Изготовление из опилок пеллет: Page not found — bouw.ru

Как делать пеллеты из опилок

Стоимость традиционных энергоносителей повышается, и все чаще владельцы частных домов решают использовать для отопления различные виды биомассы. Один из таких видов топлива — пеллетное. Оно представляет собой прессованные гранулы, а в качестве материалов можно использовать мелкие древесные опилки, торф, солому и т.д. Так как производство этого вида топлива в странах СНГ развито слабо, многие люди решают делать пеллеты своими руками.

Основные преимущества

Пеллеты представляют собой цилиндрические гранулы диаметром 4−10 мм и длиной 15−50 мм. В качестве сырья для их изготовления можно использовать различные природные материалы. Чаще всего пеллеты своими руками в домашних условиях делают из следующего сырья:

1. Отходов деревообрабатывающих предприятий — наиболее качественными являются гранулы из опилок.
2. Коры, веток, а также сухой хвои и листвы.
3. Отходы агропромышленного комплекса.
4. Торфа — использование этого вида топлива позволяет добиться максимальной теплоотдачи.

В этом видео вы узнаете, как сделать пресс для брикетов:

Качество гранул во многом зависит от используемого сырья. Лучше всего использовать топливо, изготовленное из древесных опилок. Так как древесные отходы в топливе премиум-класса имеют высокую степень очистки, то изготовить их самостоятельно довольно сложно.

Также промышленные сорта могут содержать и определенное количество примесей — кору, хвою, листья. Они обладают более высокой зольностью, но при этом показатель энергоемкость остается высоким. Для производства пеллет в домашних условиях чаще всего используют различные виды отходов деревообработки и сельхозпроизводства.

Среди основных преимуществ этого вида топлива можно отметить:

1. Содержание вредных веществ минимально, и при его сгорании в основном выделяется углекислый газ с водяным паром.
2. Может использоваться в котлах длительного горения.
3. Не требуется много места для хранения.
4. Так как в процессе производства не нужно использовать химические ингредиенты, то риски развития аллергических реакций минимальны.
5. Обладает высоким показателем теплоотдачи.
6. Пеллетное топливо не подвержено процессам внутреннего гниения, что исключает самовозгорание.

Промышленная технология

Процесс производства пеллет можно разделить на несколько этапов. Сначала проводится подготовка и дробление сырья. В промышленных условиях материал также сортируется и после очистки от примесей поступает на линию предварительного дробления. После этого сырье в обязательном порядке сушится. Для этого применяются аэрационные или барабанные сушильные установки. Остаточная влажность древесных опилок должна быть ниже 14%.

Следующим этапом производства пеллетного топлива является тонкое дробление материала. Использование специального оборудования позволяет довести щепу до состояния муки.

Максимальный размер фракции после этого процесса составляет 4 мм. Затем снова контролируется влажность материала, и при необходимости проводится вторичная сушка. В противном случае сырье не будет прессоваться.

На финальном этапе производства измельченный сухой материал поступает в специальные установки для прессования. Он продавливается через матрицу с конусообразными отверстиями определенных размеров. Благодаря особой форме каналов опилки уплотняются. Также под давлением увеличивается температура сырья и выделяется вещество лигнин. Оно содержится в составе любого вида древесины и способствует прочному склеиванию фракции. При выходе из прессовальной установки гранулы могут иметь температуру до +90°С, и их необходимо охладить.

Изготовление в домашних условиях

Технология производства пеллетного топлива кажется простой, но в домашних условиях его изготовление оказывается не всегда рентабельным и довольно трудным. Одной из главных проблем при создании производственной линии в частном хозяйстве является отсутствие специального оборудования — гранулятора. В продаже можно найти бытовые модели, но их стоимость довольно высока.

Безусловно, сделать пеллетайзер можно и самостоятельно, но это сложная задача. Недостаточно изготовить все необходимые для станка детали: во время сборки потребуется точная подгонка. Перед тем как начать делать пресс для пеллет своими руками, необходимо правильно оценить имеющиеся навыки.

Вторая проблема заключается в доступности материалов для изготовления пеллетного топлива. Думать о возможности производства гранул в домашних условиях стоит лишь в том случае, когда есть возможность регулярно получать сырье, причем оно должно быть бесплатным либо иметь минимальную стоимость. Только в такой ситуации появится возможность обеспечить себя качественным экологичным видом топлива.

Также следует сказать, что применение станков с плоскими матрицами позволяет избежать цикла вторичного дробления. В них установлены зубчатые ролики, благодаря которым щепа перетирается до требуемого состояния. Без сушки опилок обойтись не получится, и для решения поставленной задачи многие мастера собирают барабанные сушилки простой конструкции. Также следует помнить, что лучший материал для изготовления пеллетного топлива — хвойная древесина. Из тополя, липы или ивы сделать гранулы не получится.

Самодельный гранулятор

Чтобы сделать станок для производства пеллет своими руками, потребуется чертеж. Зачастую проблемы возникают уже на стадии его поиска, так как мастера редко делятся секретами своей работы. Некоторые из них предлагают приобрести у них готовый станок, но его стоимость будет высокой. Для создания самодельного гранулятора потребуется изготовить несколько основных узлов.

Одним из главных среди них является матрица.

Следует предупредить, что самостоятельно сделать ее будет довольно сложно, так как потребуется профессиональное оборудование и хорошие навыки работы с ним. Похожая матрица используются для изготовления комбикорма, и стоит попробовать ее приобрести.

Если такой возможности нет, то из металла толщиной от 20 мм предстоит вырезать круглую заготовку. Затем на ней размечается и высверливается посадочное отверстие с пазом для фиксации на валу электродвигателя. Отверстия для прессовки должны иметь коническую форму. Без специальной фрезы их сделать невозможно. Также следует сказать, что наружный диаметр детали может быть любым, и чем он больше, тем выше окажется производительность оборудования.

Второй ответственный узел станка — мощные зубчатые катки. Они монтируются на вал с помощью подшипников качения. Кроме этого, на вале необходимо сделать осевое отверстие для крепления на вертикальном приводе. Сила прижима катков к матрице регулируется с помощью гайки.

Корпус можно изготовить из трубы либо сварить из листового металла. Его внутренний диаметр должен соответствовать размеру матрицы, обеспечивая ее вращение с минимальным зазором. Чтобы упростить обслуживание гранулятора,

корпус стоит сделать разборным. Для изготовления пеллетного станка своими руками потребуется редуктор. Этот агрегат устанавливается в нижней части оборудования и предназначен для передачи вращения на рабочий вертикальный вал с частотой 70−100 об./мин.

Матрица и катки монтируются в верхней части гранулятора. Вся конструкция вместе с электромотором устанавливается на раму, выполненную из двутавра, швеллера либо уголка. Важно помнить, что нагрузки на станину будут высокими, и она должна их спокойно выдерживать.

Такая конструкция оборудования для изготовления топливных гранул — не единственно возможная. Обладая достаточными навыками и при доступе к профессиональному металлообрабатывающему оборудованию сделать самостоятельно гранулятор вполне реально.

В такой ситуации главной проблемой станет поиск доступного и дешевого сырья.

Не везде дрова или уголь — доступное топливо, а вот отходы деревообрабатывающей промышленности или сельского хозяйства найти можно, пожалуй, везде. Давно замечено, что горят они, может, чуть хуже, но отапливаться ими вполне можно. Только просто насыпать опилки или солому очень неудобно. Поэтому придумали их перерабатывать и прессовать в брикеты или гранулы. Для топливных гранул — пеллет — есть даже специальные котлы. При хорошем топливе они обслуживаются (выгребают золу) раз в месяц. Самая хорошая новость состоит в том, что вполне можно сделать пелеты своими руками. Для этого потребуется достаточно много оборудования, но основа — гранулятор (экструдер или пеллетайзер). Без него никак.

Что такое пеллеты и каких видов они бывают

Пеллеты — это топливные гранулы, которые изготавливаются из отходов деревообрабатывающей промышленности, некоторых остатков растениеводства (солома, лузга подсолнечника, гречихи и т. п.) и даже из куриного помета. Технология их производства такова, что никаких добавок и связующих не требуется. То есть, это абсолютно безопасное и стопроцентно натуральное топливо, которое к тому же сделано из отходов.

Пеллеты — хорошее топливо

Так как сырье для топливных пеллет может быть разным, то и характеристики топлива различны. Делят пеллеты на три категории:

• Белые. Это топливо премиум класса с наивысшими характеристиками (и ценой). Названо так за характерный цвет — светло-желтый, почти белый. Но цвет вторичен, первичны характеристики и главная — очень низкая зольность. После сгорания белых пеллет золы остается не более 0,5% от объема топлива. Чистить котел надо будет очень редко. Белые топливные гранулы получают из стружки без коры и других посторонниз включений. Как правило, это столярное или мебельное производство.
• Серые. Сырье для этого типа пеллет может содержать некоторый процент коры, хвои и некоторых других посторонних примесей. Но зольность при этом не должна быть более 1,5%.
• Промышленные или темные пеллеты. Этот вид топливных гранул делают из соломы или жмыха в чистом виде или с добавлением древесных отходов. Зольность этого типа топлива намного выше, чем описанных выше, тем не менее, она не может быть выше 5%.

Белые и серые пеллеты используются для индивидуального отопления. Их еще называют «первого класса» или первокассными. Они имеют диаметр 6-8 мм, плотность примерно 600 кг/м 3 , количество выделяемого тепла — около 4,7 кВт/ч. Сжигаются они в специальных котлах, которые так и называются — пеллетные. Обычно это оборудование очень требовательно к качеству топлива. Кроме малой зольности предъявляются требования и по целостности гранул, и по отсутствию пылевидной фракции. В противном случае горелка пеллетного котла забивается, котел отключается. Промышленные пеллеты сжигаются тоже в специальных печах, но они имеют абсолютно другое строение и намного большие объемы.

Характеристики пеллет из разного сыроья

В принципе, любые пеллеты можно засыпать в твердотопливные котлы, только их обычно используют на стадии тления. Когда печь уже разогрета, засыпают некоторое количество гранул.

Технология производства

Для любого хозяина идея превратить отходы в топливо, или даже на этом заработать денег, является привлекательной. В принципе, сделать пеллеты своими руками реально, но ожидать от них промышленного качества не стоит. Заставить на работать импортный пеллетный котел на самодельных гранулах вряд ли получится, но самодельный или твердотопливный агрегат отлично с ними справляется.

Оборудование, которое необходимо для производства пеллет из опилок или щепы

Технология производства древесных пеллет состоит из нескольких последовательных этапов:

• Крупное дробление сырья. Фрагменты должны быть не более 1,25 см 3 . Это подготовка для более качественной сушки. Для этой операции нужна дробилка.
• Сушка в сушильной камере. Сырье доводят до влажности 8-12%. Камеры есть разных типов, в некоторых используют прямой нагрев (в сушильную камеру подается раскаленный воздух из топки), в других греется теплообменник, а от него — воздух в сушилке. Второй вариант менее эффективен, но в этом случае исключена возможность попадания сажи в сырье. Даже небольшое количество сажи способно окрасить щепу. В результате по качеству пеллеты могут относится к «белым» (если использовали соответствующее сырье), а по цвету — к серым.
• Мелкое дробление. Просушенную древесину подают в дробилки (обычно молоткового типа). На выходе фрагменты древесины имеют размеры на более 1,5 мм для белых и серых пеллет, и 4 мм для промышленных.
• Увлажнение. Древесные волокна с малой влажностью не смогут склеиться. Потому их увлажняют. Если используются отходы сосны, ели, впрыскивается вода. Сырье из твердых пород — дуба, березы, бука — обрабатывается горячим паром.
• Прессование. Тут работают прессы разных конструкций. Сырье продавливается через матрицу (плоскую или круглую), которые и формируют цилиндры заданных размеров.
• Охлаждение. Под воздействием высокого давления пеллеты нагреваются до 70-90°C. В таком состоянии они легко крошатся, потому их оставлют остывать.
• Готовые гранулы просеиваются (от остатков не склеившихся частиц) и фасуют.

Как видите, процесс многоступенчатый, требует довольно большого количества оборудования. Тем не менее, при наличии дешевого или бесплатного сырья производить пеллеты своими руками выгодно.

Особенности производства пеллет из соломы

Сделать пеллеты из соломы проще. Она изначально идет сухой, потому этап сушки отсутствует. Если же есть мокрая солома, ее сушат в естественных условиях на солнце, а затем измельчают и подмешивают к сухой, добиваясь тем самым требуемой влажности исходного сырья перед прессованием.

Легче происходит и измельчение. Для этого требуется соломорезка, которая сразу нарезает сырье на фрагменты требуемой длины. Так что измельчение тоже проходит за один раз. После доведения массы до требуемой влажности, ее продавливают через пресс. И тут все проще: так как сырье более мягкое, усилий требуется меньше. Менее мощное оборудование — меньшие затраты. При этом производительность линии может быть высокой.

Как видите, оборудования для производства пеллет из соломы требуется меньше, да и затрат времени и энергии тоже меньше.

Самодельные грануляторы

Хоть оборудования для производства пеллет требуется много, основное устройство — гранулятор. С его помощью из сырья формируются пеллеты. Есть несколько моделей грануляторов:

Шнековые. По строению похожи на бытовую мясорубку. Тот же шнековый вал и матрица — решетка, через которую продавливается сырье. Их можно использовать для мягкого сырья, например, соломы. Древесину, даже хорошо измельченную, он «не тянет» — не хватает усилия. В принципе, при достаточной прочности деталей, можно поставить более мощный мотор.

Принципиальная схема шнекового экструдера (гранулятора)

Устройство основного узла гранулятора с плоской матрицей

Устройство гранулятора с цилиндрической матрицей

Самый простой по строению шнековый экструдер. Его часто делают для прессовки комбикормов, но можно использовать и для изготовления топливных гранул из мягкого сырья. Если вам необходимо сделать оборудование для производства пеллет, это — самый простой вариант. При условии, что вы умеете обращаться с токарным станком и сварочным аппаратом.

Самодельный шнековый гранулятор

Как и в любом оборудовании подобного типа у шнекового гранулятора есть матрица. В данном случае она похожа на сетку мясорубки, только сделана из пластины намного более толстой. Второй важный узел — шнековый вал. Все эти детали можно сделать своими руками. Как — описывать словами бесполезно, смотрите в видео.

Изготовление матрицы под готовый шнек.

Шнек и матрицу «упаковывают» в корпус или гильзу. Как ее сделать, смотрим в следующем видео.

После сборки основного узла надо установить мотор с редуктором, бункер, в который будет подаваться измельченная солома. Можно запускать.

Как сделать гранулятор с плоской матрицей

Сначала надо разобраться с тем, как он устроен. Все отлично продемонстрировано в видео.

Устройство пеллетайзера с плоской матрицей

В следующем ролике довольно подробные пояснения по процессу изготовления матрицы и роликов.

