Як виробляють паливні пелети

Процес виробництва паливних пелет із різних видів сировини

В останні роки набирає популярності такий вид твердого палива як деревні та виготовлені з інших видів сировини гранули. Багато приватних та комерційних споживачів вибирають пелетні печі або котли замість традиційного дров'яного обладнання через відносну простоту використання та економічність. Внаслідок цього попит на паливні гранули також швидко зріс. Для виробництва паливних гранул використовується широкий спектр матеріалів з біомаси, в основному різні види агровідходів. Необхідне обладнання для виробництва пелет доступне в різних розмірах та масштабах, що дозволяє виробляти їх у будь-яких масштабах — від найменших (окремі домовласники виробляють лише для особистого користування) до найбільших комерційних заводів, що виробляють понад 500 мільйонів тонн пелет на рік.

Властивості пелет з біомаси

Пелети з біомаси є якіснішим паливом у порівнянні з сирою сировиною. Пелети не тільки мають більшу енергетичну щільність, але й простіші в обігу та використанні в автоматизованих системах подачі. Ці переваги у поєднанні зі стійкими та екологічно безпечними властивостями палива роблять його дуже привабливим для використання. Стандартна форма паливних гранул - циліндрична, діаметром 6-8 міліметрів та довжиною не більше 38 міліметрів. Іноді виробляються і більші гранули; якщо їхній діаметр перевищує 25 міліметрів, їх зазвичай називають «брикетами». Високоякісні пелети сухі, тверді та міцні, з невеликою кількістю золи, що залишається після згоряння. Згідно з дослідженнями Інституту пелетного палива, гранули преміум-класу (які є більш поширеними пелетами на ринку) повинні мати зольність менше 1 відсотка, у той час як стандартні можуть містити до 2 відсотків золи. Усі пелети повинні мати вміст хлоридів менше ніж 300 частин на мільйон і не більше 0,5 відсотка дрібних частинок (пилу). Багато видів сировини з біомаси мають більш високий вміст золи, ніж допускає стандарт. Деякі трави та інші матеріали утворюють золу, яка схильна до утворення грудок та відкладень за високих температур. Більшість печей на гранулах деревини не підходять для спалювання паливних гранул, виготовлених з матеріалів, відмінних від деревини. Замість них слід використовувати печі «пелет із біомаси», які розроблені спеціально для цих видів палива.

Опис процесу гранулювання

Гранулювання відбувається методом продавлювання попередньо подрібненої сировини під високим тиском через круглі отвори - "матрицю". Під впливом таких факторів виробничого процесу, компоненти, що завантажуються, «сплавляються» разом, утворюючи тверді гранули. Цей процес називається «екструзією». Певні типи сировини, (переважно деревну), природним чином перетворюються на гранули.

Процес створення гранул це лише частина низки виробничих етапів. Розглянемо докладніше кожен із них.

Подрібнення компонентів

Для пелетних виробничих ліній зазвичай потрібна сировина, подрібнена до частинок фракції трохи більше 3 мм. І тому передбачено кілька типів устаткування. Якщо сировина досить великої фракції і щільна (наприклад, деревина), матеріал спочатку пропускається через «дрібнилку», а потім проходить через молотковий млин або аналогічний пристрій для зменшення частинок до необхідного розміру. Якщо біомаса дрібніша і м'якіша (наприклад, солома або трава), вона подається відразу в молоткову дробарку, минаючи стадію попереднього подрібнення.

Контроль вологості

Рівень вологості сировини є важливим чинником якості готових пелет. Для деревини необхідний рівень вологості має становити близько 15 відсотків. Інші види біомаси мають різні вимоги - можливо, у вас може виникнути необхідність вдатися до різних експериментів. Волога може бути видалена з сировини шляхом сушіння печі або продування гарячим повітрям над або через частинки. При необхідності сировину можна зволожити, подаючи в неї пару чи воду.

 Екструзія

На цьому етапі фактично створюється гранула. За допомогою валика біомаса притискається до металевої нагрітої пластини, так званої фільєри. Матриця має певну кількість отворів, через які біомаса продавлюється під дією високої температури та тиску. За правильних умов частинки сировини сплавляються між собою на тверді гранули, перетворюючись на пелети. Зазвичай для розподілу готової продукції використовується ніж для нарізки гранул на шматки певної довжини, коли вони виходять із фільєри.

