Как сделать топливные пеллеты? Суть вопроса значения топлива из древесных отходов тепловых гранул и где используют

Почему Топливные пеллеты и чем они удобны? На всех производствах, использующих природное сырьё, решение проблемы переработки отходов является актуальной темой. В ряду таких промышленных отраслей стоит деревообработка. Производство мебели, строительных материалов, а изначально лесозаготовки производят большое количество материала не подходящего для прямого назначения.

Ненужная древесина скапливаясь, занимает территории, гниёт, залежи отходов создают пожарную опасность.

Как производят гранулы пеллеты из древесины

Для производства пеллет берут самую недорогую древесину, которую невозможно использовать больше ни в каких целях. Это обрезки, щепа, опилки. Эти отходы сортируют, очищают от примесей, отсеивают песок и т.п. Далее, мощный магнит, используемый на сортировочной ленте, притягивает железо (например, гвозди). После удаления посторонних предметов древесные отходы отправляются в молотковую дробилку, где их измельчают до фрагментов размером в 4 мм. Это этап называется предварительным измельчением. Необходим он для равномерного просушивания сырья на следующем этапе.

Пеллеты делают и отходов деревообрабатывающей промышленности и агрокомплекса

Полученные опилки высушивают в специальном бункере до требуемой влажности (8–12%). После чего их отправляют на повторное измельчение. В результате получаются мелкие фрагменты древесины, которые после доведения до идеальной влажности (10%) отправляют в пресс-гранулятор. Здесь под воздействием давления (в некоторых прессах высокой температуры) древесные опилки превращаются в гранулы. Для этого состав пропускают через матрицу, в которой вырезаны круглые отверстия. Конструкция пресса — гранулятора напоминает обычную мясорубку: тесто продавливается через отверстия, и получаются гранулы. В охладительной колонке их остужают. Так получается конечный продукт — топливные пеллеты.

Виды и используемое сырье

Если классифицировать пеллеты по сорту, то их существует три вида:

• Индустриальные — имеют серо-коричневый цвет, их процент зольности выше 0,7. Это объясняется тем, что древесина, из которой они изготовлены, не прошла окорку. То есть в гранулы попадает большое количество коры, дающей повышенный процент зольности. Стоит учесть, что применение индустриальных пеллет в бытовом котле может привести к его поломке: не все горелки могут работать с топливом большой зольности. Но стоить они могут на 50% меньше, а это приличная экономия. Если ваш котел без особых проблем пережигает такой вид пеллет — можно использовать и их, но чистить его придется чаще.

  Индустриальные пеллеты не всегда можно использовать в бытовых котлах

• Агропеллеты. Получают из отходов сельскохозяйственных культур. Они довольно дешевы, но их главным минусом считается содержание большого количества золы. А это является главной проблемой многих котлов, которые быстро выходят из строя из-за образования шлака. Использование агропеллет требует регулярного очищения от шлаков, потому их чаще используют на больших тепловых станциях. С точки зрения использования в бытовых пеллетных котлах этот вид гранул еще более проблематичен: зольность, как правило, еще выше. Могут возникнуть проблемы при транспортировке: агропеллеты довольно мягкие, так что уже после доставки часть из них разрушается. А котлы к наличию пыли и мелких фрагментов приспособлены плохо. Потому использовать агропеллеты целесообразно, если их производство расположено недалеко от вас.

  Агропеллеты чаще используют в промышленных котельных

• Белые пеллеты — топливо высшего сорта. Отличаются светло-желтым, чуть серым или абсолютно белым цветом. От них исходит приятный запах древесины. Главным преимуществом является низкая зольность, около 0,5%. Используя белые пеллеты, можно забыть о чистке котла на один–два месяца. Благодаря этому оборудование не изнашивается, а количество убранной из них золы очень мало. Стоят они дороже, чем остальные виды пеллет, зато купить белые пеллеты — сохранить свой котел в рабочем состоянии на длительное время и не заглядывать в него месяцами.

