Что и как гранулировать?

У работников пожарной охраны есть наблюдение: «при высокой температуре горит абсолютно все»! Нечто подобное можно сказать и в отношении твердого биотоплива: если обеспечивается необходимое усилие прессования предварительно измельченного материала, гранулированию поддаются любые виды растительного сырья. Другой вопрос - экономическая целесообразность такого производства. Затраты на доставку сырья, его подготовку к гранулированию, а значит и себестоимость получаемого топлива могут существенно различаться. Поэтому в данной статье мы не будем перечислять виды органических отходов, которые могут быть переработаны в биотопливо, а остановимся только на действительно важных моментах технологии.

Практика производства биотоплива убедительно доказывает, что успех или провал проекта зависит не столько от энергетической ценности или вида сырья, сколько от его доступности и технологичности. Последнее определяет, насколько первичная биомасса готова к гранулированию, или сколько энергии необходимо затратить на ее подготовку.

Разработанная в 1947 году и успешно дожившая до наших дней технология изготовления улучшенных видов топлива - брикетов и пеллет из растительного сырья, основана на его предварительной сушке, измельчении и последующем гранулировании. Концептуально она адресована, прежде всего, крупным перерабатывающим заводам, расположенным в лесных или сельскохозяйственных районах с развитой сетью дорог (условия типичные для стран Европы, но не для России).

Из-за высокой стоимости оборудования, в частности мощных сушилок и пресс-грануляторов, данная технология практически неприменима для небольших перерабатывающих предприятий, так как порог рентабельности производства приходится на выпуск от 1.5 тонн топливных пеллет в час, для чего каждую смену необходимо подвозить более 70 кубов неуплотненной биомассы. К тому же в рамках данной технологии наличие растительных отходов даже высокой энергетической ценности еще не гарантирует их успешную переработку. Повсеместно используемые сегодня молотковые дробилки не позволяют эффективно подготовить к гранулированию некоторые виды биомассы, например осину, которая сейчас в производстве топливных пеллет практически не применяется.

Однако описываемая технология хотя и широко распространена, но уже не уникальна. Учитывая, что в России выбор сырья для производства биотоплива определяется имеющимися в наличии ресурсами и является в основном вспомогательным видом деятельности по отношению к основному производству, особый интерес для отечественного бизнеса сегодня представляют небольшие, экономичные перерабатывающие цеха полного цикла, расположенные вблизи мест «образования» отходов. Более высокая эффективность переработки биосырья может быть достигнута за счет применения новой техники тонкого помола.

Хорошо известно, что в производстве топливных пеллет с увеличением тонкости помола сырья производительность пресс-гранулятора возрастает, свежеотформованные пеллеты имеют более плотную структуру, глянцевую поверхность без трещин, раковин и прочих дефектов. Однако получение тонкодисперсных порошков с использованием молотковых дробилок связано с большим расходом энергии (> 1000 кВт*ч на тонну порошка). Поэтому в рамках существующей технологии растительное сырье измельчается не до оптимальной дисперсности, а всего лишь до предельно достижимой с использованием оборудования определенного типа.

Сегодня тонкость помола считается вполне достаточной, если в древесной муке размер частиц в два раза меньше диаметра топливной пеллеты. Такой материал плохо поддается уплотнению и даже с использованием мощных пресс-грануляторов получить качественный продукт из сырья грубого помола удается далеко не всегда. Поэтому «классическая» технология производства твердого биотоплива предъявляет высокие требования к сырью, а перечень необходимого оборудования содержит сразу несколько устройств отделения пыли, крошки, кусков и обломков плохо спрессованных пеллет, которые идут на повторную переработку, увеличивая и без того немалый расход энергии.