Виробництво пелет: властивості паливних гранул, особливості процесу виготовлення, що застосовуються установки

Виробництво пелет: властивості паливних гранул, особливості процесу виготовлення, що застосовуються установкиВиснаження копалин видів палива та необхідність зниження викидів парникових газів призвели до росту використання біомаси, зокрема деревних і рослинницьких відходів, для виробництва тепла та електроенергії. Спроби підвищити об’ємну щільність і виключити неоднорідність структури подібного палива привели до вдосконалення технологій його попереднього брикетування і грануляції і бурхливому зростанню виробництва пелет у всьому світі.

Зміст

  • 1 Історія гранульованого палива
  • 2 Властивості пелет
  • 3 Характеристики і стандарти
  • 4 Вимоги до сировини
  • 5 Технологія виробництва
    • 5.1 Заготівля і дроблення
    • 5.2 Сушіння і зволоження
    • 5.3 Гранулювання і охолодження

Історія гранульованого палива

Спалювання дров для опалення і приготування їжі старо як людська цивілізація. І навіть сьогодні в цих цілях споживається більше половини деревини, заготовленої в світі. Але лісові ресурси на планеті не безмежні, дров’яне опалення має чимало недоліків, головний з яких — незручності, пов’язані з управлінням спалюванням.

Виробництво пелет: властивості паливних гранул, особливості процесу виготовлення, що застосовуються установкиУщільнення біомаси в брикети — процес, який відомий вже більше століття. Він знайшов застосування для створення найрізноманітніших продуктів, від фармацевтичних таблеток до гранульованих тваринницьких кормів. Ідея виробництва пелет з тирси йде корінням в нафтова криза 1970-х років. Політичні потрясіння на Близькому Сході спричинили за собою збільшення цін на нафту, спровокувавши в країнах Європи та Америки пошуки альтернативних джерел енергії на базі місцевих ресурсів.

Як тільки ціни на нафту відновилися, інтерес до гранулам пропав, але ненадовго. На рубежі XX—XXI ст. деякі країни політичними рішеннями стимулювали виготовлення пелет з деревних гранул як контрзахід проти глобального потепління і зміни клімату. Розуміння того, що альтернативні джерела необхідні для зменшення залежності від викопних видів палива і зниження кількості виділяються в атмосферу парникових газів знову призвело до підвищення інтересу до технологій брикетування і гранулювання біомаси.

Сучасне виготовлення пелет, за незначними винятками, засноване на переробці деревинних відходів. Однак зростаючий попит неухильно веде до розширення сировинної бази, в основному за рахунок сільськогосподарських відходів.

Виробництво пелет: властивості паливних гранул, особливості процесу виготовлення, що застосовуються установки

Виготовлення гранул більш вимогливим до якості біомаси у порівнянні з брикетуванням, але пелети мають ряд дуже важливих переваг. Головне з них — стандартизований невеликий розмір, завдяки якому гранули можна транспортувати навіть вакуумними насосами і без праці організовувати автоматичну подачу в топки котельних установок. Зручність використання їх у промислових цілях і зумовило вибухове зростання пеллетного виробництва в XXI столітті.

Лінія гранулювання деревної сировини. Pellet Mill

Властивості пелет

Оскільки пелети є продуктом лісопереробки, вони володіють тими ж споживчими якостями, що і дрова — це екологічно чисте паливо з відновлюваних ресурсів з невисокою вартістю. До безумовних переваг гранул порівняно з деревиною можна віднести:

  • Виробництво пелет: властивості паливних гранул, особливості процесу виготовлення, що застосовуються установкиЧистота згорання. Деревина виділяє більшу кількість незгорілих частинок.
  • Ефективність. У перерахунку на масу гранули дають при згорянні значно більше тепла, ніж дрова.
  • Зручність в транспортуванні. Завдяки високій щільності і сипучості палива воно вимагає менше транспортних обсягів і легко стандартизується в фасовці.
  • Придатність для автоматизації. Це стосується як подачі палива в піч, так і своєчасного початку та переривання процесу. Більшість сучасних пелетних печей — повністю програмовані системи, в яких спалювання повністю контролюється у відповідності з заданими параметрами.
  • Виробництво пелет: властивості паливних гранул, особливості процесу виготовлення, що застосовуються установки

    Проте виготовлення гранул вимагає високого рівня виробничої культури та контролю якості. Це пов’язано не тільки з задоволенням бажання споживачів отримувати тільки найкращі паливо, але й для безпеки всього процесу використання пелет в енергетичних цілях.

    Наприклад, руйнування гранул може призвести до вибухів пилу при обробці і транспортуванні великої кількості палива з біомаси.

