Medienos kuras Lietuvos energetikos ūkyje

MG 2001/12
Medienos kuras Lietuvos energetikos ūkyje
NERIJUS PEDIŠIUS
Lietuvos energetikos institutas
Atsinaujinantys energijos šaltiniai yra reikšmingi sprendžiant energetinių išteklių problemas ne tik dabar, bet ir ateityje. Lietuva turi labai ribotus vietinio iškastinio kuro šaltinius ir didžiąją dalį jo įsiveža iš užsienio: Rusijos, Kazachstano, Ukrainos ir Lenkijos. Be to, šiuo metu visame pasaulyje ypač didelis dėmesys skiriamas atsinaujinančių energijos išteklių naudojimui, kadangi iškastinio kuro šaltiniai sparčiai senka, nors diegiamos energijos taupymo priemonės, plėtojamos naujos energiją taupančios technologijos. Naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius, ne tik mažiau reeikia iškastinio kuro, bet ir sprendžiama labai aktuali aplinkos taršos mažinimo problema.
Lietuvoje pastaruoju dešimtmečiu taip pat pradėta aktyviai remti atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimą. Tai atsispindi Nacionalinėje energijos vartojimo efektyvumo programoje, kuri vykdoma nuo 1992 m. vadovaujantis Lietuvos Respublikos Vyriausybės patvirtintomis prioritetinėmis energetikos ūkio plėtros kryptimis. Viena svarbiausių šios programos krypčių yra vietinių energijos išteklių ir atsinaujinančių energijos šaltinių panaudojimas. Nacionalinėje energetikos strategijoje taip pat kaip vienas pagrindinių artimiausio laikotarpio uždavinių nurodytas šių energijos šaltinių plėtojimas. Šie Lietuvos siekiai sutampa su Euuropos Sąjungos bendrijos norminiu siūlymu naudoti energetiniame balanse iki 12 proc.vietinių energijos išteklių. Lietuva taip pat remia 1994 m. priimtą Madrido deklaraciją, kuri, siekiant sumažinti aplinkos taršą ir jos žalingą poveikį gamtai, rekomenduoja Europos bendrijos šalims didinti vietinių ir atsinaujinančių energijos šaltinių na

audojimą iki 15 proc. bendro balanso.
Dėl Lietuvos geografinės padėties, klimatinių sąlygų ir ribotų energijos išteklių įvairių atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimo perspektyvos nėra vienodos. Šios priežastys bei brangios technologijos riboja vėjo, saulės, geoterminės energijos naudojimą. Poveikis gamtai ir landšaftui, mažas upių nuolydis neleidžia plačiai panaudoti vandens energijos. Tačiau galima tikėtis, kad brangstant iškastiniam kurui vis daugiau bus naudojama šių atsinaujinančių energijos šaltinių.
Dabar vienas perspektyviausių atsinaujinančių energijos šaltinių yra įvairių rūšių bioenergija. Bioenergijos šaltiniai – įvairių rūšių medienos kuras (skiedros, pjuvenos, granulės, briketai, malkos ir t.t.), energiniai miškai, žolė, šiaudai, javai. Fermentavimo dujos, biodujos ir sąvartynų dujos taip pat priskiriamos bioenerginiam kurui.
Lietuvoje šiuo metu plačiausiai naudojamas įvairių rūšių medienos kuras. Tai lemia daugelis priežasčių: nemažos medienos kuro atsargos, nedidelė šio kuro lyginant su iškastiniu kuuru kaina, santykinai nebrangios technologijos energijai iš medienos kuro gauti. Be to, naujos medienos kuro deginimo technologijos leidžia sumažinti kartu su degimo produktais išmetamų teršalų kiekius. Energetinė sistema, kurios dalis yra vietinį kurą naudojančios energetikos įmonės, yra lankstesnė ir patikimesnė, ne tokia jautri trikdžiams, kurių priežastis gali būti įvairios krizinės situacijos: staigūs kuro kainų pokyčiai, iškastinio kuro tiekimo pertrūkiai ir t.t. Didesnis medienos kaip vietinio kuro naudojimas teigiamai veikia gyventojų užimtumą, nes sukuriamos papildomos darbo vietos medienos kuro ruošimo ir tr
ransportavimo srityse. Naudodamos medienos kurą, kurio kainos didžiąją dalį sudaro darbo užmokestis, savivaldybės taupo lėšas, antraip jos būtų skirtos iškastiniam kurui įsigyti.
