soloma1Мифы или идеальная экономия традиционных энергоносителей в технологии зернопроизводства?
Солома зерновых в традиционном сельскохозяйственном обиходе – многотоннажный побочный продукт производства хлеба с широким спектром применения. Безудержный, часто неконтролируемый рост цен на углеводородное сырье подвигнул мировую науку и практику к поиску более дешевой и доступной альтернативы. Кто-то получает энергию от ветра, кто-то – от солнца, а кто-то – и от морского прилива. Украине на роду написано получать энергию из соломы.(Опубликовано в №5.2011г.)

Издавна украинский крестьянин находил массу способов применения этого незамысловатого дара природы. Из соломы делали крыши, укрывали ею картофель и корнеплоды при зимнем хранении, делали подстилку для животных, а в голодный год она становилась спасением для коровы, которая даже при таком скудном кормлении никогда не оставляла своего хозяина голодным.

Конечно, сегодня все изменилось. Зерновой клин страны из года в год стремительно увеличивается, что уже привело к росту производства соломы за последние 10 лет в 1,6 раза и составляет сейчас по стране около 25 млн т ежегодно. Чуть больше половины этого количества крестьяне все еще применяют в личных подсобных хозяйствах в качестве подстилки, корма, теплоизолятора. Не обходятся без соломы и крупные животноводческие фермы. Они вводят солому в рацион жвачных животных и подстилают ею стойла коров и секции для телят. Куда же девается еще около 10 млн т? Если есть специальные механизмы для измельчения, солому дробят и запахивают в почву. Это, конечно, выход, так и делают многие страны в мире. Однако разумный подход сегодня совершенно в другом. Безудержный, часто неконтролируемый рост цен на углеводородное сырье подвигнул мировую науку и практику к поиску более дешевой и доступной альтернативы. Кто-то получает энергию от ветра, кто-то – от солнца, а кто-то – и от морского прилива. Украине на роду написано получать энергию из соломы.

Сегодня солома превратилась у нас в основную проблему послеуборочной обработки почвы. Мало кто убирает ее с поля. Животных в стране очень мало. Новые технологии свиноводства, птицеводства и даже молочного скотоводства, которые только начинают утверждаться в экономике аграриев, полностью обходятся без соломы. Ибо там сегодня превалируют щелевые полы при бесподстилочном способе содержания животных. Вот и нарастает, как снежный ком с горы, объем годового производства соломы в стране. Для южных житниц (Одесская, Херсонская, Николаевская области), где животноводством в силу глобального потепления заниматься все сложнее, солома стала существенным препятствием для интенсивного ведения зернового хозяйства. Соломенные поля этих областей горят каждую осень, несмотря на строжайший запрет и штрафные санки за такое чудовищное обращение с природой. Если так пойдет и дальше, крестьянину просто не выжить. Рост цен на жидкое топливо, побивший все рекорды в этом году, должен стать толчком к поиску новых способов обеспечения хозяйства энергоносителями. И главным фигурантом этого поиска должна стать солома. Что же представляет собой солома с энергетической точки зрения? Несомненно, это высококалорийное топливо. Исследования показали, что 1 кг соломы разных культур в среднем дает около 3 кВт/ч тепловой энергии. Это означает, что 3 кг соломы заменяет по энергетическому эквиваленту 1 кг дизельного топлива или 1 м3 природного газа. Не трудно подсчитать, что 1 рулон соломы диметром 1,8 м и длиной 1,2 м весит около 300 кг, следовательно, он может заменить минимум 100 л дизельного топлива или 100 м3 природного газа. Невероятно на первый взгляд, но это доказанный факт. Во сколько обходится сейчас рулон соломы? Солома, лежащая на поле после выхода из комбайна как побочный продукт, стоит всего 50 грн за 1 т. Ее прессование в рулонных прессах с учетом стоимости топлива будет обходиться в 100-150 грн за 1 т в зависимости от типа трактора, а также производительности и типа пресса. Добавим к этому затраты на доставку рулона с поля (20 грн на 1 т), и получим, что 1 т прессованной соломы даже сейчас не стоит больше 200 грн.

