Пеллеты - древесные топливные гранулы. Гранулирование в России

Топливные пеллеты — биотопливо, получаемое из древесных отходов и отходов сельского хозяйства. Производится в виде прессованных гранул стандартного размера.

История пеллет

Впервые древесные гранулы были произведены баварцем Руди Гуннерманом, живущим в США. Он применил известную технологию гранулирования для экономии на перевозке отходов. Затем в США нашли применение гранулам и для отопления.

В Европе первооткрывателем считается Швеция, где в 1984-1988 годах начинают изготавливать гранулы из остатков деревообработки и после их используют для отопления. С начала 90-х годов в Швеции начался бум и промышленное производство древесных гранул. Затем стремительное развитие получает изготовление гранул в Канаде, Дании, Австрии, Голландии, Финляндии, Норвегии, Англии, Франции, Италии. Производство гранул в Германии началось в 1998 году.

В настоящее время предприятия по производству топливных гранул устанавливают рядом с лесозаготовительными или деревообрабатывающими производствами, и это производство работает 24 часа в сутки круглый год.

Сырье для производства

Сырьём для производства пеллет могут быть древесные отходы: кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки, а также отходы сельского хозяйства: отходы кукурузы, солома, отходы крупяного производства, лузга подсолнечника и т. д.

Технология производства

Процесс производства древесных гранул классически строится по следующей схеме:

Крупное дробление

Сушка

Мелкое дробление

Смешение, водоподготовка

Прессование

Охлаждение, сушка

Расфасовка

Крупное дробление

Крупные дробилки измельчают сырье для дальнейшей просушки. Измельчение должно дойти до размеров частиц не более 25x25x2 мм. Крупное дробление позволяет быстро и качественно высушивать сырье и подготавливает его к дальнейшему дроблению в мелкой дробилке.

Обычно влажные древесные отходы хранятся на бетонном полу, чтобы избежать смешивания с песком или камнями. Сырье подается в систему сушки с помощью скребкового устройства. Оператор может брать сырье с различных площадок и подавать необработанный продукт в систему сушки.

Сушка

Древесные отходы с влажностью более 15% очень плохо прессуются особенно прессами с круглыми матрицами. Кроме этого, изготовленные гранулы с повышенной влажностью не подходят для котлов. Поэтому сырье перед прессованием должно иметь влажность между 8 и 12%. Для качественного продукта влажность должна составлять 10% +/- 1%. Сушилки бывают барабанного и ленточного типа. Выбор типа сушилки определяется видом сырья (щепа, опилки), требованиями к качеству продукции и источником получаемой тепловой энергии. В пеллетном производстве сушка является наиболее энергоемким процессом. Для сушки опилок расходуется приблизительно 1 МВт энергии на тонну выпариваемой влаги или для практического расчета можно принимать, что на 1 т гранул требуется теплота сгорания от 1 плотного м3 древесины. Оптимальным решением является сжигание коры или опила в топке сушильной установки.

Мелкое дробление

В пресс сырье должно заходить с размерами частиц менее 4 мм. Поэтому дробилка измельчает сырье до необходимых размеров. Для качественного продукта насыпной вес после измельчения должен составлять 150 кг/м3 +/- 5%, а размер частиц не более 1,5 мм.

Молотковые мельницы - наиболее подходящие устройства для измельчения волокнистой стружки, опилок или щепы.

Водоподготовка

Сырье с влажностью менее 8% плохо поддается склеиванию во время прессования. Поэтому слишком сухое сырье также плохо. Для этого нужна установка дозирования воды в смесительной емкости. Лучший вариант - это шнековые смесители, в которых встроены входы для подачи воды или пара.

Добавление горячего пара требуется, если прессуются твердые сорта древесины (дуб, бук), или сырье залежалое, некачественное. Для мягких сортов древесины хвойных пород достаточно добавления воды в смесителе.

Прессование

Производиться на прессах различных конструкций, с плоской или цилиндрической матрицей. При этом диаметр матрицы может быть более метра, а мощность пресса до 500 кВт, в зависимости от заданной производительности. Так же на производительность пресса в пределах 20% влияет размер получаемых гранул, обычно 6 мм для частного потребления и 10 мм для промышленного.