Kalbant apie medienos kuro kainą būtina pažymėti, kad šiuo metu daugiausia naudojamas atliekinis medienos kuras iš medienos perdirbimo įmonių. Jis yra pigus, nes neskaičiuojami jo paruošimo kaštai. Tačiau medienos kuras gerokai pabrangsta, jei renkamas miškuose ir specialiai ruošiamas: smulkinamas, džiovinamas. Tokio medienos kuro kaina smarkiai išauga ir priartėja prie mazuto kainos.
Medienos kuras
Medienos kuras būna įvairių rūšių. Tačiau bet kokios rūšies medienos kurą sudaro:
lmineralinės medžiagos (kalcis, magnis, fosforas), kurių yra iki 0,5 proc.;
ldegiosios medžiagos: anglis (50-52 proc.), vandenilis (6-6,5 proc.), siera (apie 0,2 proc.);
ldeguonis (40-44 proc.), azotas (apie 0,2 proc.);
lvanduo, jo tūrinė dalis kinta nuo 20 iki 60 procentų.
Svarbiausias medienos kuro energetinis parametras – jo šilumingumas. Dažniausiai naudojama efektyvaus šilumingumo sąvoka, kuri nusako medienos kuro degimo metu išsiskiriantį šilumos kiekį be kuro drėgmės garavimo šilumos. 30 proc. drėgnumo medienos šilumingumas yra apie 5-5,3 MWh/t. Didėjant drėgmės kiekiui kure mažėja jo šilumingumas, brangsta transportavimas, sandėliavimas ir deginimas. Drėgmės kiekis žalioje medienoje priklauso nuo medžių rūšies, jų dalies (kamienų, šakų, žievės), naudojamos medienos kurui gaminti, ir medienos žaliavos džiovinimo laiko. Sandėliuojamos krūvomis žalios medienos drėgmės kiekis per vasarą sumažėja maždaug 30-40 procentų. Medienos kuro kokybė priklauso ne tik nuo drėgmės kiekio, bet ir nuo jį
į sudarančių frakcijų dydžio, švarumo.
Medienos kuro frakcijų dydis ir jo švarumas yra svarbūs rodikliai kurą sandėliuojant ir tiekiant į katilo pakurą. Medienos kuro smulkios frakcijos (dulkės), taip pat medienos kure esančios šalutinės medžiagos, kaip nesusmulkinta mediena, akmenys, žemės gabalai, gali sukelti kuro tiekimo į pakurą ir valdymo sistemų gedimus. Medienos dulkės greitai sudrėksta, todėl žiemą toks drėgnų medienos dulkių ir skiedrų mišinys sušąla į ledo gabalus, kurie taip pat gali sugadinti kuro tiekimo sistemą.
Dažniausiai medienos kuras klasifikuojamas pagal jo šaltinius. Iš 1 lentelės matyti, kad medienos kuro šaltiniai yra labai įvairūs.
Medienos atliekos – tai šakos, žievė, spygliai ir lapai, susmulkinti trupintuvu į įvairaus dydžio gabaliukus.
Skiedros yra tiekiamos iš medienos perdirbimo įmonių arba ruošiamos iš malkinės medienos smulkinant ją kapoklėmis. Skiedrų paviršius santykinai lygus, dydis maždaug vienodas (5-50 mm).
Pjuvenos yra antrinis medienos pjovimo produktas. Jos būna 1-5 mm dydžio.
Briketai gaminami supresuojant susmulkintą medieną į cilindro arba stačiakampio formos, didesnius kaip 25 mm gabaliukus.