На деревообрабатывающем производстве ежедневно образуются отходы. Им можно найти применение, например: изготовить пеллеты из опилок, которые послужат топливом для обогрева помещений. Если даже открыть бизнес, то это будет доходное дело, потому что сырье достается недорого либо бесплатно. А гранулы из опилок пользуются спросом из-за множества преимуществ:

1. Топливные гранулы являются практичными, удобными в хранении, транспортировке и использовании.
2. Опилки – это доступные отходы на деревообрабатывающих предприятиях, которые после процесса прессования увеличивают свою теплотворную способность, а главное, обладают наименьшей зольностью.
3. Во время производства не добавляются химикаты, поэтому гранулы отличаются экологичностью.
4. Пеллеты можно изготавливать в домашних условиях и существенно экономить на топливном материале.

Немаловажно то, что в процессе хранения они занимают мало места в помещении, если сравнивать с углем или дровами. Пеллеты можно разложить по мешкам либо целлофановым пакетам и складировать.

Древесные отходы для изготовления гранул удобны, легко добываемы, но при этом они должны соответствовать нескольким требованиям:

• Чтобы получить топливо хорошего качества, следует использовать опилки, получаемые из дерева мягкой породы.
• Исключено применение щепок или обломков, желательно делать гранулы из отходов среднего размера.
• Опилки с влажностью около 15% хорошо гранулируются и дают максимум тепла при сжигании, в случае избытка влаги, наоборот, не прогревают помещение.

Важно! Перед тем как приступить к производству, требуется подготовить сырье, чтобы на выходе получить качественные древесные гранулы.

Из чего делают пеллеты

В промышленности древесные гранулы изготавливают из разнообразного сырья:

• Древесные отходы: опилки, щепа;
• Солома, получаемая из зерновых культур;
• Отходы подсолнечника либо шелуха гречишная;
• Куриный помет.

Обычно производят пеллеты из древесных отходов. Гранулы, полученные из соломы, подсолнечника либо гречихи отличаются дешевизной и низким качеством из-за зольности. Спросом среди покупателей пользуются пеллеты из опилок.

Производство

Изготовление пеллет – это переработка отходов, остающихся при изготовлении пиломатериалов. Давайте выясним, какое оборудование понадобится для их производства.

Этап №1. Изначально подготавливается сырье путем дробления щепы и крупных отходов. Делают это при помощи автоматизированной дробилки, которая на выходе дает опилки размеров в 4 мм.

Машину-дробилку для домашнего пользования можно приобрести либо сделать своими руками.

Этап №2. Необходимо просушить сырье с помощью сушилки. Для этого понадобятся:

• Сушильный барабан
• Сушилка аэродинамического либо ленточного типа
• Пневмосушилка
• Диспергатор

Для испарения избыточной влаги нужна тепловая энергия, поэтому для прессования качественных гранул требуется изготовление сушилки с функцией подогрева.

Этап №3. Основная задача: как сделать пеллеты? Для операции потребуется станок – пресс-гранулятор. Агрегат имеет матрицу, которая может быть цилиндрической либо плоской. Для производства больших объемов древесного топлива применяют цилиндрический станок, который изготовить самому очень сложно. А станок плоского типа как раз наоборот – легок в сборке и отлично подойдет для изготовления топливного материала для личного пользования.

Этап №4. Упаковка полученной продукции. После остывания гранул их расфасовывают в плотные целлофановые пакеты, чтобы избежать деформации упаковки и появления сырости.

В итоге пеллеты, сделанные в домашнем хозяйстве, являются экономически выгодным делом, с учетом того, что сырье сухое, а пресс-гранулятор собран с минимальными затратами. Если комплексное оборудование для производства пеллет из опилок делается на заказ, не собственноручно, а приобретается, вам придется потратиться.

Если рассматривать широкое производство с целью заработка, оборудование собственного изготовления не подойдет. Здесь нужно задуматься о первоначальном вложении в комплект техники.

Советы начинающим производителям древесных гранул

Если вы решили всерьез заняться производством и продажей пеллет в больших объемах, то принять во внимание нужно несколько советов:

• Перед началом работы важно найти постоянный источник древесных отходов, чтобы ваша деятельность была стабильной и без застоев производства. В случае перебоев с доставкой опилок, работа может встать – вы потеряете доверие и свою клиентуру.
• При покупке оборудования не стоит экономить и брать б/у технику. Она может выйти из строя в самый неподходящий момент.
• Выбирая участок расположения завода, предприятия, стоит задуматься о рабочем персонале, о том, как они будут добираться до работы: ходят ли автобусы, маршрутки в эту сторону.
• Важно собрать необходимый пакет документов до начала запуска производства, чтобы избежать проблем с законом.

Затраты

При составлении и расчете бизнес-плана стоит учесть такие пункты по расходам:

• Аренда здания либо большого помещения;
• Зарплата рабочим;
• Закупка комплексного оборудования;
• Сырье;
• Оплата коммунальных услуг;
• Налоги, отчисления в пенсионный фонд;
• Расходы по транспортировке сырья и готовой продукции.

Сбыт продукции

В любом бизнесе нужны стабильные каналы сбыта продукции. Собрав свою базу клиентов, вы сможете расширять дело и объемы производства.

Точкой сбыта могут быть строительные магазины, рынок, сайт в интернете. Наиболее выгодно заключать сделки с оптовиками и сбывать продукцию большими партиями. Не стоит забывать, что древесные гранулы – экологически чистый товар, который пользуется спросом в зарубежных странах. Важно не расслабляться и пополнять базу клиентов: размещайте объявления и звоните владельцам торговых точек с большей проходимостью людей. Ваш доход зависит от того, какой объем продукции будет продан.

Вывод таков: если запускать предприятие по производству пеллет – это перспективно и выгодно, можно зарабатывать приличные деньги. Тем более что экологически чистое топливо в наше время востребовано. Стоимость продукции растет, а при грамотно составленном бизнес-плане вы получите успешно развивающееся дело.

изготовление и расход пеллет из древесных опилок

Пеллеты торфяные, как и другие варианты такого вида топлива, пользуются заслуженной популярностью, благодаря многим своим достоинствам. Например, их теплотворная способность может сравниться с угольной, а дерево проигрывает этим гранулам во много раз. При сгорании пеллет выбросы вредных веществ в атмосферу минимальны, а выделение тепла велико и происходит равномерно.

Видео: что такое пеллеты

Визуально пеллеты или топливные гранулы представляют собой цилиндрические спрессованные отходы деревообработки или другие вещества. Их можно изготавливать из

• куриного помета;
• торфа;
• соломы;
• отходов крупяного производства;
• лузги подсолнечника.

Древесные пеллеты

Достоинства и недостатки топливных гранул

Преимущества пеллет таковы:

• низкий риск самовоспламенения;
• не содержат пыли и спор, то есть безвредны для людей, страдающих от аллергии;
• экологическая чистота, ведь при сжигании гранулы пеллеты выделяют до 3 процентов золы;
• высокая производительность тепла;
• большая плотность, облегчающая транспортировку гранул.

Небольшое количество гранул пеллет дает большой жар

Топливные гранулы могут иметь такие минусы:

• возможность распыления в воздух вредных веществ, если таковые имелись в среде, где было собрано сырье;
• высокая стоимость при покупке малого количества топлива.

Где можно использовать такое топливо

Топливные пеллеты  широко распространены в странах Европы, где их используют как для частных домов, так и для отопления целых районов. Кстати, даже если в уголь просто добавляют древесные гранулы, это уже способствует сокращению вредных выбросов в атмосферу.

Использовать пеллеты можно:

• в жилых домах частного владения в каминах или котлах;
• в котельных жилищно-коммунального хозяйства;
• в системах комбинированного производства электроэнергии и тепла;
• в кошачьих туалетах в качестве наполнителей
• в аварийных ситуациях при необходимости локализовать и удалить жидкие продукты.

Основные этапы производства пеллет

Топливные гранулы производятся обычно промышленными масштабами, но ничто не мешает изготавливать пеллеты своими руками. Для этого стоит понимать, в чем заключается процесс их изготовления.

Пеллеты смогут заменить дрова

Первый этап – подготовка сырья

Например, фрезерный торф подсушивают сначала естественным образом, а затем очищают от примесей – камней, корней деревьев. Затем массу измельчают, отделяя от нее разнообразные включения, и отправляют на сушку.

В среднем, влажность сырья не должна превышать отметки в 12%. Как древесные пеллеты, так и другие виды топлива, требуют применения особых сушилок, исключающих возможность взрыва. После окончания сушки масса измельчается окончательно до необходимой фракции.

Второй этап – гранулирование

Теперь изготовление пеллет продолжается в участке гранулирования. В нем происходит формирование гранул. Изделиям придается цилиндрическая форма, а предваряет процесс гранулирования обработка сухим паром. Благодаря этому вещество становится более податливым, из него высвобождаются клеящие вещества.

Третий этап – охлаждение

Наконец, готовые топливные гранулы пеллеты отправляют охлаждаться. В это время происходит их высушивание и приобретение прочности. Мелкие частички, которые появляются в процессе транспортировки по технологическому циклу, отделяются из массы готовой продукции, чтобы придать ей товарный вид.

В зависимости от конечного потребителя, пеллеты могут укладываться в крупную тару или малые упаковки. Также транспортировка к покупателю иногда производится вагонами. Это бывает, если пеллеты предназначены для ТЭЦ или котельных.

Производство пеллет в домашних условиях

Именно из-за того, что производители пеллет чаще всего готовы делать выгодные предложения только оптовым покупателям, многие владельцы пеллетных котлов в частных домах задумываются о том, а не изготавливать ли топливные гранулы самостоятельно кустарным способом. Проблема заключается даже не в том, что расход пеллет в таком случае невелик. Скорее, сложности вызваны тем, что запасы топлива просто негде хранить, а арендовать специально под такие нужды складские помещения нерентабельно.

Вышеупомянутая технология производства достаточно сложна и требует определенных затрат. Например, именно при достижении низких показателей влажности гранулы способны отдавать большое количество тепла. Чтобы обеспечить качественную сушку, производителям приходится нести серьезные расходы. Даже если для домашнего производства не нужны большие объемы сырья, а, значит, и расходы на сушку будут меньше, необходимо обеспечить полную безопасность процесса, ведь опилки, торф или другие материалы в сухом виде легко воспламеняются.

Готовясь к домашнему производству пеллет, стоит понимать, что совершенно непросты и остальные стадии изготовления такого вида топлива. Речь идет и о сортировке, и очистке массы от примесей.

Изготовление пеллет из древесных опилок

Как сделать пеллеты из опилок

Посмотрев видеосюжет о пеллетах или почитав о них, у многих людей, живущих в частных домах, возникает желание наладить производство этого вида топлива хотя бы для собственного потребления. На первый взгляд все просто, особенно если есть возможность без особых затрат заполучить опилки или подходящее сырье. Но вникнув в суть технологического процесса и выяснив стоимость оборудования для производства пеллет, возникает вопрос, а можно ли в домашних условиях изготовить его. При большом желании, определенных навыках в сварных работах, смекалке и некоторых затратах, можно.

Классическая схема производства пеллет выглядит следующим образом: предварительное измельчение исходного сырья — просушка — более мелкое (не крупнее 2 мм) дробление — насыщение водяным паром пересушенного сырья до требующейся влажности (около 10%) — прессование с формированием пеллет — охлаждение пеллет — расфасовка.

В домашних условиях возможно производство пеллет, если исключить некоторые стадии классической схемы, т.е. если приобретать измельченное сырье, нужной влажности, к примеру, мелкие опилки деревообрабатывающих предприятий. В этом случае из оборудования понадобится только гранулятор. Если же пойти по полной схеме, то дополнительно потребуются сушилка и дробилка, в результате такие пеллеты станут слишком дорогими.

Как и из чего собрать гранулятор

Профессиональное оборудование имеет заоблачные цены, оно рассчитано на очень большую загрузку, что непросто обеспечить в домашних условиях. Да и в продаже его не так легко найти. Механизм, который необходим для изготовления пеллет, называется гранулятор. Сегодня можно купить как бывший в употреблении вариант, произведенный в странах Евросоюза, так и воспользоваться предложением местных инженеров, которые создают свои линии для производства топливных гранул. Но самым экономически выгодным вариантом будет изготовление гранулятора собственными руками.

Основными составляющими гранулятора являются электродвигатель, устойчивая основа, редуктор, шестерни с валом и матрица. Именно с последним элементом у многих возникают загвоздки. Как и из чего изготовить плоскую матрицу и подобрать под нее шестерни доступно показано в нижеприведенном видео.

Видео о том, как изготовить плоскую матрицу для гранулятора

Основу гранулятора — раму — можно сварить из стального профиля прямоугольного сечения не менее 40х25 мм. Размер ее будет зависеть от выбранной мощности  электродвигателя. Последний придется приобрести. А вот редуктор можно изготовить самостоятельно, из чего и как неплохо расписано и продемонстрировано на фото здесь. Это, конечно, не единственный вариант.

Гранулятор может быть мобильным, с колесиками на раме

Корпус гранулятора изготавливают из листового металла.  Состоять он должен из двух частей: в верхнюю будут загружаться опилки, а в нижнюю они будут попадать, пройдя матрицу. Форма корпуса возможна только цилиндрическая, с диаметром, чуть большим, чем матрица для свободного вращения последней. В нижней части необходимо отверстие, желательно с желобом, чтобы готовые пеллеты свободно высыпались в некую емкость.

Гранулятор, собранный своими руками

Обе части корпуса приваривать нежелательно, чистить будет сложно. Их можно соединить болтами, предварительно сделав ушки. Вставляют в корпус матрицу и вал с шестернями. Гранулятор готов.  Теперь древесные топливные гранулы для собственного пеллетного котла можно изготавливать дома.

Секреты производства пеллет — ТехноМашСтрой

Сегодня идет речь о полной и глубокой переработке древесины, и особенно актуальным является вопрос по утилизации отходов деревообработки. Мы считаем, что одной из самых наилучших технологий переработки древесных отходов является – производство пеллет. Вот несколько критериев по которым данная технология переработки отходов превосходит другие:

• Технология довольно проста.
• Для обслуживания работы оборудования необходимо минимальное количество персонала.
• Себестоимость производства довольно небольшая, а вот отдача от бизнеса высокая.<
• Возможность переработки отходов различных размеров. Но как мы уже знаем, чтобы эффективно работать, необходимо знать технологию производства продукции от А до Я. И здесь к технологии производства относится:
• Сырье, с его размерами и влажностью.
• Процесс работы оборудования и режимы работы.
• Качество получаемых пеллет.
• Правильная упаковка пеллет.

При этом в интернете имеется достаточно большое количество информации про оборудования различных фирм. Но вот как работать на таком оборудовании никто не говорит, какое сырье предпочтительнее, какие нормы расхода сырья, как увеличить ресурс работы линии.

