Гранулированное топливо своими руками

Самостоятельное изготовление пеллет в домашних условиях

Владельцы автоматизированных твердотопливных котлов по достоинству оценили удобство использования гранулированного биотоплива.

Древесные пеллеты (англ. pellets) характеризуются:

• высокой тепловой отдачей при сгорании (4,5 – 5 кВт/ч, что выше показателей сухих дров);
• пониженной зольностью (топливо сгорает практически без остатка);
• малым количеством вредных выбросов (серы, углекислого газа);
• экологической чистотой (технология изготовления не предусматривает использование связующих веществ и иных компонентов);
• удобством использования (из бункера твердотопливного котла гранулы подаются в топку без участия человека);
• компактностью при складировании (пакеты с гранулами, уложенные стопками, занимают значительно меньше места по сравнению с дровами).

Виды гранулированного биотоплива

Производство топливных пеллет предусматривает использование различных видов сырья, в первую очередь это:

• отходы деревообработки (стружка, опилки, некондиционная древесина);
• отходы переработки сельхозпродуктов (шелуха зерна, лузга подсолнечника, солома и т.д.);
• отходы птицеферм (куриный помет);
• торф.

По сравнению с древесными гранулами, пеллеты из соломы и иного сырья проигрывают по теплоотдаче, зольности и количеству выбросов. Тем не менее, их изготовление дает возможность применять отходы с максимальной пользой.

Для домашней котельной рекомендуется использовать пеллеты из древесных отходов, которые делятся на 2 категории:

• «Премииум-класс» — изготавливаются из сырья высокой очистки, т.е., сухих опилок и мелкой стружки, содержание коры минимально. Отличаются высокой стоимостью.
• Промышленный сорт – выше процент содержания коры, допускается включение примесей в виде хвои, листвы. Такое топливо дешевле. Его использование связано с необходимостью регулярно выполнять чистку котла и дымохода из-за сравнительно высокой зольности.

Чтобы максимально снизить расходы на отопление дома, некоторые владельцы твердотопливных котлов изготавливают пеллеты своими руками. Однако производство пеллет в домашних условиях требует неограниченного доступа к бесплатному (или очень недорогому) сырью подходящего качества. Предпочтение стоит отдать древесному сырью, поскольку пеллеты из соломы и других отходов нежелательно использовать в виде топлива для бытовых котлов.

Требования к сырью

Производство пеллетов из опилок включает в себя несколько этапов, на одном из которых выполняется сушка сырья. Его уровень влажности следует довести до 8-12% перед прессованием, это обязательное условие. Иначе в ходе гранулирования под давлением из древесного сырья выделится недостаточное количество лигнина и гранулы получатся рассыпчатыми.

Мало того, топливные пеллеты с конечной влажностью более 15% не подходят для сжигания в котлах, поскольку это значительно снижает КПД котельных агрегатов и приводит к избыточному образованию сажи.

Таким образом, технологический процесс требует использования хорошо высушенного сырья. И если начальная влажность стружек и опилок высока, потребуются серьезные финансовые затраты на сушку, поскольку она выполняется при помощи электрооборудования.

Внимание! Прежде чем планировать монтаж линии по производству пеллет, следует определить показатель влажности доступного для вас сырья. Затраты на энергоноситель для сушки могут сделать изготовление гранул нерентабельным.

Древесное сырье с повышенной влажностью подойдет для изготовления самодельных топливных брикетов, поскольку там технология предусматривает использование воды в ходе подготовки смеси для прессования и сушку «полуфабрикатов» на открытом воздухе.

Также следует отметить, что качественные гранулы, выполненные своими руками, получаются их древесины хвойных пород благодаря высокому содержанию смол. Гранулирование опилок, полученных при обработке тополя, ивы, липы дает не очень хороший результат – пеллеты имеют низкую прочность.

Технология производства пеллет

Изготовление пеллет в домашних условиях ведется по тем же принципам, что и в производственных условиях. Основная разница заключается в производительности оборудования.