Panašiai gaminamas ir granuliuotas medienos kuras supresuojant išdžiovintą, smulkiai sutrupintą medieną. Granulės paprastai būna cilindro formos, mažesnio nei 25 mm skersmens.
Pulverizuotas medienos kuras gaminamas iš išdžiovintos medienos žaliavos smulkinant ją į mažesnes nei 1 mm daleles.
Medienos kuro naudojimas
Per pastaruosius aštuonerius metus medienos kuro naudojimas smarkiai išaugo. Iki 1993 m. medienos kuras buvo naudotas kai kurių kaimo vietovių individualiuose namuose, kurių savininkai negalėjo at
tsigabenti iškastinio kuro. Brangstant iškastiniam kurui vis daugiau ne tik kaimo vietovėse, bet ir miestuose imta naudoti medienos kurą. Šiuo metu Lietuvoje suvartojama apie 1-1,2 mln. m3 malkinės medienos individualiems namams šildyti. Manoma, kad artimiausiais metais malkoms ir kitos rūšies medienos kurui poreikis nesumažės, nes gyventojams malkinė mediena išliks kaip pati prieinamiausia ir pigiausia kuro rūšis. Ateityje numatoma plėsti miškų plotus kai kurias teritorijas apsodinant trumpos apyvartos medynais, skirtais smulkiosios medienos – popiermedžių specializuotam auginimui. Tokia intensyvi miškininkystė gali būti plėtojama gana ribotose, tačiau ypač palankiose miškui auginti teritorijose. Taip būtų galima padidinti medienos kuro išteklius.
Medienos kuru taip pat pradėti kūrenti energetiniai katilai, gaminantys karštą vandenį ar garą. Šių katilų galia yra iki 8-10 MW. Tokie katilai pradėti kūrenti medienos perdirbimo įmonių medienos atliekomis. Anksčiau toks medienos kuras paprasčiausiai buvo išvežamas į sąvartynus.
Gretimose šalyse (Švedijoje, Danijoje, Suomijoje) jau prieš gerą dešimtmetį buvo sukurti patikimi ir efektyvūs medienos kuro deginimo įrenginiai vidutinės 1-10 MW galios katilams, kurie savo efektyvumu mažai nusileido katilams, kūrenamiems mazutu. Tokia patirtis padėjo pradėti esamų mazutu kūrenamų katilų rekonstrukciją pritaikant juos deginti medienos kurui.
Pirmąjį postūmį medienos kuro panaudojimui energetiniuose katiluose padarė energetinė krizė Lietuvoje ir beveik tuo pačiu metu Švedijos nacionalinės energetikos administracijos (STEM) inicijuota energijos efektyvumo programa “Mažai teršianti gamtą energetikos sistema Baltijos ir Rytų Europos šalyse”. Svarbiausi STEM energetikos srities uždaviniai: garantuoti vartotojams saugų, efektyvų, neteršiantį gamtos nuolatinį energijos tiekimą bei naudojimą. Svarbios jos veiklos dalys: energijos tiekimo planavimas tiek normaliomis, tiek krizės sąlygomis ir mažai energijos reikalaujančių produktų, procesų ir sistemų kūrimas siekiant nuolat mažinti žalingų klimatui ir Švedijos bei visos Baltijos jūros aplinkos gamtai medžiagų skleidimą. STEM veiklos svarbią dalį sudaro energetikos ir aplinkos apsaugos technologijų, ypač oro ir vandens valymo metodų, bioenergetikos, šilumos, elektros gamybos, degimo ir energetikos technologijų pramonėje tyrimas, tobulinimas ir plėtra.
Nuo 1993 m. pavasario STEM pradėjo vykdyti energijos efektyvumo programą “Mažai teršianti gamtą energetikos sistema Baltijos ir Rytų Europos šalyse”, kurios tikslas pagerinti energetikos sistemas Baltijos ir Rytų Europos valstybėse ir sumažinti išmetamų medžiagų, kenkiančių gamtai ir klimatui, kiekius energijos gamybos įmonėse, kuriose kūrenama naftos produktais ir anglimis. Specialių fondų finansuojama programa sudarytų Baltijos regiono plėtros ir aplinkos politiką.