Сырье для производства пеллет

Сырьем для пеллет является измельченная древесина размером около 1 мм толщиной и до 3-4 мм длиной. Преимуществом производства пеллет является тот факт, что здесь не требуется специально подготовленная стружка как к примеру для дсп. В сырье не допускается наличие минеральных примесей и металлических включений. Сырье для производства пеллет оказывает влияние на цвет готовых гранул:

• Черные пеллеты получают из древесины с наличием коры, и возможным наличием гнили несоблюдением технологии…
•  Серые пеллеты получают из неокоренной древесины. На фото видно что пеллеты имеют включения коры. При уменьшении размера стружки включения могут быть и не видны, но пеллет будет иметь темноватый оттенок.
•  Светлый пеллет получают из качественной окоренной древесины. Светлый пеллет обладает большей теплоотдачей, меньше крошится и соответственно дороже стоит чем серые и черные гранулы.

Кроме цвета пеллет, от сырья зависит и качество склеивания пеллет. Дело в том что связующим веществом в процессе прессования пеллет является природный лигнин, который содержится в древесине. Но содержание лигнина в каждой породе разное, и соответственно чем больше лигнина содержится в древесине тем качественнее пеллет.

Еще одним важным технологическим фактором при производстве гранул является такой параметр древесины как твердость. Дело в том что чем жестче древесина, тем больший износ режущего инструмента, матрицы и пуансона пресса.

Как влияет сырье на получение пеллет

 Сегодня рассмотрим сырье для пеллет получаемых из опилок. Мы знаем что опилки могут быть разными и различаться по породе, по размерам, по влажности… Также мы рассмотрим какие параметры и как влияют на производство пеллет и это особо важно как нам кажется при производстве пеллет своими руками, так как промышленное оборудование не столь чувствительно как небольшой станок с малой мощностью.

  Влияние породы древесины на склеиваемость пеллет из опилок

Теперь переходим к основной теме этой статьи. Пеллеты могут производиться из разных пород древесины, я же хочу рассказать из какой древесины пеллеты будут получаться лучше, какая древесина подходит оптимально, в общем рассмотрим некоторые критерии сырья для пеллет…
Как всем известно связующим в производстве пеллет выступает лигнин из древесины. Так вот чем больше природного лигнина в древесине, тем проще получить качественные пеллеты из опилок. Итак нам необходима табличка на содержание лигнина в древесине:
Сосна–27,05%.
Ель–27,00%.
Пихта–29,89%.
Бук–27,72%.
Береза–19,10%.
Осина–21,67%.
В среднем в древесине хвойных пород лигнин содержится в пределах 26-30%, в лиственных породах 19-28 % от общей абсолютно сухой массы древесины. Ну и конечно чем ниже содержание лигнина, тем большее количество отсевов мы получаем, а это большие затраты электроэнергии и незначительные снижения производительности.

 Влияние твердости дерева на получение пеллета

Еще одним интересным фактором в производстве пеллет является твердость древесины, чем тверже древесина, тем более сложно ее переработать в стружку, сложнее спрессовать в пеллет.

Повышается расход электроэнергии, увеличиваются нагрузки и соответственно расход инструмента (ножи, матрица, ролики). Предлагаю вам сравнить твердость некоторых пород.древесины:

Сосна–260кГ/см2.
Ель–235кГ/см2.
Пихта–255кГ/см2.
Бук–555кГ/см2.
Береза–425кГ/см2.
Осина – 240 кГ/см2.

Опять же один кубометр пеллет из опилок более плотных пород будет обладать большей насыпной плотностью и большей теплотой сгорания. К примеру один кубометр пеллет из березы выделит больше тепла чем один кубометр пеллет из опилок сосны.

Работа линии по производству пеллет

 Итак, прессование осуществляется за счет продавливания через матрицу мелких опилок. Опилки просыпаются на матрицу и затем вдавливаются в отверстия роликами катающимися по матрице. износ роликов пуансона и матрицы огромное влияние оказывает очень интересная технология запуска пресса

 Пресс пеллет – подготовка к работе

 В свое время когда я только начал изучать изготовление гранул, я и не думал что это производство именно с таким количеством нюансов, и технология производства пеллет так чувствительно к настройке пресса. Очень часто можно встретить такую ситуацию что пеллет не идет или вообще пресс для пеллет невозможно запустить, иначе говоря он запускается, но матрица сразу забивается. Но сначала про запуск пресса (при условии что матрица уже притерта).

Пресс для изготовления пеллет запускается в следующем порядке:

• Включатся основной двигатель вращения пуансона, стружка не подается
• Подается первичная смесь. Под первичной смесью мы понимаем состав масло и опилки. Дело в том что для более мягкого запуска и остановки пресса, а также для увеличения работы матрицы, подается смесь пеллетов или опилок с маслом. Если остановить пресс пеллет с обычной стружкой без масла (в матрице опилки стандартной влажности без масла), то уплотненная стружка как бы прикипает к стенкам матрицы и потом при запуске необходимо очень большое усилие чтобы продавить эту стружку, при этом данного усилия во многих случаях как правило не хватает и пресс просто забивается, в это время идет повышенная нагрузка и соответственно повышенный износ двигателя и передающих механизмов пресса. Теперь более подробно про смесь, как вы понимаете ее функция более мягкий запуск пресса и меньший износ пресса. Специалисты производящие матрицы и пресса, рекомендуют смешивать опилки с чистым дизельным, автомобильным маслом, дабы снизить силу трения между смесью и стенками быстроизнашивающейся матрицы, и конечно же образовавшийся пеллет с маслом потом выкидывать, приготавливая новый раствор на новые остановки и запуски. Народные умельцы или по другому наши русские специалисты приспособились вместо чистого и относительно дорогого масла смешивать стружку с дешевой отработкой от автомобилей, от редукторов или других механизмов, при этом получившийся пеллет с маслом после запуска, убирают до остановки и вместо новой смеси используют много много раз, засыпая данную смесь и на остановку пеллет, и на запуск, при необходимости добавляя в смесь немного отработанного масла. При этом засыпая первый раз стружку с маслом мы получаем пеллет с маслом, затем уже используем при запусках и остановках пеллет с маслом. Плюсом такого “усовершенствования” является значительная экономия на масле, минусом может служит более быстрый износ матрицы, так как отработка и еже с ней содержит большое количество металлических примесей.
• Ждем когда пойдет пеллет, при этом пеллет с маслом мы убираем или выкидываем (в зависимости от того будете ли вы использовать повторно данную смесь).
• После того как начал продавливаться пеллет через матрицу, включается минимальная подача стружки в пресс, при этом подача стружки с маслом прекращается. Стружка убирается до тех пор пока не появится только пеллет без масла.
• После появления только чистых пеллет без масла скорость подачи опилок в пресс для изготовления пеллет увеличивается, пресс выводится на проектную мощность.

 Почему забивается пресс для изготовления гранул

 Если пеллет не идет, вы не смогли продавить матрицу, не стоит крутить и мучить пресс, необходимо останавливать всю систему и пробивать или просверливать отверстия матрицы.

Пресс для производства пеллет очень часто забивается опилками, предлагаю вам рассмотреть основные причины его забивания, когда через матрицу не продавливаются гранулы. Будем считать что все технологические параметры в норме:

• Давление пуансона на матрицу в норме
• Влажность стружки 12-15%
• Фракционный состав в норме

Это случается довольно часто, когда пресс для пеллет работал, работал и вдруг нагрузка на двигатель полезла, двигатель выбивает и весь пресс завален опилками. Оператор все очищает, подготавливает матрицу, запускает пресс и после двух трех часов все повторяется снова, пресс останавливается, оператор очищает, при этом все нормально, замечаний по технологии как бы нет. На самом деле когда начинают разбираться выявляются казалось бы незначительные причины, но именно они так негативно влияют на работу пресса:

• Если один из роликов немного болтается или подклинивает – пресс работать не будет
• Если давление пуансона хотя бы немного не стабильно, то есть случается так что по какой то причине (пропускает клапан) с пуансона уходит давление, в таком случае датчик может и не показывать сразу падение давления, так как в это время сила прижима пуансона уменьшается и на матрицу начинает накатываться слой опилок. Пуансон поднимается над матрицей и давление остается на прежнем уровне.

Немаловажную роль в оптимизации производства древесных гранул играет автоматизация и визуализация производственного процесса. Конечно же для контроля процесса в настоящее время просто необходимо каждую смену отслеживать какое количество отсева, после сортировки готового пеллета на сите, уходит в повторную переработку, какой коэффициент получается после работы каждой смены (для этого устанавливаются весы измеряющие массу подаваемой стружки на пресс). Необходимо видеть какие скорости пресса были в процессе смены. Очень полезно следить за временем остановки и запуска линии, количеством простоев за смену, стоит понимать что на производстве пеллет каждый запуск и остановка пресса это критические нагрузки и максимальные износы матрицы и роликов, поэтому их просто необходимо отслеживать и сводить к минимуму. Предлагаю вам ознакомиться с ориентировочными нормами расхода при производстве пеллет. При установке новой матрицы и новых роликов для изготовления высококачественных гранул требуется какое то время для притирки рабочих механизмов, поэтому часто на новых механизмах можно не получить желаемое качество. Также существует искусственный вариант выхода из строя матрицы и роликов – попадание твердых инородных частиц (камней, металла), на рабочих механизмах образуются впадины и прессование на данных участках не происходит. Качественное прессование это когда гранулы выдавливаются из всей поверхности матрицы, а не частями. Выдавливание гранул только из некоторых частей матрицы говорит о том что пресс настроен неправильно, причин может быть множество это и выход из строя матрицы или роликов, колебания матрицы в посадочном месте, выход из строя подшипников на роликах и т.д..

Все качественные показатели гранул между собой взаимосвязаны. И как правило при несоблюдении каких то технологических параметров (влажность, давление, фракционный состав) сразу снижаются все качественные показатели окатышей (так ласково их называют в Европе).

Качество пеллет зависит от:

• Правильно выбранной влажности сырья (окатыши со стружки повышенной влажности  будут иметь больший объем чем гранулы со стружки пониженной и средней влажности при одинаковой массе)
• От фракционного состава сырья (чем крупнее стружка тем труднее ее спрессовать, при этом готовый окатыш с крупной стружкой может рассыпаться из за восстановления формы спрессованной стружки)
• От породы сырья (хвойные пеллеты получаются более качественные чем из пород лиственной древесины)
• От износа матрицы и роликов (при износе стружка не прессуется а накатывается на матрицу)
• От правильно настроенных зазоров между роликами и матрицей.
• От диаметра прессуемых пеллет (чем меньше диаметр пеллет тем лучше качество пеллет при одинаковых условиях прессования)

ТЕХНОЛОГИЯ ПЕЛЛЕТ ДУМАЮ ТЕПЕРЬ МНОГИМ СТАЛА БОЛЕЕ ПОНЯТНА.

Оборудование для производства пеллет.

Оборудование для производства пеллет

 Пеллеты — это гранулы цилиндрической формы, которые используются в качестве биотоплива, изготавливаются из отходов деревообрабатывающего производства и отходов лесозаготовки. Пеллеты – экологически чистое топливо, с содержанием золы до трех процентов.

 Изготовление пеллет представляет собой высокорентабельное производство. Сырьевой базой для изготовления топливных древесных гранул в основном выступает отходное производство лесопильных предприятий. Поэтому в целях снижения транспортных расходов топливные заводы расположены непосредственно вблизи лесопилок или же произрастания низкосортной древесины. Утилизация лесопильных отходов для производства гранулированного биотоплива сегодня является выгодным бизнесом. Созданию экологически чистого продукта из древесных отходов, заменяющего топливно-энергетические ресурсы, государство России уделяет пристальное внимание. За последние пять лет благодаря усилиям, предпринятым на правительственном уровне, на территории России значительно расширилось пеллетное производство, которому присвоен статут приоритетного направления.

В течении последних десяти лет в России открыло более 150 предприятий по выпуску пеллет. Пеллетное производство растет год от года. Интересно отметить, что в современных условиях производство пеллет выпускают как крупные пеллетные заводы, так и малые предприятия. Причем крупные пеллетные заводы ориентированы в основном на экспортный рынок сбыта своей продукции. Набирают обороты и так называемые мини-заводы по изготовлению древесных гранул. Пеллеты сегодня являются востребованным биопродуктом. Экспортные поставки пеллет являются весьма доходными и пользуются высоким спросом европейских странах. Наиболее высокий уровень отгрузок пеллет осуществляется в скандинавские страны. Растет спрос на топливные гранулы и на азиатском рынке. Малые предприятия, выпускающие древесные гранулы из отходов лесопиления, снабжают местные котельные топливом, что также значительно сокращает расходы на топливно-энергетические издержки предприятия.

Сырье для производства пеллет

 Пеллетные заводы расположены вблизи лесопильных предприятий, поскольку основу для выпуска пеллет составляют лесопильные отходы. В качестве сырья для изготовления пеллет используются в основном отходы пиления, опилки. Лесопильные отходы, т.н. опилки (стружка) образуются в ходе деревообработки. Опилки имеют разный размер, что зависит от параметров режущего инструмента.

  Опилки – основное сырье для изготовления пеллет

 

 Также для производства топливных древесных гранул широко используют отходы деревообрабатывающей промышленности, стружка. В качестве сырья для выпуска пеллет используют и отходы лесозаготовительной деятельности. В свою очередь к отходам лесозаготовки, предназначенным для изготовления пеллет, относится балансовая (некачественная древесина), низкосортная древесина, кора и ветки.

 Важно отметить, что при изготовлении одной тонны пеллет уходит от трех до пяти кубометров древесных отходов естественной влажности.

 Производственный цикл выпуска пеллет включает в себя во-первых, дробление — измельчение опилок, веток и коры до состояния древесной муки; затем, полученная масса поступает в сушку; после чего происходит доизмельчение сырья; после дополнительного увлажнения масса подвергается прессованию. Заключительным этапом создания топливных гранул  из древесных отходов является охлаждение готового продукта, после чего происходит  фасовка и упаковка готовой продукции.

 Оборудование для дробления опилок, веток и низкорослой древесины

 В начале производственного процесса изготовления пеллет опилки, ветки и низкорослая древесина подвергаются измельчению. Для этой цели предприятия используют различного вида дробилки и щепорезы, с помощью которых отходы деревообработки измельчаются до состояния муки. Рубильные машины (дробилки) подвергают измельчению древесного сырья до фракции 25Х25Х2 мм.

 Все измельчители работают по принципу роторной дисковой дробилки. При этом древесные опилки подаются в специальный патрубок. Далее специальным узлом происходит самозахват сырья с последующей подачей на режущий инструмент. Диск ротора снабжен специальными ножами, которые разрезают древесное сырье до мелкой фракции. На роторе установлены шипы и пазлы для получения калиброванной щепы.

 По способу установки дробилки бывают: мобильные и стационарные. В пеллетном производстве используются дробилки следующих видов: дробилки ударного действия, гидравлическая конусная дробилка, ударная дробилка, роторные дробилки, конусные дробилки и центробежные дробилки и другие виды.

