В данной статье будет описание понятия о пеллетах, их разновидностей, сферы применения данной продукции, и, конечно же, пошагового технологического процесса их производства.
Пеллет – это твердотопливный материал, который применяется в теплоэнергетике, отоплении жилых и производственных помещений, и в последнее время набирает популярность среди жителей частных домов. Сырьем для его производства являются: отходы деревообрабатывающей промышленности (опилки, щепки, ветки, кора деревьев, горбыли).
Также применяют отходы сельского хозяйства (шелуха подсолнуха, кукурузы и гречки). Торф и солома тоже является сырьевым материалом. Представляет собой прессованные гранулы цилиндрической формы (длина 10-30 мм, ширина 6-10 мм).
Прессуются они под действием давления и высокой температурой (250-300 °С). Частички древесины и других сырьевых материалов под давлением и температурой склеиваются при помощи природного вещества лингина, которое содержится в самом сырье.
Однако использование пеллетов не ограничивается только как горючее топливо для котлов.
Они также применяются:
- В животноводстве (пеллетами посыпают полы в помещениях для животных, они выполняют функцию подстилки, хорошо впитывают влагу, согревают и сохраняют тепло).
- При уборке горюче-смазочных и технических жидкостей в автомастерских, АЗС.
- В качестве мульчи (защитной посыпки) почвы для вашего огорода или сада.
- Как топливо для гриля вместо древесного угля.
- Как наполнитель для кошачьего туалета.
- Как абсорбент для очистки газа от серы.
Основные виды
Древесные пеллеты
Изготавливаются в виде гранул цилиндрической формы из отходов древесины (опилок, щепок, коры, горбылей, некачественной древесины). Делятся на бытовые и промышленные. Бытовые пеллеты изготавливают из свежих опилок и щепок. В промышленных гранулах присутствуют другие примеси. Они бывают светлыми, коричневатыми, либо серыми.
Более светлый цвет свидетельствует о высоком качестве гранул (светлый – признак применения исключительно хорошей древесины без коры и чистых опилок). Они являются самыми популярными для отопления частных домов, так как у этого вида пеллетов самая низкая зольность, так как они не содержат пыль и кору дерева, (до 0,5 %) и хорошая теплоотдача.
Растительные пеллеты
Также производятся в гранулированном виде из отходов сельскохозяйственной деятельности (солома, шелуха подсолнуха, кукурузные и гречишные отходы). В основном конечный продукт получается темного цвета. По теплоотдаче, данные гранулы ничем не уступают, если говорить о пеллетах из шелухи подсолнечника, кукурузы и гречки, так как пеллеты из соломы уступают в этом показателе древесным пеллетам.
Но в то же время у соломенных гранул есть свои преимущества: большое количество сырья и низкая стоимость. У растительных пеллетов зольность выше (до 3%), чем у древесных, поэтому котел нужно будет чистить чаще.Данный вид предназначен для использования в промышленных целях, так как при сгорании выделяется большее количество золы.
Торфяные пеллеты
Их выполняют в виде гранул из торфа, цвет темный. Они также пользуются популярностью среди промышленных предприятий, так как обладают хорошими калорийными, экономическими и экологическими качествами. Среди частных потребителей они не получили распространения ввиду своей повышенной зольности, так как котел после использования торфяных гранул нужно будет очень часто чистить.
Можно ли изготавливать пеллеты дома
Идея наладить производство пеллет в домашних условиях часто приходит в голову людям, имеющим доступ к дешевым или дармовым отходам древесного производства, а также сельским труженикам, получающим побочные продукты основной деятельности. Теоретически, конечно, возможно все, однако следует учитывать многочисленные трудности, подстерегающие на этом пути.
