Из чего делают пеллеты

Одним из современных видов твердого топлива для печей, каминов или котлов системы отопления дома являются пеллеты – спрессованные мини-брикеты, которые получают из отходов лесозаготовки или предприятий деревообрабатывающей промышленности. Таким образом, решается сразу две важные задачи – обеспечение потребителей топливом и рациональная утилизация отходов, которые раньше нередко попросту сжигались безо всякой пользы.

Пеллеты очень удобны в использовании, тем более что специально под такой вид топлива разработаны котлы, оснащенные вместительными бункерами загрузки и линиями автоматической непрерывной подачи гранул в камеру сгорания (подробнее об этом можно узнать из соответствующей публикации нашего портала). Многие модели подобных отопительных приборов предназначены для бытового применения в условиях автономных систем отопления частных домов. Поэтому вполне объясним растущий интерес хозяев индивидуального жилья к вопросам поиска надежных поставщиков такого вида топлива. Многие домовладельцы, мало того, задумываются над тем, существует ли возможность изготавливать пеллеты своими руками.

В настоящей статье будут рассмотрены основные достоинства гранулированного твердого топлива, технологические этапы процесса его производства и необходимое для этого оборудование. Те же читатели, которые желают изготавливать пеллеты своими руками, должны реально оценить имеющиеся возможности, взвесить все «за» и «против», чтобы убедиться в рациональности и экономической обоснованности такого подхода к проблеме самостоятельного обеспечения собственного жилья гранулированным топливом.

Что такое пеллеты и их основные достоинства

Пеллетами называются спрессованные мини-брикеты (гранулы) цилиндрической формы диаметром от 4 до 8 ÷ 10 мм, длиной, как правило от 15 до 50 мм. Сырьем для их производства могут быть самые различные материалы.

• Чаще всего для гранулирования используются отходы деревообрабатывающих предприятий – опилки или мелкая стружка. Подобные пеллеты являются самыми качественными.
• В переработку пускают и отходы лесозаготовки и первичной обработки древесины – кору, ветки и даже высушенные листву или хвою.
• Активно используют в качестве сырья отходы агропромышленных технологий – солому, подсолнечную лузгу, жмых, зерноотходы, остающиеся после мукомольных линий или производства круп.
• Делают пеллеты из торфа —  в таком виде этот тип топлива даст максимальную энергоотдачу.
• На крупных птицеводческих комплексах нередко устанавливают линии по производству пеллет их куриного помета – решаются проблемы и утилизации, и безотходности производства.
• Современные технологии переработки позволяют применять для производства пеллет даже отсортированные твёрдые бытовые отходы.

Безусловно, пеллеты, изготовленные из различных материалов, серьезно различаются качеством и своей потенциальной энергоотдачей. Принято различать три основных типа подобного гранулированного топлива:

• Оптимальными для использования в автономных системах отопления считаются пеллеты «премиум-класса». Они изготавливаются исключительно их древесных отходов с высокой степенью очистки. Их отличает выраженный светлый оттенок и однородность структуры. У таких пеллет минимальный процент зольности – несгораемый остаток составляет всего до 0,5 % от общей массы топлива. Подавляющее большинство выпускаемых для массового потребления пеллет относятся именно к такому классу. Пожалуй, единственным значимым недостатком подобного топлива является его достаточно высокая цена.


• Пеллеты так называемого промышленного (индустриального) сорта могут включать в свой состав определенный небольшой процент частиц коры, грунтовых примесей, листвы или хвои.  Зольность у них, безусловно, значительно больше, но энергоемкость все же достаточно высока, что дает возможность их применять в домашней системе отопления, с условием более частого проведения профилактических работ на котельном оборудовании. Но зато стоимость подобного топлива уже значительно ниже. По цвету они заметно темнее пеллет «премиум-класса».
• Самые низкосортные пеллеты в промышленных масштабах получают из отходов сельхозпроизводства и других материалов. Уровень зольности у них очень высок – до 4 % и даже более, не отличаются они и большой энергоемкостью. Тем не менее, невысокая цена делает рентабельным их использование в крупных котельных.

Кстати, некоторые виды пеллет могут быть использованы не только в виде топлива для сжигания в печах и котлах.  Их применяют, например, для удобрения и мульчирования почвы, в качестве адсорбентов и наполнителей «кошачьих туалетов».

Какими же положительными качествами еще обладают пеллеты:

• Они относятся к наиболее экологичным видам топлива – содержание вредных и активных веществ в отработанных газах минимально. В основном это – водяной пар и углекислый газ, которые легко усваиваются растениями.
• Пеллетное топливо отлично поддается пиролизу, и это дает возможность применять его в соответствующих высокоэффективных котлах длительного горения. Использование линий автоматической загрузки позволяет минимизировать участие человека в процессе работы котельного оборудования.
• Такое топливо очень компактно и не требует больших площадей для организации его хранения. Гораздо меньше затрат потребует и транспортировка необходимого топливного запаса.

• При изготовлении пеллет не применяется никаких химических добавок, клеящих смесей и модификаторов.  Они не имеют неприятных запахов, не способны вызвать аллергических реакций, их хранение можно организовать даже в непосредственной близости от жилых помещений.
• Теплоотдача качественных пеллет, особенно в объемном соотношении, превосходит большинство видов обычной древесины и каменного угля.
• Пеллеты не подвержены процессам внутреннего гниения или прения. Это практически исключает вероятность их самовоспламенения.
• Достаточно часто пеллеты являются и самым недорогим видом качественного топлива в регионе, особенно, если имеются производственные предприятия, занимающиеся их изготовлением – можно заключить долговременные  договоры по определенным объемам оптовых поставок.

