Производство пеллет: оборудование, технология, пеллетная линия

Развитие рынка пеллет – достойной альтернативы традиционным видам топлива – началось в нашей стране относительно недавно. Увеличение на данном рынке числа потребителей, использующих данное топливо для работы твердотопливных котлов высокой мощности, применяемых для обогрева промышленных объектов и крупных жилых строений, привело к тому, что все большее количество компаний, работающих в различных сферах, задумывается над приобретением оборудования для производства пеллет. По прогнозам специалистов, спрос на пеллеты в России будет только расти. Прежде всего это относится к топливным гранулам из опилок.

Мини-линия для изготовления топливных гранул состоит из нескольких технологических участков

При организации пеллетного производства (впрочем, как и любого другого) следует в первую очередь изучить все его нюансы, а также познакомиться с оборудованием, которое применяется для его практической реализации.

Технологический процесс производства пеллетного топлива

Для того чтобы изготовить пеллеты из опилок, с исходным материалом необходимо совершить целый перечень технологических манипуляций, каждая из которых решает определенные задачи.

Технологический процесс производства пеллетов из опилок – это последовательность определенных действий, выполняемых при помощи соответствующего оборудования.

Такими действиями, в частности, являются:

• очистка опилочной массы от посторонних примесей;
• предварительное измельчение очищенного материала;
• сушка сырья для пеллет;
• финишное измельчение уже высушенных опилок;
• доведение уровня влажности подготовленного материала до требуемого значения;
• процесс гранулирования опилочной массы;
• охлаждение готовой продукции и ее упаковка.

Промышленная схема производства пеллет

Поскольку все вышеперечисленные этапы технологического процесса производства топливных гранул осуществляются с определенной целью и имеют большое значение для получения качественной продукции, на каждом из них следует остановиться более подробно.

Оценка качества исходного сырья

Основное влияние на качество пеллет оказывают характеристики сырья. Важными в данном случае являются такие параметры, как тип древесины, из которой были получены опилки, степень их загрязненности посторонними примесями, влажность и размер фракций.

Хранилище для опилок должно быть сухим, вместительным и соответствовать нормам пожарной безопасности

Качественные характеристики материала для изготовления пеллет и степень его подготовки к производственному процессу определяют технологию получения готовой продукции, а также выбор оборудования. При этом необходимо учитывать следующие нюансы.

• В том случае, если влажность исходного материала достаточно высокая, для приведения ее к нормальным показателям потребуются мощные сушилки. Применение такого оборудования в процессе производства пеллет приведет к увеличению как энерго-, так и трудозатрат при реализации технологического процесса.
• Если в составе исходного сырья содержится много древесных частиц крупного размера, то в составе производственной линии по изготовлению пеллет должна присутствовать не только дробилка, но и оборудование для сепарации измельченной массы. Эксплуатация такой производственной линии также будет связана с повышенными энергозатратами.
• Эффективность технологического процесса и стабильность работы линии по производству пеллет во многом зависят от того, насколько однородным по породе древесины является исходный материал.
• Оценивая качество опилочной массы, которую планируется использовать для производства пеллетного топлива, следует обращать внимание на наличие в ее составе древесной коры, гнили и отходов от переработки старой древесины. Большое количество подобных включений в общей массе для производства топливных гранул снижает их энергетическую ценность и, соответственно, уменьшает стоимость готовой продукции.
• В составе исходного сырья могут содержаться такие посторонние примеси, как песок и камни. В этом случае пеллетная линия должна быть оснащена специальными улавливающими устройствами. Решает проблему с такими примесями и предварительная промывка материала, но в любом случае это увеличивает производственные расходы и, соответственно, себестоимость готовой продукции.

Таким образом, следует оценить характеристики опилочной массы, прежде чем пустить ее на производство пеллетов.

Для измерения влажности опилок используются влагомеры, состоящие из электронного блока и датчика, зонд которого размещается на конвейере или в бункере

Процесс предварительного измельчения опилок

В большинстве случаев для производства пеллет используются отходы деревообрабатывающих предприятий, которые поступают на пеллетное производство без предварительной сортировки. Естественно, что в таких отходах, кроме самих опилок, содержатся и другие составляющие – древесная кора, крупные щепки, бруски, горбыль и др.

Рабочими органами дробилок, используемых для грубого измельчения материала, являются вращающиеся молотки

Для того чтобы привести сырьевую опилочную массу в однородное состояние по размеру содержащихся в ней фракций, используется измельчитель. В качестве такого оборудования на стадии предварительного дробления сырьевой массы применяются молотковые дробилки, относящиеся к дековому типу. Дробилка данного типа может успешно использоваться для опилок, влажность которых доходит до 80 %, при этом практически не происходит их налипания на элементы внутренней конструкции оборудования.