Изготовление пеллет в домашних условиях (или в гараже) возможно только при наличии специальной оснастки. Отечественные и зарубежные промышленные предприятия ориентированы на средний, малый и даже микробизнес, то есть на выпуск оборудования производительностью в сотни килограммов в час. Совсем «карманные» установки, как правило, изготавливаются в КНР, но по своей долговечности оставляют желать лучшего и стоят к тому же дорого.
В некоторых источниках есть информация о том, как сделать небольшой станок для изготовления пеллет своими руками. На прилагаемом видео все выглядит просто, но на деле кустарный производитель чаще всего просто рекламирует свою продукцию.
Самодельное оборудование
Первое, на что следует обратить внимание – это матрица. Она выполняется по строгим технологическим регламентам, предусматривающим закалку с целью достижения нормативной твердости по Бринеллю (об этом уже написано выше). К тому же каждое отверстие должно иметь форму усеченного конуса на сужение к выходу, иначе сцепления молекул в грануле добиться невозможно.
Матрицу можно позаимствовать у оборудования для производства гранулированных комбикормов – там принцип тот же. Но дело в том, что практически каждая деталь установки должна быть тщательно подогнана и характеризоваться высоким квалитетом.
Впрочем, в России никогда не переводились умельцы, способные сделать из подручных материалов машину любой сложности. Однако делиться своими знаниями и навыками они по понятным причинам не спешат.
При планировании домашнего пеллетного бизнеса следует тщательно оценить общую целесообразность затеи. Если топливные гранулы владелец домохозяйства собирается использовать для обогрева своего жилища, то возможно, ему проще и дешевле бросать в топку непосредственно доступные ему отходы деревообработки. Так, кстати, в большинстве случаев, люди и делают.
В домашних условиях, возможно, есть смысл прессовать шелуху подсолнуха, если поблизости имеется завод по переработке семян. Но в данном случае речь идет скорей не о гранулах, а о брикетах. В семечковой шелухе, лузге и жмыхе очень мало лингина, поэтому конечный продукт получится излишне рыхлым.
В общем, нужны ли пеллеты или можно по старинке обойтись обычными дровами, каждый решает сам.
Требования к качеству
Основными требованиями к качеству топливных пеллетов являются:
- Гранула должна быть ровной и гладкой.
- Отсутствие трещин в гранулах, их коробления и осыпания.
- Гранула должна быть плотно спрессована.
- Готовый продукт должен иметь правильный процент влажности (она не должна превышать 15%).
- Желательно чтобы гранулы были одного размера (в основном производители изготавливают топливные гранулы длинной от 5 мм до 70 мм, а в диаметре от 6 мм до 10 мм) независимо от вида топливного пеллета.
- Отсутствие или наименьшее содержание примесей (пыль, песок) в готовой продукции, которые ухудшают качество пеллетов.
- Цвет. У древесных топливных гранул он должен быть светлым (более светлый – более качественный), так как чем меньше темных или коричневых вкраплений в пеллете, тем меньше в нем содержится коры и примесей. У торфяных и растительных гранул он темно-серый либо черный.
- На пеллетах не должно быть грибка либо плесени.
- Не должно быть никаких химикатов.
Производственный цех
Одним из факторов, влияющих на рентабельность производства древесных пеллет, является удаленность цеха от основных источников сырья. Соответственно, для уменьшения транспортных расходов при выборе подходящего месторасположения необходимо учитывать наличие в радиусе 10–12 км лесопилок, перерабатывающих предприятий и мебельных фабрик.
Размеры и планировка помещения определяются прежде всего мощностью оборудования: небольшой цех можно разместить даже в гараже, тогда как для линии, выпускающей до 500 кг пеллет в час, требуется как минимум 250 м². Кроме того, еще 200 м² нужно выделить для хранения сырья и готовой продукции. Общие требования к помещению при этом будут выглядеть следующим образом:
- Суммарная площадь — от 450 м²;
- Соответствие нормам, действующим для пожароопасных видов производства (опилки и древесная пыль считаются горючими и взрывоопасными материалами);
- Наличие водоснабжения (необходимо для работы парогенератора);
- Возможность подключения к электрическим сетям мощностью от 120 кВт (при использовании электрических барабанных сушилок — 400 кВт);
- Наличие твердого покрытия пола (станки для производства пеллет монтируются на бетонном основании толщиной от 200 мм);
- Высота потолков более 8–10 м (необходимый минимум для установки бункеров);
- Наличие подъездных путей для грузовых автомобилей.
