Zagospodarowanie biomasy do produkcji ciepła. Geneza, zakres projektu.

 

Od roku 2001 Gmina posiada „Plan zaopatrzenia w ciepło, energie elektryczną i paliwa gazowe Miasta i Gminy Kisielice”. Dokument został zaktualizowany w roku 2011 i obecnie obejmuje zakres czasowy do roku 2026.

W latach 2003 – 2004 rozpoczęto realizację szeroko zaplanowanego programu „Modernizacja systemu ciepłowniczego w mieście Kisielice z zastosowaniem paliw odnawialnych biomasy-słomy” W pierwszym etapie inwestycji (grudzień 2004) oddano do użytku ciepłownię miejską zasilaną biomasą - słomą o mocy 3MW. Zakres prac: budowa budynku kotłowni o pow. 300 m2, magazynu na słomę o pow. 570 m2, zakup i montaż kotła o mocy – 2 MW i kotła o mocy 1 MW. Położono nową sieć ciepłowniczą z rur preizolowanych typ DN32 i DN 200 o długości 1350 mb. Wykonano 7 sztuk węzłów ciepłowniczych, podłączone zostały budynki Zespołu Szkół, Zespołu Szkół Rolniczych, Urzędu Miejskiego oraz największe osiedle mieszkaniowe na terenie miasta zlokalizowane wzdłuż ulicy Stangów.
W ramach projektu zakupiono: komplet wyposażenia kotłowni, agregat prądotwórczy, środki transportowe (ciągnik o mocy 80 KM, samobieżny ładowacz, przyczepa do słomy).

Szczegółowa ilość odbiorców (budynków) podłączonych do sieci ciepłowniczej, w ramach pierwszego etapu budowy kotłowni opalanej biomasą:
- Zespół Szkół Rolniczych w Kisielicach - 1
- Spółdzielnia Mieszkaniowa przy ulicy Rodziny Stangów/Sportowej/Daszyńskiego - 3
- Zespół Szkół w Kisielicach - 1
- Urząd Miejski w Kisielicach - 1
- Posterunek Policji w Kisielicach - 1
- Wspólnoty Mieszkaniowe - 3
- Banki Spółdzielczy - 1
- Właściciele budynków indywidualnych – 2
- Współwłaściciele budynków wielorodzinnych - 28

Wartość inwestycji w ramach I-go etapu :5 146 752,29 zł w tym:
- dotacja EKOFUNDUSZU 1.410.000,00 zł. Umowa Nr 907/307/ III/03 z dn. 12.12.2003 r.
- pożyczka WFOŚiGW 2.634.000,00 zł. Umowa nr 64/03/W-218/OA ME/P z dn. 21.10.2003 r.
- dotacja PFOŚiGW 54.000,00 zł. Umowa nr 4/2004 z dn. 09.11.2004 r.
- kredyt Krajowy Bank Inwestycyjny 698.000,00 zł. Umowa nr GDA/05/ 2004/EGI z dnia 23.08.2004 r.
- środki własne gminy 360 752,29 zł.

Ważne elementy wyposażenia kotłowni pod kątem ochrony powietrza:
Multicyklon - zamocowany jest do wymiennika kotła w miejscu wylotu spalin. Spaliny z kotła są wprowadzane do górnej części cyklonu pod kątem określonym geometrycznie przez łopatki kierujące w taki sposób, aby wprawić strumień w ruch wirujący i wytrącić cząstki pyłu. Multicyklon jest zaizolowany od zewnątrz wełną mineralną i posiada obudowę z blachy stalowej.
Wentylator spalin - usuwa oczyszczone w multicyklonie spaliny oraz wytwarza podciśnienie w palenisku kotła. Montowany jest na lub przy multicyklonie w zależności od typu kotła.
Recyrkulacja spalin - część spalin jest ponownie zawracana do paleniska kotła, co wpływa na poprawę warunków spalania. Przepływ spalin w kanale recyrkulacyjnym jest regulowany przepustnicą.

Dodatkowe zalety funkcjonalno-użytkowe, jakie spełnia przedstawiony system cieplny:
1. Produkcja ciepła - istniejąca technologia zapewnia maksymalny procent wykorzystania biomasy (gazyfikacja biomasy ze sprawnością urządzeń ~90% z zawracaniem części spalin do komory kotła z pełną automatyzacją procesu spalania, rozdrabiania i transportu biomasy do kotła. Obsługa ciepłowni ogranicza się do dostarczania biomasy z magazynu paliwa na urządzenie rozdrabniające, usunięcia z kotłowni popiołu, nadzorze pracy ciepłowni).
2. Przesył ciepła rurociągami o bardzo dobrej izolacyjności cieplnej.
3. Węzły cieplne - ich technologia zapewnia wysoki stopień automatyzacji (zmieszanie pompowe w funkcji czasu, temperatury zewnętrznej i wewnętrznej).