 Ударная дробилка широко применяется для измельчения всех видов мягких и средней твердости древесных опилок первичного дробления и вторичного дробления

 

 

 Ударная дробилка для измельчения древесных опилок

 

 В ходе измельчения сырья для производства топливных гранул пеллетные предприятия используют дробилки для измельчения отходов лесопиления и низкосортной древесины, а также измельчители веток различных видов.

  Дробилки для измельчения отходов лесопиления и низкосортной древесины

 Для измельчения небольших веток часто используют щепорез, работающий на бензине. Щепорез превращают низкосортную древесину и ветки в щепу. Промышленные предприятия используют как щепорезы, так и рубильные машины. Такие механизмы имеют конструкцию ротора с системами шипов и пазов. В результате получается калиброванная щепа без использования сеток. Такие измельчители снабжены самозахватом исходного сырья.

  Щепорез для измельчения веток

 

 

 Измельчитель веток

 

 

В результате измельчения древесных отходов путем сухого механического размола получается древесная мука.

 Оборудование для сушки древесной муки

 Вторым этапом создания топливных гранул из древесного сырья является сушка. К моменту прессования масса должна иметь влажность не более 10%. Процесс сушки является необходимым условием для изготовления пеллет. Таким образом топливные гранулы должны иметь низкую влажность, что создает дополнительные затраты в процессе производства. Сушка пеллетного сырья составляет высокую статью расходов. 

 Сушилки бывают двух типов – барабанные и ленточные. Сушилки могут работать на топочных газах, на горячем воздухе или же на водяном паре.

 Прежде чем сырье поступает в пресс, фракция подвергается доизмельчению. Процесс доизмельчения необходим для создания фракции, размер которой не должен превышать 4 мм. Этот процесс обеспечивают молотковые мельницы, стружечные станки или дезинтеграторы.

 После создания фракции нужного размера, массу подвергают дополнительному увлажнению, так как сырье с влажностью менее 8% плохо прессуется. Для дополнительного увлажнения применяют шнековые смесители. Такие смесители подают в массу воду и пар. Пар необходим для увеличения пластичности древесного сырья твердых древесных пород.

 Оборудование для гранулирования пеллет

 Прессование представляет собой процесс гранулирования. Гранулятор (окомкователь) предназначен для прессования и сжатия древесной муки в гранульную форму. Сжатие сырья в процессе прессования повышает температуру сырья, при этом лигнин, который содержится в древесной муке начинает размягчаться, склеивая частицы древесной муки в цилиндрики плотной формы. Пресс-гранулятор сжимает древесную муку до состояния гранул.

Полученные гранулы необходимо охладить. Охлаждение гранул требуется для кондиционирования гранул после процесса прессования.

 Оборудование для фасовки пеллет

 Готовые гранулы фасуют и упаковывают в различную упаковку – от небольших пакетов (от 2 до 20 кг) до биг-бэгов (большая промышленная упаковка, в такую упаковку входит несколько тонн пеллет.

 

 Мелкая расфасовка топливных древесных гранул

 Иногда топливные гранулы доставляют потребителю россыпью. Транспортировка пеллет насыпью осуществляется либо на крупные ТЭЦ, либо на дальнейшую фасовку в мелкую упаковку. Топливные гранулы из древесных отходов обладают неоспоримым преимуществом – пеллеты легко транспортировать. Пеллеты имеют правильную форму и однородную консистенцию, что позволяет автоматизировать процесс погрузки и разгрузки пеллетной продукции. Так же пеллеты удобны при использовании в процессе сжигания.

Технология производства пеллет: как делают, оборудование

Пеллеты – это наиболее востребованный вид биотоплива, которое имеет вид небольших гранул. Изготавливаются такие гранулы из отходов сельскохозяйственной и деревообрабатывающей промышленности, благодаря чему их себестоимость достаточно низка. Кроме этого технология производства пеллет крайне проста и не требует особых затрат.

0.1. Пеллеты из лузги риса

В качестве исходного сырья для производства пеллет могут использоваться следующие материалы:

• Щепки;
• Опилки;
• Стружка и другие отходы деревообрабатывающей промышленности;
• Солома;
• Скорлупа орехов;
• Жмых винограда и других культур;
• Лузга подсолнечника и другие отходы сельскохозяйственной промышленности;
• Торф и так далее.

Стоит отметить, что такое сырье имеет низкую стоимость. Кроме этого производство пеллет выполняет роль утилизации отходов, что в свою очередь избавляет предприятия от дополнительных растрат на вывоз мусора.

Благодаря высокой теплотворной способности топливные гранулы пользуются большим спросом среди отопительных предприятий. Кроме этого твердотопливные котлы имеют наиболее высокий уровень КПД, а также низкую стоимость начальной установки оборудования. Это делает такое топливо наиболее выгодным для отопления домов. Поэтому пеллеты нашли применение не только в промышленных отопительных станциях, но и в частных домах для топки каминов и котлов.

1. Технология изготовления пеллет

Топливные гранулы уже достаточно давно имеются на Российском рынке, благодаря чему многие слышали о таком топливе, однако, далеко не все знают, как делают пеллеты. Это достаточно простой процесс, который не требует больших энергетических затрат. Кроме этого, для топки специальной печи используется тоже сырье, к примеру, опилки, из которых и делаются пеллеты.

Итак, линия по производству пеллет состоит из следующих элементов:

• Устройство для крупного дробления сырья;
• Специальная сушилка;
• Аппарат для мелкого дробления сырья;
• Увлажнитель;
• Гранулятор пеллет;
• Устройство для охлаждения и фасовки готовой продукции.

Стоит отметить, что оборудование для изготовления топливных гранул может быть мобильным и промышленным. Мобильные установки для изготовления пеллет, как правило, оснащены дизельным мотором. Они имеют компактные размеры, а также могут быть перевезены в любое удобное место. Конечно, обратная сторона медали заключается в том, что такое оборудование не может «похвастаться» высокой производительностью, и подходит больше не для предприятия, а для частного использования. Отдельного внимания достойны промышленные линии для изготовления топливных гранул.

1.1. Промышленные линии по производству пеллет

Промышленные линии для изготовления пеллет состоят из тех же элементов, что и мобильные, только они имеют гораздо большие размеры. Технология изготовления топливных гранул также одинакова как для мобильных установок, так и для промышленных линий. Более того, независимо от того, какое исходное сырье используется, производственный процесс полностью идентичен. Поэтому в качестве примера будет описана технология производства пеллет из опилок. Итак, технология изготовления топлива разделяется на несколько этапов. Первым из них является процесс крупного дробления сырья.

1.2. Крупное дробление

Мелкие древесные отходы, к примеру, опилки и стружка, доставляются при помощи специальной техники на специальный механизированный склад (так называемый подвижный пол). Далее подвижные стокеры, которые действуют благодаря гидравлическим приводам, выполняют возвратно-поступательные движения, загребая сырье и доставляя его в устройство для крупного дробления. Здесь сырье измельчается до нужных размеров и перемешивается.

В этот же момент часть опилок подается в бункер. Эти опилки необходимы для топки теплогенератора, который в свою очередь вступает в действие на втором этапе. При помощи шнека опилки подаются в камеру сгорания. Продукты горения из теплогенератора подаются в смеситель, куда под воздействием низкого давления, создаваемого дымососом, подается холодный атмосферный воздух и поставляемое на сушку измельченное сырье.

В первую очередь продукты горения перемешиваются с воздухом. При этом устройство автоматически регулирует пропорции смешивания. Это в свою очередь позволяет поддерживать необходимый уровень температуры теплоносителя. И только после этого теплоноситель перемешивается с только поступившим, еще влажным сырьем. Далее сырье подается в барабанную сушилку.

1.3. Барабанная сушилка

Это установка для производства пеллет, в которой сырье захватывается лопастями. Они поднимают сырье наверх, после чего оно проходит сквозь поток теплоносителя, при этом продвигаясь к выходу. Сразу за выходом располагается специальное устройство под название уловитель. Оно необходимо для улавливания камней, а также для сортировки сырья в случае, если это не было сделано изначально.

Просушенное сырье всасывается в так называемый циклон. Делается это путем разряжения воздуха при помощи дымососа. Сам циклон имеет принцип действия сепаратора – в результате центробежной силы опилки, которые имеют большую плотность и вес, оседают и остаются внизу. В этот момент более легкий отработанный теплоноситель выходит в дымоход.

Специальный шлюзовой затвор перемещает определенные дозы высушенных и нагретых опилок из циклона в распределитель потока, после чего они попадают в устройство мелкого дробления.

1.4. Молотковая дробилка

В момент перемещения сырья из сушилки в молотковую мельницу часть опилок поступает в теплогенератор. Оставшаяся часть поступает в дробилку. Здесь происходит окончательное дробление сырья. После такого измельчения опилки больше похожи на муку, и с этого момента именно так принято называть сырье. Далее мука подается в циклоны, в которых происходит отделение сырья от воздуха.

После этого мука попадает в шнековый транспортер, затем в наклонный шнековый транспортер, далее в бункер гранулятора. Внутри бункера гранулятора имеется аппарат, который препятствует образованию комков и слеживание муки.

Из бункера мука попадает в смеситель, в котором сырье смешивается с паром либо водой. Делается это при помощи процесса кондиционирования. Здесь влажность муки доводиться до необходимого уровня, который требуется для прессования. Далее увлажненный полуфабрикат попадает в пресс-гранулятор.

2. Пеллеты из соломы и лузги риса: Видео

2.1. Пресс для производства пеллет

Внутри пресса мука располагается между вращающейся матрицей и прессующими вальцами. Благодаря этому сырье продавливается в радиальные отверстия, которые имеются на матрице. Таким образом, происходит формирование гранул. Делается это при огромном давлении.

Далее выдавленные из радиальных отверстий гранулы обламываются неподвижным ножом. Готовые пеллеты падают вниз и через рукав выходят из гранулятора.

На выходе из пресс-гранулятора гранулы имеют высокую температуру. Кроме этого они являются весьма хрупкими. Для охлаждения и придания большей прочности пеллеты попадаются в устройство для охлаждения. В колонне для охлаждения вентилятор всасывает воздух через слой пеллет. Таким образом, происходит одновременное охлаждение гранул и отсасывание неспрессованной муки в циклон.

В результате охлаждения уровень влажности пеллет падает, что влечет за собой некоторые физико-химические изменения, обеспечивающие гранулам более высокую прочность, а также требуемую влажность и температуру.

После этого происходит отсеивание пеллет от крошки и фасовка готовой продукции в мешки. Как можно заметить вся технология гранулирования пеллет происходит без дополнительных расходных материалов. Кроме этого низкая стоимость топливных гранул объясняется высокой производительностью подобных установок, при низких энергетических затратах.

Оборудование для производства пеллет из опилок, Как делают пеллеты

Линия гранулирования необходима для создания гранул твердого биотоплива. В такую линию входят прессы, смесители, бункеры, охладительные колонны, активный и пассивный циклоны, пневматическая сортировка, радиальный вентилятор, комплекты пневмотранспортных труб и панель управления.

Функция линии брикетирования состоит в создании брикетов топлива на основе переработанных спрессованных отходов деревообработки, включая солому, камыш, стружку и прочие. Брикеты формируются под воздействием давления брикетирующего пресса и высоких температур.

Хотите зарабатывать на акциях? Подпишитесь на Телеграм-бот @birzevikbot — он рассылает биржевые новости, тренды, лекции — рекомендую и новичкам и профи.

Рубильные дисковые машины или дробилки предназначены для дробления древесины до образования технологической щепы. Машина работает с отходами деревообрабатывающей промышленности, для их загрузки используется вертикальная воронка. Для мелкого дробления чаще всего характерно использование молотковых мельниц.

Сушильные аэродинамические комплексы необходимы для уменьшения влажности опилок, такие комплексы являются частью линий гранулирования. Грануляторы существуют для переработки производственных отходов путем создания из них гранулированного биотоплива.

Для координации роботы тех или иных линий производства пеллет необходимо щитовое оборудование, оно представляет собой шкафы управления, обеспечивающий автоматический процесс производства.

Контроль качества продукции — важнейшая составляющая производства, для этого предприятие должно быть оснащено локальными лабораториями на всех участках производства. Данные лаборатории позволяют осуществлять контроль прочности, зольности, теплоты сгорания и влажности производимой продукции. Очень важно отбирать некондиционную продукцию для дальнейшей переработки.

Дополнительное оборудование также играет немаловажную роль, поскольку производство пеллет — высокотехнологичный и многоуровневый процесс, в котором задействовано множество механизмов. Производство необходимо оснастить весовыми дозаторами для сыпучей и мелкокусковой продукции, для подготовки древесины часто используют колуны, раскалывающие колоды, и станки для окорки бревен. Если какое-то оборудование необходимо постоянно обеспечивать энергией, в работе может применяться маслостанция. Также важно использование высококачественных промышленных ножей (рубильных, стружечных и т.д.).

Полезно: оборудование для производства топливных брикетов.

Как делают пеллеты

Процесс производства пеллет условно можно разделить на шесть этапов.

1. На начальном этапе происходить крупное дробление подготовленного сырья, такое измельчение необходимо, чтобы дальше сырье можно было просушивать.
2. Второй этап представляет собой просушку крупно раздробленного сырья в барабанных или ленточных сушильных комплексах, в зависимости от конкретного сырья и требований производства.
3. На третьем этапе высушенные компоненты еще раз измельчаются, на выходе при этом должно получиться сырье по размерам не больше 4 мм.
4. Чтобы избежать пересушенного сырья и таким образом обеспечить лучшее спрессовывание, сырье отправляется на водоподготовку в смесительные емкости, где смешивается с дозированной водой либо обрабатывается паром.
5. Пятый этап представляет собой самую важную часть производства — прессование сырья. Это непосредственное формирование пеллет под давление матричного пресса. После прессования пеллеты охлаждаются.
6. Заключительный шестой этап производства — это окончательный контроль качества, просеивание и расфасовка.

Автор поста: Alex Hodinar
Частный инвестор с 2006 года (акции, недвижимость). Владелец бизнеса, специалист по интернет маркетингу.

Изготовление пеллет из опилок в домашних условиях

Обогрев пеллетами – экономичный способ отопления помещения в сравнении с более традиционными источниками энергии (газ, дрова).
Но так же можно уменьшить затраты на отоплении пеллетами  изготавливая их самостоятельно.

Процесс изготовления пеллет в домашних условиях

Данный процесс включает в себя: приобретение оборудования для изготовления пеллет, его транспортировку до места монтажа, хотя не редко некоторые продавцы включает это в стоимость; амортизацию этого оборудования; закупку сырья и его транспортировку -это всё можно отнести к затратной части. Хранение и транспортировка сырья для изготовления пеллет к загрузочному бункеру  – это часть где Вам необходимо приложить усилия.