Делают пеллеты следующим образом:

1. Сырье дробят перед сушкой – это позволяет быстрее удалить из материала лишнюю влагу. Длина и ширина древесных частиц не должна превышать 25 мм, толщина – 2 мм.
2. Дробленую щепу, стружку, опилки отправляют в сушилку, чтобы довести процент содержания влаги до 12-14%.
3. Повторное дробление – высушенное сырье измельчают до фракции в 4 мм.
4. Пересушенное (менее 8% влаги) или твердое сырье (старая древесина или твердые сорта дерева) обрабатывается паром, чтобы улучшить выработку лигнина.
5. Прессование. Станок для производства пеллет позволяет изготовлять топливные гранулы диаметром от 6 до 25 мм. В ходе прессования сырье нагревается до 70-90 °С и выделяет лигнин. В результате получаются плотные пеллеты.
6. Готовая продукция охлаждается и подсушивается.
7. Пеллеты засыпают в бункер на хранение либо фасуют в полиэтиленовые пакеты, чтобы топливо сохранялось сухим.

Оборудование для производства пеллет из опилок

Чтобы сделать пеллеты в домашних условиях, необходимо приобрести или изготовить соответствующее оборудование: измельчитель, сушильный аппарат, гранулятор для пеллет.

Пресс. Можно приобрести готовый пеллетайзер небольшой производительности либо использовать агрегат, сделанный собственными силами. В промышленных линиях используется пеллетайзер с цилиндрической матрицей, которая обеспечивает высокую производительность. Чтобы сделать свой пеллетайзер, необходимо купить или заказать у токаря плоскую матрицу с двумя катками, которые продавливают сырье сквозь отверстия в матрице. Важно, чтобы детали были выполнены из качественного металла и имели тщательно подогнанные и отшлифованные поверхности. Как сделать пресс для пеллет, можно узнать на форумах умельцев или посмотрев видео ниже.

Измельчитель. Без этого агрегата можно обойтись, если в качестве сырья используются мелкие сухие отходы, остающиеся от переработки древесины на производстве. Если же фракция сырья для изготовления пеллет крупная, можно смонтировать дробилку с использованием нескольких десятков дисковых пил, закрепленных на одном валу.

Сушилка. Изучая, как делают установку для сушки, можно найти простую конструкцию барабанного типа. В длинный барабан, изготовленный из металлических бочек и оснащенный внутри лопастями для перемешивания, при помощи тепловой пушки подается нагретый воздух. Сырье перемещается внутри вращающегося барабана и подсушивается. Вращение обеспечивается электродвигателем, подсоединенным через ременную передачу или редуктор.

Экономическая целесообразность

Изготовление пеллет своими руками может быть выгодно в следующем случае:

• имеется доступ к бесплатному или недорогому сырью подходящего качества;
• опилочные гранулы производятся не только для себя, но и на продажу;
• оборудование полностью или почти полностью изготовлено самостоятельно, т.е., не потребовало серьезных стартовых вложений.

Нет смысла покупать пеллетайзер, если планируется изготавливать гранулированное топливо для одного котла – установка будет окупаться в течение десятка лет, даже если не учитывать текущее содержание оборудования и затраты на энергоноситель.

Однако текущие цены на пеллетайзер приличного качества позволяют приобрести агрегат вскладчину нескольким владельцам автоматических твердотопливных котлов и в дальнейшем экономить на покупке пеллет, изготавливая топливо самостоятельно.

Источник

Изготовление пеллет своими руками в домашних условиях – процесс производства и необходимое оборудование

Актуальность вопроса о том, как сделать пеллеты своими руками, среди собственников частных домов объясняется повышением популярности такого вида твердого топлива. Оно используется как для растопки камина, так и для функционирования отопительного котла. Изготовление пеллет своими руками (для этого могут использоваться древесные отходы, а также отходы, образовавшиеся после переработки сельскохозяйственной продукции) позволяет не только решить вопрос с их утилизацией, но, что самое главное, получить твердое топливо, отличающееся удобством использования и достаточно высокой эффективностью.

Пеллеты – экономичное и экологически чистое топливо

Появление на отечественном рынке отопительного оборудования, работающего на таком виде топлива, как пеллеты, которые, кроме всего прочего, отличаются экологической чистотой, также становится причиной того, что все большее число собственников частных домов и дач задумываются о том, как организовать изготовление пеллет в домашних условиях. Главное, что следует учитывать при самостоятельном производстве топливных брикетов, – экономическое обоснование данного решения.

