Пеллеты или топливные гранулы. Преимущества и недостатки топливных пеллет
Пеллеты или топливные гранулы. Преимущества и недостатки топливных пеллет
Пеллеты представляют собой экологически чистое топливо природного происхождения с уровнем содержания золы не более 3%. В качестве исходного материала для производства топливных гранул в большинстве случаев используют отходы деревообрабатывающих производств и сельскохозяйственной промышленности. Ранее данные виды отходов просто вывозились на полигоны захоронения, где впоследствии гнили и по прошествии некоторого количества времени воспламенялись или в лучшем случае начинали тлеть.
Топливные гранулы не содержат в своем составе пыли и спор, менее подвержены самовозгоранию и не вызывают аллергических реакций у людей во время горения. Основным отличием топливных гранул от древесины является более высокий уровень сухости, так как уровень влажности пеллет, в отличие от древесины, составляет всего 8–11% против 30–50% у сухих дров. Кроме этого, уровень плотности топливных гранул более чем в два раза выше, чем у древесины. В результате чего данные качества обеспечивают топливным гранулам более высокий уровень теплопроводности в отличие от дров или щепы, так как в процессе сгорания одной тонны топливных гранул выделяется более 3,5 тысяч киловатт/часов тепла, что более чем в 1,5 раза больше, чем могут обеспечить традиционные дрова.
Помимо всего прочего в качестве преимущества топливных гранул можно считать высокую и постоянную насыпную плотность, обеспечивающую максимально удобную транспортировку данного материала на большие расстояния. Небольшие размеры, правильная форма и однородность консистенции топливных гранул обеспечивают удобство пересыпания данного материала через специальные рукава, тем самым предоставляя возможность полной автоматизации процессов погрузки–разгрузки и сжигания данного вида топлива.
Топливные пеллеты. Из чего и как делают пеллеты
Привлекательность топливных гранул как топлива для домашних котлов вызвана в первую очередь удобством использования. Пеллетные котлы отличаются высокой степенью автоматизации и требуют к себе внимания гораздо реже, чем обычные твердотопливные. Что же касается теплотворной способности, то у сухих дров (15% влажности) и пеллетов (8%) она отличается на 20—25%, притом что последние занимают гораздо меньший объем.
Для справки. Древесина, чтобы достигнуть влажности 15%, должна сохнуть в обычных условиях не менее 2 лет. Тогда ее теплота сгорания достигнет 4—4.5 кВт/кг, в то время как 1 кг гранул (древесных) при сжигании выделяет от 4.5 до 5 кВт тепла.
В промышленном производстве пеллеты обычно изготавливают из таких видов сырья:
- любые отходы древесины, в том числе опилки и щепа;
- солома зерновых культур;
- отходы переработки семян подсолнечника и гречихи (шелуха).
Наиболее распространены топливные гранулы, сделанные из опилок и прочих отходов деревообработки. Агропеллеты, изготавливаемые из шелухи и соломы, по цене дешевле древесных, но их качество хуже из-за повышенной зольности. Так что для домашних умельцев наибольший интерес представляет изготовление пеллетов из опилок.
Технология промышленного производства древесных пеллетов состоит из 5 основных операций:
- Дробление и измельчение. Отходы доводят до частиц одного размера с помощью промышленных дробилок.
- Высушивание до влажности не выше 10%. Существует несколько видов сушилок, но их объединяет одно обстоятельство: для испарения влаги из дерева нужно затратить тепловую энергию.
- Обработка сырья паром для лучшей формовки гранул. Влажность при этом увеличивается незначительно.
- Прессование опилок в пеллеты на специальном прессе – грануляторе под давлением порядка 300 Бар.
- Остывание и упаковка готовой продукции.
В заводских условиях, где необходимо оборудование с высокой производительностью, чаще всего применяется пресс для пеллет с цилиндрической матрицей. Она представляет собой перфорированное кольцо из толстого листового металла, по внутренней поверхности которого ходит несколько катков. Сырье подается к ним с помощью шнека, после чего опилки вдавливаются катками в отверстия матрицы. Выходящие с наружной стороны «колбаски» обрезаются в размер специальным ножом.
Есть и плоский тип матриц, используемых в грануляторах для пеллет меньшей производительности. Это лист металла толщиной не менее 20 мм круглой формы с множеством отверстий. В таком прессе для опилок катки находятся сверху и продавливают сквозь отверстия матрицы сырье, поступающее из бункера. Такие станки могут иметь небольшие размеры, а потому хорошо подходят для изготовления пеллет в домашних условиях своими руками.