Требования к сырью для изготовления
Данных критерий немного, но их необходимо соблюдать в полной мере:
- Сырье не должно иметь никаких примесей (камней, пыли, песка, металлического мусора, листвы).
- В нем должно содержаться как можно больше природных склеивающих веществ (лингина, смол и других клейких веществ), что ускоряет процесс изготовления и качество готовой продукции.
- Сырьевые материалы не должны быть очень влажными, хотя это исправляется во время сушки, но все же замедляет производственный процесс.
Оборудование для производства
Самым основным оборудованием для производства топливных пеллет являются:
- весы для больших упаковок (500, 1000 кг);
- станок для упаковывания;
- бункер для готовых пеллетов;
- ленточный или скребковый транспортер;
- дымосос;
- вентилятор для удаления отсева;
- охладитель;
- пресс-гранулятор;
- сушильный барабан;
- механизм для погрузки обработанного сырья в сушилку;
- котел (газовый либо на опилках);
- смеситель;
- мельница молотковая;
- дробилка (барабанная либо дисковая);
- контейнер для сырья с транспортером;
- циклоны;
- воздушные рукава;
- шнековые транспортеры;
- воздухотранспортеры;
Технология производства
Основными технологическими этапами производства топливных пеллетов являются:
Крупное дробление сырья
На этом этапе измельчаются крупные сырьевые материалы до нужных размеров (длина до 25 мм, диаметр до 2-4 мм). Нужно это для того, чтобы упростить работу пресс-гранулятора, так как чем меньше материал, тем качественнее и быстрее формируются гранулы.
Осуществляется этот процесс с помощью дробилки. Дробление может производиться несколько раз, если с первого раза не удалось достичь необходимой фракции материала. Далее по скребковому транспортеру измельченное сырье поступает в смеситель, а затем в сушильный барабан.
Сушка обработанного сырья
Этот этап является одним из главных и протекает в сушильном барабане. В него из котла по рукавам подается горячий воздух, который высушивает влагу из обработанных щепок. Высушенные щепки должны иметь влажность не менее 8%, так как в грануляторе очень сухое сырье будет хуже склеиваться, но и не более 12 %, так как готовые пеллеты будут хуже гореть в котле.
При сушке отработанный воздух под действием разряжения дымососа захватывается вместе с мелкими фракциями, которые осаждаются вниз в циклон для дальнейшего мелкого дробления, а отработанный воздух удаляется в атмосферу. При этом часть мельчайших фракций по воздушным транспортерам попадает в котел.
Мелкое дробление
Данный этап необходим для еще большего измельчения щепы и опилок ( длина до 4мм, диаметр до 1,5 мм) чтобы обеспечить более эффективную работу пресс-гранулятора. Осуществляется мелкое дробление с помощью дробильной мельницы. В нее сырье подается из циклона.
В дробилке сырьевой материал измельчается до состояния муки, а потом эта мука по воздушным транспортерам попадает в циклоны (1-й циклон для первичного отделения муки из древесины от воздуха, 2-й циклон – для вторичного, заключительного отделения). Далее после отделения воздуха, древесная мука подается на прямой шнековый транспортер. Затем с прямого на наклонный шнековый транспортер в бункер пресс-гранулятора, в котором установлен смеситель.