Что такое топливные пеллеты

Прежде чем выяснять, как делают пеллеты в домашних условиях или в условиях производственного предприятия, следует разобраться с тем, что собой представляет такой вид твердого топлива. Пеллеты для отопления – это цилиндрические гранулы, спрессованные из горючего сырья, диаметр которых может составлять от 4 до 10 мм, а длина находится в интервале 15–50 мм.

Процесс выдавливания пеллет через матрицу цилиндрического пресса

Из чего делают пеллеты? Для производства топливных гранул может использоваться различное сырье природного происхождения. Так, наиболее распространенными видами сырья, из которого изготавливают топливные гранулы, являются:

• отходы производственной деятельности деревообрабатывающих предприятий – древесные опилки и мелкая стружка (пеллеты из опилок и древесной стружки считаются самым качественным видом топлива подобного типа);
• отходы лесозаготовки и первичной обработки древесины, к которым, в частности, относятся ветки, древесная кора, сухая листва и даже хвоя;
• отходы деятельности предприятий, занимающихся переработкой сельскохозяйственной продукции (в качестве сырья для производства пеллет в данном случае используют лузгу подсолнечника, а также пшеничную, рисовую или гречишную шелуху);
• торф (гранулирование или брикетирование позволяют сделать торф, добываемый в рассыпчатом состоянии, более удобным в качестве топливного материала; более того, торфяной брикет, если сравнивать его с торфом в виде рассыпчатой массы, отличается более высокой теплоотдачей);
• птичий помет, в больших количествах образующийся на птицеводческих комплексах и пригодный для топки;
• отдельные виды твердых бытовых отходов, которые при использовании специальных технологий переработки превращают в недорогие и достаточно энергоэффективные топливные брикеты.

В начале процесса древесные материалы дробятся на более мелкие фракции

Качественные характеристики топливных брикетов (в частности, степень тепловой отдачи) в значительной степени зависят от того, пеллеты из чего делают.

В зависимости от ряда параметров, по которым судят о качестве пеллет, топливные гранулы принято разделять на три основные категории.

1. Существуют пеллеты так называемого премиум-класса, для изготовления которых используются древесные отходы высокой степени очистки. Топливные гранулы данной категории, которые легко узнать по светлому цвету, плотной и однородной внутренней структуре, отличаются высокой теплоотдачей и минимальной зольностью. При их сжигании остается очень небольшое количество несгораемого остатка – всего 0,5 % от общей массы топлива. Наиболее значимым недостатком топливных гранул данной категории, которые составляют преимущественное большинство среди производимых сегодня пеллет, является достаточно высокая стоимость.
2. Топливные гранулы промышленной или индустриальной категории, в составе которых, кроме опилок, могут в незначительных количествах содержаться грунтовые примеси, древесная кора, листва и хвоя. Пеллеты данной категории, цвет которых более темный, чем у топливных гранул премиум-класса, отличаются более высокой зольностью, но при этом обеспечивают достойную теплоотдачу. Кроме того, пеллеты данной категории доступны по цене. При использовании топливных гранул индустриальной категории котельное оборудование нуждается в более частом профилактическом обслуживании.
3. Пеллеты самого низкого качества изготавливаются преимущественно из отходов сельхозпереработки. Топливные гранулы данной категории отличаются достаточно высокой зольностью (4 % и даже выше) и не слишком хорошей теплоотдачей. Между тем невысокая стоимость пеллет данной категории делает рентабельным их использование в котельных, при помощи которых отапливаются большие площади.

Гранулированное топливо может отгружаться насыпью для крупных котельных или поставляться в мешках различного объема

Пеллеты из опилок, стружек и другого природного сырья используются не только для растопки отопительных котлов в жилых домах и производственных строениях: с их помощью удобряют и мульчируют почву. Такие гранулы применяют также в качестве адсорбирующих элементов, хорошо впитывающих влагу.