Для справки. Клеящим веществом, связывающим опилки в прессе воедино, является лигнин. Он выделяется из мелких частиц дерева при воздействии высокого давления.
Древесные пеллеты. Пеллеты: широкий спектр использования
В последние годы слово «пеллеты» все чаще встречается в лексиконе российского потребителя. Но пока еще большинство знает о пеллетах только то, что это древесные топливные гранулы, которые используются в теплоэнергетике. На самом деле эксплуатационные свойства пеллет позволяют использовать их для разных нужд в разных сферах. В этой публикации мы расскажем о некоторых областях применения древесных гранул.
Использование пеллет для обессеривания биогаза
Одним из направлений деятельности немецкой компании UGN-Umwelttechnik GmbH, специализирующейся на технологиях защиты окружающей среды от всевозможных рисков загрязнения, является поиск эффективного решения обессеривания биогаза. Биогаз выделяется в результате анаэробного брожения из органических веществ, таких как навоз животных, помет птиц, субстрат из отходов предприятий агропромышленного комплекса, бытовые отходы и т. д., под действием бактерий. Биогаз используется в первую очередь для генерации тепловой и электрической энергии, в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания автотранспорта, а в странах Европейского союза его после полной очистки направляют даже в общую сеть депонирования и распределения природного газа, так как по физико-химическим характеристикам он почти не отличается от природного.
В биогазе в значительном количестве содержатся соединения серы, в основном сероводород H2S, это вызывает коррозию металла и зашлаковывание форсунок в двигателях и котельном оборудовании и приводит к загрязнению окружающей среды. Поэтому перед использованием биогаза его необходимо очистить (обессерить). Для обессеривания биогаза применяются три метода.
Физико-химический метод обессеривания биогаза
- в субстрат перед ферментацией добавляют соли железа, после чего образуются труднорастворимые сульфиды железа;
- биогаз пропускают через сухие абсорбционные фильтры, наполнителями которых служат спрессованные соединения железа, например, гидроксид железа (в этом случае происходит химическая реакция сероводорода и гидроксида железа с получением сернистого железа), серу отделяют при продувании воздухом;
- биогаз пропускают через фильтры с активированным углем.
Биологический метод обессеривания биогаза. Небольшое количество воздуха нагнетается компрессором в газовую камеру ферментатора, где благодаря действию специальных бактерий из сероводорода выделяются серная кислота, вода и сера, выпадающая в виде желтого осадка, которая затем используется в качестве питательного вещества для растений. Этот метод обессеривания был впервые применен в Германии в 80е годы прошлого века и применяется почти на всех биогазовых установках в силу простоты, довольно высокой степени очистки и меньших по сравнению с физико-химическим методом затрат как на установку оборудования, так и на его обслуживание.
Комбинированный метод обессеривания биогаза. В этом методе в той или иной степени используются оба вышеописанных.
Специалисты компании UGN-Umwelttechnik GmbH еще в 2006 году установили, что для обессеривания биогаза можно использовать пеллеты, полученные путем гранулирования отходов ЦБК. В одном из пилотных проектов - биогазовой установке мощностью 380 кВт для сельскохозяйственного кооператива Agrargenossenschaft Weidagrund e.G. Unterreichenau в Саксонии - пеллеты успешно используются для обессеривания биогаза. Ранее на этой установке применялся биологический метод обессеривания, а так как этого оказалось недостаточно, то дополнительно использовался еще и фильтр из активированного угля. Когда для очистки биогаза от серы начали использовать пеллеты, отпала необходимость и в постоянном притоке воздуха, и в довольно дорогом активированном угле, что в конечном счете привело к снижению эксплуатационных затрат. Руководитель отдела биогазовых установок и охраны окружающей среды компании UGN-Umwelttechnik GmbH Штефан Фишер поясняет: наряду с тем, что при обессеривании биогаза пеллеты отвечают всем требованиям экологии и безопасности, они могут использоваться вторично - как минеральная добавка для внесения в почву. В отличие от активированного угля на пеллетах селятся бактерии, расщепляющие сероводород на серу и воду при прохождении через них влажного биогаза, что повышает эффективность обессеривания последнего. Пеллеты после фильтрации через них биогаза не разрыхляются и не размокают, а только незначительно разбухают и сохраняют остаточную прочность, достаточную для их дальнейшей перевозки к месту утилизации - на пашню. А при добавлении в пеллеты минерального вяжущего материала, такого, например, как известь или доломит, помимо увеличения износостойкости пеллет, повышается эффективность действия бактерий.