Технологическая часть процесса

Пеллеты делаются из дерева, в котором могут содержатся коры, и на самом деле все что угодно, что поддается дроблению. На первом этапе дробление происходит до мелких частичек дерева (не более 1,25 куб. см в объеме) которые потом сушатся, вторая часть процесса — это сушка, после сушки влажность не должна превышать 12%, после этого идет повторное дробление и прессовка в гранулы.

И так, что нам требуется:

1. Дробилка 
2. Сушка
3. Дробилка более мелкая
4. Пресс и гранулировка 

Дробилка:

Что бы сделать самому дробилку, нам понадобится следующий список;
Нужные материалы:

• Дисковые пилы – 15-25 шт;
• Мотор мощностью от 5 л/с;
• Шпилька (штанга) М20, а также шайбы и гайки для нее;
• Шкив (например, от генератора ВАЗ) и плотный ремень к нему;
• Подшипники;
• Несколько металлических труб, которые пойдут на раму;
• Запас листового металла под бункер;
• Пластиковые шайбы — 14-24 шт.

 Сушка: 

Конечно в идеале сделать вот такой вот агрегат

Но, в принципе, её можно сделать, используя сваренные бочки, у которых удалено дно. Их нужно закрепить на чем-то подобном станине, что бы они могли плавно вращаться вокруг своей оси при помощи двигателя, сушатся опилки подачей горячего воздуха в барабан.

Пресс и гранулировка

Вот видео:

на котором можно увидеть пример того как выглядит и работает гранулятор, обратите внимание до какого размера подроблено сырье.
В итоге мы имеем с Вами пеллеты домашнего производства, а также избавляемся от разного мусора с огорода, старых деревьев, листьев, старой мебели и всего прочего.

Пеллеты или брикеты

На форумах много информации о том, что намного удобнее использовать не пеллеты, а «брикеты», в виде кирпича. Это действительно удобней в силу того, что на много легче закинуть 2-3 кирпича утром, и 2-3 на ночь, а не каждые 4 часа лопаткой закидывать пеллеты, которые еще сыпучие и рассыпаются, но делать самому брикеты очень трудозатратно и занимает уйму времени и скорее всего это будут «брикеты» не лучшего качества.
Люди продают целые линии по производству данного продукта, они стоять около 10 000$, на торгах можно скинуть стоимость доставки, она разборная – довести реально. Производительность 100 кг/час, то есть мы уже дошли до производственной части вопроса, что не является темой статьи. Хотя если делать пеллеты коллективно такой варианты был бы идеальный.

Хранение пеллет

Хранить пеллеты нужно в мешках, основным критерием считается защита от попадания любой прямой влаги – конденсата или дождя.  Для примера: если в гараже крыша не течет, то можете смело хранить там.

Потребление пеллет

Допустим оборудование уже стоит в вашем гараже, а печь стоит готовая к работе. Потребление пеллет на прямую связано с кубатурой нашего помещения, но что бы иметь точку опоры, давайте возьмем дом с площадью 100 м2. Форумчани пишут, что в зависимости от сырья у людей цифра колеблется от 4 до 8 т готового сырья на весь отопительный сезон, но нужно учитывать, что многие из них покупают пеллеты в которых смесь шлака и угля с опилками, что дает лучший результат.

Проанализировав всю информацию сказанную выше каждый может сделать для себя свой вывод. От себя скажу: наиболее рентабельный вариант – это коллективная инвестиция в оборудование.
Если у Вас есть соседи, которые, как и вы проводят зиму в своих загородных домах, Вам было бы выгодно вместе приобрести линию по изготовлению брикетов аналогичную той которую мы ставили в пример, нужно проанализировать какое у Вас есть сырье, и под него заказать оборудование. Уже с первого сезона отопления каждый из Вас почувствует существенную экономию.
 Если же таковых соседей у Вас нет, Вам лучше будет, опять же индивидуально, или сделать самому оборудование, или заказать его и делать самому пеллеты. Экономию вы начнете чувствовать позже, но она непременно будет.

Руководство для начинающих по производству древесных пеллет

Сырье для древесных пеллет : кругляк, бревна, плиты, ветки, щепа, стружка, древесные опилки, листья древесины, древесные отходы лесопилок и т. Д.

Оборудование для производства древесных гранул : Дробилка для древесины, сушилка для древесных опилок, машина для производства древесных гранул, охладитель древесных гранул, автоматическая упаковочная машина

Описание процедуры производства древесных гранул
В промышленности процесс производства древесных гранул в основном состоит из следующих этапов: дробление древесного материала, контроль влажности воды, гранулирование биомассы, охлаждение древесных гранул, взвешивание и упаковка древесных гранул.В линии по производству древесных гранул процесс гранулирования является наиболее важным. Наравне с гранулирующей частью, матрица и валик являются наиболее важными частями гранулятора.

дробление древесного материала : Как правило, размер сырья всегда должен быть меньше размера гранул. Для деревянных бревен или круглого леса требуется процесс измельчения древесной дробилкой. Затем более мелкие деревянные блоки будут загружены в измельчитель древесины для измельчения древесины в щепу для дальнейшего использования.Если вы хотите сделать пеллеты размером 6 мм или меньше, вам понадобится молотковая дробилка для дерева, чтобы превратить щепу в древесные опилки размером не более 6 мм.

Контроль влажности воды : Для производства древесных гранул премиум-класса влажность сырья должна составлять около 12%. Так что необходимо удалить из сырья лишнюю воду. При промышленном производстве пеллет обычно используется охладитель древесных пеллет. Для небольших размеров вы выбираете сушку материала на солнце или другие методы.

Гранулирование биомассы : Древесный материал через питатель попадает в камеру гранулирования, где матрица и ролики движутся относительно с высокой скоростью. Из-за силы экструзии и высокой температуры, образующейся при относительном движении, межмолекулярные силы в молекуле древесного материала изменились. Таким образом, пластичность древесных материалов повысилась. Затем материалы формуются в гранулы через отверстие в матрице и выталкиваются наружу.

Охлаждение древесных гранул : Гранулы выходят из гранулятора горячими и влажными.Охладитель пеллет используется для понижения температуры и уменьшения содержания воды. После охлаждения их труднее хранить или транспортировать.

Взвешивание и упаковка древесных гранул : Упаковочная машина для древесных гранул может упаковывать гранулы в пластиковые мешки с одинаковым весом для транспортировки или продажи. Для большого количества древесных пеллет необходимы грузовые автомобили. Сыпучие гранулы загружаются из гранулятора непосредственно в грузовики для доставки в контейнеры для массового хранения.Грузовики для массовых грузов дороже обычных бортовых грузовиков, но имеют гораздо более эффективную систему обработки.

Завод по производству пеллет — Завод по производству древесных опилок, Линия по производству пеллет из биомассы

Опилки или древесная пыль являются побочным продуктом резки, шлифования, сверления, шлифования или иного измельчения древесины. Его можно использовать в качестве топлива для приготовления пищи и в качестве адсорбента для удаления масла и грязи, в то время как гранулы из опилок имеют большую ценность и вносят несравненный вклад в защиту окружающей среды.Поэтому внедрение линии по производству гранул из опилок станет обязательной тенденцией.

Химический состав опилок
Химический состав опилок в основном состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и т. Д. Ниже приведены химические свойства опилок сосны, ели, березы и осины.

Опилки	Целлюлоза	Гемицеллюлоза	Лигнин
Осина	40	30	19
Береза ​​	41	32	22
Ель	42	28	27
Сосна	40	28	28

Спецификация пеллет из опилок

Влажность	<12%	Зольность	<0. 5%
Диаметр	6-10 мм	Длина	≤ 5 * диаметр
Летучие вещества	68%	Сера	<0,05%
Азот	≤0,3%	Хлор	≤0,03%
Низшая теплотворная способность	19 МДж / кг	Насыпная плотность	650 кг / м 3

После гранулирования опилки гранулируются с низким содержанием влаги, низким содержанием золы и высокой теплотворной способностью, что облегчает сжигание и в то же время обеспечивает высокую эффективность сгорания.

Как сделать гранулы из опилок
1. Просеивание
Перед гранулированием опилки должны быть отправлены на просеивающую машину для просеивания. Во время этого процесса будут отсеиваться большие куски дерева, бревна, ветки, кора и другие загрязнения.
2. Измельчение.
В настоящее время можно использовать молотковую мельницу для измельчения просеянного сырья на мелкие частицы.
3. Сушка
Опилки с высоким содержанием влаги не подходят для гранулирования, поэтому для сушки опилок горячим воздухом необходима барабанная сушилка.
4. Гранулирование
Гранулятор — необходимое оборудование в линии по производству гранул из опилок. Во время этого процесса опилки под высоким давлением вдавливаются в отверстия пресс-формы для гранул, при выдавливании гранул опилок их обрезают, чтобы обеспечить их длину.
5. Охлаждение и упаковка
Когда гранулы выталкиваются из гранулятора, температура гранул составляет около 80 ~ 90 ℃. Пеллеты также очень рыхлые и легко ломаются. С помощью охлаждающего оборудования гранулы охлаждаются до комнатной температуры и становятся твердыми и прочными.Упаковочное оборудование может автоматически упаковывать пеллеты в мешки.

Преимущества пеллет из опилок
* Эффективно. Гранулы из древесных опилок являются эффективным топливом из биомассы из-за их низкого содержания влаги и золы.
* Удобно. После гранулирования гранулы из опилок имеют одинаковый размер и могут быть упакованы в мешки, что упрощает хранение и транспортировку гранул.
* Экономично. По сравнению с другим ископаемым топливом, гранулы из опилок экономически конкурентоспособны, к тому же цены менее изменчивы.
* Возобновляемый. Гранулы из древесных опилок изготавливаются из остатков древесины или других побочных продуктов леса, поэтому это неограниченный источник топлива. Кроме того, это может быть местное производство и создание рабочих мест.
* Экологичность. Гранулы из опилок являются одним из экологически безопасных источников топлива.

Применение пеллет из опилок
1. Приготовление пищи и обогрев дома. Опилки имеют высокую степень сгорания с низким содержанием золы, поэтому подходят для приготовления пищи и отопления в домашних условиях.
2. Котел на биомассе. Гранулы из опилок, являющиеся одним из распространенных материалов биомассы, используемых в котлах на биомассе, похожи на гранулы EFB, разница между ними заключается в сырье.
3. Бытовая стойка для барбекю. Что касается возобновляемых источников энергии и защиты окружающей среды, предприятия общественного питания и домашнее барбекю предпочитают использовать гранулы из опилок в качестве замены топлива. Помимо древесного угля, гранулы из опилок делают барбекю намного дешевле.
4.Электростанция. Наряду с международным спросом на сокращение выбросов углекислого газа CO ² , гранулы биомассы становятся все более и более популярным топливом для выработки энергии.

Машина для производства гранул из опилок

производит качественные гранулы из опилок

Каков мировой потенциал опилок и опилок?

Опилки или древесная пыль являются побочным продуктом резки, шлифования, сверления, шлифования или иного измельчения древесины с помощью пилы или другого оборудования.Опилки как одно из лучших сырьевых материалов для производства топливных пеллет широко распространены в мире. Согласно диаграмме доктора М. Юнгингера, представленной в разделе «Глобальный потенциал опилок и цепочки поставок пеллет», глобальный потенциал опилок составляет около 75 млн м³, из которых 2/3 потенциально расположены в Бразилии, России, Канаде и Китае. Наличие большого количества опилок по разумной цене на лесопильных и лесопильных заводах позволяет производить крупномасштабные гранулы из опилок.

Теоретический избыточный потенциал опилок после удовлетворения потребностей лесной промышленности в сырье.

Какое сырье для производства пеллет лучше: опилки хвойных или лиственных пород?

Теплотворная способность опилок зависит от плотности, содержания лигнина и экстрактивных веществ в древесных породах. Поскольку древесина хвойных пород содержит больше лигнина, чем древесина твердых пород, теплотворная способность опилок хвойных пород выше, чем у твердых пород. А также лигнин является естественным связующим материалом для производства пеллет, поэтому опилки хвойных пород лучше, чем опилки лиственных пород, с точки зрения производства пеллет. Поэтому для производства пеллет опилки лиственных пород обычно смешивают с опилками хвойных пород.

Куча опилок для производства пеллет

Как сделать качественные гранулы из опилок на грануляторе из опилок?

Подготовка опилок

По мере поступления опилок на завод по производству грануляторов для опилок необходимо проверить содержание влаги. Содержание влаги дает долю испаряемой воды от общего веса материала.Опилки с высоким содержанием влаги следует хранить отдельно от опилок с низким содержанием влаги. Для производства 1 тонны пеллет требуется около 7 кубометров опилок с влажностью около 50-55%. Оптимальная влажность опилок 10-15%. Опилки с более высоким содержанием влаги следует высушить перед загрузкой в ​​гранулятор для опилок, в то время как опилки с более низким содержанием влаги можно пропустить. Если вы хотите узнать больше о влажности сырья, прочтите эту статью.

Сушка

Влажные опилки следует высушить перед измельчением, потому что влажные опилки потребляют больше энергии, чем высушенные. Кроме того, влажные опилки могут вызвать засорение, засоряя или размазывая сетку. Сушить можно сушилками.

Скрининг

Фильтрация опилок предназначена для удаления камней, пластмассы, металлов или других твердых материалов, которые могут повредить оборудование. Камни и подобные твердым материалам удаляются камнеуловителем, когда опилки проходят через экран, а металлы захватываются магнитом.

Удар

Молоток предназначен для гомогенизации опилок до однородного размера.В кучах опилок могут быть куски древесины, мертвые сучки и т. Д., Которые необходимо забить молотком, чтобы они прошли через отверстия штампа грануляторов для опилок.

Гранулирование

Когда опилки попадают в камеру гранулирования машины для гранулирования опилок, лигнин опилок нагревается до 120-130 ℃ за счет тепла, производимого работающей машиной для гранулирования опилок, благодаря чему лигнин пластифицируется и связывает частицы вместе, чтобы помочь формовать гранулы. Гранулы формуются путем продавливания через пресс-формы грануляторов для опилок, а затем отрезаются резаком нужной длины. Во время гранулирования может потребоваться связующее для улучшения прочности и долговечности гранул. Посмотрите это видео, чтобы увидеть, как работает гранулятор для опилок.

Завод по производству гранул из опилок 2T в Сербии

Охлаждение

В тот момент, когда пеллеты покидают грануляторы из опилок, они становятся горячими и пластичными.Затем их необходимо охладить, чтобы они стали твердыми и жесткими и высохли, чтобы конечное содержание влаги после охладителя могло быть всего 6%, которое можно увеличить до 8-10% за счет поглощения влаги из окружающего воздуха.

Упаковка

Перед упаковкой гранулы снова проходят просеивание на предмет вторичной переработки мелочи. И тогда пеллеты будут расфасованы. Для бытовых потребителей пеллеты предпочтительнее упаковывать в мешки размером 12, 15 или 20 кг.в то время как на экспорт гранулы обычно отправляются в однотонных мешках или навалом, которые обычно завернуты в пластик, чтобы не допустить проникновения влаги. По сравнению с большими объемами или мешками, маленькие мешки лучше подходят для гранул, потому что гранулы меньше истираются во время доставки.