Основные преимущества

Активный рост популярности пеллетного топлива, наблюдаемый в последнее время, объясняется целым рядом его преимуществ.

• Высокая экологичность топливных гранул заключается в том, что при их сгорании в атмосферу выделяются преимущественно водяной пар и углекислый газ, которые не представляют вреда для растений и живых организмов.
• Поскольку пеллетное топливо отлично поддается пиролизу, его удается успешно использовать в высокоэффективном топливном оборудовании длительного горения. Также благодаря данному качеству процесс загрузки пеллет в отопительный котел можно легко автоматизировать, тем самым минимизировав участие человека в функционировании такого оборудования.
• Благодаря компактным размерам топливных пеллет для их хранения не надо выделять значительные площади. Кроме того, транспортировка гранул не вызывает особых сложностей и, соответственно, не требует значительных финансовых затрат.
• Гранулирование топливных пеллет осуществляется без использования дополнительных химических веществ, клеящих составов и модификаторов, что способствует чистоте такого топлива, которое не имеет неприятного запаха и не вызывает аллергических реакций. Данные характеристики позволяют организовывать процесс хранения пеллет даже в непосредственной близости от жилых помещений.
• Значение тепловой отдачи, которой отличаются качественные пеллеты, превосходит аналогичный параметр многих видов натуральной древесины и каменного угля.
• При организации правильного хранения пеллеты не подвергаются процессам внутреннего прения и гниения, что минимизирует вероятность их самопроизвольного возгорания.
• Во многих регионах, где имеется мощная сырьевая база для производства пеллет, а также функционируют крупные предприятия по выпуску подобной продукции, такие гранулы являются самым недорогим видом качественного топлива, которое позволяет эффективно и с незначительными финансовыми затратами обогревать как жилые строения, так и здания промышленного назначения.

Относительная стоимость единицы тепловой энергии, производимой различными видами топлива

Технологическая схема производства

Для того чтобы изготовить топливные гранулы, отвечающие всем требуемым характеристикам, необходимо не только использовать для этих целей качественное сырье и специальное оборудование для производства пеллет, но и строго придерживаться технологии.

Технологическая схема производства топливных пеллет

Процесс изготовления пеллет состоит из нескольких этапов.

1. Сначала проводят очистку древесного сырья от посторонних примесей и его первичное дробление. В результате такого процесса, для осуществления которого применяются обычные дробилки, древесное сырье разделяется на достаточно крупные фракции.
2. Затем следует сушка, в процессе которой влажность древесного сырья доводится до значения, не превышающего 12–14 %. Для сушки сырья используются установки барабанного или аэрационного типа.
3. После сушки древесное сырье подвергают более тонкому измельчению, для чего преимущественно используются дробилки молоткового типа. На выходе из таких установок получают мелкие опилки или даже рассыпчатую древесную массу, доведенную до состояния муки, из которой производятся самые качественные топливные гранулы.
4. Если после повторного измельчения влажность полученной древесной массы не доходит до требуемого минимального значения (10–12 %), данный параметр искусственно увеличивают, используя для этих целей пар или обычную воду.
5. После того как параметры сырья для производства топливных гранул доведены до требуемых значений, его подают на прессовальную установку – пеллетайзер. В таких установках, которые могут отличаться друг от друга конструктивным исполнением, сыпучая масса продавливается через отверстия матрицы, в результате чего формируются плотные цилиндрические гранулы определенного диаметра. Оказание значительного давления на рассыпчатую древесную массу способствует ее самопроизвольному нагреванию. При этом из нее выделяется природный компонент – лигнин, обладающий хорошими связующими свойствами. Именно данный компонент и обеспечивает формирование из отдельных частичек рассыпчатого древесного сырья плотного брикета с устойчивой внутренней структурой.
6. Матрицы, в рабочих полостях которых рассыпчатое древесное сырье преобразуется в плотный топливный брикет, могут быть цилиндрическими или плоскими. Установки первого типа, как правило, выпускаются в стационарном исполнении, и используются преимущественно для оснащения промышленных предприятий. В их конструкции присутствует специальное отрезное устройство, позволяющее производить пеллеты приблизительно одинаковой длины. Матричные установки плоского типа, в оснащении которых может использоваться один или несколько катков, отличаются компактными габаритами. Именно такое оборудование чаще всего используется для того, чтобы организовать производство пеллет в домашних условиях или в условиях небольшого предприятия.
7. Готовые пеллеты, температура которых в результате их самопроизвольного нагрева в процессе прессования может составлять от 65 до 90°, охлаждают, при необходимости подсушивают, а затем упаковывают и отправляют потребителям или на склад.