Корректирование влажности
Данный процесс будет проходить в специальном устройстве – смесителе. Корректирование влажности очень важное, потому что если сырье будет очень сухим (влажность меньше 8%), то склеивание сырья в пресс-грануляторе будет проходить некачественно. Для корректировки необходим смеситель. При необходимости он по своим каналам будет подавать пар или воду и на выходе получится древесная пыль с правильной влажностью.
Грануляция и прессование
Протекание этого процесса происходит в специальном пресс-грануляторе. После того как влажность сырья откорректировалась в смесителе, они поступают в гранулятор. В нем под высоким давлением пресса и высокой температурой (250-300 °С) сырье продавливается через специальную матрицу, проходя через которую, древесная пыль склеивается в гранулы цилиндрической формы.
Содержащиеся смолы и лингин в измельченной древесине являются склеивающим природным материалом. Этот клей под высоким давлением и температурой качественно склеивает частички сырья в гранулы. В грануляторе установлен неподвижный нож, который режет выдавливаемый из матрицы готовый материал в гранулы нужного размера (длина 10…30 мм, ширина 6…10 мм). Далее гранулы подаются в охладитель.
Охлаждение пеллетов
Готовые гранулы, которые только вышли из пресс-гранулятора очень горячие, поэтому их необходимо охладить. Осуществляется данная операция с помощью охладителя. Поступившие в охладительную колонку пеллеты продуваются воздухом из вентилятора, который «высасывает» горячий воздух из гранул и захватывает негранулированную древесную муку.
Горячий воздух удаляется в атмосферу, а мука – в циклон. Физико-химические свойства топливных гранул изменяются во время охлаждения, и благодаря этому они приобретают правильный уровень содержания влаги, твердости и температуры (70-90°С). Далее гранулы отправляются на расфасовку.
Расфасовывание готовой продукции
Конечный этап производства топливных гранул. Из охладительной колонки по ленточному либо скребковому транспортеру готовые гранулы поступают в бункер для готовой продукции. Бункер оборудован весами, чтобы точно знать массу упакованного пеллетами мешка. Здесь осуществляется упаковка гранулированных пеллетов в мешки (10 кг, 25 кг, 50 кг). Также упаковывают пеллеты и в большие мешки (250 кг, 500 кг, 1000 кг).
Вот собственно и весь процесс производства.
Конечным отходом при сгорании топливных пеллет является зола. Ее утилизация состоит в том, чтобы почистить ящик для золы в котле. Золу можно использовать для удобрения почвы на вашем огороде, в саду, в цветочных клумбах, так как она является отличным удобрением.
Отсюда следует сделать вывод, что как производство, так и использование топливных гранул является экологически чистым и безотходным (отходам можно найти полезное применение).
Достоинства и недостатки твердого топлива в виде топливных гранул
Основные плюсы пеллет:
- экологическая чистота (при сжигании данного вида твердого топлива углекислый газ выделяется в объемах, равных объемам, образующимся при естественном способе разложения различных древесных отходов);
- пожарная безопасность (пеллеты менее подвержены самовоспламенению, чем другие виды твердого топлива);
- оптимальная влажность (8 -10% против 30-50% у поленьев) и плотность (в полтора раза выше чем у дров);
- замечательная теплотворность, одной тонны топливных гранул достаточно для получения 3500 кВт/ч тепловой энергии;
- постоянная и очень высокая насыпная плотность, что облегчает логистику, погрузку и транспортировку пеллет;
- однородность структуры по форме, размерам позволяет автоматизировать все процессы погрузки-загрузки и сжигания в котлах топливных гранул.
Минусы пеллет:
- высокая стоимость твердого топлива на современном этапе;
- для сжигания пеллет необходим специальный пеллетный котел, оборудованный автоматикой, который также стоит дороже;
- низкий объем предложений на рынке, ситуация со временем исправится, но пеллеты необходимо покупать про запас и обеспечивать складское хранение, не допуская попадания избыточной влаги.
Сравнение технологий производства пеллет
Из древесины
Этапы производства гранул из древесины:
- Крупное дробление древесных отходов в молотковой дробилке.