Деякі види біомаси сплавляються краще за інші. Деревна сировина є одним з найбільш підходящих матеріалів для гранулювання, завдяки лігніну, що міститься в деревині, який діє як природний клей, що утримує частинки між собою, утворюючи цільну гранулу. Трави, та інші подібні матеріали, як правило, сплавляються гірше, виходять менш щільними та легше ламаються. Для усунення цієї проблеми можна додати до сировини «зв'язуючий» матеріал, щоб допомогти їй злипнутися, або підмішати фракцію тирси, що дасть схожі результати. Сухе зерно дистиляторів (продукт кукурудзяної етанолової промисловості), як повідомляється, покращує сполучні властивості деяких видів біомас.

 Охолодження

Гранули, що виходять із прес-форми, досить гарячі (~150 ° C) і досить м'які. Тому їх необхідно охолодити та висушити, перш ніж вони будуть готові до використання. Зазвичай це досягається шляхом продування повітря через гранули, коли вони знаходяться у металевому бункері. Кінцева вологість продукції має становити трохи більше 8 відсотків.

Упаковка

Пелети зазвичай продаються у 15-кілограмових мішках, які легко заповнюються за допомогою підвісного бункера та конвеєрної стрічки. На мішках має бути чітке маркування із зазначенням типу гранул, їх сорту (тобто преміум або стандарт) та тепломістку.

 Потреба енергії для виробництва пелет

Для виробництва паливних пелет потрібно досить багато енергії як для сушіння вологої сировини, так і для роботи різних механізмів. Великі заводи зазвичай спалюють частину готової продукції для одержання тепла для сушіння, тоді як невеликі підприємства часто використовують інші способи. Як правило, гранулятору потрібно від 50 до 100 кіловат електроенергії на кожну тонну за годину виробничої потужності. Крім того, електроенергія зазвичай потрібна для роботи будь-якого обладнання для подрібнення, розмелювання, сушіння, охолодження та упаковки. Якщо надійне джерело електроенергії недоступне, можна використовувати обладнання на бензині або дизельному паливі.

 Економічні міркування

Створення пелетного заводу коштує недешево; як правило, за тонну за годину потужності необхідно заплатити від $70000 до $250000. Великий розкид вартості залежить від розміру, якості та доступності обладнання. Пелетна лінія більшої продуктивності часто коштує дорожче в розрахунку на тонну через більшу довговічність обладнання, і, (зазвичай), вищу якість одержуваних гранул. Будьте обережні при виборі найдешевшого обладнання – ви можете пошкодувати про це пізніше, якщо обладнання виявиться неякісним. Ще одним важливим фактором, який слід враховувати при виборі обладнання, є доступність запасних частин та спеціалістів з ремонту. Як правило, близько половини вартості обладнання посідає пелетну машину, а половина — на інші пристрої.

Експлуатаційні витрати включають вартість сировини, енергії, робочої сили і технічного обслуговування виробництва. Як правило, матриці для пелетів вимагають заміни через кожні 1000 - 1500 годин роботи.

 Інші важливі фактори для розгляду

Ще два важливі фактори, які слід враховувати при ухваленні рішення про виробництво пелетів — це доступність сировини та наявність ринку. Якщо ви робите пелети для особистого користування з біомаси, вирощеної на власній фермі, це відносно легко оцінити. Однак, якщо ви розглядаєте виробництво пелет як бізнес, життєво важливо знайти та забезпечити стабільні постачання сировини для ваших потреб. Тирса та інші відходи вже не так просто дістати, а в деяких районах їх просто немає в наявності. Ринок паливних гранул також є важливим фактором. Вам не тільки потрібно буде знайти покупця для свого продукту, але й взяти до уваги, що більшість користувачів паливних гранул потребують постачання лише в зимові місяці. Важливо, що ваші інвестиції в обладнання для виробництва пелет з більшою ймовірністю окупляться, якщо ви зможете експлуатувати його більшу частину року. Для того, щоб окупити інвестиції в обладнання та вести фінансово життєздатну діяльність, може знадобитися постійна робота.