Устройство молотковой дробилки для древесины

Процесс сушки

На пеллетное производство может поступать сырьевая масса с различной степенью влажности, при этом непосредственно при прессовании значение данного параметра не должно превышать 8–12 %. Таким образом, линия по производству пеллет должна содержать в своем составе установку для сушки сырья, в качестве которой, как правило, используется сушильный барабан. Для подачи влажного сырья в такое оборудование используются транспортеры шнекового типа, что является наиболее экономичным вариантом решения данного вопроса.

Схема многоконтурной аэродинамической сушилки

Аэродинамическая сушилка опилок, основу которой составляет сушильный барабан с возможностью регулирования скорости вращения, включает в свой состав несколько технических устройств:

1. источник генерации и подачи горячего воздуха, работающий на природном газе или на любом другом виде топлива;
2. циклон, в который опилочная масса поступает после сушки;
3. бункер-накопитель, из которого опилки подаются в рабочую камеру сушильного барабана;
4. циклоны, в задачи которых входит очистка топочных газов от пыли, а также улавливание частиц мелкой фракции, содержащихся в просушиваемом сырье;
5. дымосос, обеспечивающий проход горячего воздуха с определенной скоростью через камеру сушильного барабана и воздушные каналы циклонов;
6. шнековые транспортеры – оборудование, обеспечивающее подачу влажного сырья в камеру сушильного барабана и транспортировку уже высушенных опилок в бункер-накопитель.

Сушильный комплекс производительностью до 1000 кг/час с печью, работающей на дровах, опилках или щепе

Процесс сушки опилок, для осуществления которой используется сушилка аэродинамическая, выглядит следующим образом.

• Опилочная масса, которую необходимо просушить, подается в камеру сушильного барабана, ось вращения которого расположена в горизонтальной плоскости. При вращении такого барабана контролируется равномерность распределения в его рабочей камере загруженной сырьевой массы. Чтобы обеспечить безопасность процесса сушки опилок в барабане, в его конструкции предусмотрен специальный взрывной клапан.
• Ворошение опилок в сушильном барабане, что позволяет более оперативно и равномерно просушить их в потоке горячего воздуха, обеспечивают специальные лопатки, закрепленные на стенках рабочей камеры устройства.
• После просушивания до требуемого уровня влажности опилки из барабана поступают в циклон, где происходит их осаждение и дозированная подача в накопительный бункер.
• Очистка использованного горячего воздуха от древесной пыли также обеспечивается при помощи циклонного оборудования.
• За соблюдение всех режимов работы сушильного оборудования отвечает блок автоматики.

Технология дробления

Технология производства пеллет из опилок предусматривает, что сырье, поступающее в гранулятор, не должно содержать в своем составе частиц, длина которых превышает 4 мм. Большинство современных моделей оборудования для производства топливных пеллет работает на сырье, размеры частиц которого составляют не более 1,5 мм, а насыпная масса находится в пределах 150 кг/м3. Для достижения таких параметров сырья перед его подачей в прессовальное оборудование используется измельчитель. Как правило, это дробилка молоткового типа, которая способна работать с опилочной массой, имеющей влажность не выше 25 %.

Измельчитель, при помощи которого выполняется финишное дробление опилочного сырья, должен соответствовать определенным показателям производительности как по перерабатываемому сырью, так и по создаваемому воздушному потоку.

Объясняется это тем, что измельчитель, которым оснащается линия для производства пеллет, не только выполняет функции дробления, но и формирует воздушный поток, удаляющий измельченное сырье из рабочей камеры оборудования. Именно поэтому, выбирая измельчитель, следует ориентироваться на характеристики управляющего циклона.

Роторно-молотковая дробилка, предназначенная для измельчения древесной массы в процессе производства топливных пеллет

Подача сырья в накопительный бункер

Подача в циклонное оборудование измельченного в молотковой дробилке опилочного сырья, как уже говорилось выше, обеспечивается за счет давления воздуха, создаваемого при вращении молотков в рабочей камере. Задача циклона, которым оснащается практически любая современная линия производства пеллет, заключается в том, чтобы отделить опилки от потока воздуха, транспортирующего их из измельчительного устройства. Работает такая установка следующим образом.

1. Поток воздуха, поступающий в циклон вместе с измельченными опилками, закручивается по спирали.
2. Под действием центробежной силы опилки, двигающиеся вместе с потоком воздуха, прижимаются к стенкам рабочей камеры оборудования.
3. Постепенно теряя скорость, опилки под действием силы тяжести осаждаются в нижней части камеры циклона, а воздух, вместе с которым они перемещались, выходит через выхлопную трубу.
4. Накапливающиеся в нижней части камеры оборудования опилки выгружаются в накопительный бункер.