Узнайте, как сделать пиролизный котел своими руками, из нашей новой статьи.

Цены на измельчители садового мусора

В чем заключается технологический процесс изготовления пеллет

Весь технологический процесс по изготовлению гранулированного твёрдого топлива разделен на несколько этапов.

• Первоначальная подготовка и первичное дробление сырья. Древесные или сельскохозяйственные отходы по возможности сортируют, очищают от ненужных примесей и передают на линию первичного дробления материала.

Обычные дробилки, стационарные или мобильные, которые используются на предприятиях лесозаготовки или деревопереработки, а иногда даже имеются и в личном хозяйстве, дают на выходе щепу размером 30 —50 мм, толщиной 1 —2 мм.

• Следующий обязательный этап – сушка дробленого сырья. Для дальнейшего производственного процесса требуется, чтобы остаточная влажность древесины не превышала 12 ÷ 14 процентов. Для этого сырье отправляется в сушильные установки, барабанного или аэрационного принципа действия.

• Подсушенная древесина передается на линию тонкого измельчения. Чаще всего здесь используются молотковые дробилки (мельницы) которые доводят щепу до состояния мелких опилок или даже «древесной муки». Максимальная фракция частиц древесины на выходе не должна превышать 4 мм. Обычная плотность материала на выходе этой технологической линии составляет порядка 150 кг/м³.

• Нередко случается, что после сушки и окончательного перемола остаточной влажности в измельчённом сырье будет недостаточно для формирования крепких гранул. Чтобы устранить эту проблему и довести влажность до требуемых 10 ÷ 12 процентов, проводят цикл водоподготовки – насыщения сырья горячим паром или же обычной водой. Пар применяется в случае использования в качестве сырья древесины твердых пород или же старой, пролежавшей несколько лет. Для более мягких сортов обычно используют погружение в воду.
• После того как достигнута требуемая влажность, сырье передается на линию прессования. В специальных установках оно продавливается через матрицы, имеющие конусообразные отверстия определенного диаметра. Специальная форма каналов способствует максимальному уплотнению опилок. кроме этого, под действием давления и неизбежного повышения температуры, древесина особое вещество – лигнин, которое всегда входит в ее биохимический состав. Лигнин способствует прочному склеиванию мельчайших фрагментов в достаточно плотную структуру пеллет.

Матрицы могут быть цилиндрического или плоского типа. Сырье, спрессованное в цилиндрические брикеты, при каждом полном обороте матрицы срезается специальным ножом, чем достигается примерное соблюдение единых линейных размеров, получаемых пеллет.

Цилиндрические матрицы чаще всего применяются в стационарных промышленных установках. В компактных моделях грануляторов предпочтение отдается плоским матрицам с использованием двух или больше катков.

• Полученные на выходе с линии прессования пеллеты охлаждают, так как они могут иметь температуру до 65 ÷ 90 градусов,  подсушивают естественным образом, а затем фасуют по мешкам и отправляют на склад готовой продукции, в торговые сети или непосредственно потребителям.

Видео: полный производственный цикл изготовления пеллет

 

Производство пеллет в личном хозяйстве

То, что кажется достаточно простым в промышленном производстве гранулированного топлива, далеко не всегда будет возможным или рентабельным при попытке организовать подобное в масштабе личного хозяйства. Проблемы кроются в следующем:

• Для изготовления пеллет является обязательным наличие специализированного оборудования – гранулятора. Подобные установки небольшой производительности выпускаются некоторыми компаниями (европейскими или китайскими), но стоимость их – достаточно высока, достигает порой нескольких сот тысяч рублей. Можно заказать подобный станок и у частных мастеров, которые освоили изготовление такой техники – предложений в интернете достаточно много. Тем не менее, и индивидуально изготовленное качественное оборудование стоит, пожалуй, ничуть не меньше заводского.

В многочисленных статьях на различных сайтах можно встретить утверждение, что подобное оборудование несложно изготовить и самостоятельно. Непонятно, чем руководствовались авторы таких публикаций, рисуя столь радужные картины. Гранулятор, действительно, можно сделать и самому, но несложным этот процесс назвать никак нельзя. Подготовка необходимых деталей, сборка механизма передачи вращения, точная подгонка всех подвижных узлов с учетом огромных нагрузок, возникающих в процессе гранулирования – задача высокой степени сложности, доступная мастерам, хорошо разбирающимся в свойствах металлов и технологиях их обработки. Потребуются высокоточные токарные, фрезерные, сварочные, слесарные работы, требующие настоящей, профессиональной квалификации. Прежде, чем браться за изготовление, надо очень трезво оценить свои возможности.

• Второй важный аспект – доступность сырья. Если планируется домашнее изготовление пеллет, как говорится, «с нуля», то потребуются установки дробления материала и его обязательной сушки. Будет ли это экономически выгодно даже сточки зрения не приобретения оборудования, а энегрозатратности всех процессов? При массовом производстве это окупается большими партиями перерабатываемой продукции, а для обеспечения нужд отдельного хозяйства может сложиться и отрицательный баланс.