  Белые пеллеты — идеальное топливо для бытовых пеллетных котлов

Из чего делают

Любое сырье с содержанием лигнина подойдет для изготовления пеллет. Самым распространенным в России является древесное сырье, причем чаще используют хвойные породы, несмотря на то, что из лиственных получается более качественное топливо. Популярность хвойных пород объясняется тем, что переработка древесины лиственных пород требует более сложного и дорогого оборудования: почти все лиственные породы не очень хорошо прессуются, потому требуется более мощное оборудование, часто приходится экспериментальным путем подбирать режим переработки/увлажнения/прессования, а это время и средства. Причем стоимость пеллет при реализации на внутреннем рынке от материала зависит незначительно.

Сырьем для производства пеллет являются любые горючие отходы

Чем отличаются березовые пеллеты от хвойных? Березовые пеллеты имеют незначительно большую выделяемую теплоту при сгорании, чем хвойные, но разница невелика. Зато в при горении березовых нет смол, которые при длительном использовании сосновых оседают в дымоходе, из-за чего требуется его чистка.

Агропеллеты чаще изготавливают из соломы. Хотя теплоотдача таких гранул меньше, чем у древесных, но стоят они значительно дешевле. Большей теплоотдачей среди агропеллет отличаются гранулы из рапсовой соломы. Пелеты из шелухи (лузги) подсолнечника являются отличными конкурентами гранулам из бурого угля. Преимуществ у них много: гранулы из лузги дешевле, у них меньше зольность во много раз, да и тепла выделяют они больше и зола лузги экологически чистая, являющаяся отличным удобрением для агрокультур.

	Удельная теплота сгорания, ккал/кг	Удельная теплота сгорания, КВт/кг	Стоимость 1 тонны, $
Пеллета древесная	4100	4.7	80-125
Пеллета из соломы	3465	4.0	75-80
Пеллета из лузги подсолнуха	4320	5.0	75-115

Торфяные гранулы — это безотходный, экономический и экологический вид топлива. Но их используют, в основном, в промышленности из-за высокой зольности. Также широко распространено применение торфяных гранул для усиления действия минеральных удобрений.

Пеллеты из макулатуры изготовляют по иной технологии. Вместо просушки, их увлажняют, а затем помещают в пресс-гранулятор. Из-за особенностей сырья для гранулирования бумаги требуется больше затрат.

Что собой представляют топливные пеллеты

Внешне такое топливо, как пеллеты, представляет собой гранулы цилиндрической формы, диаметр которых в зависимости от использованного для их производства оборудования может составлять 5–10 мм, а длина находится в диапазоне 10–60 мм. Сырьем, из которого производится данное топливо, являются отходы производства предприятий, занятых в следующих сферах деятельности:

• деревообработка и производство из древесины изделий различного назначения (опилки и стружка, образующиеся в результате деятельности предприятий, которые работают в данных сферах, используются в качестве сырья для производства пеллет древесного типа);
• выращивание и переработка сельскохозяйственной продукции (в данном случае изготавливают пеллеты из соломы, сена, пшеничной, рисовой или гречишной шелухи, подсолнечной лузги);
• переработка угля и торфа, мелкие фракции которых также используются для производства топливных брикетов.

Цвет топливных гранул зависит от исходного сырья и технологии его подготовки

В большинстве случаев производством топливных гранул занимаются те предприятия, в результате основной деятельности которых образуется большое количество подходящих для изготовления такого топлива отходов. Таким образом, подобные предприятия не только решают проблему утилизации отходов своего производства, но и получают с этого дополнительную прибыль.

В плане экономичности использования более предпочтительным видом топлива все же является уголь, но топливные гранулы по сравнению с ним обладают одним значимым преимуществом: их использование позволяет максимально автоматизировать процесс подачи топлива в котел. Кроме того, как уже говорилось выше, древесные гранулы и пеллеты из соломы отличаются невысокой зольностью: ее значение в 20 раз ниже, чем аналогичный параметр традиционных видов твердого топлива.

Сравнение различных видов твердого топлива

В чем удобство?

Использовать её как топливо в таком состоянии не представляется возможным по причинам неудобства доставки. Сучки занимают большой объём, но по количеству материала помещается мало в транспорт. Опилки рассыпаются под действием ветра и горят они плохо.

Удобство состоит в том, что переработка данного материала в необходимый формат позволит добиться хороших результатов в использовании отходов деревообрабатывающей промышленности.

Технология производства топливных пеллет решает с успехом большую часть данной проблемы.