Анализ содержания и качества окатышей

Поскольку определение содержания гранул из опилок связано с применением относительно сложной аппаратуры, а также зависит от географического положения, важно знать содержание древесины.

Теплотворная способность топливной древесины в первую очередь зависит от ее влажности, которая определяется ее элементным составом: углеродом, водородом, кислородом, азотом и в некоторой степени серой, золой, не содержащей соединений, а также влажностью.

Как правило, древесина содержит 49-50% углерода, 43-44% кислорода, около 6% водорода, 0,1-0,3% азота и 0,1-1,0% золы. Зола содержит кальций, калий, натрий, магний, небольшие количества фосфора, серы и других элементов (УГОЛЕВ, 2001).

Содержание гранул из опилок определяет качество гранул. И параметры обработки, связанные с грануляторами из опилок, также значительно влияют на качество гранул. В то время как в соответствии с международными стандартами, содержание гранул из опилок должно быть следующим:

Таблица информации о пеллетах из опилок

Гранулы из опилок высокого качества с низким содержанием влаги, высокой тепловой энергией и эффективностью.Их легко передавать, сжигать, транспортировать и хранить. Гранулы из опилок обычно используются для отопления на более крупных электростанциях, котлах на биомассе и централизованных паровых котлах, а также популярны в домашнем хозяйстве для отопления и приготовления пищи.

9 шагов для изготовления прессованных древесных гранул

Древесина использовалась в качестве топлива десятки тысяч лет, но прессованные древесные гранулы — другое дело. Каждый размером с детский карандаш и почти ничего не весит.При массовом производстве эти гранулы могут использоваться на электростанциях для выработки надежной возобновляемой электроэнергии.

Древесные пеллеты также оказывают положительное экономическое влияние на сообщества, в которых они производятся, поскольку промышленность по производству пеллет поддерживает многих землевладельцев и лесозаготовителей, чьи средства к существованию зависят от сильного рынка древесных товаров.

На предприятии Amite BioEnergy в Глостере, штат Миссисипи, ежегодно производится 450 000 метрических тонн пеллет, которые отправляются на электростанцию ​​Drax в Англии для выработки возобновляемой электроэнергии.Это история о том, как производятся эти гранулы.

1. Поставка древесного волокна

Грузовики прибывают на завод с одним из следующих грузов: круглый лес низкого качества, такой как прореживание, больные или деформированные деревья; древесная щепа, полученная из остатков лесозаготовок, в том числе веток и верхушек деревьев; опилки и аналогичные побочные продукты от производства других изделий из древесины; или лаять. Круглый лес доставляется на склад, где он готовится к переработке, а щепа и опилки — прямо в штабель щепы.Между тем кора доставляется в отдельную зону, где она хранится для использования в качестве топлива для сушилки для щепы.

2. Кора снята

Круглый лес со склада подается во вращающийся барабанный окорочный станок, который перекатывает бревна друг на друга для удаления коры. Конвейерная лента перенаправляет кору в зону хранения для использования в качестве топлива, в то время как окоренные бревна подготавливаются для измельчения.

3. Древесина колотая

Окоренные бревна необходимо измельчить на мелкие кусочки одинакового размера, прежде чем их можно будет использовать для изготовления гранул.Измельчитель древесины в конце барабанного окорочного станка использует несколько прядильных ножей для резки бревен на щепу длиной примерно 10 мм и толщиной 3 мм. Затем щепа доставляется на конвейерной ленте к куче щепы, где она ожидает следующего этапа производственного процесса.

4. Щепа просеивается по качеству

Древесная щепа иногда содержит нежелательные материалы, такие как песок, кора или камни. Чтобы удалить эти отходы, щепа проходит через просеиватель, чтобы в сушилку попадала только щепа надлежащего размера.

5. Сушка щепы

Щепа поступает в промышленную сушилку, где она подвергается воздействию потока перегретого воздуха, образующегося при сжигании коры из барабанного окорочного станка. Сушилка снижает уровень влажности древесной щепы с 50% до примерно 12% — критический шаг в обеспечении качества и энергоемкости готовых гранул.

6. Сухая древесная щепа измельчается в волокна

Затем высушенная стружка подается в серию молотковых мельниц, которые содержат прядильные валы с установленными молотками.Молотковые мельницы измельчают щепу в тонкое волокно, что является последним этапом перед гранулированием.

7. Гранулы формируются под экстремальным давлением

Затем древесное волокно подается в гранулятор, где вращающийся рычаг проталкивает материал через металлическую фильеру, содержащую ряд однородных небольших отверстий. Сильное давление нагревает древесное волокно и связывает его, проходя через матрицу. В результате этого процесса образуются прессованные древесные гранулы.

8.Пеллеты остывают

Вновь сформированные гранулы затем транспортируются в большие силосы для хранения, где они могут охладиться и затвердеть в ожидании отправки на портовое сооружение.

9. Начало пути

Гранулы, наконец, загружаются на грузовики и доставляются на транзитный объект Батон-Руж, где они хранятся в специально разработанных и сконструированных куполах, способных безопасно вмещать 40 000 метрических тонн. Это последняя остановка в пути гранул перед отправкой в ​​Великобританию для использования на электростанции Drax.

Как производятся пеллеты?

Процесс гранулятора

Грузовики с сырьем доставляются на грануляторы каждый день и могут поступать в самых разных формах. Некоторым сырьем могут быть опилки, древесная щепа, обрезки лесопилок и даже цельные деревья, непригодные для пиломатериалов. Сырье может быть зеленым, свежесрезанным, частично высушенным или даже высушенным в печи. При одинаковой обработке этого сырья конечный продукт имеет постоянное содержание влаги, теплотворную способность, зольность и характеристики горения.Очень важно, чтобы все производители пеллет производили пеллеты в соответствии с одним и тем же стандартом, чтобы пеллетные устройства горели и нагревались постоянно. Вот некоторые из процессов:

Дробилки и молотковые дробилки

Некоторые заводы по производству пеллет начинают свой процесс с того, что большие куски древесины пропускаются через дробилку для обработки. Они необходимы только для заводов, которые принимают это неоднородное сырье. Есть много различных конфигураций заводов по производству пеллет в зависимости от их источника сырья.Хотя все они не имеют измельчителей, почти все они имеют молотковую мельницу в начале процесса измельчения. Эти машины собирают опилки и древесную стружку и измельчают их до однородного меньшего размера, что обеспечивает быструю и последовательную сушку и прессование через матрицу для гранул.

Сушилки

Если в грануляторе используется свежезарезанное сырье, материал, подверженный воздействию погодных условий или высокой влажности, или смесь сырьевых материалов, которые могут содержать влагу, они должны высушить опилки до постоянного уровня влажности.В больших барабанах сушилки можно использовать природный газ, пропан, горелки для опилок или другое топливо для нагрева барабана, отгоняя лишнюю влагу.

Гранулятор

После высыхания опилки под высоким давлением продавливаются через матрицы. В результате этого процесса опилки нагреваются и выделяют в древесине натуральный лигнин, который связывает опилки. Мельница также определяет плотность гранул, диаметр, прочность и длину. Все эти характеристики очень важны для стабильной работы пеллетного оборудования.

Охлаждение и хранение

Гранулы выходят из мельницы при температуре от 200 до 250 градусов и становятся мягкими. Градирня используется для снижения температуры и упрочнения гранул. После охлаждения они обычно хранятся в большом силосе до упаковки в мешки или распределения навалом.

Упаковка в мешки или навалом

Самый распространенный метод распространения в США — это поместить гранулы в 40-фунтовые пластиковые мешки и сложить их на поддоны или салазки.Эти салазки могут содержать от одной до полутора тонн топлива, в зависимости от канала распределения. Упаковка гранул в полиэтиленовые пакеты, поддоны, пакеты с внешним покрытием, термоусадочную пленку, а также рабочую силу и оборудование для их штабелирования и упаковки добавляет от 25 до 30 долларов за тонну. Эти салазки затем отправляются и доставляются по всей стране для получения потребителем в точках продаж или доставки на дом.

Гранулы насыпью загружаются из бункера гранулятора прямо в грузовики для доставки в контейнеры для насыпного хранения.Грузовики для массовых грузов дороже обычных бортовых грузовиков, но имеют гораздо более эффективную систему обработки, перевалки и доставки. В США сегодня используется очень мало бытовых систем обработки сыпучих материалов. Перейдите на нашу страницу массовой доставки для получения дополнительной информации.

Проектное предложение прототипа для производства гранул из опилок путем моделирования

Мексиканская промышленность производит тонны органических отходов, которые не используются и вызывают социальные, экологические проблемы и проблемы со здоровьем.Основным органическим остатком, образующимся при производстве древесины, являются опилки (биомасса). Чтобы уменьшить проблемы, связанные с отходами, был разработан прототип для производства гранул биотоплива с использованием машины для гранулирования с плоской матрицей в соответствии со стандартом EN 14961-2. Конструкция машины состоит из нержавеющей стали 304 и углеродистой стали для производства окатышей диаметром и длиной 6 мм и 30 мм соответственно при 50–100 об / мин. Предлагаемые типы матриц были радиальными, спиральными и гексагональными.Для быстрого строительства конструкция стандартизирована. Результаты анализа методом конечных элементов показывают, что с этой конструкцией, соответствующей стандарту, можно производить гранулы от 50 до 1000 фунтов на кв. Дюйм (от 344,7 до 6894,7 кПа).

1. Введение

Использование ископаемого топлива в качестве первичного источника энергии привело к негативному воздействию на окружающую среду, например, к глобальному потеплению и загрязнению воздуха. В последние годы во всем мире прилагаются усилия для создания различных технологий, основанных на экологически чистом производстве энергии [1, 2].

В настоящее время промышленность Мексики проявила интерес к замене ископаемого топлива этими возобновляемыми источниками энергии [3]. В частности, лесопильная промышленность производит огромное количество отходов, что усложняет управление в некоторых частях страны. Исходя из этого спроса, одной из наиболее важных альтернатив для разработки новых продуктов является его биомасса [4]. Чтобы уменьшить эту проблему, гранулы биотоплива из опилок являются новым источником энергии, которые могут быть разных типов, таких как брикеты, брикеты, кубики, древесная щепа и гранулы [5].Более того, помимо биотоплива, гранулы можно использовать даже для более продвинутых целей, включая производство органических гранул удобрений после периода компостирования и специальной процедуры [6, 7]. Процесс получения гранул состоит из сбора сырья, сушки, измельчения, кондиционирования, гранулирования / брикетирования и просеивания / просеивания. Для этого существует два типа грануляторов: роликовый пресс с плоской матрицей и пресс с кольцевой матрицей [8]. Кольцевые штамповочные прессы считаются оптимальной технологией для производства древесных гранул [9].

Компьютерные технологии предлагают благоприятный путь для использования экспериментального ноу-хау и анализа руководства для новых и эффективных технологий, которые позволяют быстро, экономично и автоматически оценивать большое количество характеристик, которые могут привести к высокоэффективному машины. Полученные экспериментально результаты для формулировки математических представлений используются либо в компьютерном моделировании, либо в оптимизации в дальнейших экспериментах для проверки результатов и оптимизации [10].Таким образом, компьютеризированные технологии играют важную роль в области технологий твердого биотоплива. Моделирование и моделирование компонентов машины для гранулирования необходимо для концептуального понимания систем [11].

Мексика — страна с широким спектром возобновляемых ресурсов биомассы, технологии для этих целей недостаточны, а машины для укладки на поддоны, используемые для производства биотоплива из опилок, только зарождаются [12].

Это исследование сосредоточено на разработке и анализе пресса с плоской матрицей для производства гранул из опилок биомассы. Секция валков, а также плоская фильера были выбраны для определения окончательных параметров для создания и настройки геометрии гранулятора. Затем основной целью этой работы было проектирование и сравнение радиальной, спиральной и гексагональной матриц для моделирования лучшего производства окатышей посредством анализа методом конечных элементов. Работа организована следующим образом. В Разделе 2 сообщается о последних исследованиях. В Разделе 3 описаны технические характеристики конструкции гранулятора и характеристики гранул согласно стандарту EN 14961-2.В разделе 4 показаны основные компоненты гранулятора, опилки, прессованные в термо-холодном прессе, размеры гранул, сжатие опилок, перемещение и коэффициент безопасности. В разделе 5 представлены выводы и будущая работа.

2. Уровень техники

Полезная модель, описанная в CN200945426Y (китайский), состоит из деревообрабатывающего оборудования, в котором по меньшей мере два вращающихся ролика, противоположно расположенных на приводном валу в осевом направлении, и модуль роликовых колец, расположенный по периферии. Точно так же изобретение в RU2566692C2 (русский) описывает пресс-гранулятор для изготовления частиц с модульной конструкцией и работой с целью регулировки, избегая обслуживания отдельных модулей. В патенте США В US 4511321 описана машина для уплотнения и гранулирования экструдируемого материала. Он включает в себя, в комбинации, плоскую горизонтальную фильеру и средства приложения давления, расположенные над штамповочной плитой, средства приложения давления, имеющие различные альтернативные формы, такие как средства непрерывной цепи, несущие множество разнесенных прижимных элементов, или средства ролика, несущие возвратно-поступательную раму.CN205672878U относится к гранулятору с кольцевой матрицей и устройству для гранулирования, которые обеспечивают простую конструкцию, небольшой объем, высокую эффективность и низкое энергопотребление кольцевой формы в машине. Другой полезной моделью является гранулятор с круглой головкой с вертикальным главным валом, оборудованный машиной с двойным редуктором, которая приводит в движение главный вал и вращается (CN205517625U). Как было заявлено Челиком и др., Исследования, связанные с проектированием оптимального штампа с помощью автоматизированного проектирования и подходов к оптимизации конструкции, очень ограничены [13].Для этой конструкции были рассмотрены такие параметры, как сила, необходимая для уплотнения, емкость, поверхность давления плаггера, диаметр и скорость гидравлического цилиндра, скорость потока уплотнителя, гидравлический насос и выбор двигателя. Эта машина работает без экструзии, камер предварительного нагрева и проблем выброса, которые были связаны с ручным прессом.

В последнее время исследователи используют программное обеспечение Solidworks® и инструмент FEA для моделирования элементов машин, таких как штамп [14]. Например, давление, поддерживаемое гидроцилиндром в спроектированной уплотнительной машине, составляет 100 тонн при 10000 фунтов на квадратный дюйм (100000 кг при 68947.5 кПа), при этом необходимо было обеспечить давление, поддерживаемое задним блоком, верхним блоком и матрицей уплотнения, а также блокиратором. По этой причине Деринг проанализировал максимальный предел прочности на растяжение, предел упругости и коэффициент безопасности деталей [15]. С другой стороны, группа Macko оптимизировала силу и кинематику движения каждого компонента с помощью программного обеспечения Solidworks® в машине с производительностью до 100 кг / ч [16]. Celik et al. изучили степень сжатия (CR) с помощью анализа методом конечных элементов (FEA), основанного на дизайне образца в параметрах плоской матрицы с одним отверстием (геометрические размеры) при различных значениях давления сжатия [13].Точно так же Šooš et al. разработан, спроектирован и испытан пресс-пресс (с защищенным патентом) для производства прессовочного биотоплива оптимальной формы, почти круглой формы [17].