Наверное, браться за изготовление пеллет в домашних условиях целесообразно в том случае, если существует возможность регулярного и практически бесплатного получения уже готового сырья – измельченных стружек или опилок. Тогда, возможно, будет выгодно не только снабжать самого себя гранулированным топливом, но и предлагать готовую продукцию к реализации другим собственникам жилья.

Кстати, многим грануляционным аппаратам с плоской матрицей не требуется цикла вторичного дробления – с этим справятся тяжелые мощные зубчатые ролики, которые должны перетереть щепу до состояния, пригодного для прессования пеллет. Без сушки древесной щепы, правда, все рано в большинстве случаев обойтись невозможно, но находчивые мастера изготавливают простейшие барабанные сушилки, используя для этого старые металлические бочки.

Видео: самодельная барабанная сушилка из бочек

• Следует учесть, что не любая древесина в полной мере подходит для изготовления пеллет. Так, например, почти обречены на неудачу попытки гранулировать опилки из липы, ивы или тополя – материал плохо «спекается» и рассыпается при малейшем механическом воздействии.

Оптимальной для этих целей считается древесина хвойных пород – ее природная смолистость способствует получению устойчивых прочных гранул.

Узнайте, как сделать биотопливо своими руками, а также оцените возможности производства, из нашей новой статьи.

Что необходимо для самостоятельного изготовления гранулятора

Найти точные чертежи установки для изготовления пеллет в домашних условиях – весьма проблематично. Те мастера, которые занимаются изготовлением грануляторов, весьма неохотно делятся своими секретами, а если позволяют кому-либо воспользоваться опробованными на практике разработками – то за очень серьезные деньги.

Принцип устройства и работы малогабаритной установки, основные ее узлы, их крепление и взаимодействие представлены на приложенном видео.

Видео: устройство малогабаритного гранулятора для пеллет

Итак, чтобы собрать гранулятор понадобятся:

• Плоская круглая матрица. Ее иногда можно приобрести в магазинах – они используются для изготовления гранулированных комбикормов. Самостоятельное изготовление также возможно, но требует профессионального инструмента и оборудования. Необходимо очень точно вырезать круг из металла толщиной не менее 20 мм, наметить и высверлить отверстие для посадки матрицы на вал с пазом для жёсткой фиксации для передачи усилия вращения.

Прессовочные отверстия обязательно должны иметь коническую, сужающуюся книзу конфигурацию – для их выполнения необходима специальная фреза, выполненная под нужным углом.

Общий диаметр матрицы может быть различным – чем она больше, тем выше производительность аппарата, но тем и мощнее потребуется силовой привод.

Видео: как изготавливают матрицу

• Вторым важнейшим узлом конструкции являются мощные катки с зубчатой рабочей поверхность. Они сажаются на вал через подшипники качения. Сам этот узел имеет в центре отверстие, которым насаживается на вращающийся вертикальный вал привода также через подшипник. Регулировка прижима катков к матрице осуществляется резьбовой гайкой большого диаметра. При сборке аппарата вал с катками фиксируется в проушинах корпуса, оставаясь неподвижным в процессе работы. Размеры катков, естественно, должны соответствовать рабочей плоскости матрицы с отверстиями.
• Сам корпус выполняют из трубы или сваривают цилиндр из металлического листа. Внутренний диаметр должен соответствовать размеру матрицы, так, чтобы обеспечивалось ее вращение, но с минимально возможным зазором.

Обычно корпус выполняется разборным. Это упрощает техническое обслуживание аппарата.

В нижней части будет устанавливаться редуктор, передающий вращение со шкива на вертикальный рабочий вал, так, чтобы обеспечивалась частота вращения примерно 70 – 100 оборотов в минуту. в корпусе предусматривается окно с лотком для выхода готовых пеллет.

В верхней, съемной части корпуса будет размещен, собственно, рабочий узел аппарата – сама матрица с катками и зафиксированным специальными стопорными винтами валом, на который они посажены.

• Вся конструкция должна базироваться на мощной раме — станине, которую можно изготовить из металлического прокатного профиля (швеллера, уголка, двутавра). Динамические и вибрационные нагрузки в процессе работы весьма значительные, и станина должна их свободно выдерживать. Здесь же, на раме, обычно предусматривается и установка электропривода, связанного с редуктором аппарата ременной, цепной или карданной передачей.

• Электродвигатель должен гарантированно обеспечить работоспособность установки под максимальной нагрузкой, не перегреваясь при этом сам. Обычно даже для небольшого аппарата потребуется электропривод мощностью порядка 15 кВт.
• Целесообразно предусмотреть конусообразный загрузочный бункер, надеваемый сверху на цилиндр корпуса – это существенно облегчит подачу сырья на формовку пеллет.

Если все получилось, необходимые детали и узлы изготовлены и тщательно подогнаны, аппарат уверенно работает в «холостом режиме», то можно производить первый контрольный запуск с загрузкой стружки или опилок – на выходе должны появиться аккуратно сформованные пеллеты.

Видео: работа малогабаритной установки по производству пеллет

Впрочем, предложенная схема гранулятора вовсе не является какой-либо «догмой». Народные умельцы придумывают и собственные конструкции. На предложенном ниже видео показана установка для получения пеллет шнекового типа – ее работа во многом схожа с привычной всем домашней мясорубкой. Единственное – для такой схемы потребуется сырье, прошедшее дробление до самой мелкой фракции – размолоть даже не слишком крупную щепу шнек не сможет.

