Партнеры журнала:

Биоэнергетика

Древесное биотопливо: гарантии качества продукции

Технология производства древесных гранул и брикетов основана на процессе прессования отходов древесины разных фракций. Процесс этот на первый взгляд представляется несложным, и сегодня многие отечественные деревообрабатывающие предприятия стремятся установить у себя оборудование для изготовления пеллет или брикетов из отходов производства. Таким образом предприятия решают проблему утилизации отходов, да к тому же зарабатывают на реализации древесного биотоплива.

Теоретически технология производства этого вида древесного биотоплива довольно проста и заключается в воздействии высоким давлением на подготовленное специальным образом древесное сырье: высокое давление разрушает клетки биомассы и способствует выделению из нее лигнина, который служит связующим для формирования гранулы или брикета. В результате прессования получается экологически чистый и калорийный биотопливный продукт, который пользуется определенным спросом. Технология действительно не самая сложная, однако это вовсе не означает, что производить и сбывать древесные пеллеты не составляет труда.

Рынок биотоплива, как и другие рынки, переживает сегодня непростые времена экономических и политических кризисов, что осложняет производство и сбыт биотопливной продукции. В настоящей статье мы не будем подробно останавливаться на вопросах экономики, а уделим внимание технологии производства, поскольку именно в процессе производства закладывается качество продукции, которое является одним из главных требований рынка биотоплива, особенно европейского.

Важные этапы

Основным параметром технологии при производстве древесного биотоплива на любом виде оборудования служит влажность материала, подаваемого на линию прессования. Установлено, что доля влаги на единицу массы в древесине не должна превышать 12%, в противном случае гранула (брикет) может не сформироваться или же просто развалится, выйдя из-под пресса, поскольку влага почти не сжимается и сопротивляется формированию конечного продукта.

Второе важное требование при производстве данного вида биотоплива - это соблюдение необходимой фракции сырья, подаваемого на пресс. В принципе, пеллетировать или брикетировать можно любую биомассу, это могут быть и ветки, и зеленая масса - любые порубочные остатки, а также разные отходы деревообработки вплоть до древесной пыли. То есть для производства можно использовать все части дерева - от корня до кроны, но важна целесообразность, потому что не из каждого вида сырья можно получать экономически выгодный и качественный продукт, ведь чем сложнее процесс производства, тем выше себестоимость продукции.

Технологическую цепочку производства пеллет и брикетов можно условно разделить на два этапа, которые равнозначно влияют на качество конечного продукта: этап подготовки сырья и этап изготовления брикета или гранулы. Рассмотрим начальное звено производства биотопливной продукции: измельчение сырья.

Надо отметить, что эффективных универсальных измельчителей, в которых из кусковой древесины за один проход можно получить щепу мелкой фракции, пока не создано. Есть попытки разработать оборудование для разных видов измельчения. Например, российские конструкторы экспериментировали с дисковыми дробилками, устанавливая на одном валу вместе с дисками молотки; нужную фракцию за один проход на таком оборудовании получить можно, но, по оценке экспертов, производительность этого оборудования и качество продукции оставляют желать лучшего.

Процесс измельчения, как правило, двухступенчатый. Сначала кусковые отходы, тонкомер, ветки, горбыль измельчают в технологическую щепу. Вторичное измельчение необходимо для создания однородного сырья - это влияет на качество конечного продукта и важно в первую очередь для пеллетирования.

Первичное измельчение выполняется ножевыми измельчителями барабанного и дискового типа. Модель измельчителя подбирается в зависимости от размеров поступающего сырья (кусковые отходы, горбыль, ветки и т. д.). На этом этапе биомасса превращается в технологическую щепу, которую удобно транспортировать и хранить. В отличие от опилок, которые слеживаются, уплотняются, преют и даже могут самовозгораться, щепа хранится без особых проблем. Обычно в технологической цепочке организуют склад влажного сырья, где создается запас щепы, для того чтобы технологическая линия могла работать непрерывно.

Способы хранения и подачи сырья

Для равномерного высушивания сырья и надежного пеллетирования и брикетирования необходима фракция щепы от 1 до 5 мм, поэтому в технологической цепочке используют также молотковые дробилки: на валу устанавливают так называемые молотки, вращающиеся на большой скорости. В составе установки имеется сито, через которое за счет центробежной силы пропускаются только древесные частицы определенной фракции. Только после измельчения до нужного размера они пройдут через сито - так обеспечивается равномерная подача на производственную линию сырья нужной фракции. Молотковые дробилки поставляются в комплекте с установкой пневмоподачи материала, что обуславливает высокую стоимость этого комплекта оборудования.

Щепа, как правило, хранится на полностью открытой площадке или под навесом. Подача сырья на линию измельчения осуществляется с помощью ковшового погрузчика, а это значит, что предприятию необходимо предусмотреть постоянные затраты на топливо, на техническое обслуживание погрузчика, зарплату водителя, к тому же есть риск простоя погрузчика, например, при поломке.