В этом же контексте анализ механики жидкости (CFD) гранулятора с использованием Solidworks® Flow Simulation показал, что существуют факторы, важные для гранулирования. Эти факторы в основном связаны с качеством; Здесь упоминаются некоторые примеры: сырье, производительность гранулятора и ход процесса гранулирования, трение в матрице, поверхность и материал, из которого изготовлены матрица и пресс, длина и диаметр отверстий в матрице, толщина материала биомассы, который подвергается давлению роликов на поверхность фильеры — толщина слоя материала, достигающего отверстий фильеры, и частота сжатия — и скорость, с которой движется прижимной валик. Однако модель должна быть ограничена одним входом и одним выходом, а система конструкции должна быть упрощена для расчетов [18]. Чтобы проанализировать конечный продукт прессованного биотоплива сфероидальной формы, конструкция компактирующей машины была выполнена на основе оптимизации таких параметров, как отношение поверхности к объему, плотность и форма. Результаты показали, что необходимо некоторое время удерживать уплотненную деталь под высоким давлением и температурой [19].Olawale et al. спроектировал недорогую, малогабаритную поршневую брикетировочную машину с гидравлическим приводом под давлением 40 бар и производительностью 120 брикетов в час [20].

3. Материалы и методы

Эта работа начинается с поиска информации, относящейся к различным типам грануляторов, о которых сообщается. Кроме того, данные, относящиеся к опилкам и типу стали, которая будет использоваться, были получены из нескольких таблиц данных и статей в литературе. Впоследствии расчеты были выполнены путем определения параметров, относящихся к роликовой части и плоской фильере, которая должна иметь гранулятор с вертикальным слоем для уплотнения биомассы и производства гранул. Предыдущее испытание было проведено, чтобы оценить, можно ли прессовать биомассу из опилок при давлениях, близких к давлениям стандартов, и зарегистрировать. Для этого биомассу предварительно сушили в печи при 100 ° C в течение 24 часов; Были рассмотрены два типа систем, основанных на размерах частиц: первая представляла собой опилки в исходном состоянии, а вторая — опилки, измельченные с использованием сита 0,5 мм в мельнице CT 293 Cyclotec Sample Mill (FOSS, Дания). Для получения гранул каждого размера частиц использовали холодно-теплообменный пресс.Затем 1 г продукта прессовали под давлением 50, 100, 500 и 1000 фунтов на квадратный дюйм (344,7 кПа, 689,4 кПа, 3447,38 кПа и 6894,7 кПа). После того, как данные были найдены и установлены, а также после расчета параметров, программное обеспечение Solidworks® было использовано для создания и редактирования геометрии модели станка. Машина была спроектирована из углеродистой стали, за исключением матрицы, которая спроектирована из нержавеющей стали 304 для производства от 300 до 1220 кг / ч гранул диаметром и длиной 6 мм и 300 мм соответственно.

Также были разработаны три разные матрицы: радиальная, спиральная и шестиугольная. Радиальный тип обычно используется для производства пеллет; однако его рабочая поверхность не используется в значительной степени, в то время как конструкция рабочей поверхности спирального и гексагонального типов может улучшить производство гранул без изменения физических и химических характеристик продукта. Как известно, основная часть — это матрица, поскольку она подвержена нагрузкам и механическому трению.Таким образом, предлагаемая конструкция должна быть подтверждена численным моделированием. По этой причине конструкции матриц были численно смоделированы с помощью Software Inventor Autodesk® версии 2017 с учетом нержавеющей стали AISI 304 с физическими характеристиками, указанными в таблице 1.

Тип матрицы Радиальный Спираль Шестигранный Тип исследования Статический анализ Статический анализ Статический анализ Ср. размер элемента (часть диаметра модели) 0,1 0,1 0,1 Мин. размер элемента (доля среднего размера) 0,2 0,2 0,2 Градуировочный коэффициент 1,5 1,5 1,5 Плотность (г / см 3 ) 8 8 8 Масса (кг) 7. 00588 6,70891 6.42679 Объем (мм 3 ) 875735 838614 803348 Предел текучести (МПа) 215 215 215 Предел прочности при растяжении (МПа) 505 505 505 Модуль Юнга (ГПа) 195 195 195 Коэффициент Пуассона 0,29 0.29 0,29

Был проведен статический анализ с давлением 8,89476 МПа и 20 МПа на рабочей поверхности матрицы. Первое значение — это тип, используемый для этой машины, и оптимальное значение, наблюдаемое во время физических испытаний в холодно-холодном прессе для получения гранул из опилок; однако важно отметить, что было включено большее давление для подтверждения возможных деформаций.

4. Результаты и обсуждение

4.1. Основные компоненты гранулятора

Моделирование гранулятора, полученное с помощью программного обеспечения Solidworks®, показано на рисунке 1, и оно состоит из системы подшипников длиной и диаметром 140 мм и 80 мм, соответственно. Эта система имеет на концах подшипниковый соединитель, регулируемый винтами высокого давления; Важно отметить, что подшипник имеет регулировочную направляющую, которая регулирует рабочее давление. Его производительность составляет 60 кг / ч при скорости вращения диска от 50 до 100 об / мин для гранул диаметром и длиной 6 мм и 30 мм соответственно.

4.2. Опилки, прессованные в машине для горячего и холодного прессования

На рис. 2 показаны физические характеристики гранул, полученных в виде первичных опилок и опилок, измельченных под давлением 50, 100, 500 и 1000 фунтов на квадратный дюйм (344,7, 689,4, 3447,38 и 6894,7 кПа соответственно). .

Было замечено, что гранулы можно получать из биомассы опилок либо в виде первичных, либо размолотых с размером частиц 0,5 мм. Внешний вид гранул улучшается при увеличении давления прессования. По этой причине было решено и подтверждено, что 1000 фунтов на квадратный дюйм — это оптимальное условие для конструкции машины.

4.3. Размеры гранул

В соответствии со стандартами EN-14961-2 и CEN / TS 14691, гранулы диаметром 6 мм (Ø) являются достаточными, чтобы избежать крошения во время транспортировки. По этой причине гранулы, изучаемые в этом исследовании, были выбраны на основе этого диаметра. Параметры, учитываемые при проектировании гранулятора, приведены в Таблице S1 (Дополнительные материалы). Важно отметить, что пресс-гранулятор спроектирован на основе стандартов EN 14961-2 и CENT / TS 14691, которые определяют характеристики гранул и сертификаты для твердого биотоплива соответственно.

4.4. Сжатие опилок

Во время сжатия опилок основная функция роликов заключается в сжатии материала в отверстии круглой плоской матрицы, и, как следствие, в матрице возникают силы. По этой причине необходимо учитывать различные параметры сжатия; они упомянуты в таблицах S2 – S4 (дополнительные материалы).

Мощность гранулятора рассчитывается на основе силы, необходимой каждому валку для прижатия материала со скоростью вращения основной матрицы.Червячные передачи обычно используются на малую и среднюю мощность, не превышающую 60 кВт. В небольшом пространстве они могут получить относительно высокий коэффициент скорости. По этой причине этот тип трансмиссии был выбран для движения вала, соединенного с роликами. Червячные винты обычно изготавливаются из углеродистой стали (от 0,40 до 0,50 мас.% По C), а также из низколегированной стали с Cr и Cr-Ni. Изношенные колеса изготовлены из бронзы, состав которой зависит от скорости скольжения и напряжения трансмиссии (Таблица S5 Дополнительный материал для расчета).

Лопасти соединены с главными осями, их скорость вращения составляет 261 об / мин. Считалось, что эти лопасти расположены примерно на 5 ° по отношению к главной оси. При проектировании бункера учитывались стенки с достаточно крутым наклоном и низким коэффициентом трения. Для достижения этой цели была использована методология, представленная на Рисунке 3. Результаты показаны в Таблице S6 (Дополнительные материалы для оценки).

Для экспериментального определения функции потока материала (MF) предел текучести ограниченных опилок и основное напряжение ( σ ₁ ) были рассмотрены для построения σ ₁ против и σ ₁ по сравнению с 1 / участков (см. Таблицу 2 и Рисунок 4).На этих графиках пересечение обеих прямых линий показало критическое натяжение (CAS), которое в данном случае было примерно равным. 2 кПа. Используя CAS и (1) и (2), можно определить минимальный диаметр () (= 0,88 м):

σ 1 (кПа) (кПа) 5 2,23 10 3,16 20 4. 47 44 12 100 8 140 30

Требуется для этой машины 1 л в объеме, и по этой причине высота () и диаметр () бункера были оценены на основе следующих уравнений:

Учитывая,

и соответствуют 1,0305 м и 0,3139 м, соответственно.

4.5. Смещение

Максимальные смещения, которые давление может вызвать в радиальной матрице, были обнаружены при 0,136 мм и 0,3946 мм при 1000 фунтов на квадратный дюйм и 2900 фунтов на квадратный дюйм (6894,7 кПа и 19994,8 кПа), соответственно. Это можно увидеть на рисунке 5. Для спиральной матрицы смещение составило 0,1275 мм и 0,3698 мм при 1000 фунтов на квадратный дюйм и 2900 фунтов на квадратный дюйм (6894,7 кПа и 19994,8 кПа), соответственно (см. Рисунок 6). А для гексагональной матрицы это смещение составляло 0,1134 мм и 0,3289 мм при давлении 1000 фунтов на квадратный дюйм и 2900 фунтов на квадратный дюйм (6894. 7 кПа и 19994,8 кПа) соответственно (см. Рисунок 7).

В этом смысле анализ FEA показал, что конструкции с тремя матрицами под давлением 1000 и 2900 фунтов на кв. шестиугольный диск составляет 0,3289 при давлении 2900 фунтов на квадратный дюйм (19994,8 кПа).

Статический анализ показывает, что геометрия является ключевым фактором при проектировании матрицы; гексагональная матрица дает больше гранул в соотношении 150/72, чем гексагональная и радиальная; то есть, по сравнению с радиальной матрицей, можно удвоить производство с конфигурацией гексагональной матрицы, не влияя на ее структуру.

4.6. Фактор безопасности

Фактор безопасности — это отношение между значением и максимальной производительностью системы и значением фактически ожидаемого требования, которому она будет подвергаться; другими словами, это указывает на превышение емкости системы над ее требованиями. На рисунках 8–10 представлены результаты моделирования трех типов матриц. Значения безопасности были следующими: 0,38 и 0,13 для радиального при 1000 и 2900 фунтов на квадратный дюйм (6894,7 кПа и 19994,8 кПа), 0. 47 и 0,16 для спирали при 1000 и 2900 фунтов на квадратный дюйм (6894,7 кПа и 19994,8 кПа) и 0,55 и 0,19 для гексагональной при 1000 и 2900 фунтов на квадратный дюйм (6894,7 кПа и 19994,8 кПа).

Исходя из этих результатов, гранулятор с плоской матрицей был разработан в соответствии с европейским стандартом EN 14961-2. Результаты моделирования методом FEA показали, что конструкция радиальной, спиральной и гексагональной матриц под нагрузкой 1000 и 2900 фунтов на квадратный дюйм (6894,7 кПа и 19994,8 кПа, соответственно) не влияет на их механическую структуру.Максимальное смещение для радиального и гексагонального было 0,3946 мм и 0,3289 мм при нагрузке 2900 фунтов на квадратный дюйм (19994,8 кПа), соответственно. Они демонстрируют, что геометрия является важным фактором при проектировании; гексагональная матрица будет производить больше гранул при соотношении гексагональной / радиальной матрицы 150/72. Возможно удвоение производства конфигурацией гексагональной матрицы; эта конфигурация не повлияет на структуру машины. Гранулятор был спроектирован из нержавеющей стали 304 и углеродистой стали, производительность от 300 до 1220 кг / ч для гранул диаметром 6 мм и длиной 30 мм соответственно.Процесс производства гранул сложен, поскольку в него вовлечены разные факторы: тип биомассы, влажность, давление уплотнения, конструкция и тип материала машины, размер частиц, температура опилок и скорость вращения матрицы.

Чтобы поддержать эту конструкцию, мы делаем упор на физическом испытании на уплотнение, где ключевую роль играют давление, состав биомассы и размер частиц. Как отмечают Castellano et al. [21], состав биомассы играет ключевую роль в качестве гранул, поскольку он влияет на величину трения в матрице каналов и определяет возможность агломерации частиц.В аналогичных исследованиях изучается сырье для производства гранул: овсяница, люцерна, сорго, тритикале, мискантус и ива [22], тогда как другие изучают процент относительной влажности, который является важным фактором для производства гранул [23]. Важно отметить, что биомасса используется не только в энергетических целях; Souri et al. изучали выделение азота как фактор роста растений после производства гранулированных удобрений как добавленную стоимость коровьего навоза. Они отмечают, что для этих целей предпочтительно низкое компактное давление [6, 7].

Для численного моделирования методом FEA давление уплотнения, использованное в этой работе, составляло 6,89 МПа и 20 МПа (1000 и 2900 фунтов на кв. Дюйм), в то время как для физических испытаний учитывались четыре различных давления: 0,344, 0,689, 3,447 и 6,894. МПа (50, 100, 500 и 1000 фунтов на квадратный дюйм) соответственно.

Различные исследования, связанные с теоретическим давлением сжатия, подтверждают интервал между 188 МПа и 295 МПа. Также упоминается, что биомасса, температура, влажность и размер частиц определяют давление прессования [24].При производстве окатышей в экспериментальном масштабе сообщалось о давлении прессования 8,65–9,5 МПа [25].

Существуют различные модели для конструкции гранулятора [26]; однако результаты этого исследования методом конечных элементов и испытаний на физическое уплотнение показали, что можно производить окатыши этой конструкции в соответствии с EN 14961-2. Еще одним важным моментом является то, что конструкция станка стандартизирована для быстрого и экономичного производства.

5.Выводы

Гранулятор с плоской головкой был разработан на основе европейского стандарта EN 14961-2 (определение характеристик гранул) и стандарта CENT / TS 14691 (Европейский сертификат твердого биотоплива). Эта машина была разработана из нержавеющей стали 304 и углеродистой стали, производительность от 30 до 60 кг / час для гранул диаметром 6 мм и длиной 30 мм; Разработаны матрицы трех типов: радиальная, спиральная и гексагональная; они были сравнены посредством моделирования для лучшего производства гранул.Проект был подтвержден методом конечных элементов на трех типах матрицы, и испытания на физическое уплотнение были выполнены при различных давлениях: 50, 100, 500 и 1000 фунтов на квадратный дюйм (344,7, 689,4, 3447,38 и 6894,7 кПа).