    Зміст дрібних частинок в об’ємі гранул пов’язано їх механічну міцність, яка, в свою чергу, залежить від безлічі факторів. Тому виробники повинні дотримуватися суворих вказівок стосовно таких важливих характеристик, як міцність та вміст дрібних частинок, теплотворна здатність і зольність. Відхилення цих параметрів можуть впливати на якість викидів при спалюванні і довговічність спалювальних установок.

    Бізнес ідея в гаражі. Виготовлення паливних брикетів та пелет

    Характеристики і стандарти

    Зараз одночасно в кількох країнах діє цілий ряд національних стандартів на паливні гранули. Для регулювання якості пелет, використовуваних в котлах електростанцій і промислових цілях, існують окремі правила. Оскільки міжнародна торгівля пелетами набирає оборот, їх доводиться узгоджувати.

    В якості загальної платформи для системи сертифікацій, ідентифікації і технічних характеристик c 2010 р. в Європі діє стандарт EN 14961-2. Згідно з ним, для гранул, спалюваних в потужних опалювальних установках, застосовуються суворіші специфікації, ніж для використовуваних в промисловості і побутового призначення. Типові характеристики пелет, виготовлених для невеликих печей, виглядають так:

    • Виробництво пелет: властивості паливних гранул, особливості процесу виготовлення, що застосовуються установкидіаметр: 6-12 мм;
    • довжина: у 4-5 разів більше діаметру;
    • об’ємна щільність: 500-600 кг/м3;
    • вміст вологи: 8-12%;
    • зольність: менше 0,5%;
    • теплотворна здатність: 17-18 МДж/кг

    Вимоги до сировини

    Практично будь-який вид біомаси можна розглядати як потенційна сировина для виготовлення паливних гранул. Однак більшість установок для виробництва пелет, що працюють по всьому світу, використовують відходи деревини (тирса, стружка, тріска). Подібна біомаса складається з п’яти основних компонентів:

    • Виробництво пелет: властивості паливних гранул, особливості процесу виготовлення, що застосовуються установкицелюлоза;
    • геміцелюлоза;
    • лігнін;
    • смоли;
    • мінерали.

    Найбільш важливий компонент для гранулювання — лігнін. Його можна розглядати як природний зв’язуючий агент, який утримує деревні частинки разом після додання паливному елементі необхідної форми. Чим більше в сировині лігніну, тим міцніше пелети. Для переробки використовують деревину як хвойних, так і листяних порід. Як правило, ці два види сировини відрізняються по теплотворної здатності, зольності і вмісту лігніну.

    Виробництво якісних гранул з одного виду деревини важко, тому частіше використовують різні суміші з порід. Зазвичай хвойні становлять приблизно 70% від загальної кількості сировини з-за високого вмісту лігніну, якого трохи в твердих листяних породах, але зате вони володіють великою теплотворною здатністю.

    Лінія гранулювання пелет 1 тонна на годину

    Найкращі результати досягаються з сировини, отриманої з деревного стовбура. З нього виготовляють механічно міцні гранули високої якості, що відповідають класу A1 згідно європейському стандарту EN 14961, з невеликим вмістом золи.

    Технологія виробництва

    Виробництво пелет, як правило, розміщують неподалік від джерела сировини. Нерідко гранулювання біомаси організовується на великих деревообробних підприємствах як спосіб комерційного використання відходів. Разом з таким підходом зустрічається також виготовлення пелет з цілісного лісу. Більшість підприємств орієнтована на великомасштабне виробництво, але в останні роки все більш популярними компактні гранулятори, спеціалізовані для використання у домашніх господарствах та на малих підприємствах.

    Виробництво пелет: властивості паливних гранул, особливості процесу виготовлення, що застосовуються установки

    Етапи технологічного процесу виробництва пелет можуть відрізнятися на підприємствах. В основному це пов’язано з типом використовуваного сировини і вмістом у ньому вологи. Однак будь-яке виробництво за гранулювання біомаси включає в себе наступні процедури:

    • попередня обробка;
    • власне гранулювання;
    • постобробка отриманих гранул.

    Виробництво гранул (пелет) з соломи

    Заготівля і дроблення

    Спосіб обробки залежить насамперед від розмірних характеристик вихідного матеріалу. Якщо використовуються чисті тирсу, попереднє механічне втручання не потрібна, такий тип сировини є ідеальним. У зв’язку зі збільшенням попиту на деревні гранули зростає інтерес до переробки інших ресурсів, таких як кора, лісові залишки або шліфувальна пил. З цієї ж причини деякі підприємства вирішують проблему генерації матеріалу безпосередньо з круглого лісу.