Более эффективный способ хранения и подачи сырья - в хранилищах или бункерах с так называемыми подвижными полами (или «живым дном»). В этом случае на всю площадь дна хранилища устанавливают скребки, которые постоянно двигаются, перемешивая материал, и плавно - в автоматическом режиме, с помощью электроники - подают сырье на линию. Подобный способ позволяет полностью отказаться от обслуживающего персонала на этом этапе процесса. Кстати, одна из задач при проектировании линий по производству пеллет или брикетов - максимальное сокращение персонала в целях как экономии средств на заработную плату, так и исключения влияния так называемого человеческого фактора.

Если площади не позволяют оборудовать такие хранилища, как описано выше, то устанавливают вертикальные силосы с ворошителем, поскольку материал имеет свойство слеживаться, слипаться и создавать пробки при движении. Иногда устраивают специальное хранилище по принципу бункеров с «живым дном»: устанавливают широкий ленточный скребковый транспортер, который подает материал на линию.

При значительных объемах производства и необходимости подавать сырье на большие расстояния применяют высокопроизводительные ленточные транспортеры закрытого типа. На рынке оборудования представлены транспортеры разных производителей, отличающиеся незначительными особенностями конструкции, но принцип работы подобного оборудования один: транспортерная лента движется с высокой скоростью внутри трубы. Транспортеры этого типа отличаются высокой производительностью при низких энергозатратах.

В качестве транспортных систем используют разного вида шнековые и скребковые транспортные системы, которые могут работать как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Шнековые транпортеры закрытого типа могут нести большую нагрузку и позволяют избежать пылеобразования при работе линии. Скребковые и ленточные транспортеры выпускаются, как правило, в открытых корпусах, но при желании и возможностях заказчика эти системы легко герметизируются, обеспечивая высокий уровень культуры производства. Еще один вид транспортировки - аспирационный. В этом случае сыпучие материалы транспортируются в потоке воздуха, для чего создается система трубопроводов; это самый дорогой вид транспортировки, хотя и один из наиболее эффективных.

Надежно и эффективно

Надежность, эффективность и стоимость транспортных систем зависят от производителя, как считает директор компании «Завод Эко Технологий» Дмитрий Бастриков, и чем надежнее оборудование, тем оно дороже. Самые дорогие транспортные системы предлагают европейские производители. У немецких и австрийских компаний высокая цена обусловлена использованием качественных материалов. Узлы, которые эксплуатируются в условиях агрессивной среды, изготавливаются из нержавеющей стали и других видов стали, поэтому служит зарубежное оборудование дольше, чем отечественное, для производства которого используют в основном черные металлы. Дмитрий Бастриков отмечает, что на выбор оборудования влияют и другие факторы: площадь для установки линии, возможность свободной планировки и т. д. Например, в некоторых случаях приходится использовать транспортеры, предназначенные для перемещения сырья по вертикали, или транспортеры для перемещения сырья с одного уровня на другой. Вид оборудования всегда подбирается исходя из технологической необходимости и с учетом его надежности и стоимости.

Определяясь с выбором оборудования для измельчения сырья, нужно понимать важность этого этапа, ведь если измельчитель и транспортная система не будут стабильно подавать на линию качественное сырье требуемой фракции в нужном объеме, то под угрозой окажется работа всего производства пеллет или брикетов.

Какие проблемы могут возникнуть при эксплуатации транспортных систем? Это выход из строя мотор-редуктора, подшипников, опорных подшипниковых систем и возникновение механических поломок, поэтому необходимо всегда держать на складе пару запасных мотор-редукторов и другие запчасти, а с ремонтом вполне может справиться дежурный механик, главное, чтобы у него под рукой было все необходимое. При эксплуатации барабанных измельчителей требуется смена и заточка ножей. Рекомендуется иметь в запасе один-два комплекта наточенных ножей, чтобы не останавливать линию надолго, лучший вариант - менять ножи в пересменку. В молотковых дробилках изнашиваются молотки и сита, поэтому в запасе у механика должен быть набор молотков, подшипников и запасные сита.

Есть еще один важный момент. В процессе перевозки и хранения древесины на ее поверхности накапливается абразивный материал - пыль, песок и грунт, которые перемешиваются с сырьем и поступают на линию брикетирования. Использование грязного сырья, содержащего большое количество минеральных примесей, приводит к быстрому износу трущихся частей оборудования, поэтому в некоторых случаях древесину моют. На крупных предприятиях, выпускающих гранулы премиум-класса, устанавливают станки для снятия коры; в работу идет только чистая древесина, а кора измельчается и сжигается в теплогенераторах для сушки основного сырья. Используется и специальное оборудование для отделения песка, которое позволяет значительно сократить количество минеральных примесей.

Галина МАЛИКОВА