Следовательно, рулон соломы обойдется производителю в 60 грн. Это при том, что 100 л дизельного топлива эквивалентно этому рулону по тепловой энергии и стоит сегодня 900 грн, то есть в 15 раз больше. Гектар хлебного поля обычно дает минимум 4 т соломы, или 12-15 рулонов. Следовательно, энергонасыщенность такого гектара по соломе эквивалентна 1,31,5 т дизельного топлива. Не правда ли, заманчиво? С экономической точки зрения все абсолютно понятно, вопрос в том, как адекватно заменить дизельное топливо на топливо из соломы и эффективно использовать ее энергию. Опыт сжигания соломы в водонагревательных и паровых котлах для отопления помещений – сегодня уже не новость. Такие установки действуют десятками на значительной территории Украины, России, Прибалтики, во всех западных странах. Процесс, как говорится, набирает темпы. Однако будет намного разумнее приспособить собственно соломенную энергетику хозяйства для доработки самого зерна, доведения его влажности до нормы. Если существенно снизить эту непосильную составляющую в структуре себестоимости зерна, его производство станет намного более рентабельным, а пищевые качества продукта позволят добиться более высоких реализационных классов зерна. К тому же стоимость получаемого тепла для сушки зерна не будет существенно колебаться и зависить от политики цен на традиционные энергоносители – газ и жидкое топливо. В передовых странах мира, а в последние годы и в отдельных хозяйствах Украины испытаны специальные теплогенерирующие установки, работающие на рассыпных отходах древесины (щепа, мебельная пыль) и побочных продуктах переработки зерна (шелуха и корзинки подсолнечника, кукурузные початки, кастрица, мякина). Однако такого сырья крайне недостаточно для текущей работы и обеспечения поставок энергоносителя в больших объемах для сушки зерна.

Учитывая это, более перспективным считается направление использования теплогенераторов, надежно и эффективно работающих на тюкованной соломе – одном из самых дешевых и доступных источников тепловой энергии. Высокая плотность тюкованной соломы существенно сокращает расходы на ее доставку к месту использования. При этом уменьшается и площадь для ее предварительного хранения. Хранить ее можно под открытым небом без навесов. Понятно, что единица объема тюкованного продукта более энергоемкая, чем рассыпной вариант, а это упрощает обслуживание оборудования, стабилизирует его работу.

Фото 1. Теплогенератор ОАО «Бриг»

Фото 1. Теплогенератор ОАО «Бриг»

По сути, зерновые сушилки, работающие на соломе, представляют собой генератор тепла и присоединенный к нему воздушный теплообменник. Отдельные конструктивные решения таких установок отличаются расположением камер сгорания, их количеством, мощностью установки, периодичностью действия, простотой обслуживания и экологичностью. Надежность и долговечность таких камер зависит от материала, из которого сделаны их рабочие органы, подвергающиеся периодическому нагреванию.

В Украине уже имеется опыт применения теплогенераторов на биоотходах собственного производства и некоторых импортных аналогов. ОАО «Бриг» разработало и внедрило в практику нескольких хозяйств страны теплогенерирующее устройство мощностью 500 и более кВт, работающее на тюкованной соломе совместно с сушилками зерна отечественного и зарубежного производства (фото 1).

Максимальная разовая загрузка топливом теплогенератора составляет 700-800 кг соломы. Этого количества хватает на беспрерывное горение в течение 4-5 часов. Стоимость 1 т соломы в тюках на сегодня составляет $24-30. Таким образом, затраты на топливо на один час работы теплогенератора составляют $4-6, а на сутки – всего $80-120.

При сжигании соломы в топке теплогенератора конструкции ОАО «Бриг» тепло выделяется в виде дымовых газов, они поступают в трубный теплообменник, через который продувается чистый атмосферный воздух и нагревается до заданной температуры. Воздух в теплообменнике может нагреваться до 60-110 °С, температуру можно устанавливать автоматически путем регулирования интенсивности горения соломы в топке. Это позволяет сушить посевной материал при мягком режиме с температурой сушильного агента 60 °С, а продовольственное зерно – в более жестком режиме. Для сушилок мощностью до 10 т/ч достаточно одного такого генератора, а для более мощных – два.