Суть вопроса значения производства топлива из отходов

Как топливо, отходы из древесины легче всего применять после переработки их в более удобную форму. Топливные пеллеты представляют собой сформированные гранулы. Они имеют небольшую по размерам форму, диаметром 10-15 мм и в длину составляет до 50 мм. При формировке в состав не добавляются искусственные вредные вещества. Пыль на поверхности материала не образуется. На выходе получается настолько плотный материал, что имеет способность тонуть в воде.

Перевозить его можно автомобильным транспортом и железнодорожным путём. Грузить его удобно. Занимают гранулы мало места, но перевозятся в большом объёме.

Материалы

Для производства подходят:

• Отходы при лесозаготовках. Сучки и ветки, вершинки, сухостой испорченный короедом, мелкая растительность, вырубаемая для очистки заимки.
• Подходит кора, обзольные части, комлевая обрезка при производстве пиломатериалов для строительства.
• Не используемые части древесины идущей на изготовление беловых товаров.
• Как дополнение к массе используется лузга семечек, отходы торфяной промышленности, отходы переработки на семя кукурузы, сосновых и еловых шишек, подсолнечника.
• Природный торф как самостоятельное сырьё для изготовления пеллет.

Важно! В любом составе необходимо присутствие материала хвойных пород, ввиду наличия смолы в древесине. Она является основным склеивающим веществом для выработки гранул.

Производство пеллет имеет большое значение для поддержания на хорошем уровне экологической обстановки. Освобождаются участки лесонасаждений для восполнения их запасов. Снижается уровень угрозы возникновения пожаров по вине скопления валежника.

Виды топливных гранул

Свойства, которыми обладают топливные гранулы, во многом определяются характеристиками сырья. Достаточно точным показателем качественных характеристик древесных топливных гранул является их цвет. Так, более светлый цвет древесных гранул пеллет свидетельствует о том, что топливо изготовлено из древесных опилок и мелкой стружки, не содержащих в своем составе посторонних примесей. Использование чистого сырья позволяет создавать топливные гранулы, отличающиеся однородностью своего состава и, соответственно, более высокими качественными характеристиками.

Белые пеллеты производятся из дробленной древесины без использования примесей

Для производства топливных гранул темного цвета используется менее качественное сырье, в качестве которого могут выступать ветки, древесная кора, трава и даже кусочки грунта. Естественно, что такие виды брикетов, которые даже на фото выглядят менее презентабельными, чем пеллеты светлого цвета, при горении создают меньше тепловой энергии и, соответственно, являются менее качественными.

На современном рынке также представлены темные пеллеты, цвет которых обусловлен присутствием в их составе продуктов обжига угольных масс. Качественные характеристики таких топливных брикетов в плане тепловой энергии, выделяемой при их сгорании, даже превосходят аналогичные параметры пеллет, в составе которых содержатся только натуральные древесные опилки и стружка.

Чаще всего пеллеты темного цвета – это агропеллеты, выпускаемые из отходов сельскохозяйственного производства

Особенности котельного оборудования для использования пеллетного топлива

Топливные брикеты нельзя использовать в обычных видах отопительных котлов. Котлы, специально предназначенные для работы с таким топливом, отличаются целым перечнем конструктивных особенностей:

• небольшими размерами камеры, в которой осуществляется сжигание топлива;
• развитой конвективной частью;
• горелкой большего (по сравнению с котлами для других видов топлива) размера, которая обеспечивает эффективное сжигание топлива, помещенного в рабочую камеру.

По своей производительности котлы, специально предназначенные для работы с топливными брикетами, могут сравниться с отопительным оборудованием, работающим на природном газе.

Автоматический пеллетный котел с механической очисткой теплообменника с помощью шнеков

О технологии гранулирования

Задача каждого производственного процесса по изготовлению топливных гранул — получить из сырья плотные и прочные цилиндрики с малым содержанием влаги. При гранулировании древесных отходов это достигается в несколько этапов:

• Сначала идет сортировка отходов деревообработки на мелкие и крупные фракции. К первым относятся опилки и мелкая стружка, чьи размеры не превышают 25 мм при толщине 2—4 мм. Щепа, ветки, горбыли и прочая древесина больших размеров отсортировывается и отправляется на первичное дробление.
• Первичное дробление крупных отходов производится дробилками различных типов. Задача – получить частицы дерева указанных размеров. Измельченное сырье перемещается к следующему этапу пневмотранспортом либо посредством шнекового конвейера.
• Вторичное дробление проходит вся масса сырья, превращаясь в мелкую фракцию. Максимальный размер частиц на выходе – 4 мм с толщиной 1,5 мм.
• Сушка. Чтобы получить качественное горючее с высокой теплоотдачей, необходимо удалить из дерева всю лишнюю влагу, которая у свежесрубленных веток достигает 50%. Процесс идет в специальной сушильной камере барабанного или другого типа. На выходе влажность сырья не должна превышать 12%.
• Корректировка влажности. Поскольку изначально в работу попадают отходы с разным содержанием влаги, то на предыдущем этапе часть сырья пересушивается, то есть, его влажность составляет менее 8%. Для формирования прочной гранулы этого недостаточно. Поэтому в бункер с сырьевой массой подается некоторое количество пара. На грануляцию древесина поступает с влажностью от 8 до 18%.
• Грануляция. Здесь используются прессы — грануляторы с цилиндрической или плоской матрицей (толстый металл с калиброванными отверстиями). Сырье, поступающее из бункера — дозатора, вдавливается в отверстия стальными катками которые движутся на большой скорости внутри матрицы. Во время этого процесса и без того нагретая и передробленая масса сырья нагревается до еще более высокой температуры свыше 100 градусов Цельсия. Это происходит из-за высокго давления при гранулировании. Из сырья выделяется связующее вещество – лигнин. Этому способствует и уровень влажности, которого добиваются при корректировке. Кроме того, от давления 30—40 МПа масса нагревается самопроизвольно до температур выше 100 градусов Цельсия.Для отвода лишней массы на поверхности катков прорезаны пазы.
• Сырые пеллеты пневмотранспортом или шнеком направляются в камеру вторичной сушки и охлаждения, где обдуваются мощными вентиляторами и окончательно затвердевают.
• Последний этап — фасовка в полиэтиленовые мешки либо биг-бэги. Крупным заказчикам продукция может отпускаться насыпным способом.

Принцип гранулирования не предполагает использования сторонних связующих веществ и дополнительный подогрев сырья.

Прессование топливных гранул из соломы несколько проще, поскольку из технологического процесса исключена сортировка и первичное дробление. При гранулировании шелухи от семян подсолнечника исключен также этап сушки. Причина в том, что отходы переработки семечек изначально имеют влажность, близкую к требуемой, и сразу отправляются на корректировку и прессование.

Требования к качеству

Основными требованиями к качеству топливных пеллетов являются:

• Гранула должна быть ровной и гладкой.
• Отсутствие трещин в гранулах, их коробления и осыпания.
• Гранула должна быть плотно спрессована.
• Готовый продукт должен иметь правильный процент влажности (она не должна превышать 15%).
• Желательно чтобы гранулы были одного размера (в основном производители изготавливают топливные гранулы длинной от 5 мм до 70 мм, а в диаметре от 6 мм до 10 мм) независимо от вида топливного пеллета.
• Отсутствие или наименьшее содержание примесей (пыль, песок) в готовой продукции, которые ухудшают качество пеллетов.
• Цвет. У древесных топливных гранул он должен быть светлым (более светлый – более качественный), так как чем меньше темных или коричневых вкраплений в пеллете, тем меньше в нем содержится коры и примесей. У торфяных и растительных гранул он темно-серый либо черный.
• На пеллетах не должно быть грибка либо плесени.
• Не должно быть никаких химикатов.

Требования к сырью для изготовления

Данных критерий немного, но их необходимо соблюдать в полной мере:

• Сырье не должно иметь никаких примесей (камней, пыли, песка, металлического мусора, листвы).
• В нем должно содержаться как можно больше природных склеивающих веществ (лингина, смол и других клейких веществ), что ускоряет процесс изготовления и качество готовой продукции.
• Сырьевые материалы не должны быть очень влажными, хотя это исправляется во время сушки, но все же замедляет производственный процесс.