Po likwidacji starej kotłowni węglowej i wyłączeniu dwóch kotłowni olejowych uzyskano efekt ekologiczny w postaci zmniejszenia emisji zanieczyszczeń do powietrza o:
• SO2 – 12,22 MG/a
• NO2 – 2,74 Mg/a
• CO2 – 2909,22 Mg/a
• Pyły –14,10 Mg/a

Kotłownie na terenie miasta Kisielice wyłączone z eksploatacji w wyniku zastąpienia źródła opalania przedstawia tabela zamieszczona poniżej:

Lp. Użytkownik kotłowni Paliwo do chwili wyłączenia obiektu Moc - kW
1. Zespół Szkół Kisielice Al. Wojska Polskiego Olej Opałowy (etap I) 800
2. Zespół Szkół Rolniczych Kisielice ul. Daszyńskiego Olej Opałowy (etap I) 1150
3. Kotłownia obsługująca Zakład Gospodarki Komunalnej Kisielice ul. Polna 1 Węgiel drewno (etap II) 80
4. Kotłownia obsługująca Ośrodek Zdrowia ul. Sienkiewicza Węgiel drewno (etap II) 80

 

Opis paliwa używanego do produkcji ciepła.
Istniejąca centralna kotłownia miejska opalana jest biomasą tj. sprasowaną słomą o gęstości 120-150kg/m3 pochodzącą z pól gospodarstw m.in. Gminy Kisielice. Słoma przeznaczona na cele energetyczne wchodzi w skład grupy paliw odnawialnych. Wraz z biopaliwami płynnymi i biogazem tworzy grupę biopaliw.

Słoma stanowi wartościowy nośnik energii, jej wartość opałowa jest znaczna i wynosi około 18,7 MJ/kg suchej masy (węgiel kamienny - 32 MJ/kg). Przy spalaniu słomy nie wytwarza się więcej CO2 aniżeli pobiera go zboże z atmosfery w okresie swej wegetacji. Ilość CO2 przy spalaniu słomy jest taka sama jak przy jej mineralizacji po zaoraniu i zmieszaniu z glebą. Innymi słowy przy spalaniu słomy ilość oddanego do atmosfery CO2 bilansuje się z jego asymilacją przez zboże w następnym roku wegetacji.

Najbardziej szkodliwa przy spalaniu różnych nośników energii jest zawartość w spalinach tlenków siarki i azotu (SO2 oraz NO, NO2 i NO3). Słoma zawiera tylko śladowe ilości siarki organicznej zaledwie 0,13-0,16% wag. (węgiel kamienny - 1,5% wag.), natomiast tlenków azotu 0,35-0,41% wag., czyli 1/3 tego co zawiera węgiel kamienny (1,0% wag.). Słoma ma mniejszą wartość opałową niż węgiel, ale za to jest przyjazna dla środowiska, gdyż ma mniej siarki, wydziela mniej pyłów i popiołów, a dwutlenek węgla powstały z jej spalania nie pogłębia efektu cieplarnianego. Słoma jest więc w dużym stopniu paliwem ekologicznym, służącym dobrze środowisku naturalnemu.

Tylko dla I-go etapu obliczono, że o 14,2 t żużlu mniej ze spalanego węgla trafiło na składowisko odpadów w skali roku.

Głównym źródłem zasilania kotłowni miejskiej w Kisielicach w słomę są gospodarstwa rolne działające na terenie Gminy Kisielice.

Należy podkreślić odnawialność surowca, która wynika z ogromnych możliwości zasiewu zbóż i traw nasiennych na terenie Gminy Kisielice, która pod względem gospodarczym ma charakter typowo rolniczy. Ponad 70% jej powierzchni zajmują tereny użytkowane rolniczo. Głównym źródłem dochodu mieszkańców jest uprawa roślin oraz chów zwierząt (drobiu, trzody chlewnej, bydła mlecznego). Aktualnie na terenie gminy rośliny, z których można wykorzystać słomę uprawiane są na obszarze blisko 9000 ha ziemi. Obecnie produkcja słomy w Gminie Kisielice wynosi około 13.500 ton/rok. Na wyprodukowanie 15.000 GJ, które zaspokajają potrzeby ciepła dla odbiorców w ramach I-go etapu budowy sieci zapotrzebowanie słomy wynosiło – 2000 ton/rok. Po wybudowaniu nowej sieci w ramach I-go etapu rozbudowy i podłączeniu nowych odbiorców zapotrzebowanie na słomę wynosi około 4000 ton/rok, co stanowi 29,63 % ogólnej produkcji słomy rocznie. Możliwość uprawy dużej ilości słomy na terenie Gminy Kisielice ma również wpływ na bliskość jej dostaw do kotłowni zlokalizowanej w Kisielicach, co w konsekwencji przekłada się na niskie koszty transportu.
Wykorzystanie lokalnych źródeł dostaw słomy ma również wymierne korzyści ekonomiczne dla społeczności, gdyż pozwala na wzrost jej dochodów z tytułu sprzedaży słomy.

