Широкий спектр использования топливных гранул. Как расширить сырьевую базу для производства топливных гранул

Широкий спектр использования топливных гранул. Как расширить сырьевую базу для производства топливных гранул

Производство древесных пеллет с добавлением других видов биомассы снижает нагрузку на лесную отрасль, ослабляет конкуренцию между пеллетными и плитными производствами, улучшает экологический баланс. C месь разных видов растительной биомассы зачастую повышает качество топливных гранул.

В последние годы в Европе наблюдается устойчивый спрос на пеллеты. Огромную роль в этом играет политика ЕС в отношении климата, в частности, меры по сокращению выбросов парниковых газов в атмосферу. Около 85% мирового рынка потребления пеллет приходится на Европу. Согласно исследованию консалтинговой компании Future Metrics (США), годовое потребление только так называемых индустриальных гранул для крупных ТЭС составит к 2023 году 21,5 млн т, что почти в два раза больше сегодняшних 12 млн т. Показатель годового потребления гранул премиум-класса ENplus и DIN+ только в ФРГ превысил 2 млн т, а в Италии - 3 млн т.

Подобный резкий рост потребления пеллет в Европе привел как к негативным последствиям для лесного баланса, так и к обострению конкуренции между производителями, использующими древесное сырье в энергетике и изготовлении целого ряда видов продукции, в частности, всевозможных плит (MDF, HDF, ДСП, ДВП, ЦСП и др.), включающих щепу, некоторых видов красок, строительных блоков и кирпича, в технологии производства которых предусмотрены добавки в виде древесных опилок.

Таблица 1. Свойства разных видов биомассы

Сценарий расширения использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ), и биомассы в частности, в ЕС согласно Директиве по ВИЭ Евросоюза и Энергоконцепта 2010 федерального правительства Германии предполагает растущее применение ранее невостребованных различных биоотходов (растительной биомассы) и энергетических растений для генерации тепловой и электрической энергии. Рассматриваются только те виды биомассы с высокой энергетической плотностью (см. табл. 1), которые не потребуются производителям продуктов питания и другой востребованной на рынке продукции. К ним можно отнести траву, стручки бобовых растений, початки кукурузы, полову риса, шелуху подсолнечника, солому, скорлупу орехов, пустые (невсхожие) зерна, фруктовые косточки, косточки оливок, посадочный материал соевых бобов (стебли и стручки), костру льна, сахарный тростник, камыш, пивную дробину, барду и множество других отходов АПК, пищевые отходы (например, кофейную гущу), древесную биомассу (стволы, ветки, листья, хвою, пни), полученную в результате проведения ландшафтных работ (санитарных рубок вдоль автомобильных и железных дорог, в парках, жилых кварталах и т. п.), а также древесину быстрорастущих плантационных растений (мискантуса, ивы, эвкалипта и др.). Все перечисленные виды сырья можно применять для производства пеллет и брикетов как отдельно, так и в комбинации с одним или несколькими другими компонентами.

Виды топливных пеллет. Что такое пеллеты и их разновидности

Пеллеты или топливные гранулы — это экологически чистый вид топлива, который применяется для отопления частных домов, дач, промышленных предприятий.

Котлы, функционирующие на таком топливе, очень просты в установке и эксплуатации. Благодаря автоматической регулировке процесса отопления, не нужно постоянно контролировать работу агрегатов.

Подобные котлы делятся на два вида: с выносной горелкой (используются для обогрева зданий промышленного типа), с интегрированной горелкой (для частных домов).

Наибольшую популярность пеллеты (pellets) обрели в странах Западной Европы и Северной Америки. Однако в последнее время многие российские пользователи также отдают предпочтение данному виду топлива.

В качестве сырья для изготовления пеллетов могут выступать различные материалы, поэтому исходя из этого выделяют следующие их виды:

• древесные (чаще всего используются);
• угольные;
• торфяные;
• из соломы;
• из отходов кукурузы;
• из торфа;
• из лузги ;
• из куриного помета;
• из твердых бытовых отходов и др.