Этапы производства пеллет во всех подробностях демонстрируют соответствующие видео, которые несложно найти в интернете.

Как организовать изготовление пеллет своими руками

Достаточно высокая стоимость топливных гранул делает вопрос о том, как сделать пеллеты самостоятельно, очень актуальным для собственников частных домов и дач, желающих использовать данный вид топлива. Следует сразу сказать, что сделать самодельный гранулятор для изготовления пеллет можно. Однако прежде чем приступать к реализации такого проекта, необходимо очень взвешенно оценить свои возможности. Изготовление подобного оборудования, в процессе функционирования которого создаются значительные нагрузки, требует не только достаточно серьезной технической подготовки и наличия соответствующих навыков, но и применения токарного, фрезерного, сварочного оборудования, а также слесарных инструментов. Все это предполагает наличие высокой квалификации и достаточного опыта осуществления работ подобного характера.

Устройство самодельного гранулятора

Важнейшим условием целесообразности самостоятельного изготовления топливных пеллет является наличие доступного по стоимости сырья, которое должно соответствовать определенным требованиям по своим качественным характеристикам. Если приобретать для самостоятельного изготовления пеллет сырье, которое придется подвергать предварительной обработке, стоимость готовой продукции может оказаться такой, что ее просто невыгодно будет использовать для отопления жилья.

При изготовлении пеллет своими руками также следует учитывать тот факт, что для производства подходит не любое древесное сырье. Оптимальными в плане получения качественных топливных гранул, которые отличаются плотной и устойчивой структурой, являются отходы древесины хвойных пород.

Чертеж корпуса и привода матрицы

Что потребуется

Для того чтобы сделать пеллеты в домашних условиях, как уже говорилось выше, потребуется станок для производства таких топливных гранул. Рассмотрим основные элементы его конструкции.

Плоская матрица круглой формы

Ее можно приобрести в готовом виде или изготовить самостоятельно, используя для этих целей лист металла. Толщина такого листа должна составлять не менее 20 мм. Отверстия в матрице, в которых будут формироваться топливные гранулы, должны иметь коническую форму. Приобретая или изготавливая самостоятельно матрицу для станка по производству топливных пеллет, следует иметь в виду: чем больше будет диаметр такого конструктивного элемента, тем выше будет производительность оборудования.

От диаметра отверстий в матрице зависит размер гранул

Принцип действия гранулятора с плоской матрицей

Мощные катки с зубчатыми рабочими поверхностями

Данные элементы, взаимодействуя с поверхностью матрицы, продавливают через ее отверстия сыпучую древесную массу, формируя плотные гранулы. Такие катки, насаженные на горизонтальный вал через подшипники качения, приводятся в действие вращающимся вертикальным валом. Степень прижима зубчатых катков к поверхности матрицы регулируется при помощи винтового механизма.

Зубчатые катки и матрица

Корпус устройства

Он изготавливается из трубы соответствующего диаметра или из свернутого в цилиндр металлического листа. Внутренний диаметр корпуса должен обеспечивать свободное вращение устанавливаемой в него матрицы.

Матрица с роликами внутри корпуса

Электродвигатель

Вал электрического двигателя соединяется с вертикальным штоком, приводящим во вращение матрицу.

Бункерные устройства

Данные устройства необходимы для загрузки исходного сырья и выгрузки готовых топливных брикетов.

Мощная несущая рама

Для изготовления рамы обычно используется профильный прокат.

Самодельная установка для изготовления топливных гранул

Перед изготовлением самодельной установки для производства пеллет необходимо разработать ее чертеж, ориентируясь при этом на технические характеристики, которыми должно обладать такое оборудование, а также на параметры используемого сырья и самих топливных гранул.

Источник