Результаты моделирования с помощью конечных элементов показывают, что конструкции радиальных, спиральных и гексагональных матриц под нагрузкой 1000 и 2900 фунтов на квадратный дюйм (6894,7 кПа и 19994,8 кПа) не влияют на их механическую структуру; статический анализ показывает, что геометрия является важным фактором при проектировании матриц, а гексагональная матрица обеспечивает большее производство гранул в соотношении 2: 1 по сравнению с радиальным типом, в то время как испытания на физическое уплотнение показывают производство гранул под давлением. около 1000 фунтов на квадратный дюйм.

Процесс производства гранул сложен, потому что в него вовлечены различные факторы, такие как тип биомассы, влажность, давление уплотнения, конструкция и тип материала машины, размер частиц, температура опилок и скорость вращения матрицы между другими. По этой причине эта работа будет продолжена для производства различных гранул с различными физико-химическими параметрами и для анализа того, как эти параметры влияют на качество гранул. Конструкция этой машины технически стандартизирована, чтобы ее можно было построить быстро и экономично; однако его конструкция необходима для проведения соответствующих испытаний с учетом всех факторов, которые могут повлиять на производство гранул.

Номенклатура

9 0060

:	Давление ролика
:	Среднее напряжение текучести при деформации
:	Экструзия деформации
a = 0,8–0,9 и b = 1,2–1,5:	Эмпирические константы при угле от 50 ° до 60 °
:	Поверхность штампа
:	Среднее значение напряжения текучести опилок при деформации (60 МПа)
:	Начальная высота после прохождения рабочей поверхности ролика
:	Давление сжатого материала на стенку контейнера
:	Коэффициент трения между опилками и сталью
:	Начальная высота материала перед прохождением через рабочую поверхность
:	Диаметр уплотняющего ролика
:	Радиус уплотняющего ролика
:	Поверхность ролика
:	Плотность стали
:	Нормальная скорость ролика
R :	Радиус матрицы
:	Объемный расход.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Выражение признательности

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку, оказываемую Secretaría de Investigación y Posgrado (SIP) Национального политического института (IPN) Мексики в рамках проектов SIP 20192030, 201 и 20196710.

Дополнительные материалы

Таблица S1: основные параметры гранул и их соответствующие значения. Таблица S2: формула и данные параметров, связанных с сжатием опилок в матрице. Таблица S3: формула и данные параметров, относящихся к ролику. Таблица S4: формула и данные параметров, относящихся к матрице и рабочей поверхности. Таблица S5: формула и данные, относящиеся к требуемой мощности, винту и заводной головке. Таблица S6: формула и данные, относящиеся к конструкции бункера. (Дополнительные материалы)

Искусство гранулирования биомассы

Гранулирование биомассы может быть сложной задачей.Отсутствие универсального процесса означает, что это может быть больше искусство, чем наука.

Райан К. Кристиансен

Стоимость сбора, обработки, транспортировки и хранения сельскохозяйственных остатков низкой плотности и других материалов биомассы часто ставит биомассу в невыгодное положение по сравнению с ископаемым топливом.

Неустойчивое и часто высокое содержание влаги в биомассе и ее естественный распад могут снизить ее ценность. К счастью, биомассу можно конденсировать, чтобы получить однородный, конкурентоспособный топливный продукт.

Одним из методов конденсации биомассы является гранулирование. Например, кукурузную солому можно сделать в 10 раз плотнее, если ее сначала измельчить до частиц размером пять тридцать секунд перед гранулированием, согласно Алану Дерингу, младшему научному сотруднику по побочным продуктам в офисе Исследовательского института сельскохозяйственного использования в Васеке, штат Миннесота. .

Наиболее распространенной биомассой, гранулируемой для производства топлива, является древесина, в основном из опилок, щепы и стружки. Восемьдесят заводов по производству древесных гранул в Северной Америке производят 1.По данным некоммерческой организации Pellet Fuels Institute из Арлингтона, штат Вирджиния, обслуживающей промышленность по производству пеллет, 1 миллион тонн пеллет ежегодно и 23 производителя каминов производят печи на пеллетах и ​​топки для сжигания пеллет. По данным института, 800000 домов в США используют древесные гранулы для обогрева.

Древесные гранулы также используются в промышленных масштабах. В качестве примеров институт приводит сценический театр, тюрьму и ферму по выращиванию томатов.

Согласно данным Force Technology, компании промышленного дизайна из Брндбю, Дания, рынок древесных гранул больше в Европе, где в 2007 году 29 стран потребили 6 миллионов метрических тонн гранул.Компания заявляет, что Швеция была крупнейшим потребителем, за ней следуют Нидерланды, Бельгия, Германия, Австрия и Франция. Швеция была крупнейшим производителем пеллет, за ней следовали Германия и Австрия. Нидерланды и Бельгия были крупными чистыми импортерами, а Германия и Австрия — крупными экспортерами. Некоторые страны импортируют древесные отходы для гранулирования.

Поскольку древесные гранулы конкурируют с древесноволокнистыми, ДСП и ориентированно-стружечными плитами за сырье, в последнее время появились сообщения о нехватке древесных гранул в США.С.

Для удовлетворения спроса на топливные гранулы, отходы сельского хозяйства и промышленные побочные продукты питания гранулируются для получения топлива, хотя и в гораздо меньших масштабах. По словам Роберта Хубенера, менеджера по продажам поставщика оборудования для гранулирования Freedom Equipment LLC из Рокфорда, штат Иллинойс, продукты для гранулирования топлива приобретают все больше клиентов. «Интересным является навоз, смешанный с древесными гранулами, в основном [использованная] подстилка для животных», — говорит Хубенер. «Это продукт, от которого [хотят] избавиться многие люди. »

В Colorado Mill Equipment, Каон-Сити, штат Колорадо, поставщик оборудования для гранулирования, Марсель Мадар, менеджер по производству, говорит, что операции по гранулированию раньше были ограничены «в значительной степени для подачи», — говорит он, «но теперь топливо — это очень, очень популярный.» Мадар говорит, что его компания еженедельно получает два-три образца от компаний, заинтересованных в гранулировании. «Удивительно, какие материалы мы используем, — говорит он. «Все пытаются сделать гранулы из того, что попадает в руки. Мы в основном тестируем их, чтобы увидеть, насколько они подходят для использования в качестве топлива.Мадар говорит, что его компания помогла военным США гранулировать мусорную бумагу в кафетерии, пластмассы и пенополистирол для производства жидкого топлива путем пиролиза.

Agrecol Corp., Мэдисон, Висконсин, производитель местных растений и семян, четыре года назад начала производство гранул биомассы. По словам Марка Дудлаха, президента Agrecol, компания начала производить пеллеты для борьбы с большим количеством побочного продукта MOG (материала, отличного от зерна), образующегося во время очистки семян. «Ему не место на свалке, — говорит он, — а компостирование довольно беспорядочно.Распространение земель для нас тоже было не лучшим вариантом. Мы решили уплотнить и сжечь его ». Дудла говорит, что компания модернизировала оборудование бывшего комбикормового завода для гранулирования MOG, а затем и биомассы с полей. Agrecol использует гранулы для обогрева своего предприятия и продает остальное.

Вызовы
Гранулировать новые формы биомассы сложно. «У нас не так уж много волос, это точно», — говорит Дудла. «Это больше искусство, чем наука».

В отчете Европейской ассоциации производителей биомассы французский агроном Оливье Пастр говорит, что недревесная биомасса обычно содержит больше гемицеллюлозы и меньше целлюлозы и лигнина, чем древесина, что придает ей меньшую прочность на растяжение и сжатие.По его словам, в Европе Датский технологический институт проверяет, какие комбинации биомассы лучше всего подходят для производства и сжигания пеллет. Деринг говорит, что AURI делает то же самое для своих клиентов.

AURI проверяет, как биомасса должна быть предварительно обработана и измельчена для получения высококачественных гранул. «Нам нравится видеть гранулы с индексом долговечности на уровне 92% или выше», — говорит Деринг, который определяется путем переворачивания гранул в течение определенного периода времени, чтобы определить объем произведенной мелочи.«Вы можете изготавливать гранулы, которые на 99 процентов долговечны, — говорит он, — но обычно вы жертвуете производительностью в тоннах в час».

«Речь идет о глянцевом блеске на стороне гранулы, — говорит Дудла, — [чтобы] когда она попала к конечному пользователю, она не содержала много пыли».

Хубенер говорит, что требования к качеству гранул могут быть разными. «У нас есть длинный список вопросов, которые мы задаем всем нашим клиентам», — говорит он. «Некоторые клиенты планируют сжигать все производимое ими топливо, и в этом случае им идеально подойдут некачественные гранулы. [Но] если они планируют отправить его на барже или за границу, им придется производить очень твердые окатыши ».

Для производства гранул биомассу необходимо сначала очистить от загрязнений. Затем чистая биомасса измельчается в молотковой мельнице или измельчается до однородного размера, который должен быть меньше толщины получаемых гранул. Измельчение биомассы помогает снизить мощность, которую должен производить гранулятор. Если биомасса имеет высокое содержание влаги, ее необходимо высушить до содержания влаги примерно 10 процентов.

В то время как содержание лигнина в древесине обычно достаточно для связывания гранул, другие формы биомассы требуют специального кондиционирования для их укрепления. Иногда необходимо добавлять связующие, такие как крахмал, сахар, парафиновые масла или лигнин, чтобы биомасса стала податливой.

Перед гранулированием смесь необходимо кондиционировать с помощью воды различной температуры или пара. «Кукурузная солома имеет более низкую температуру стеклования, чем просо», — говорит Деринг. «Вы можете получить очень прочные гранулы из кукурузной соломы при температуре 165 градусов по Фаренгейту, в то время как для получения эквивалентных гранул из просо проса вам необходимо достичь температуры выше 200 градусов, часто 210 или 220 градусов.»

После кондиционирования биомасса подается в гранулятор. Внутри мельницы валки выдавливают смесь через перфорированную плоскую или кольцевую головку, которая эффективно конденсирует продукт в форму гранул. Затем горячие гранулы необходимо охладить до затвердевания. Затем они просеиваются для отделения остаточной мелочи, которую можно использовать повторно.

Изменение толщины фильеры гранулятора, а также скорости измельчения, температуры и давления являются ключевыми факторами для оптимизации эффективности гранулирования и качества гранул.

«Все штампы разные, — говорит Дудла. «Ролики, которые выдавливают [биомассу] через матрицу, тоже разные, и это важно наблюдать».

Деринг соглашается. «Все пеллеты используют по-разному», — говорит он. «Для них требуются матрицы для гранул разного размера или толщины. Одна матрица не подходит для всех».

Дудла говорит, что, поскольку некоторая биомасса может быть довольно абразивной, могут быть добавлены дополнительные продукты для увеличения срока службы гранулятора. «В любой день или неделю очистки семян в этой партии может быть от шести до восьми различных видов прерий», — говорит Дудла.«Мы не регулярно гранулируем вещи дважды одним и тем же способом. Если вы можете получить от 2 000 до 2 500 часов из штампа, у вас, вероятно, все хорошо». Дудла говорит, что между циклами гранулирования Агрекол промывает матрицу, гранулируя зерно, например кукурузу. «Эти штуки также хорошо смазываются из-за масел и прочего», — говорит он.

Масштабирование
По мере того, как все больше штатов США и канадских провинций принимают или увеличивают стандарты портфеля возобновляемых источников энергии для электроэнергетических предприятий, все больше энергетических компаний рассматривают возможность сжигания древесных пеллет в угольных котлах. Компания Ontario Power Generation Inc., базирующаяся в Торонто, Онтарио, со значительным успехом испытывала совместное сжигание древесных пеллет с низкосернистым лигнитом на своей генерирующей станции Атикокан в Атикокане, Онтарио.

Но коммунальные предприятия не ограничиваются гранулированной древесиной. Vattenfall AB, европейская компания по производству тепла и электроэнергии со штаб-квартирой в Стокгольме, Швеция, модернизирует свою электростанцию ​​Amager мощностью 438 мегаватт в Копенгагене, Дания, для совместного сжигания пеллет из соломы с углем. Завод, который поставляет как тепло, так и электричество, сжигает 70 000 метрических тонн пеллет и 700 000 метрических тонн угля в год.Компания рассчитывает увеличить долю окатышей до 150 000 метрических тонн в этом году.

В США за последние шесть лет в AURI наблюдается постоянный рост интереса со стороны предприятий к гранулированию недревесной биомассы, частично вызванный спорадическим повышением цен на древесину, говорит Деринг. «[Они] ищут топливные гранулы для замены природного газа, — говорит он, — или рассматривают уплотненное твердое топливо для совместного сжигания с углем. Мы работаем с некоторыми коммунальными предприятиями, исследуя этот потенциал».

«Большой спрос, как мы видим прямо сейчас, будет на электростанции, работающие на угле, — говорит Дудла.«Мы участвовали в некоторых испытательных сжиганиях [с] некоторыми электростанциями, и они пытаются увидеть, какими будут выбросы. Пока что они возвращаются довольно многообещающими».

Пастр отмечает, что технология сжигания в псевдоожиженном слое, используемая на электростанциях, по своей сути является гибкой и может сжигать топливо с широким диапазоном теплотворной способности, содержания золы и влаги, а также они успешно используются для совместного сжигания древесины, биомассы и отходов. к углю.

Однако, прежде чем энергетические компании смогут использовать гранулы из биомассы, они должны решить проблемы выбросов.Пастр отмечает, что по сравнению с древесиной сельскохозяйственные остатки обычно имеют более высокое содержание азота, серы, хлора и калия из-за более широкого использования удобрений, пестицидов и гербицидов в сельском хозяйстве. Он говорит, что агропеллеты следует в первую очередь использовать на крупных установках сжигания, оборудованных сложными системами контроля горения и очистки дымовых газов. В отчете для Pellets Atlas, получившего название pellets @ las, проекта, финансируемого Intelligent Energy Europe для Европейского Союза, Мартин Юнгингер, исследователь из Утрехтского университета в Нидерландах, отмечает, что неизвестные выбросы от гранул биомассы являются одним из основных факторов, препятствующих развитие более крупного рынка пеллет из недревесной биомассы.

Дудла говорит, что наличие энергетической компании в качестве клиента критически важно для организации крупномасштабных операций по гранулированию. «Я думаю, что для того, чтобы один из этих крупных заводов потратил от 5 до 15 миллионов долларов, вам понадобится прочный якорь», — говорит он.

Но, как и многие пионеры возобновляемых источников энергии, Дудла говорит, что экономика не всегда является главной движущей силой. «Наша цель в Agrecol — не увидеть еще одну монокультуру на миллионах акров, — говорит он, — а создать экологически безопасную и устойчивую кормовую смесь, которая, как мы надеемся, содержит достаточно лигнина, чтобы мы могли отучить себя от количества используемого азота.