Na początku 2008 został zakończony I etap rozbudowy sieci w ramach projektu „Rozbudowa sieci ciepłowniczej na terenie miasta Kisielice, służącej do przesyłu energii cieplnej z istniejącej kotłowni opalanej biomasą”  w ramach Zintegrowanego Programu Operacyjnego Rozwoju Regionalnego, Priorytet 3-Rozwój lokalny, Działanie 3.1 Obszary wiejskie.
Zakres rzeczowy inwestycji: położono nową sieć ciepłowniczą (4340 mb)oraz podłączono kolejne 64 budynki ( użyteczności publicznej, handlowo-usługowe, mieszkalne).

Wartość II-go etapu prac: 3 087 740,00 PLN w tym wydatki kwalifikowane – 2 657 080 PLN z czego:
1. dofinansowanie sięga kwoty 1 616 156,91 PLN, w tym:
- Środki Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w kwocie 1 426 020,80 PLN, co stanowi 53,67 % wydatków kwalifikowanych.;
- Współfinansowanie z budżetu państwa w kwocie – 190 136,11 PLN, co stanowi 7, 16 % kosztów kwalifikowanych
2. Wkład Gminy Kisielice to kwota – 1 471 583,09 PLN.

W wyniku powyższych prac siec ciepłownicza została rozprowadzona na 75% powierzchni miasta.

W latach 2009-2013 trwała realizacja II etapu rozbudowy sieci w ramach inwestycji pn. „Rozbudowa sieci ciepłowniczej na terenie miasta Kisielice, służącej do przesyłu energii cieplnej z istniejącej kotłowni opalanej biomasa - etap II”.

Zadanie polegało na rozbudowie istniejącego systemu ciepłowniczego na terenie miasta Kisielice, montażu nowych węzłów ciepłowniczych oraz modernizacji i rozbudowie obiektu Kotłowni Miejskiej zwiększającej jej moc z 3,0 do 6,0 MW. Koszt zrealizowanej inwestycji wyniósł blisko 7,9 mln złotych, z czego dofinansowanie ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Warmia i Mazury na lata 2007-2013 wynosiło 80%. Instytucją pośredniczącą w Umowie na dofinansowanie projektu był Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Olsztynie.
Pozostałe 20% kosztów projektu poniosła Gmina Kisielice.

Jednym z głównych celów inwestycji było zwiększenie udziału energii odnawialnej w ogólnym bilansie zapotrzebowania na energię cieplną miasta Kisielice oraz likwidacja emisji rozproszonej z niskosprawnych kotłowni lokalnych. Zakres inwestycji obejmował rozbudowę sieci cieplnej wraz z przyłączami cieplnymi o 185 węzłów cieplnych o łącznej długości: 8,9 km, średnicach od fi 34/90 mm do fi 168/250 i temperaturze wody grzewczej Tz / Tp = 90°/70°C wykonanej z rur stalowych preizolowanych oraz rozbudowę budynku kotłowni w której dostawiony jest nowy kocioł na słomę o mocy 3 MW.

W zakresie modernizacji technologii istniejącej kotłowni wykonano kocioł 3 MW, układ przygotowania i podawania paliwa, układ oczyszczania i usuwania spalin (multicyklon i ekonomizer), układ odpopielania, automatyka i sterowanie, kompletny komin z konstrukcją samonośną, poza tym, aby poprawić sprawność istniejącego większego 2 MW kotła – wyposażono go w ekonomizer.
Ponadto w istniejącym układzie technologicznym zostały wymienione pompy obiegowe sieciowe na nowe o odpowiedniej wydajności i wysokości podnoszenia oraz pozostałe urządzenia, niezbędne do funkcjonowania kotłowni o zwiększonej mocy.

W ramach inwestycji zamontowano 185 sztuk węzłów ciepłowniczych.
W tym wyodrębniono trzy typy węzłów:
- dwufunkcyjne węzły grupowe – w budynkach wielorodzinnych
- dwufunkcyjne węzły indywidualne – w budynkach jednorodzinnych oraz usługowych i produkcyjnych
- jednofunkcyjne węzły c.o. – w budynkach jednorodzinnych oraz obiektach handlowych i usługowych.
Zamontowane węzły były dostarczane w formie prefabrykatów.
Każdy montowany węzeł cieplny składa się z kilku układów –modułów:
- modułu przyłączeniowego
- modułu centralnego ogrzewania
- modułu przygotowania ciepłej wody użytkowej
Temperatura czynnika w instalacji centralnego ogrzewania jest regulowana trójdrogowym zaworem mieszający sterowany pogodowym regulatorem węzła.

W wyniku powyższych prac ekologiczne ciepło może być dostarczane do ponad 85 % substancji mieszkaniowej na terenie miasta.