Источник: stroyday.ru

Характеристика пеллет

Из-за дороговизны и по многим другим причинам уголь и дрова стали не всем доступны, поэтому владельцы частных домов находят альтернативные виды топлива. Для переработки используются древесные и сельскохозяйственные отходы. Они горят немного хуже, но тепло отдают хорошо. После обработки и прессовки натурального сырья получают гранулы и брикеты.

Пеллеты представляют собой топливные гранулы, изготовленные из древесных отходов, а также из остатков сельскохозяйственных продуктов:

• солома;
• лузга гречихи, подсолнуха, кукурузы;
• птичий помет.

Технология производства очень простая, поскольку не нужно применять никаких связующих компонентов. После переработки получается биологически чистое топливо и к тому же безопасное. Пеллеты могут быть разными, ведь для получения гранул используется разный вид сырья. Делят такую продукцию на три категории:

• Белые гранулы считаются наилучшим топливом. Оно отличается высоким качеством и ценой. Свое название гранулы получили из-за характерного белого или светло-желтого цвета. Однако цвет пеллет не имеет значения, ведь самое важное свойство — зольность. После их сгорания золы остается всего 0,5% от общего объема массы. Котел после горения чистится крайне редко;
• Серые содержат небольшой процент коры, хвои и прочих примесей. Их зольность не должна превышать 1,5% после сгорания топлива;
• Темные, или промышленные, производят с применением соломы или жмыха с добавлением древесных отходов. Зольность у такого варианта выше, чем у других пеллет, но она не превышает 5%.

Белые и серые пеллеты почти всегда используются для автономного отопления. Среди основных характеристик:

• плотность примерно 600 кг/м³;
• диаметр не превышает 6−8 мм;
• выделяемое количество тепла в пределах 4,7 кВт/ч.

Для их сжигания необходимо иметь специальные пеллетные котлы. Такое оборудование отличается высокими требованиями к использованному топливу. Кроме хорошего качества и малой зольности, очень важна целостность фракции и отсутствие в ней пыли. Если не придерживаться этих требований, то горелки быстро забиваются и оборудование перестает работать.

Для использования пеллет в промышленных целях также необходимо наличие специальных агрегатов для сжигания. Однако они имеют другую структуру и большие объемы. Считается, что любой из видов можно засыпать в твердотопливные котлы на стадии тления. Обычно их добавляют, когда печь уже разогрета.

Источник: oventilyacii.ru

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.

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.
• 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.
• 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.

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.

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.

Особенности отопления пеллетами

Для того чтобы использовать пеллеты в качестве топлива эффективней, необходимо приобрести специальный котел. Пеллетные котлы  работают в автоматизированном режиме: топливные гранулы хранятся в специальных емкостях — бункерах для пеллет, из которых подаются при помощи шнека в котел.

Если вы хотите сэкономить и купить серые, а не белые пеллеты, советуем вам не покупать сразу большую партию топлива: далеко не все горелки могут справляться с ними. Сначала приобретите мешок, протестируйте. Если котел работает нормально, можете закупать более солидную партию. Аналогично поступайте с агропеллетами: сначала протестируйте работу котла небольшим количеством.  Но кроме зольности могут быть еще проблемы: эти гранулы плохо переносят транспортировку, так что уже на этом этапе получите много отходов. Вот и получается, что  топить этим топливом, даже если справляется котел, целесообразно, если производство где-то недалеко.

Идеальные пеллеты для котлов — белые. Состав их обычно однороден, а зольность мала, из-за особенностей сырья поверхность таких гранул плотная, они меньше трескаются и рассыпаются, лучше переносят транспортировку.

Источник: teplowood.ru

Основные требования к сырью для пеллет

Влажность

Требования ко влажности сырья для промышленных грануляторов пеллет – от 8 до 15%. В других случаях сырье требует просушки, или, наоборот, обработки паром.

Зольность

Зольность пеллет – это процент несгораемых остатков после сжигания партии. У пеллет премиум-класса этот показатель – до 1% по стандарту EN Plus A-2 и до 0,5-0,7% по стандарту EN Plus A-1. Высокая зольность топлива может со временем привести к забиванию камеры сжигания и дымохода.

Содержание химических соединений в сырье

На данный момент в Евросоюзе ужесточаются нормы по выбросу продуктов сгорания в атмосферу. Сырье для пеллет должно содержать минимальное количество таких химических веществ, как азор, хлор, сера.

Размер фракции

Для гранулирования следует измельчить материал до размера частиц до 3 мм длиной и до 1-2 мм толщиной.

Высокая энергетическая ценность материала

Теплота сгорания сырья – то, сколько тепла можно получить при сжигании – является основной потребительской ценностью для пеллет. Качественное сырье обладает высокой калорийностью. На этот параметр влияет, в том числе, свежесть материала. Древесина, подвергшаяся гниению, теряет часть своего энерго-потенциала.

Пригодность для гранулирования

Те или иные материалы бывает легче и сложнее прессовать, а также подготавливать. Более того, из трудногранулируемого сырья могут получаться менее прочные и плотные пеллеты. Для повышения прочности гранул используют различные присадки.

Стоимость сырья

Подобные затраты добавляют стоимости сырья, в которую еще входят затраты на закупку и транспортировку. Если общие затраты на сырье слишком велики, производство может быть экономически нецелесообразным.

Древесные пеллеты

Чаще всего такие гранулы называют «пеллетами из опилок» но на самом деле их получают из разного вида отходов.