Programą sudaro trijų tipų projektai:
lkatilinių pertvarkymas biokurui deginti;
lenergijos naudojimo pastatuose efektyvumo didinimas;
lcentralizuoto šilumos tiekimo sistemų šilumos nuostolių mažinimas.
Įgyvendinant šią programą, Lietuvoje yra įvykdyti 10 projektų, kurių didžiąją dalį sudaro katilų pertvarkymo medienos kurui deginti projektai. Ateityje numatyti nauji, su šia programa susiję projektai. Keli sėkmingi katilų pertvarkymo medienos kurui ir šiaudams deginti projektai buvo įvykdyti pagal PHARE programą.
Spartus medienos kuro vartojimo augimas sudarė palankias sąlygas kurtis naujoms bei perorientuoti jau veikiančias įmones įvairiai medienos atliekų utilizavimo įrangai gaminti. Viena pirmųjų įmonių, pradėjusių tokią veiklą Lietuvoje, buvo AB “Kazlų Rūdos metalas”. Šiuo metu AB “Kazlų Rūdos metalas” gamina 0,5-3,5 MW galios medienos kuro deginimo pakuras, mechanizuotus kuro sandėlius, transporterius, ciklonus ir kitą būtiną įrangą katilinėms, kūrenamoms medienos kuru, ir pirmauja pagal Lietuvoje ir gretimose šalyse įvykdytus projektus. Bendra instaliuota medienos katilų galia yra 126 MW. Negalima nepaminėti ir tokių įmonių, kaip UAB “Singaras”, “Germeta”, “Šiaulių Tauro kalvis”, “Menranga”, kurios gamina vidutinės ir mažos galios katilus, kūrenamus medienos kuru bei komplektuojamus iš vietinės gamybos arba importuojamų pakurų.
Technologijos principiniai elementai
Didesnės galios katilams, kūrenamiems medienos kuru (skiedromis, pjuvenomis ir kita smulkinta mediena) iš medienos perdirbimo įmonių, reikalinga specializuota įranga medienos kurui sandėliuoti, transportuoti iki pakuros, deginti ir degimo produktams valyti (1 pav.).
Medienos kuras į tokią katilinę atvežamas specialiai paruoštu transportu. Skiedrų kuro transporto priemonė, kurią sudaro sunkvežimis ir priekaba, yra naudojama medienos skiedroms iš terminalų, taip pat pjuvenoms, žievėms ir kitokiam medienos kurui iš lentpjūvių vežti. Bendras jo krovininis pajėgumas apytiksliai yra 100 m3 (laisvo tūrio (erdm), kurio 40 m3 tenka sunkvežimiui ir 60 m3 – priekabai). Kuro skiedros iš miško tarpinių sandėlių bei šalikelių gabenamos konteineriniuose įrenginiuose. Sunkvežimis su priekaba paprastai veža tris konteinerius. Tarpiniame sandėlyje jie nukeliami ant žemės ir pakraunami. Konteineriai gali talpinti 20-35 m3 skiedrų. Pilni konteineriai užkeliami ant transporto priemonės ir kuro skiedros gabenamos į katilines. Skiedros iškraunamos per pakeliamą užpakalinę sekciją.
Rąstų transportavimo priemonę sudaro sunkvežimis ir keturašė priekaba. Sunkvežimis ir priekaba turi sutvirtintas šonines atramas ir aliumininius bunkerius. Pastarųjų šonai tvirtinami prie atramų ir atidaromi iškrovimo metu. Krano strėlė yra panaudojama kroviniui iki tam tikro laipsnio suslėgti. Tačiau patirtis parodė, kad ilgainiui krūvose rąstai susislegia savaime ir papildomai jų suspausti nereikia.