Пеллеты из лузги подсолнечника

Самым качественным сырьем считается древесина. Например, высокая эффективность отмечается у агрегатов, функционирующих на пеллетах из сосны. Такое топливо не рассыпается в порошок, что очень удобно при перевозке.

Для бытовых котлов не стоит выбирать: топливные гранулы из другого сырья (кроме древесины); гранулы, которые создавались с применением химического клея (в процессе сгорания такой топливо может выделять токсичные газы); низкокачественные пеллеты с добавлением грунта или песка (на стенках топочной камеры могут оставаться шлаки ). Все вышеописанные виды топливных гранул снизят производительность и срок службы котельного оборудования.

Белые пеллеты из дуба

Еще одна классификация пеллет основана на их сорте. Согласно этому критерию выделяются:

1. Белые пеллеты. Топливо премиум-класса: для его изготовления используется высококачественное сырье. По сравнению с другими видами сортов, цена белых гранул намного выше. В качестве сырья выступают: опилки бука, дуба и других деревьев твердых пород.
2. Темные (промышленные) пеллеты. Гранулы темного цвета, за счет того, что в них добавляют древесную кору. Подобный вид топлива отличается высокой производительностью и выделением большого количества тепла. Однако, такие топливные гранулы имеют и недостаток: показатели зольности достаточно высокие — 0,7 % и выше. Цена немного ниже, чем у предыдущих.
3. Агропеллеты (темного цвета). Для производства такого топлива используется лузга подсолнуха и гречки. Зольность — от 3 % и выше, невысокая теплотворность. Агропеллеты стоят недорого и выступают топливом для промышленных котлов.

Таблица сравнительных характеристик гречневых и древесных пеллетов.

Осуществляя выбор топливных гранул для системы отопления частного дома нужно уделять внимание следующим параметрам:

• прежде чем приобрести топливо, убедитесь, что товар имеет сертификат качества . Наиболее предпочтительны пеллеты, соответствующие европейским стандартам EnPlus, DinPlus;
• теплотворность — второй немаловажный показатель. Рекомендуется выбирать пеллеты с показателями теплотворности от 4000 ккал/кг;
• зольность — она не должна превышать 1 %;
• влажность — этот показатель должен варьироваться в промежутке от 8 до 14 %.

Все эти критерии оказывают непосредственное влияние на производительность и эффективность работы котла.

Качество пеллетов можно узнать исходя из внешнего вида. Хорошее топливо будет гладким, без трещин и повреждений. Также оно должно быть достаточно прочным и не крушиться под руками. Цвет никак не влияет качество.

Как использовать пеллеты. Пеллеты

Одним из современных видов твердого топлива являются пеллеты, топливные гранулы, которые активно используются в специальных пеллетных котлах для обогрева жилых зданий, объектов коммерческого и промышленного предназначения.

что такое пеллеты?

пеллеты – это гранулированный вид твердого топлива цилиндрической формы, из спрессованных отходов сельскохозяйственного производства деревообрабатывающей промышленности. основными материалами для изготовления топливных гранул являются:

• опилки, щепа, кора, горбыль хвойных и лиственных (оптимальный вариант) пород древесины;
• торф;
• лузга подсолнечника (наиболее распространенное решение), рапс (оптимальный вариант), солома различных зерновых культур, кукуруза, шелуха, жмых и многое другое;
• древесный уголь;
• бытовые отходы.

В качестве базового связующего вещества выступает вещество растительного происхождения – лигнин, природный полимер, содержащийся практически в любом растении, способный пластифицироваться при грануляции под воздействием достаточно высокой рабочей температуры.

Классификация пеллет

Основным нормативным документом, предопределяющим производство пеллет, является стандарт Европейского Союза EN 14961-2, принятый в январе 2011 года, на его основании выдается международный сертификат качества EN Plus. Выделяют три класса гранулированного топлива:

• ENPlus-A1 – лучшего премиум качества, диаметром до 8,00 мм, зольностью до 0,70 %, другое название «белые гранулы»;
• ENPlus-A2 – с зольностью до 1,50 %, также называются индустриальными гранулами, могут состоять из смешанных пород древесины;
• EN-B – стандартного качества, с зольностью до 3,00 %, альтернативное название агропеллеты.