• Стружка, опил, полученные при распиловке и обработке сырого и просушенного лесоматериала

• Щепа – один из самых распространенных отходов

• Горбыль, баланс древесины – крупные древесные отходы, распиленные или цельные стволы, которые по каким-то причинам забракованы для использования по основному назначению (имеют деффекты, не подходят по диаметру итд).

• Некондиционные деревянные изделия: новые или утилизируемые.

 

Идеальным сырьем для получения высококачественных пеллет считаются сухие опил и стружка. В них обычно отсутствуют включения коры а также частицы грунта, которые при сгорании образуют шлак. Именно поэтому производство пеллет из опилок так популярно.

Качество щепы, как сырья для пеллет, зависит от того, из какой древесины ее получают — обычной или окоренной, а также от особенностей ее хранения. Чем меньше коры и посторонних включений попадает в пеллеты, тем ниже их зольность, а следовательно, выше качество.

То же можно сказать о переработке горбыля и баланса.

Некондиционные деревянные изделия по идее должны обеспечить высокое качество пеллет, ведь это чистая, окоренная древесина без примесей. Однако, стоит обратить внимание на то, какие материалы используются при изготовлении изделия. Различные лаки, средства для обработки, клей могут повлиять на экологичность подобного материала.

Гранулирование разных пород древесины

Разные породы древесины как сырье для пеллет различаются по простоте гранулирования.

Во-первых, более крепкие гранулы получаются из пород древесины с более высоким содержанием природного лигнина. Хвойные породы по этому параметру заметно опережают лиственные: разные хвойные сорта содержат 23-38% лигнина, а разброс у лиственных пород 14-25%. Если лигнина в сырье мало, то увеличивается количество отсева после гранулирования.

Во-вторых, породы дерева имеют различную твердость. Более твердая древесина сложнее прессуется в гранулы, создает более высокие нагрузки на оборудование, особенно на расходные детали – матрицу, пресс-вальцы. Хвойные породы являются более мягкими и податливыми для прессования, в то время как лиственные породы всегда тверже. Однако, теплота сгорания у лиственных пеллет выше, поэтому кубометр пеллет из бука или дуба будет весить больше такого же объема гранул из сосны, и отдаст больше тепла.

При этом, как показывает практика, можно успешно перемешивать опилки разных пород и гранулировать. Такой смешанный материал для топливных гранул не снижает качество конечного продукта: если смешивать породы в нужных соотношениях, то можно добиться соответствия пеллет сертификатам ENplus А1 или А2 – пригодные для отопления частных домов. Добавление лиственных пород, например бука и дуба, повышают энергетическую ценность пеллета. Другое дело, что у некоторых лиственных пород древесина имеет темный оттенок, и микс-пеллеты из разных пород древесины получаются кофейными, серыми или темными. У частных потребителей пеллет порой существует предубеждение против гранул любого цвета кроме светло-бежевого, поэтому они могут забраковать темные дубовые пеллеты по одному их виду, несмотря на наличие сертификатов высокого качества. Предубеждения настолько сильны, что некоторые немецкие исследователи создают топливо из смеси пород с добавлением к хвойной древесине примерно 20% дуба или бука, при этом итоговый продукт сохраняет привлекательный светлый цвет.

Микс-пеллеты

Согласно данным исследовательской компании Future Metrics, потребление только промышленных пеллет к 2023 году практически удвоится: оно составит 21,5 млн тонн против нынешних 12 млн. тонн. Древесные отходы стали все более востребованными, за них конкурируют не только производители биотоплива, но также и заводы ДСП и многие другие производства. Евросоюз еще в 2010 году принял программу расширения круга биологических отходов, которые будут использоваться для отопления и энергоснабжения.

Определимся с терминологией:

Микс-пеллеты — это топливо, которое гранулируют из нескольких видов сырья, как древесного, так и другого происхождения.

Агро-пеллеты – гранулы из разнообразных растительных материалов, обычно сельхоз. отходов.

 

Что является альтернативным сырьем для пеллет?

• Отходы агропромышленного комплекса: стручки бобовых, кукурузные початки, шелуха риса, гречихи, лузга подсолнечника, костра льна, скорлупки орехов, косточки плодов, барда, невсхожее зерно, пивная дробина.

• Растения: камыш, солома, сахарный тростник, а также деревца и кустарники, вырубленные в ходе ландшафтных работ и санитарных рубок.

• Другие природные горючие вещества: торф, лигнин.

Эти материалы поддаются грануляции, но по сравнению с деревом имеют ряд недостатков: содержание нежелательных химических соединений, высокая зольность, низкая температура плавления зольных остатков, что ведет к росту шлаковых образований в котлах.

Чтобы найти оптимальные рецепты пеллет, европейские исследователи проводят эксперименты по смешиванию различных типов сырья в гранулах. На основании исследований получены жизнеспособные «рецепты» микс-пеллет из разного сырья, которые бережно относятся к котлам и не выделяют вредных веществ при сгорании. Обычно считается, что гранула не должна содержать минеральных включений, но ученые из НИИ леса Австрии создали гранулы из кукурузных початков, рапса и соломы с добавлением каолина, бентонита и угольной золы. Полученные гранулы выделяют минимальный процент нежелательных веществ в атмосферу, при их сжигании в топке не образуются шлаковые коржи.