    Першим етап попередньої обробки є збір і сортування сировини або відходів на виробничому майданчику. Заготовлена біомаса, як правило, відрізняється за розмірами та якістю, тому вона сортується і очищається від таких компонентів, як метал або камені.

    Виробництво пелет: властивості паливних гранул, особливості процесу виготовлення, що застосовуються установки

    Перша машина в технологічній лінії для неоднорідного в розмірах сировини — грубий подрібнювач. В цих цілях використовують найчастіше барабанні установки з-за їх надійності. Великі машини цього класу здатні працювати з шматками деревини, габаритами в 1 м. Проте розмір фракцій, отриманий на виході після грубого помелу, занадто великий для виробництва пелет і потребує додаткового подрібнення. Частки вихідного матеріалу повинні бути не більше 4 мм для гранул діаметром 6 мм.

    Процес подальшого помолу проводять в молоткових млинах. У них молотки з покриттям з карбіду, встановлені на ротори, вибивають частинки сировини через отвори в екранах, таким чином зменшуючи фракції матеріалу. Молоткові млини, як правило, технологічно передують сушильній камері незважаючи на те, що подрібнення сухої сировини більш економічно. Це обумовлено міркуваннями пожежної безпеки.

    ВИРОБНИЦТВО ПАЛИВНИХ ПЕЛЕТ ЯК БІЗНЕС ІДЕЯ. БІЗНЕС ІДЕЇ

    Сушіння і зволоження

    Ефективне ущільнення сировини в гранули залежить не тільки від розміру частинок, але і від вмісту вологи в сировині. Сушильні машини ділять на дві великі категорії: природні та примусові. Перші дозволяють проводити процес просто і дешево. Однак досвід показав, що оптимальний вміст вологи в матеріалі може бути досягнуто тільки примусовою сушкою.

    Виробництво пелет: властивості паливних гранул, особливості процесу виготовлення, що застосовуються установкиНайчастіше на пелетах виробництвах можна зустріти барабанні сушарки з прямим або непрямим нагріванням. У першому випадку в якості нагріваючої середовища використовуються димові гази, у другому — агрегат оснащують теплообмінником. Для створення гарячих газів у печах використовують різні види палива (газ, мазут), найбільш економічний варіант — спалювання матеріалу для виробництва пелет. Деякі печі пристосовані для роботи навіть з вологим сировиною, але ці установки застосовують з обережністю, так як їх ефективність швидко знижується при підвищенні вологості матеріалу.

    До процесу гранулювання частинки сухого сировини необхідно збалансувати за розміром. Поділ фракцій відбувається на осцилюючих екранах, потім матеріал накопичується в бункерах і при необхідності надходить на кондиціонер. Його завдання — створення тонкої плівки води на деревних частинках для полегшення процесу зв’язування в грануляційних машинах. Ця процедура підвищує вміст вологи на 2%.

    Виробництво пелет на лінії “СКАРАБЕЙ”

    Гранулювання і охолодження

    Самі пелети виробляються в грануляторе, який зазвичай складається з прес-форми з циліндричними каналами і роликів, котрі продавлюють біомасу через отвори. Із-за тертя між поверхнями сталі і біомасою в каналах під тиском генерується тепло. Високий тиск під час операції в поєднанні з нагріванням і присутністю вологи робить лігнін текучим, дозволяючи йому пов’язувати целюлозні волокна природним чином. Цей процес забезпечує стабільність розмірів пелет і робить їх поверхню глянсовою.

    Екструдовані гранули залишають матрицю як нескінченної струни і з допомогою спеціальних ножів ріжуться на шматки прийнятною довжини. Температура пелет на виході знаходиться, як правило, в діапазоні 80-130 °C. Такі гарячі продукти непридатні для подальшої обробки, наприклад, упаковки, і їх охолоджують. Крім того, процес примусового охолодження покращує механічну міцність і знижує вміст вологи в гранул. Для цього етапу звичайно застосовують агрегати, що створюють зустрічні потоки пелет і холодного повітря.

    Верстат для пелет верстат для виробництва пелет верстат для виготовлення пелет РосЭкструдер.рф

    Цей нескладний технологічний процес виключає недоліки, властиві біомаси як палива. Насамперед — вологість і низька щільність енергії. Це виправдовує інвестиції у виробництво пелет як в порівняно нескладний спосіб отримання цінного і затребуваного продукту з відходів.

    Виробництво пелет: властивості паливних гранул, особливості процесу виготовлення, що застосовуються установки

    Поділитися з друзями
    Ремонт та вироби своїми руками