Технология производства пеллет

Крупное дробление Крупные дробилки измельчают сырье для дальнейшей просушки. Измельчение должно дойти до размеров частиц не более 25×25×2 мм. Крупное дробление позволяет быстро и качественно высушивать сырье и подготавливает его к дальнейшему дроблению в мелкой дробилке.

Сушка Обычно влажные древесные отходы хранятся на бетонном полу, чтобы избежать смешивания с песком или камнями. Сырье подается в систему сушки с помощью скребкового устройства. Оператор может брать сырье с различных площадок и подавать необработанный продукт в систему сушки. Древесные отходы с влажностью более 15% очень плохо прессуются особенно прессами с круглыми матрицами. Кроме этого, изготовленные гранулы с повышенной влажностью не подходят для котлов. Поэтому сырье перед прессованием должно иметь влажность между 8 и 12%. Для качественного продукта влажность должна составлять 10% +/ - 1%. Сушилки бывают барабанного и ленточного типа. Выбор типа сушилки определяется видом сырья (щепа, опилки), требованиями к качеству продукции и источником получаемой тепловой энергии. В пеллетном производстве сушка является наиболее энергоемким процессом. Для сушки опилок расходуется приблизительно 1 МВт энергии на тонну выпариваемой влаги или для практического расчета можно принимать, что на 1 т гранул требуется теплота сгорания от 1 плотного мі древесины. Оптимальным решением является сжигание коры в топке сушильной установки.

Мелкое дробление В пресс сырье должно заходить с размерами частиц менее 4 мм. Поэтому дробилка измельчает сырье до необходимых размеров. Для качественного продукта насыпной вес после измельчения должен составлять 150 кг/мі +/- 5%, а размер частиц не более 1,5 мм. Молотковые мельницы — наиболее подходящие устройства для измельчения волокнистой стружки, опилок или щепы.

Водоподготовка Сырье с влажностью менее 8% плохо поддается склеиванию во время прессования. Поэтому слишком сухое сырье также плохо. Для этого нужна установка дозирования воды в смесительной емкости. Лучший вариант — это шнековые смесители, в которых встроены входы для подачи воды или пара. Добавление горячего пара требуется, если прессуются твердые сорта древесины (дуб, бук), или сырье залежалое, некачественное. Для мягких сортов древесины хвойных пород достаточно добавления воды в смесителе.

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

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

Установки получения из биотоплива жидкого и газообразного топлива.

Биотопливо может использоваться для прямого получения тепла (в этом случае сжигают высушенную биомассу или получаемый из нее древесный уголь) или для производства электроэнергии (в этом случае из биотоплива получают метан, который используют в автономных топливных электростанциях в качестве газообразного топлива приводных двигателей).

Процесс метана (СН4) из биомассы называется анаэробной переработкой. Как следует из названия процесса (анаэробная) он протекает в отсутствии кислорода воздуха. На рисунке показана функциональная схема анаэробной установки, а на рисунке — ее схематическое устройство.

Рисунок 1. Функциональная схема анаэробной установки производства.

Рисунок 2. Установка для получения биогаза: 1 — вентиль, 2 — корпус, 3 — поршень, 4 — биомасса Получение биогаза происходит следующим образом.

Поршнем 3 выдавливается воздух из биомассы. Затем вентиль закрывается и производится подогрев биомассы без доступа воздуха. Подогретая биомасса интенсивно перемешивается поршнем, имеющим лопатки. В перемешиваемой нагретой биомассе протекают процессы анаэробного брожения и начинает выделяться биогаз, в котором большинство составляет метан СН4. Под давлением биогаза поршень приподнимается, и газ выпускается промежуточную емкость. Метан из промежуточной емкости после очистки компрессором закачивается в резервуар для хранения и последующего использования. Применение установок для получения биогаза в настоящее время становится все более перспективным.

Кроме получения газообразного топлива из биомассы можно получать твердое (брикетированное или гранулированное) топливо и жидкое топливо (метанол).

Функциональная схема установки для получения жидкого топлива приведена на рисунке 3.

Полученное топливо представляет собой метиловый спирт и может использоваться совместно с бензином в определенных пропорциях. Обобщающим способом получения твердого (древесный уголь), газообразного (биогаз) и жидкого (смолы и масла) биотоплива является пиролиз. Схема пиролиза приведена на рисунке 4.

К.п.д. пиролиза определяется отношением теплоты сгорания произведенного биотоплива к теплоте сгорания исходной биомассы, и достигает довольно высоких значений.

Например, газогенератор на древесине, производящий водород и СО, имеет к.п.д. 90% /9/. Некоторая потеря энергии компенсируется получением биотоплива, пригодного для использования в обычных тепловых двигателях. Это позволяет уменьшить потери энергии по сравнению с простым сжиганием биомассы. Так, используя продукты пиролиза при производстве электроэнергии можно достигать более высоких значений к.п.д., чем при использовании паровых котлов.

Рисунок 3. Функциональная схема установки для производства метанола Пиролиз протекает в четыре стадии, отличающиеся температурой процесса /9/: — 100 — 120оС — подаваемый в газогенератор материал, опускаясь вниз, освобождается от влаги;

• — 275оС — отходящие газы состоят из N2, CO, CO2; в виде конденсата выделяются смолы и масла, которые могут быть переработаны в метанол или метан;
• — 280 — 350оС — протекают экзотермические реакции, в процессе которых выделяются летучие вещества.;
• — 350 — 600оС — образуется водород, метан и СО, часть углерода переходит в форму древесного угля.

Во Всероссийском институте электрификации сельского хозяйства создана промышленная пиролизная установка, производительностью 1 литр метанола за час или 1,5 м³ метана за час, перерабатывающая растительные сельскохозяйственные отходы, например, подсолнечную лузгу. Такие установки могут с успехом применяться в небольших фермерских хозяйствах. Естественно, установка по производству биотоплива не сможет решить всех энергетических проблем фермера, но способна значительно уменьшить его зависимость от рынка традиционного углеводородного топлива. В будущем применение установок по производству жидкого или газообразного топлива станет еще более эффективным. Так как ресурсы ВИЭ не ограничены, то под их запасом следует понимать ту часть энергии, которую можно использовать.