Kad katilinės būtų aprūpintos kuru per visus metus, kuro atsargos turi būti kaupiamos ir sandėliuojamos. Medienos kuras dažniausiai sandėliuojamas katilinėje ir specialiame terminale ar saugykloje.
Sandėliuojant medienos kurą šalia katilinės įrengtame medienos kuro sandėlyje (2 pav.), kuras tiesiogiai iš jo sraigtiniu arba juostiniu transporteriu tiekiamas į katilą. Tačiau šalia katilinės įrengto sandėlio erdvė yra ribota ir tuo atveju kuro atsargoms kaupti reikia ieškoti papildomos vietos. Ji turi būti parenkama atsižvelgiant į katilinės ir žaliavos šaltinių išsidėstymą bei kelių sąlygas. Turi būti įmanoma kurą iš saugyklos tiekti be pertrūkių visais metų laikais, net pavasarinio polaidžio metu. Skiedroms apsaugoti nuo užteršimo priemaišomis sandėliuojant saugyklų aikštelių paviršius turi atitikti tam tikrus reikalavimus. Geriausia, kai jis yra asfaltuotas, bet aikštelės paviršius gali būti tinkamai paruoštas gerai suspaudžiant pamatinį sluoksnį iš skiedrų ir žievių.
Medienos kuras deginamas pakurose ant horizontalių arba nuožulnių ardynų. Ardynai priklauso nuo katilų konstrukcijos: jie gali būti įrengti atskirose degimo kamerose arba tiesiog katilų kūryklose. Kuras ant ardyno dažniausiai kraunamas iš viršaus, tačiau kartais įrengiamos cilindro formos pakuros, kuriose kuras ant ardyno patenka iš apačios. Nedidelėse iki 2 MW galios katilinėse paprastai įrengiami nejudami ardynai: horizontalūs ardynai atskiroje degimo kameroje tiekiant kurą iš viršaus arba tiekiant kurą sraigtiniu maitintuvu į atskirą degimo kamerą ar tiesiogiai į katilo kūryklą. Nedidelės galios katilų, kūrenamų medienos kuru, didžiausias trūkumas – nemechanizuotas pelenų ir šlako šalinimas.
Didesnės nei 2 MW galios katiluose dažniausiai naudojami mechanizuoti judamieji ardynai, kurie gali būti horizontalūs ir nuožulnūs. Tokio tipo ardynai yra įrengiami atskirose degimo kamerose ar pagrindinėse kūryklose ir dažnai taip deginamas ne tik medienos kuras, bet ir durpės ar jų mišiniai su medienos kuru.
Kiekvienu atveju, pertvarkant katilus kūrenti medienos kurui, reikia ištirti ar katilai tinka kūrenti tokios rūšies kurui. Tai ypač svarbu, kai pertvarkomas katilas, kuris anksčiau buvo suprojektuotas kūrenti skystu ar dujiniu kuru. Didžiąją dalį projektų kaip tik sudaro jau naudotų katilų pertvarkymas kūrenti medienos kurui. Dažniausiai tai yra vidutinės galios DKVR ir DE nedideli garo katilai.
Deginant medienos kurą susidaro pelenai ir šlakas. Dalis pelenų išbyra pro ardyną, kita dalis atskiriama dūmų valymo įrengimuose. Medienos kuro katilo dūmuose yra daug kietųjų dalelių, kurias būtina atskirti prieš išleidžiant dūmus per kaminą. Tam tinka įvairių konstrukcijų ciklonai ir multiciklonai. Kad dūmai būtų kuo švaresni, įrengiami medžiaginiai filtrai.
Pelenų kiekis priklauso nuo kuro rūšies. Deginant pjuvenas ir skiedras pelenai sudaro 1-2 proc., medienos žieves – 3-5 proc., durpes – 2-6 proc. sauso kuro kiekio. Be to, reikia įvertinti nesudegusių medžiagų kiekį, kuris priklauso nuo deginimo metodo, kuro kokybės ir kt.