Оборудование для производства

Самым основным оборудованием для производства топливных пеллет являются:

• весы для больших упаковок (500, 1000 кг);
• станок для упаковывания;
• бункер для готовых пеллетов;
• ленточный или скребковый транспортер;
• дымосос;
• вентилятор для удаления отсева;
• охладитель;
• пресс-гранулятор;
• сушильный барабан;
• механизм для погрузки обработанного сырья в сушилку;
• котел (газовый либо на опилках);
• смеситель;
• мельница молотковая;
• дробилка (барабанная либо дисковая);
• контейнер для сырья с транспортером;
• циклоны;
• воздушные рукава;
• шнековые транспортеры;
• воздухотранспортеры;

Производство тепловых гранул

Процесс производства пеллет из древесины можно условно разделить на промышленное и кустарное изготовление.

Фабричное производство

Технологический процесс выпуска топливных гранул в заводских условиях заключается в нескольких этапах с использованием специальных станков:

• Сырьё поступает в измельчитель крупных частей для получения щепы.
• Данный материал в сушильной камере, под действием горячего воздуха, освобождается от лишней влаги. В норме необходимо добиться 10% насыщения влагой для дальнейшего производства.
• Подсушенная масса поступает в аппарат для измельчения её в древесную муку.
• Помол древесины доставляется в прессовочный агрегат. Он представляет собой механизм, состоящий из двух барабанов вращающихся в разных направлениях с перфорированными стенками и прессовочного вала, который выдавливает содержимое камеры через отверстия стенок. Весь процесс получения качественного материала происходит под действием высокой температуры, достигающей значений 300

  0

  С. Такая температура необходима для выделения из сырья смолы лингина. Она производит склеивание состава.

• Полученные гранулы на следующем этапе проходят процесс охлаждения при помощи холодного воздуха. Сопутствующим образом этот воздушный поток очищает материал от несвязанной древесной муки и направляет её на повторную переработку. Гранулы в своей массе получаются чистыми предметами.
• Завершающим этапом производства топливных пеллет является их упаковка в герметичную полиэтиленовую упаковку.

Самостоятельное производство

Древесные гранулы своими руками можно получать посредством двух станков:

• Преобразователя крупных частей дерева в опилки.
• Прессовочного станка. Он состоит из тяжёлого вала, имеющего на концах зубчатые шестерни и прессовочной камеры. В её основании располагается перфорированный лист металла. Вал в движение приводится посредством электрического двигателя. Шестерни при вращении дополнительно измельчают сырьё. Под давлением через перфорированный лист выдавливается материал в виде гранул. Трение, производимое шестернями по опилкам, вызывает нагревание древесины и выделение смолы для склеивания субстанции.

Как отличить пеллеты высокого, премиального качества от некондиционного топлива?

При покупке пеллет необходимо обращать внимание на:

• поверхность материала, она должна быть гладкой, блестящей, без признаков деформации (вздутий и микротрещин);
• диаметр (этот параметр установлен нормами, минимальное значение 4,00 мм, максимальное 10 мм, также стандартными являются топливные гранулы, которые имеют диаметр 6,00 и 8,00 мм, учтите, что пеллетный котел работает на гранулах определенной фракции);
• длина (данный параметр должен составлять порядка 20,00 – 30,00 мм, это оптимальное значение, хотя оборудование может работать и на пеллетах длиной свыше 50,00 мм);
• запах (гранулы должны иметь слегка сладковатый запах свежеприготовленного клея, это явный признак отменного качества);
• цвет (важно помнить, что самые качественные пеллеты белые или слегка кремового цвета, агропеллеты преимущественно темные, а в древесных пеллетах темный цвет указывает на то, что добавлена кора, другие примеси или смешаны породы древесины);
• пыль (пыли на пеллетах должно быть минимальное количество, поэтому лучше покупать топливо в герметичной упаковке);
• примеси (проверить наличие несгораемых примесей в самих гранулах можно только путем их сжигания и определения остатка в виде твердых частичек).

Сравнение технологий производства пеллет

Из древесины

Этапы производства гранул из древесины:

• Крупное дробление древесных отходов в молотковой дробилке.
• Просушка измельченной древесины в сушильном барабане.
• Мелкое дробление (доведение до состояния древесной пыли).
• Контроль влажности в смесителе (при необходимости подача пара либо воды).
• Прессование и грануляция топливных пеллет в пресс-грануляторе.
• Охлаждение готовых гранул цилиндрической формы в охладителе ( температура 70- 90°С).
• Расфасовка и упаковка готовой продукции в мешки.