Также древесину в пеллетах комбинируют с 10-15 % хвойных игл, или же производят микс-пеллеты из хвойной и лиственной древесины. Российский патент – совмещение опилок и около 20-25% древесного угля, для удачного гранулирования этой смеси добавляют 1-3% крахмала. Потенциал таких пеллет — до 20-23 МДж/кг, что делает их альтернативой с низкокалорийному углю и торфу. Для их изготовления подходит дерево любой породы, в том числе сухостой и горельник, а также уголь, собранный на местах лесных пожаров.

Основным препятствием к распространению микс-пеллет и агропеллет является ужесточение норм по выбросам продуктов сгорания в атмосферу в Евросоюзе. Такие меры могут привести к экономической нецелесообразности использования такого топлива, поскольку для соблюдения всех норм владельцам котлов потребуются дорогостоящие фильтры и технологии.

При производстве микс-пеллет часто используются различные добавки для лучшего склеивания гранулы. Если хвойным породам дерева достаточно собственного лигнина, то для лиственных пород, а также аграрных отходов добавляют крахмал. Также можно использовать для этих целей рыбий жир, соду, известь, парафин, растительные масла, кофейную гущу. Такие присадки улучшают пользовательские свойства продукта: меньший процент отсева, крошения, лучшая устойчивость к излому при пересыпании во время транспортировки и непосредственного использования в котлах.

В небольших объемах гранулируется древесина фруктовых деревьев – вишни, яблони и проч. Они обычно используются не для отопления, а для копчения мяса и рыбы, придания продукту приятного аромата.

Агропеллеты

Один из самых популярных типов аграрного пеллетного сырья — солома различных сельхозкультур (особенно пшеницы и рапса). По энергетическому потенциалу этот материал не сильно уступает древесине: до 16 МДж/кг против до 18,4 МДж/кг. Солома относится к воспроизводимым источникам топлива, сжигание соломы не изменяет баланс двуокиси азота в воздухе: при росте она потребляет столько же СО2, сколько выделит при сгорании. Также соломенные пеллеты используют не только для отопления, но и как подстилку для животных на скотобазах и конюшнях.

Схожий с соломой вид сырья – камыш, при этом его высшая теплота сгорания — 19 МДж/кг, а зольность – примерно 4%. Такое сырье очень дешево, собирается оно с использованием болотоходных уборочных машин-измельчителей.

Лузга подсолнечника – один из самых перспективных материалов для агропеллет. Подсолнечные пеллеты имеют зольность 3%, а тепла отдают почти столько же, сколько бурый уголь — до 21 МДж/кг. Зола после сжигания лузги является ценным удобрением. Также гранулируют лузгу гречихи, проса, шелуху риса.

Источник: albnn.com

Сырьё для производства[править | править код]

Сырьём для производства гранул могут быть торф, балансовая (некачественная) древесина и древесные отходы: кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки, а также отходы сельского хозяйства: отходы кукурузы, солома, отходы крупяного производства, лузга подсолнечника, куриный помёт и т. д.

Технология производства[править | править код]

Сырьё (опилки, кора и т. д.) поступает в дробилку, где измельчаются до состояния муки. Полученная масса поступает в сушилку, из неё — в пресс-гранулятор, где древесную муку сжимают в гранулы. Сжатие во время прессовки повышает температуру материала, лигнин, содержащийся в древесине размягчается и склеивает частицы в плотные цилиндрики. На производство одной тонны гранул уходит около 2,3 −2,6 плотных кубометра древесных отходов, плюс 0,6 плотных кубометра опилок на каждую тонну произведенной продукции сжигается.

Готовые гранулы охлаждают, пакуют в различную упаковку — от небольших пакетов (2-20 кг) до биг-бэгов (большая промышленная упаковка) весом по 1-й тонне — или доставляют потребителю россыпью.

Торрефицированные (обожженные без доступа кислорода) пеллеты[править | править код]

При торрефикации твёрдая биомасса обжигается без доступа кислорода при температуре 200—330 ºC. Торрефицированные, или биоугольные (чёрные), пеллеты обладают рядом достоинств по сравнению с обычными, иначе называемыми белыми^[2]:

• Отталкивают влагу, могут храниться под открытым небом, то есть не требуют крытых хранилищ
• Не гниют, не плесневеют, не разбухают и не рассыпаются
• Имеют лучшие показатели сжигания (близкие к углю. Отсюда и название — биоуголь)

Преимущества и недостатки[править | править код]

Топливные гранулы — экологически чистое топливо с содержанием золы, как правило, не более 3 %. При производстве пеллет в основном используются отходы лесопильных производств и сельского хозяйства, которые ранее в основном вывозились на свалки и гнили, а по прошествии нескольких лет начинали гореть или тлеть.

Однако, если в месте произрастания сырья окружающая среда содержит токсины или радиоактивные вещества, то при сжигании гранул эти вещества могут быть распылены в атмосферу.

Так как не содержат пыли и спор, гранулы менее подвержены самовоспламенению и не вызывают аллергическую реакцию у людей^{[источник не указан 2470 дней]}.