В состав линии производства пеллет входит входит циклон отвода сухой биомассы

Доведение влажности опилочной массы до требуемого уровня

После нескольких этапов предварительной подготовки опилки могут стать слишком сухими, что не позволит сформировать из них гранулы с плотной и однородной внутренней структурой. Производство пеллет из опилок предполагает, что их влажность непосредственно перед прессованием должна находиться в пределах 8–12 %. Если данное требование не выдерживается, прессуемое сырье необходимо дополнительно увлажнить.

Современное оборудование для производства пеллет из опилок оснащается шнековыми смесителями, в которых повышение влажности сырья осуществляется при помощи подаваемого в них под давлением пара. При выполнении такого технологического процесса следует постоянно мониторить уровень влажности опилочного сырья, чтобы вовремя прекратить обработку паром.

Формирование топливных гранул

Основная технологическая операция, которую выполняет для производства пеллет оборудование, – это формирование из рассыпчатого опилочного сырья гранул с плотной и однородной внутренней структурой. Для осуществления такой процедуры на современных линиях по производству пеллет устанавливают устройства с матрицами круглого или плоского типа. Оборудование, оснащенное матрицами круглого типа, больше подходит для того, чтобы прессовать материалы, не отличающиеся высокой твердостью. На таком оборудовании, в частности, производят не топливные гранулы, а пеллеты из более упругих и мягких материалов, которые применяются в химической, комбикормовой и пищевой промышленности.

Пресс-гранулятор с матрицей кольцевого типа

Изготовление древесных пеллет, оборудование для производства которых по принципу своего действия мало чем отличается от устройств, предназначенных для прессования более мягкого сырья, осуществляется при помощи матриц плоского типа. Производственный процесс по формированию пеллет, выполняемый на оборудовании как с круглыми, так и с плоскими матрицами, выглядит следующим образом. Катки с ребристой рабочей поверхностью, перекатываясь по поверхности матрицы, продавливает через отверстия в ней рассыпчатое сырье, формируя из него плотные гранулы цилиндрической формы. Длина готовых пеллет, выходящих с обратной стороны матрицы, регулируется при помощи специального ножа, совершающего возвратно-поступательные движения.

Толщина стенки матрицы зависит от диаметра рабочих отверстий

Заключительные этапы технологического процесса

Поскольку пеллеты, выходящие из прессового оборудования, разогреты до значительной температуры, их необходимо принудительно охладить, чтобы не допустить их «запаривания» в герметичной упаковке, что приведет к их насыщению влагой. Пелетами, которые подвергнутся такому процессу, нельзя будет пользоваться в качестве топлива. На современных производственных линиях по производству пеллетного топлива для осуществления технологической операции охлаждения применяется специальное оборудование, представляющее собой прямоточные колонны, в которых через готовые гранулы пропускается поток охлажденного воздуха.

Гранулы из охладительной колонны по транспортеру поступают в бункер готовой продукции, а затем отправляются на фасовку

Современные мини-линии по производству топливных гранул и линии более высокой производительности также комплектуются дозирующими устройствами и оборудованием, позволяющим оперативно упаковывать готовую продукцию в тару требуемого объема и веса.

Технологический процесс

Вне зависимости от того, какие станки используются для изготовления топливных гранул, процесс производства состоит из таких технологических операций, как:

1. Очистка и предварительное измельчение сырья, которое доводят до такого состояния, чтобы длина его частиц не превышала 2,5 мм.
2. Сушка опилочной массы, влажность которой доводится до уровня 9–12 %.
3. Финишное измельчение на станке, которое выполняется для того, чтобы максимальная длина частиц, составляющих опилочную массу, не превышала 1,5 мм.
4. Смешивание измельченного сырья с водой или его обработка горячим паром (данная технологическая операция применяется в том случае, если уровень влажности опилок после сушки и измельчения опустился ниже минимально допустимого значения).
5. Прессование опилочной массы, в результате которого из нее и формируются гранулы цилиндрической формы (для практической реализации данной технологической операции в производственных условиях могут использоваться матричные установки цилиндрического или плоского типа; в домашних условиях для формирования топливных брикетов подойдут самодельные установки рычажного, винтового или гидравлического типа).
6. Охлаждение готовых пеллет, которые в процессе их формирования с использованием высокого давления самопроизвольно нагреваются до значительной температуры.
7. Сортировка готовых топливных гранул и их упаковка.

Технологическая линия по производству пеллет

Отходы, возникающие после осуществления вышеописанного технологического процесса, могут быть подвергнуты вторичной переработке. При этом пеллеты из них создаются по такому же алгоритму.