- Просушка измельченной древесины в сушильном барабане.
- Мелкое дробление (доведение до состояния древесной пыли).
- Контроль влажности в смесителе (при необходимости подача пара либо воды).
- Прессование и грануляция топливных пеллет в пресс-грануляторе.
- Охлаждение готовых гранул цилиндрической формы в охладителе ( температура 70- 90°С).
- Расфасовка и упаковка готовой продукции в мешки.
Из опилок
Изготовление гранул из опилок происходит так:
- Высушить опилки, чтобы их влажность не превышала 12%.
- Взять сито, и просеять опилки, чтобы в гранулятор не попал мусор (маленькие камни, листва и т.д.).
- Измельчение опилок в молотковой мельнице.
- Если влажность составляет ниже 8%, измельченные опилки необходимо подать в смеситель (повысить влажность до 8-10%).
- Грануляция пеллетов из опилок.
- Охлаждение и просушка гранул в охладителе.
- Упаковка пеллетов из опилок в бумажные мешки.
Из соломы
Производство пеллетов из соломы:
- Измельчение соломы (длина до 4 мм).
- Повторное дробление в мельничной дробилке.
- Просушка в сушильном барабане.
- Контроль влажности измельченной соломы в смесителе (подача воды или пара).
- Прессовка и грануляция соломенной муки.
- Охлаждение гранул соломы в охладителе.
- Упаковка соломенных пеллетов.
Из горбыля
Пеллеты из горбыля производят следующим образом:
- Обработка горбылей в рубильной машине (длина щепы до 50 мм).
- Дробление щепы в молотковой дробилке.
- Просушка щепы горбыля в сушильном барабане (влажность от 8 % до 12%).
- Мелкое дробление в мельничной дробилке (до состояния древесной пыли).
- Контроль влажности в смесителе (если влажность ниже 8 % подается пар или вода).
- Грануляция древесной муки горбыля в пресс-грануляторе.
- Охлаждение цилиндрических гранул горбыля.
- Упаковка пеллетов из горбыля в мешки.
Из торфа
Технология изготовления торфяных топливных гранул такова:
- Необходимо выложить торф, чтобы он просушился естественным путем.
- Его необходимо очистить от мусора (корни растений, листвы, камней).
- Измельчение торфа в дробильной машинке.
- Просушить торфяную массу в сушилке до влажности не больше 12%.
- Повторно измельчить (мелкое дробление) на дробильной мельнице.
- Подать измельченную торфяную массу в пресс-гранулятор со встроенным смесителем для грануляции торфа и обработки паром.
- Охладить торфяные пеллеты в охладительной колонке.
- Упаковать готовые топливные гранулы в мешки.
Регистрация и лицензирование бизнеса
Очень важно уже на стадии работы над бизнес – планом понять, каким образом будут осуществляться основные виды обеспечения деятельности предприятия: информационное, налоговое и юридическое. Для осуществления деятельности проще всего зарегистрировать ООО или ИП. Для нашего предприятия рассмотрим регистрацию юридического лица в форме общества с ограниченной ответственностью. Налогообложение – упрощенная система отчетности (доходы минус расходы).
Лицензировать бизнес по производству пеллет не нужно. При работе на экспорт пеллет следует руководствоваться следующими документами: Письмо ФТ РФ № 06-73/44165 от 14.12.2006 года и постановление Правительства № 442 от 17.07.2003 года «О трансграничном перемещении опасных отходов». Также необходимо ознакомиться с национальными стандартами на пеллеты, европейской системе сертификации EN plus.
Для реализации пеллет в России следует пройти сертификацию продукции. Стоимость сертификации для расчетов примем в размере 30 000 рублей.
В наших расчетах будем считать, что предприятие работает на внутренний рынок. Стоимость регистрации ООО – 10 000 рублей.