Pelenai šalinami šlapiuoju, sausuoju arba mišriuoju būdu. Šalinant pelenus sausuoju būdu privalu atsižvelgti į dulkių keliamas problemas. Todėl dažniausiai pelenai šalinami šlapiuoju arba mišriuoju būdais.
Techniniai-ekonominiai ir gamtosauginiai rodikliai
Miškų urėdijų valdomuose miškuose medienos atliekų metiniai ištekliai, naudojami kuro skiedroms gaminti, Lietuvos miškų instituto ir Valstybinio miškotvarkos instituto skaičiavimais yra apie 500 tūkst. m3. Medienos skiedras kurui gamina 8 miškų urėdijos. Šiuo metu miškų urėdijos skiedras kurui gamina tik iš lentpjūvės atliekų. Miškų urėdijų lentpjūvėse per metus susidaro 130-140 tūkst. m3 gabalinių atliekų ir pjuvenų. Miškų urėdijos į skiedras kurui perdirba apie 30 tūkst. m3 medienos apdirbimo atliekų, arba 25 proc. susidariusio kiekio. Likusios medienos atliekos parduodamos gyventojams kaip atliekos.
Miškų urėdijos savose katilinėse per metus sudegina 41 tūkst. m3 gabalinių medienos atliekų, pjuvenų ir susmulkintų skiedrų. Medienos kuru kūrenamos bendro 21 MW galingumo katilinės 26 miškų urėdijose.
Didelėje teritorijoje surinkti miško atliekas yra brangu ir technologiškai sudėtinga. Didelę reikšmę miško atliekų naudojimui turi miško kelių infrastruktūra. Valstybiniuose miškuose 100 ha plotui tenka 1,7 km ištisus metus pravažiuojamų kelių. Tačiau 100 ha plotui tenka tik 0,3 km kelių su žvyro danga, o kiti keliai yra gruntiniai. Atskiruose šalies regionuose miško keliai išsidėstę labai netolygiai. Užsienyje pagaminta technika medienos atliekoms iš miško rinkti ir transportuoti yra labai brangi ir rentabili tik tuo atveju, jei nuolatos veikia. Tai galima užtikrinti tik renkant medienos atliekas keliuose rajonuose. Dėl šių priežasčių iš miško surinkto medienos kuro kaina gerokai išauga ir pasiekia mazuto kainą.
Medienos kuro naudojimas šilumai gaminti kur kas mažiau veikia aplinką nei iškastinio kuro naudojimas. Degant medienos kurui susidaro mažiau CO2, NOx, nei deginant naftos produktus ar anglis. Be to, deginimo produktuose esančių tokių teršalų, kaip SO2, HCl, sunkieji metalai, koncentracijos yra nykstamai mažos. Viena didžiausių šiuolaikinių aplinkosaugos problemų yra “šiltnamio efektą” sukeliančios dujos, ypač CO2, kurios susidaro deginant ir iškastinį, ir medienos kurą. Tačiau manoma, kad medienos kuro degimo metu susidaręs CO2 yra natūralaus CO2 ciklo dalis, t.y. jis yra sugeriamas augalijos ir fotosintezės metu paverčiamas deguonimi.
Išvados
Artimiausioje ateityje medienos kuro vartojimas didės, tačiau didėjimo sparta labiausiai priklausys nuo iškastinio kuro kainų, medienos kuro naudojimo Lietuvoje apimčių didėjimo.
Vis daugiau dėmesio skiriama kitų rūšių medienos kuro (granulių, briketų) naudojimui nedideliems pastatams šildyti. Šis kuras turėtų iš dalies pakeisti malkas, nes deginant tokį kurą galima mechanizuoti ir automatizuoti degimo procesą.
Ateityje turėtų susikurti medienos atliekų surinkimo, sandėliavimo ir transportavimo infrastruktūra, kuri padėtų plėsti medienos kuro vartojimą. Tačiau tam būtina valstybės politika, skatinanti kūrenti vietinį kurą.
Kaunas

Leave a Comment