересованных лиц. Что же касается самого интереса, то тут все понятно – слишком очевидное преимущество новой технологии над так называемой «традиционной».
А в чем именно состоит это преимущество, нельзя ли немного подробнее?
Суть видна невооруженным глазом. Общеизвестно, что измельчать легче влажную древесину, нежели сухую, и сушка материала тем эффективнее, чем сильнее он измельчен.
Из этих двух аксиом неоспоримо следует, что материал сначала нужно измельчить, а потом только сушить, и никак не наоборот. Тем не менее, весь мир по «традиционной» технологии делает именно наоборот. Почему? Причин две: первая – раньше не принято было экономить энергию, вторая – вследствие слипания влажного измельченного сырья очень трудно организовать разгрузку дробилок и транспортировку влажного сырья к сушильному агрегату. Вторая причина делает практически невозможной работу такой схемы в условиях суровой российской зимы. Таким образом, поменять последовательность операций в «традиционной» технологии оказалось невозможным. Создание АС разрешило эту проблему. Следовательно, АС по определению всегда будет намного энергоэффективнее «традиционной» схемы. Кроме того, эффективность агрегата увеличивается за счет правильно организованного рабочего процесса, а именно: во-первых, агрегат использует всю тепловую энергию, выделяющуюся при измельчении; во-вторых, часть воды из материала он удаляет физически, то есть без затрат энергии на парообразование, которая, как известно, составляет львиную долю потребления энергии в процессе сушки. Но это не единственное его преимущество. Помимо уникальной энергоэффективности, агрегат обладает рядом неоспоримых достоинств. В частности, это: высокая степень автоматизации, легкости регулирования и поддерживания заданных параметров процесса сушки-измельчения; меньшее количество элементов оборудования и, как следствие, – большая надежность; абсолютная пожаробезопасность; максимальная компактность (АС производительностью 1 т/час занимает всего 6 мІ) и, как следствие, – намного меньшие расходы на здания, фундаменты, транспортные расходы и так далее; максимальная заводская готовность – низкие затраты на монтаж; низкие эксплуатационные расходы ввиду минимального количества изнашиваемых деталей; минимальное время простоя при замене быстроизнашиваемых деталей (до 30 минут).
Если Ваш агрегат настолько лучше традиционного оборудования, должно быть, это весьма сложная машина?
Когда задается вопрос «сложное или простое», следует помнить, что все относительно. Внешне все выглядит достаточно просто. Конструктивно АС представляет собой стальной цилиндр, внутри которого расположен высокоскоростной активатор (ускоритель) и специальные направляющие. Движение сырья внутри агрегата организовано таким образом, что частицы обрабатываемого материала испытывают множественные встречные соударения и межслоевое перетирание. Эти многократно повторяющиеся соударения приводят к измельчению и одновременному нагреву сырья, что, в конечном счете, приводит еще и к его высушиванию. Для удерживания сырья в рабочей камере до момента достижения необходимой влажности или размера частиц служит специально разработанная система динамической классификации сырья; если внутрь агрегата подавать горячий воздух, эффективность его работы будет еще выше. Отделение системы от внешней среды осуществляется двумя шлюзовыми затворами. Однако чтобы создать такую «простую» конструкцию, понадобилось два года, чтобы «довести до ума» – еще два.
А что натолкнуло Вас на саму идею?
Как я уже говорил, у нас есть собственный завод по производству древесных топливных гранул. Поэтому вопрос о «перевернутой технологии» изначально возник еще во время монтажа этого завода. После довольно долгого обдумывания, в мае 2005 года мы провели эксперимент – попробовали пропускать влажное сырье через молотковую дробилку и получили требуемый эффект – высушивание сырья без применения тепла. Совершенно естественно, что в результате анализа этого эффекта и с учетом аксиом, о которых я уже рассказал, мы пришли к выводу о необходимости объединения процессов сушки и измельчения сырья в одном устройстве. Основные чертежи агрегата были изготовлены в марте 2006 года. Промышленный образец изготовлен и запущен в начале октября 2006 года.
Вы сказали, что подобные работы велись и в других странах. Известно ли Вам, как обстоят дела с таким оборудованием за рубежом – или мы здесь «впереди планеты всей»?
Можно и так сказать. Аналоги есть, но с нашей точки зрения, все они уступают нашему агрегату, причем именно в эффективности, а не только в цене, как это обычно бывает. Перед началом проектирования агрегата мы решили проверить наличие мирового опыта создания такого оборудования. Оказалось, что эффект сушки при измельчении сырья известен как минимум с 1926 года. Установки, использующие данный принцип, более 15 лет делаются в Англии и Германии. Принцип действия этих установок одинаков – тепло вместе с сырьем подается в дробилку (молотковую или штифтовую мельницу). Однако эти установки обладают как минимум тремя огромными недостатками: первый – энергетическая эффективность этих установок очень низка вследствие изначально низкого КПД молотковых и штифтовых мельниц; второй – в силу конструктивных особенностей молотковых и штифтовых мельниц данные установки чрезвычайно чувствительны к наличию в сырье посторонних примесей – камней, металла и тому подобного; третий – ввиду высокой интенсивности протекания тепломассообменных процессов конструкция этих устройств очень сложна, это приводит к их высокой стоимости и высоким эксплуатационным затратам.
А какие недостатки есть у Вашего агрегата?
Нам известен только один – необходимость организации тщательного предварительного сепарирования сырья.
В каких отраслях промышленности, по Вашему мнению, будет востребован Ваш агрегат?
АС можно использовать для измельчения и сушки практически любых дисперсных материалов, поэтому он может найти применение в любой отрасли промышленности и сельском хозяйстве. Прежде всего – для измельчения и сушки всевозможных отходов производства: например, древесины, лигнина, соломы, лузги, навоза и так далее. Благодаря способности превращать эти материалы в сухую пыль, агрегат должен найти широкое применение в энергетике – в качестве оборудования, приготавливающего топливо для пылевого сжигания. При некоторой модернизации агрегат способен измельчать материалы до частиц микронных размеров, что может быть эффективно использовано при производстве жидкого биотоплива. Таким образом, благодаря своей высокой эффективности, малым размерам и невысокой цене, АС делает бизнес по производству биотоплива более доступным, поэтому он просто обязан сделать революцию в этой отрасли.