По стоимости самые дорогие пеллеты ENPlus-A1 класса, самые дешевые EN-B класса, некондиционное топливо лучше не брать.

Основные параметры пеллеты

Пеллеты для отопления это гранулы белого или оттенков коричневого цвета, длиной от 10,00 до 30,00 мм, диаметром 6,00 и 8,00 мм, реже встречается топливо диаметром 10,00 мм, предельный диаметр гранул 25,00 мм. Потемнение пеллет связано с присутствием в структуре материала различных несгораемых остатков (пыли, земли, ряда других).

Топливные гранулы для чего нужны. Пеллеты или топливные гранулы 

Биотопливо для отопительных и водогрейных котлов, работающих на твердых видах топлива. Производятся из продуктов переработки деревообрабатывающих производств, сельского хозяйства и торфа. По внешнему виду представляют из себя цилиндрические формообразования стандартных размеров.

Разновидности Пеллет

Сырьем для производства пеллет могут служить разнообразные отходы деревообрабатывающих производств, как то: опилки, щепа, не сортовые и не кондиционные стволы деревьев различных пород, а также сушняк. Из продуктов переработки сельскохозяйственных культур, для изготовления топливных гранул используют солому, лузгу подсолнечника, шелуху прочих культур. Кроме этого, пеллеты изготавливаются из торфа и птичьего помета.

По геометрическим размерам пеллеты могут несколько различаться из-за конструктивных особенностей производящих устройств, а по внешнему виду, как правило, они подобны.

По способу использования пеллеты подразделяются:

• Для промышленного использования;
• Для отопления индивидуальных домов.

Состав топливных гранул

Пеллеты, кроме использованного сырья, также квалифицируются по сортам, это:

1. «Премиум» сорт – белые пеллеты;
2. Сорт «индастри» – для промышленного использования;
3. Сорт «стандарт» – агропеллеты.

Белые пеллеты отличаются от прочих своим цветом, они светлых тонов. Такой цвет образуется из-за отсутствия в составе гранул коры деревьев. Данный сорт пеллет обладает низкими показателями зольности и возможностью использования в котлах для стандартных или повышенного качества топлива.

Индустриальные пеллеты – имеют более темный цвет, что обусловлено использованием сырья более низкого качества (кора, древесная пыль). Зольность у данного сорта пеллет выше чем у сорта «Премиум», а теплотворность аналогична ему. Однако при использовании индустриальных гранул, придется чаще выполнять чистку котла.

Агропеллеты – название данного сорта говорит о том, что они изготавливаются из отходов сельскохозяйственных производств. Цвет пеллет данного сорта – темных оттенков. Агропеллеты обладают высокой зольностью, но низкой стоимостью, что является главным преимуществом по сравнению с другими сортами.

 Основные показатели пеллет из разных видов сырья

Отходы деревообрабатывающих производств	Отходы с/х производств
Однородность	Посторонние составляющие отсутствуют

Как производят топливные гранулы

Производство пеллет это энергоемкое производство, что обусловлено сушкой и прессованием сырья. Процесс производства можно разбить на несколько этапов, это:

1. Изначально сырье поступает на рубительную машину или иное техническое устройство, на котором происходит крупное дробление исходных компонентов (на приведенной ниже схеме данная операция не указана, сырье после дробления поступает в загрузочный бункер).
2. Следующий этап – сушка, в процессе выполнения данного мероприятия количество влаги в подготавливаемом сырье не должно превышать 12%. В приведенной схеме сушка производится в сушильном барабане, а тепло производит теплогенератор.
3. Мелкое дробление сырья – эта операция необходима для создания единообразного размера частей сырья, для успешного выполнения прессования и качественного сжигания произведенной продукции.
4. Водоподготовка сырья – необходимая операция, обусловленная тем, что после сушки различные компоненты (опилки, кора и прочие) имеют различную влажность, которая может быть ниже 10%, что отрицательно скажется на склеивании материала и его прессовании. Процесс выполняется при помощи воды или пара, что зависит от установленного оборудования (в приведенной схеме данная операция не отражена, т.к. не является основополагающей производства топливных гранул).
5. Прессование – самый важный этап в производстве топливных гранул. Исходное, подготовленное сырье, поступает на пресс, где подвергается сжатию до необходимых параметров. В процессе прессования из состава подготовленного сырья выделяется лигнин, вещество, склеивающее получившийся материал в гранулы. Гранулы могут различаться по размеру, в зависимости от исходного сырья и установленного оборудования, от 6,0 до 25,0 мм в диаметре.
6. Охлаждение – в связи с тем, что в процессе прессования получающиеся гранулы нагреваются, то перед расфасовкой, получившийся продукт необходимо охладить.
7. Фасовка – завершающий этап производства. В зависимости от класса пеллет и их направленности, расфасовку для промышленного применения осуществляют в мешки большого объема, для реализации индивидуальным потребителям – в мешки по 20,0 -25,0 кг.

Пеллеты из макулатуры. Древесные пеллеты

Чаще всего такие гранулы называют «пеллетами из опилок» но на самом деле их получают из разного вида отходов.

Стружка, опил , полученные при распиловке и обработке сырого и просушенного лесоматериала

Щепа – один из самых распространенных отходов

Горбыль, баланс древесины – крупные древесные отходы, распиленные или цельные стволы, которые по каким-то причинам забракованы для использования по основному назначению (имеют деффекты, не подходят по диаметру итд).

Некондиционные деревянные изделия : новые или утилизируемые.

Идеальным сырьем для получения высококачественных пеллет считаются сухие опил и стружка. В них обычно отсутствуют включения коры а также частицы грунта, которые при сгорании образуют шлак. Именно поэтому производство пеллет из опилок так популярно.

Качество щепы, как сырья для пеллет, зависит от того, из какой древесины ее получают - обычной или окоренной, а также от особенностей ее хранения. Чем меньше коры и посторонних включений попадает в пеллеты, тем ниже их зольность, а следовательно, выше качество.

То же можно сказать о переработке горбыля и баланса.

Некондиционные деревянные изделия по идее должны обеспечить высокое качество пеллет, ведь это чистая, окоренная древесина без примесей. Однако, стоит обратить внимание на то, какие материалы используются при изготовлении изделия. Различные лаки, средства для обработки, клей могут повлиять на экологичность подобного материала.

Гранулирование разных пород древесины

Разные породы древесины как сырье для пеллет различаются по простоте гранулирования.

Во-первых, более крепкие гранулы получаются из пород древесины с более высоким содержанием природного лигнина. Хвойные породы по этому параметру заметно опережают лиственные: разные хвойные сорта содержат 23-38% лигнина, а разброс у лиственных пород 14-25%. Если лигнина в сырье мало, то увеличивается количество отсева после гранулирования.

Во-вторых, породы дерева имеют различную твердость. Более твердая древесина сложнее прессуется в гранулы, создает более высокие нагрузки на оборудование, особенно на расходные детали – матрицу, пресс-вальцы. Хвойные породы являются более мягкими и податливыми для прессования, в то время как лиственные породы всегда тверже. Однако, теплота сгорания у лиственных пеллет выше, поэтому кубометр пеллет из бука или дуба будет весить больше такого же объема гранул из сосны, и отдаст больше тепла.

При этом, как показывает практика, можно успешно перемешивать опилки разных пород и гранулировать. Такой смешанный материал для топливных гранул не снижает качество конечного продукта: если смешивать породы в нужных соотношениях, то можно добиться соответствия пеллет сертификатам EN plus А1 или А2 – пригодные для отопления частных домов. Добавление лиственных пород, например бука и дуба, повышают энергетическую ценность пеллета. Другое дело, что у некоторых лиственных пород древесина имеет темный оттенок, и микс-пеллеты из разных пород древесины получаются кофейными, серыми или темными. У частных потребителей пеллет порой существует предубеждение против гранул любого цвета кроме светло-бежевого, поэтому они могут забраковать темные дубовые пеллеты по одному их виду, несмотря на наличие сертификатов высокого качества. Предубеждения настолько сильны, что некоторые немецкие исследователи создают топливо из смеси пород с добавлением к хвойной древесине примерно 20% дуба или бука, при этом итоговый продукт сохраняет привлекательный светлый цвет.