К недостаткам указанной системы относится цикличность процесса сгорания соломенного тюка, что приводит и к цикличности изменения температуры сушки при открывании камеры сгорания. Это может вызвать нарушение стабильности работы агрегата и некоторые потери качества зерна. Кроме того, топочное оборудование теплогенератора изготовлено из черного металла, который быстро изнашивается и склонен к деформациям.

Другой производитель – компания «НВТ-Технология» поставляет на рынок теплогенераторы непрерывного действия, работающие на рассыпных древесных и зерновых отходах (фото 2).

Фото 2. Сушилка с теплогенератором фирмы «НВТ-Технология»

Фото 2. Сушилка с теплогенератором фирмы «НВТ-Технология»

В комплект теплогенерирующего устройства от «НВТ-Технология» включен шнек непрерывной подачи рассыпного топлива с размерами частиц до 30 мм. Такой агрегат может непрерывно работать в автоматическом режиме на растительном сырье влажностью до 60% в течение 5 суток при полном сжигании подаваемого в топку сырья. Благодаря этому устраняется эффект колебания температур и нормализуются параметры сушки зерна.

Однако такой агрегат требует существенных затрат на обязательное измельчение сырья для сжигания. Он не может работать на тюкованной соломе, то есть на массовом источнике энергетического питания. Тюкованная солома требует предварительного раскатывания и измельчения, что создает определенные неудобства и увеличивает затраты.

Определенный интерес в плане учета недостатков вышеописанных теплогенераторов представляют собой устройства, позиционируемые как нагреватели воздуха BIO-PAL AIR 750 и BIO-PAL AIR 1100, поставляемые на рынок Украины ООО «Дозамех Украина», г. Одесса (фото 3).

Фото 3. Нагреватель воздуха (теплогенератор) серии BIO-PAL AIR

Фото 3. Нагреватель воздуха (теплогенератор) серии BIO-PAL AIR

В отличие от теплогенераторов ОАО «Бриг», аппараты серии BIO-PAL AIR работают в непрерывном режиме, что обусловлено наличием в них не одной, а сразу двух камер сгорания. При этом одновременно в агрегат закладываются два тюка соломы.

Теплогенераторы рассматриваемого типа могут нагревать воздух до 100-120 °С с возможностью регулируемого понижения интенсивности нагрева через контролируемое замедление процесса сгорания. Эти агрегаты оснащены предохранительным клапаном, теплоизолированы и обшиты оцинкованным профилем. Воздух, нагретый до заданной температуры, подается в камеру сушилки непосредственно из теплогенератора. Нагретый воздух изолирован от топочных газов и не содержит канцерогенных веществ. Применяется дополнительный теплообменник для входящего воздуха, что способствует лучшей работе агрегата. Все его нагреваемые поверхности изготовлены из жаропрочного металла, которые не подвергаются деформации. В результате предотвращается разгерметизация и попадание топочных газов в зону работы персонала. Теплогенераторы указанной серии приспособлены к работе с любым типом отечественных и зарубежных сушилок зерна: AG Project, Drzewicz, Riela, Araj, Feerum и т.д. В дополнение к этому рассматриваемые агрегаты могут использоваться для обогрева производственных помещений, ангаров и других нежилых помещений различного назначения.

В комплект генератора входят двухтопочный корпус (загрузка до двух тюков в одной топке), водяной теплообменник (для одновременного охлаждения камеры сгорания и подогрева воздуха, поступающего в генератор), теплообменник воздуха, панель управления, вентиляторы камер сжигания, главный вентилятор наддува генератора. Технические характеристики теплогенераторов серии BIOPAL AIR приведены в таблице.

zerno.#05.block.indd

Теплогенератор рассматриваемого типа легко коммутируется с воздухоподающими системами сушилки и прост в эксплуатации.

Таким образом, сушка с кардинальной заменой источника теплогенерации (жидкого топлива на тюкованную солому) – надежное, энергосберегающее, экологически обоснованное решение удешевления послеуборочной обработки зерна.

С одного гектара площади, занятой под зерновыми культурами, можно получить минимум 3-4 т соломы. Этого количества достаточно для доведения до нормальной влажности 90-100 т зерна, подлежащего сушке. Сегодня это реальный способ экономии энергоносителей. Грех им не воспользоваться.

Леонид Подобед,

доктор с.-х. наук, профессор