Из опилок

Изготовление гранул из опилок происходит так:

• Высушить опилки, чтобы их влажность не превышала 12%.
• Взять сито, и просеять опилки, чтобы в гранулятор не попал мусор (маленькие камни, листва и т.д.).
• Измельчение опилок в молотковой мельнице.
• Если влажность составляет ниже 8%, измельченные опилки необходимо подать в смеситель (повысить влажность до 8-10%).
• Грануляция пеллетов из опилок.
• Охлаждение и просушка гранул в охладителе.
• Упаковка пеллетов из опилок в бумажные мешки.

Из соломы

Производство пеллетов из соломы:

• Измельчение соломы (длина до 4 мм).
• Повторное дробление в мельничной дробилке.
• Просушка в сушильном барабане.
• Контроль влажности измельченной соломы в смесителе (подача воды или пара).
• Прессовка и грануляция соломенной муки.
• Охлаждение гранул соломы в охладителе.
• Упаковка соломенных пеллетов.

Из горбыля

Пеллеты из горбыля производят следующим образом:

• Обработка горбылей в рубильной машине (длина щепы до 50 мм).
• Дробление щепы в молотковой дробилке.
• Просушка щепы горбыля в сушильном барабане (влажность от 8 % до 12%).
• Мелкое дробление в мельничной дробилке (до состояния древесной пыли).
• Контроль влажности в смесителе (если влажность ниже 8 % подается пар или вода).
• Грануляция древесной муки горбыля в пресс-грануляторе.
• Охлаждение цилиндрических гранул горбыля.
• Упаковка пеллетов из горбыля в мешки.

Из торфа

Технология изготовления торфяных топливных гранул такова:

• Необходимо выложить торф, чтобы он просушился естественным путем.
• Его необходимо очистить от мусора (корни растений, листвы, камней).
• Измельчение торфа в дробильной машинке.
• Просушить торфяную массу в сушилке до влажности не больше 12%.
• Повторно измельчить (мелкое дробление) на дробильной мельнице.
• Подать измельченную торфяную массу в пресс-гранулятор со встроенным смесителем для грануляции торфа и обработки паром.
• Охладить торфяные пеллеты в охладительной колонке.
• Упаковать готовые топливные гранулы в мешки.

Основные параметры пеллеты

Пеллеты для отопления это гранулы белого или оттенков коричневого цвета, длиной от 10,00 до 30,00 мм, диаметром 6,00 и 8,00 мм, реже встречается топливо диаметром 10,00 мм, предельный диаметр гранул 25,00 мм. Потемнение пеллет связано с присутствием в структуре материала различных несгораемых остатков (пыли, земли, ряда других).

Главными параметрами пеллет являются:

• зольность (чем ниже, тем лучше и меньше золы, так котел придется чистить гораздо реже);
• влажность;
• теплотворная способность (ENPlus-A1 – 18,0 Мдж/кг, ENPlus-A2 – 18,0 Мдж /кг, EN-B – 15,0 МДж/кг).
• общая длина;
• степень плотности;
• диаметр;
• насыпная масса;
• класс истираемости.

Где используют древесные гранулы

Основным направлением применения пеллет остаётся получение тепловой энергии при их сгорании. КПД при этом у данного материала больше чем у каменного угля и природного газа и составляет 95%. Даже остающаяся зола идёт для снижения кислотности почвы в сельском хозяйстве. Это свойство применяется для отопления помещений и нагрева воды в твёрдотопливных бойлерах.

Для автоматизации процесса поступления очередной порции гранул в камеру сгорания, производятся специальные пеллетные котлы. Принцип его работы основан на постоянной подаче топлива из накопительного бункера в камеру сгорания посредством вращающегося шнека. Скорость вращения рассчитана по времени сгорания порции в камере. Такой механизм необходим при организации отопления помещения как непрерывного процесса.

Гранулы из древесной муки используются не только для тепла. Они обладают высокой способностью к абсорбции жидких сред. Поэтому их применяют в других отраслях:

• В животноводстве, как экологически чистый подстилочный материал.
• В производстве топлива как абсорбент.
• Для ликвидации ЧС для сбора загрязняющих веществ.
• Для наполнителя фильтров очистки газа от серы.
• Для топлива мангалов.
• Как наполнитель кошачьих туалетов.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...