Какие пеллеты лучше для отопления. Из чего делают пеллеты

Многие владельцы частных домов задаются вопросом, из чего же изготавливают пеллеты. Тут стоит заметить, что нередко подобную продукцию люди делают самостоятельно. Для этого достаточно запастись дробилкой, ситом, сушилкой, предназначенной специально для опилок, а также гранулятором. Оптимальным сырьем для изготовления такой продукции являются отходы деревообрабатывающей промышленности:

• опилки;
• обрезки;
• стружка;
• горбыль;
• древесная мука от лиственных и хвойных пород;
• прочие отходам, полученные во время обработки дерева.

Например, в процессе производства гранул серого цвета древесные отходы нередко комбинируются вместе с корой. Пеллеты подобного типа обычно раскладываются в крупные мешки. Их очень часто используют в европейских котельных, отличающихся внушительной мощностью. Аналогичным методом производятся и древесные наполнители для лотков домашних животных. Пеллеты изготавливают и из сельхозотходов. В качестве компонентов в этом случае может выступать солома или высушенное сено. Сегодня многие фермеры создают пеллеты для отопления из такого сырья, как:

• камыш;
• лузга подсолнечника;
• сено;
• рисовая шелуха;
• прочие сельскохозяйственные отходы.

Если взять все отходы, то за исключением рисовой шелухи с их переработкой не возникает никаких трудностей. Для этого достаточно использовать простое оборудование, оснащенное матрицей кольцевого типа. На переработку указанных компонентов уходит минимум свободного времени, да и большие вложения не потребуются.

Делают пеллеты и из такого сырья, как торф. Подобные изделия характерны внушительной теплотой сгорания и повышенной зольностью. Для изготовления таких вариантов требуется специализированное оборудование и хорошие ресурсы, потому что заготовка торфяного сырья – это сезонная процедура, требующая определенных затрат.

Пеллеты -- это. Россию спасут пеллеты

Одним из способов решения проблемы является замена дров и угля на пеллеты — прессованные и высушенные брикеты или гранулы, состоящие из натурального сырья (торфа, стружки, опилок, шелухи зерновых культур, камыша и т. д.).

Многие считают, что пеллеты и дрова горят примерно одинаково, отличие только в форме (пеллеты не нужно рубить или распиливать на части). Однако это не совсем верно. Дрова содержат больше влаги, чем пеллеты, и при сжигании дров много времени и энергии уходит на то, чтобы испарилась лишняя влага. Материал загорается только после того, как высохнет.

Пеллеты обладают массой преимуществ :

• они изготавливаются из экологически чистых и безопасных для здоровья материалов;
• отопление пеллетами гораздо более безопасно (к тому же пеллеты, в отличие от газа, не взрывоопасны);
• при сгорании пеллеты дают мало золы (хотя зольность зависит от сырья);
• при использовании пеллет образовавшуюся золу можно использовать для разных нужд;
• переход на пеллеты для отопления дома не требует согласования (в отличие от перехода на газ);
• пеллеты не требуют для хранения отдельного помещения или сооружения (главное, чтобы было сухо);
• пеллетные котлы имеют высокий КПД;
• обычно пеллеты не дают резких запахов при горении, дым не имеет цвета и почти незаметен;
• пеллеты имеют повышенную теплотворность — при сжигании 1 тонны такого топлива вырабатывается столько же энергии, сколько при сжигании 1,6 т древесины или 500 л дизельного топлива;
• котлы, которые функционируют на подобном биотопливе, очень удобны в использовании и почти не требуют внимания владельца — достаточно подойти к такому котлу раз в неделю, процессы идут в автоматическом режиме.

Для чего нужны 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.