Охлаждение

Охлаждение обеспечивает получение качественного конечного продукта. Оно нужно для осушения гранул, нагретых после прессования до 70°…90° С. Затем пеллеты можно просеивать и упаковывать.

Расфасовка

Обычно пеллеты хранятся в бункерах и транспортируются россыпью. Однако для исключения потери в качестве рекомендуется производить расфасовку в Биг-Бэги – большие мешки. Наиболее качественные пеллеты для частного потребителя могут поставляться в 20-ти килограммовых мешках.

Преимущества

Пеллеты имеют большую теплотворную способность по сравнению со щепой или дровами.

Пеллеты — экологически чистое топливо с содержанием золы не более 3 %. При сжигании пеллет в атмосферу выбрасывается ровно столько СО2, сколько было поглощено растением во время роста.

Пеллеты менее подвержены самовоспламенению, так как не содержат пыли и спор, которые также могут вызывать аллергическую реакцию у людей.

Стандарты

В разных странах приняты различные стандарты производства пеллет.

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

Стандартом разрешено производство пеллет двух сортов: «Премиум» и «Стандарт». «Преимум» 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 пеллет в США. Сорт «Стандарт» содержит больший объём коры, или сельско-хозяйственных отходов. Стандарты определяют также плотность, размеры пеллет, влажность содержание пыли, и других веществ.

В США пеллеты не могут быть более 1 ? дюймов в длину, диаметр пеллет должен быть в диапазоне от? дюйма до 5 1/16 дюйма;

В Германии на пеллеты 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.

Применение

Изготовление топливных гранул - хорошая альтернатива прямому использованию древесных отходов в виде топлива. Гранулы выделяют больше тепла, чем опилки и щепа, увеличивая коэффициент полезного действия котельных, не требуют больших складских площадей и при хранении не самовоспламеняются. При этом процесс загрузки гранул в топочное устройство автоматизирован.

Кроме этого, гранулы используются для сжигания в домашних каминных печах и отопительных устройствах. Это печи с открытым пламенем, которые устанавливаются внутри помещения и отдают тепло за счет теплового излучения или вследствие конвекции. Именно этот тип теплового излучения считается наиболее комфортным для человека. Нагревательные устройства, работающие на древесных гранулах, регулируются в автоматическом режиме.

Как горят пеллеты (видео)

Экологичность

Древесные гранулы намного экологичнее традиционного топлива: в 10-50 раз ниже эмиссия углекислого газа в воздушное пространство, в 15-20 раз меньше образование золы, чем при сжигании угля.

Производство

В США производством пеллет заняты более 60 компаний. Они производят около 680 000 тонн пеллет в год. Более 600 000 зданий обогреваются пеллетами. Более 20 компаний производят котлы, печи, горелки и др. оборудование для сжигания пеллет.

В Финляндии в 2005 году домашний сектор потребил 70 000 тонн пеллет. Биотопливом обогревались около 7000 зданий. «Дорожная Карта — 2010» в Финляндии планирует производство к 2010 году 1,1 млн. тонн пеллет.

К 2020 году Китай намеревается производить 50 миллионов тонн пеллет ежегодно.

В 2005 году из Канады было экспортировано 582 500 тонн пеллет. Всего в Канаде в 2005 году было произведено около 915 000 тонн. Заводы по производству пеллет располагаются главным образом на побережье. Заводы, расположенные на западном побережье Канады, производят пеллеты из мягких сортов древесины: ель, сосна. Заводы восточного побережья производят пеллеты из твердых сортов: дуб, клен, вишня и др.

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

Великобритания планирует к 2010 году довести потребление топливных гранул до 600 000 тонн.

В России в 2005 году было произведено около 150 000 тонн пеллет.

Образцы топливных гранул

Из березы

Из гречишной шелухи

Из сухих стеблей рапса

Из соломы ржи

Из рисовой шелухи

Из шелухи семечек подсолнуха

Из торфа

Из соломы ячменя

Из древесных опилок (состав ель/сосна)