Гранулы отличаются от обычной древесины высокой сухостью (влажность всего 8—12 %, а влажность сырых дров — 30—50 %) и большей — примерно в полтора раза — плотностью, чем дрова. Эти качества обеспечивают высокую теплотворную способность по сравнению со щепой или дровами — при сгорании тонны гранул выделяется приблизительно 3,5 тысяч кВт·ч тепла, это почти в два раза меньше, чем при сгорании тонны каменного угля, в полтора раза больше, чем у обычных дров, и всего в два раза (почти в три раза) меньше, чем при использовании газа, мазута или дизельного топлива.^[3]

Низкая влажность — это не только преимущество гранул как топлива, но и проблема их производства. Сушка может оказаться одной из основных статей расходов при производстве топливных материалов из отходов деревообработки. Кроме того, в зависимости от производства, сбор, сортировка и очистка сырья также могут повлечь дополнительные затраты. Процесс сушки важно тщательно спланировать, что позволит уменьшить риски, связанные с качеством готовой продукции, её себестоимостью и пожароопасностью производства. Лучшим вариантом является производство биотоплива из сухой стружки.

Одно из важнейших преимуществ гранул — высокая и постоянная насыпная плотность, позволяющая относительно легко транспортировать этот сыпучий продукт на большие расстояния. Благодаря правильной форме, небольшому размеру и однородной консистенции продукта гранулы можно пересыпать через специальные рукава, что позволяет автоматизировать процессы погрузки-разгрузки и также сжигания этого вида топлива.

Для эффективного использования топливных гранул требуется особый вид печи: пеллетный котёл.

Качество и стандарты[править | править код]

Качество и вид гранул зависят от сырья и технологии производства. Древесные гранулы с большим содержанием коры обычно имеют тёмный цвет, а гранулы из окорённой древесины — светлый. В процессе производства — например, при сушке — гранулы могут немного «подгореть» и тогда они из белых становятся серыми. Хотя это не всегда сказывается на таких потребительских качествах гранул как теплотворная способность, зольность, прочность и истираемость, но может привести к образованию мелкой пыли при транспортировке за счёт трения гранул друг о друга.

В разных странах приняты различные стандарты производства топливных гранул.

В США действует Standard Regulations & Standards for Pellets in the US: The PFI (pellet).

Стандартом разрешено производство гранул двух сортов: «Премиум» и «Стандарт». «Премиум» должен содержать не более 1 % золы, а «Стандарт» не более 3 %. «Премиум» может применяться для отопления любых зданий. На сорт «Премиум» приходится около 95 % производства гранул в США. Сорт «Стандарт» содержит больший объём коры или сельскохозяйственных отходов. Стандарты определяют также плотность, размеры гранул, влажность, содержание пыли и других веществ. В США топливные гранулы не могут быть более 1 ½ дюймов в длину, диаметр гранул должен быть в диапазоне от ¼ дюйма до 5 1/16 дюйма.

В Германии на топливные гранулы принят стандарт DIN 51731. Длина — не более 5 см, диаметр — от 4 до 10 мм. Влажность не более 12 %, содержание пыли не более 0,5 % и т. д.

В Австрии — стандарт ONORM M 7135.

Великобритания — The British BioGen Code of Practice for biofuel (pellets).

Швейцария — SN 166000.

Швеция — SS 187120.

В России — ГОСТ 33103.1-2017

В Европейском Союзе — ISO 17225-1:2014

Применение[править | править код]

Древесные гранулы высокого качества (белые и серые) используют для отопления жилых домов путём сжигания в гранульных котлах, печах и каминах. Они, как правило, бывают диаметром 6—8 мм и длиной менее 50 мм. В Европе их чаще продают в 15—20 килограммовых мешках. Кроме отопления современные малые паросиловые установки с котлами на пеллетах могут также совместно с теплом вырабатывать электроэнергию. Например, в России налажено производство таких систем с малыми паровыми аксиально-поршневыми двигателями мощностью от 6 до 60 квт.

Спрос на древесные брикеты и гранулы, оборудование для их сжигания и производства растёт пропорционально ценам на такие традиционные виды топлива как нефть и газ. В некоторых странах Европы, где рынок альтернативных источников энергии наиболее развит, гранулами отапливается до 2/3 жилых помещений. Такое широкое распространение объясняется и экологичностью этого вида топлива — при сгорании выбросы CO₂ равны поглощению этого газа во время роста дерева, а выбросы NO₂ и летучих органических компонентов значительно снижены благодаря использованию современных технологий сжигания.

Тёмные гранулы с большим содержанием коры сжигают в котлах большей мощности с целью получения тепла и электроэнергии для населённых пунктов и промышленных предприятий. Тёмные гранулы могут быть большего диаметра. Их продают навалом партиями от двух-трёх тысяч тонн и более.

Кроме использования по прямому назначению, топливные гранулы (их светлая, необожженная разновидность), благодаря своей гигроскопичности, хорошему удержанию запахов и способности сильно расширяться при намокании (пара пригоршней гранул дает слой опилок объемом в несколько десятков кубических сантиметров) получили широкое применение в качестве наполнителя для кошачьих туалетов.

Производство[править | править код]

В США в начале 2008 года производством топливных гранул заняты более 80 компаний. Они производят около 1,1 млн тонн гранул в год. В 2008 году в США было продано около 2 млн тонн гранул^[4]. Более 600 тыс. зданий обогреваются гранулами. Более 20 компаний производят котлы, печи, горелки и др. оборудование для сжигания гранул.

В Финляндии в 2005 году домашний сектор потребил 70 тыс. тонн гранул. Биотопливом обогревались около 7 тыс. зданий. «Дорожная Карта — 2010» в Финляндии планирует производство к 2010 году 1,1 млн тонн гранул.

