Топливные пеллеты (гранулы) – разновидности, особенности, производство

Вопросы выбора эффективного и в то же время экономичного топлива являются актуальными как для владельцев частных домов, так и для руководителей производственных предприятий. Одним из типов энергоносителей, который в последнее время все более активно используется для обогрева строений различного назначения, являются топливные пеллеты, отличающиеся экологической чистотой, так как производится данный вид топлива полностью из натурального природного сырья.

Пеллеты относятся к экологически чистым видам топлива

Если проводить сравнение топливных пеллет с традиционными видами твердого топлива – углем и дровами, то следует выделить компактность топливных гранул, что обеспечивает удобство их хранения и транспортировки, а также низкую зольность и достаточно высокую производительность по вырабатываемой при их сжигании тепловой энергии (5 кВт/кг). Немаловажным является и то, что в России с ее огромными природными ресурсами практически нет проблем с доступным и недорогим сырьем для производства твердого топлива данного типа.

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

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 производства

Производство пеллет из соломы, древесных опилок и стружки, а также из шелухи пшеницы, гречихи и риса или из лузги подсолнечника осуществляется по следующей технологической схеме:

1. Очищенное от посторонних примесей сырье измельчается до состояния муки, для чего используется дробильное оборудование.
2. После измельчения сырье для производства пеллет сушится до такого состояния, чтобы его влажность составила порядка 8–10 %. В производственных условиях сушка сырья производится в специальных камерах, в которых создается повышенная температура воздуха.
3. Высушенная до требуемой влажности масса отправляется в гранулятор, где под действием высокого давления из сыпучей массы формируются цилиндрические или шестигранные бруски требуемой длины. При использовании гранулятора, способного создавать высокое давление, в сырье для пеллет не добавляются дополнительные связующие вещества, формирование плотной и устойчивой структуры готовых брикетов обеспечивает содержащееся в древесине природное вещество – лигнин. Если же производство топливных древесных гранул осуществляется в домашних условиях, на маломощном самодельном оборудовании, то в сырьевую массу добавляются связующие вещества, в качестве которых могут быть использованы глина, обойный клей, размоченная бумага или гофрокартон.
4. Готовые гранулы из соломы или любого другого сырья после их выхода из гранулятора охлаждаются и упаковываются.

Схема линии для изготовления пеллет

Таким образом, чтобы произвести такое топливо, как пеллеты, нужны различные технические устройства, каждое из которых выполняет определенные функции.

Оборудование для подготовки сырья

В качестве оборудования, при помощи которого сырье для производства пеллет предварительно измельчается, применяются различные технические устройства. Их выбор зависит от характеристик сырья, а также от требований, которым должны соответствовать готовые топливные брикеты. Так, для измельчения древесных отходов с естественным показателем влажности используются рубительные машины, рабочими органами которых являются и ножи, и молотки. Использование рубительного оборудования позволяет получать мелкофракционную опилочную массу, из которой производятся высококачественные гранулы древесные, подходящие для применения в различных типах отопительных котлов.

Измельчитель растительных отходов используется в составе технологических линий производства топливных гранул или брикетов

Кроме рубительного оборудования для подготовки сырья, из которого изготавливаются пеллеты, также применяются устройства барабанного и дискового типа.

Оборудование для сушки сырья

Для сушки сырья, из которого изготавливаются пеллеты, используется оборудование двух типов:

• барабанные сушилки, которые применяются как крупными производителями такого топлива, так и небольшими цехами;
• пожаробезопасные теплогенераторы.

Промышленная барабанная сушилка щепы, опилок и других сыпучих материалов

Выбор мощности и производительности сушильного оборудования осуществляется в зависимости от того, какое количество пеллет требуется изготовить за определенный промежуток времени. Например, для оснащения небольшой производственной линии по изготовлению пеллет вполне достаточно барабанного сушильного оборудования, мощность которого составляет порядка 4 кВт, для объема загружаемого сыпучего сырья 2–3 м³.

Оборудование для гранулирования

Основным узлом производственной линии по изготовлению топливных пеллет является гранулятор, состоящий из нескольких технических устройств:

• бункера, где осуществляется перемешивание и ворошение смеси, из которой изготавливаются топливные брикеты;
• непосредственно самого гранулятора, в качестве которого, как правило, используется устройство шнекового или экструзионного типа;
• парогенератора, который обеспечивает увлажнение сыпучей смеси в процессе ее формирования в плотный брикет.

Матричный гранулятор SALMATEC немецкого производства

После прессования в плотный брикет, как уже говорилось выше, пеллеты подвергаются охлаждению, в процессе которого из них также удаляется лишняя влага.

Грануляторы, при помощи которых производится такое топливо, как пеллеты, могут работать не только по экструзионному, но и по прессовальному, а также ударно-механическому принципу.

Длину пеллет можно регулировать на выходе из гранулятора

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

Изготовление топливных брикетов в домашних условиях

Топливные брикеты, которые в последнее время завоевывают все большую популярность в качестве топлива для обогрева жилых и производственных помещений, можно изготавливать и своими руками. Естественно, что делать оборудование для производства пеллет целесообразно в том случае, если имеется доступ к достаточному количеству недорого сырья.

В качестве самодельных устройств, предназначенных для производства топливных пеллет, может использоваться оборудование прессового или экструзионного типа. Изготовить такое устройство можно как на основе готового силового механизма, так и с нуля. В первом случае в качестве основного рабочего органа используют гидравлический домкрат или небольшой пресс, также оснащенный гидравлическим приводным механизмом. При изготовлении оборудования для производства пеллет с нуля в качестве силового органа может быть использован рычажный или винтовой механизм, который и будет обеспечивать требуемое давление.

За основу самодельного станка для изготовления пеллет можно взять конструкцию заводского гранулятора. Нажмите на чертеж для увеличения

Вне зависимости от конструктивной схемы самодельного оборудования для производства пеллет при изготовлении такого устройства необходимо решить следующие технические задачи:

1. изготовить опорную площадку пресса и установить на нее вертикальные стойки, на которых будут фиксироваться все элементы конструкции;
2. используя толстостенную трубу соответствующего диаметра, изготовить матрицу станка, в полости которой и будет происходить прессование предварительно подготовленной смеси;
3. сделать пуансон, который будет оказывать давление на смесь при формировании пеллет;
4. оснастить пуансон штоком и соединить его с силовым гидравлическим механизмом;
5. используя трубу большого диаметра или листовую жесть, изготовить барабан, в котором будет осуществляться смешивание всех компонентов смеси;
6. из листового металла сделать желоба для загрузки сырья и выгрузки готовой продукции.

Сборка самодельного пеллетейзера

Все элементы самодельного пеллетного пресса фиксируются на его основании и вертикальных стойках. При этом необходимо обеспечить их правильное пространственное положение относительно друг друга.

Для производства пеллет в домашних условиях обычно используют гранулятор (он же пеллетайзер), процесс изготовления которого рассмотрен на предлагаемых видеороликах.