В 2005 году из Канады было экспортировано 582,5 тыс. тонн гранул. Всего в Канаде в 2008 году было произведено около 1,3 млн тонн. Заводы по производству гранул располагаются главным образом на побережье. Заводы, расположенные на западном побережье Канады, производят гранулы из мягких сортов древесины: ель, сосна. Заводы восточного побережья производят гранулы из твёрдых сортов: дуб, клен, вишня и др.

Все гранулы, получаемые в Северной Америке, производятся из высушенных остатков отходов лесоперерабатывающего производства: древесные опилки, стружка, щепа. Всего два завода добавляют в гранулы древесную кору.

Крупнейшие производители в странах Евросоюза в 2008 году: Швеция — 1,7 млн тонн, Германия — 900 тысяч тонн, Австрия — 800 тысяч тонн^[4].

Латвия активно развивает производство биотоплива. В частности, в августе 2012 года был запущен самый крупный в стране завод мощностью 175—200 тыс. тонн пеллет в год.^[5]

Во всём мире производство топливных гранул в 2008 г. составило 8‑10 миллионов тонн^[6].

В 2009 году в Европе насчитывалось приблизительно 650 заводов по выпуску топливных древесных гранул, которые произвели более 10 млн тонн этой продукции.^[7]

В 2011 году в Европе было произведено около 15 млн тонн пеллет.^[8] На конец 2013 года мировой объем потребления пеллет составляет около 22,5 млн тонн.^[9]

Россия[править | править код]

В России в 2008 году было произведено 500‑600 тысяч тонн пеллет, производство топливных гранул налажено на 150 предприятиях в разных регионах страны.^{[источник не указан 472 дня]}

В 2009 году произведено около 960 тысяч тонн топливных пеллет. Внутри страны было использовано около 260 тысяч тонн^[10].

В 2010 году в России было выпущено порядка 1 млн тонн гранул из древесины и лузги. Большая их часть была экспортирована в Европу. При этом если древесные гранулы в основном покупают скандинавские страны, а также центральная и северная Европа, то российские топливные гранулы из лузги закупают только Великобритания и Польша.^[11] Пеллеты, произведенные на Дальнем Востоке, экспортируются в Южную Корею и Японию.

Согласно оценкам ООН, в России ежегодный объём производства топливных гранул в 2011 г. составлял 750 тыс. тонн, из которых 600 тыс. тонн экспортировалось.^[12]

В 2011 году ОАО «Выборгская целлюлоза» (пос. Советский, Ленинградская область) запустила крупнейший в мире завод по производству древесных пеллет.^[13] Объём производства предприятия должен составить 1 миллион тонн топливных гранул в год. В 2012 на предприятии было произведено 500 тысяч тонн гранул.^[14]

Российский рынок топливных гранул (пеллет) в 2015 году продемонстрировал стабильный рост объемов производства и экспорта продукции, увеличившись на 100 000 т/год. Данная тенденция сохраняется на пеллетном рынке, несмотря на ряд кризисных явлений в экономике. Большинство российских компаний, занимающихся экспортом продукции в 2015 г. не испытывало проблем со сбытом, несмотря на теплую зиму в Европе. Это связано с наличием долгосрочных контрактов у тех производителей, которые работают на рынке в течение последних нескольких лет. В то же время в связи с девальвацией рубля, относительно евро, в экспорте древесных топливных гранул в 2015 г. стали участвовать те компании, которым ранее с логистической точки зрения было невыгодно продавать свою продукцию за рубеж. Во второй половине 2015 г. в экспорте продукции участвовало 157 российских производителей гранул. Отечественные производители активно получают европейские сертификаты EN plus и SPB и выходят на новые рынки.^[15].

Планы, прогнозы, перспективы[править | править код]

В начале лета 2010 года Университет Wageningen представил исследование в области биотоплива. В ближайшие 25 лет, согласно исследованию, спрос на древесные гранулы увеличится в Европе до 200 млн тонн в год^[16]. Через порт Роттердама будет проходить 13-20 млн тонн гранул в год. В июле 2010 г.администрация порта Роттердам объявила о совместном проекте с англо-голландской энергетической биржей APX-ENDEX^[16] по созданию биржи биотоплива.

К 2020 году Китай намеревается производить 50 млн тонн гранул ежегодно.

Великобритания планировала к 2010 году довести потребление топливных гранул до 600 тыс. тонн. Ожидается, что в 2014 году объем производства пеллет в Австрии составит более миллиона тонн, а к 2020 г. правительство страны планирует увеличить потребление пеллет в два раза.^[9]

В 2010 году холдинг «Русские лесные пеллеты» объявил о планах строительства производств по выпуску древесных топливных гранул в 13 субъектах России общей мощностью более 2,5 млн тонн пеллет^[17].

В 2012 году ООО «Группа компаний «Русский биоуголь» объявила о программе строительства 52 заводов в России суммарной мощностью до 10 миллионов тонн топливных гранул в год, в частности 9 заводов торрефицированных пеллет компания собирается построить в Подмосковье.^[18]

В начале 2016 г. крупнейший немецкий производитель пеллет — German Pellets объявил о банкротстве. В 2014 году немецкая фирма создала российскую «дочку» — «Джерман Пеллетс Нижний Новгород» и анонсировала строительство пеллетного завода на территории Нижегородской области мощностью 500 000 т/г, однако планы не были реализованы.^[19]

См. также[править | править код]

• Энергетический лес
• Гранульные (пеллетные) котлы
• Топливные брикеты

Источник: ru.wikipedia.org