Сушка сырья в процессе производства биотоплива
Эксперты прогнозируют рост производства древесных пеллет и брикетов в России. Этот тренд связан с ожидаемым введением нормативных актов, которые должны стимулировать переработку древесных отходов деревоперерабатывающих предприятий.
Производителям древесной продукции будет запрещено вывозить отходы на полигоны и складировать их в лесу или на свалках, что, по мнению экспертов, неизбежно приведет к увеличению объемов выпуска древесного биотоплива. Очевидно, что при неразвитости внутреннего рынка пеллет и брикетов производители будут, как и сегодня, ориентироваться в основном на европейские рынки, предъявляющие жесткие требования к качеству продукции.
Высокие параметры качества этого вида древесного топлива закладываются на каждом этапе производства, которое условно можно разделить на две части: подготовку сырья и процесс изготовления пеллет или брикетов. Эксперты подчеркивают, что для обеспечения качества конечного продукта важны все этапы. О начальном этапе технологической цепочки изготовления брикетов и пеллет - этапе измельчения сырья - мы рассказали в публикации «Древесное биотопливо: гарантии качества продукции» («ЛПИ» № 6 (120), 2016 год). Сегодня рассмотрим следующий этап подготовки сырья - его сушку.
Правильный выбор режимов
Уровень влажности материала, поступающего на линию прессования, имеет определяющее значение для качества конечного продукта, поэтому измельченная древесная масса, прежде чем отправиться в пресс, должна пройти этап сушки. Для того чтобы гранула или брикет надежно сформировались под давлением, влажность подаваемой древесной массы при пеллетировании не должна превышать 10%, при брикетировании - 14%. Если этот параметр будет превышен, то на выходе из пресса пеллеты развалятся либо сразу, либо в процессе транспортировки и хранения. Именно на этапе сушки, когда из материала удаляется лишняя влага, будущее топливо обретает свое основное свойство - высокую теплотворность.
Сушка считается одним из самых сложных и энергозатратных процессов в производстве древесного топлива. Сегодня на российском рынке представлено сушильное оборудование разной мощности и конструкций, которое позволяет подготовить сырье необходимым образом и гарантировать высокое качество конечной продукции. При выборе сушилки специалисты рекомендуют учитывать не только технические характеристики комплекса, но и другие факторы: вид конечной продукции (пеллеты или брикеты); фракцию сырья, которое будет подвергаться сушке; имеющиеся источники для теплогенерации, наличие горячей воды и площадей для установки оборудования; бюджет планируемого производства.
Все представленные на российском рынке сушилки можно разделить на два класса: высокотемпературные и низкотемпературные. В высокотемпературных сушилках сушка ведется при помощи топочных газов, которые образуются в результате сжигания древесных отходов производства в теплогенераторе. Технология сушки в этом варианте (с учетом некоторых особенностей конструкции разного оборудования) выглядит следующим образом. Топочные газы через искрогасящую установку подаются, как правило, в сушильный барабан; в этот же барабан, где искусственно создается разряжение воздуха, подаются опилки. Неоднократно перемешиваясь, опилки перемещаются в барабане и высушиваются до определенного уровня влажности. На выходе готовая продукция оседает в циклоне, а пар выбрасывается в атмосферу (обычно - через фильтрующую установку). Современные технологии позволяют выполнять когенерацию этого тепла, и после сушки топочными газами тепловую энергию можно использовать, например, для производства горячей воды, пара.
Следующий класс сушилок - это низкотемпературные. К ним относятся ленточные сушилки или сушилки с подвижным полом.
Несмотря на разницу в технологиях, принцип работы у всех ленточных сушилок примерно одинаковый: сырье сушится без прямого контакта с топочными газами - посредством теплообменника, через который пропускается горячая вода (90-100°C). Сушка при низкой температуре обеспечивает высокое качество подготовки сырья. Некоторые специалисты считают, что в процессе высокотемпературной сушки сырье темнеет, чего не происходит при обработке в условиях низкой температуры, однако производители, работающие на высокотемпературном оборудовании, этого мнения не подтверждают.
Барабанные сушилки
Примером высокотемпературного оборудования может служить классическая барабанная сушилка, для теплогенератора которой в качестве топлива могут использоваться брикеты, пеллеты, кора, кусковые отходы, а также газ. Топочные газы температурой от 200 до 600°C подаются во вращающийся горизонтальный барабан, внутри которого находится система лопаток и перегородок. Сырье из бункера-накопителя подается в этот барабан, где лопатки непрерывно его перемешивают и перемещают, что гарантирует равномерную сушку и стабильность показателей по влажности на выходе - на циклоне приемки сухого сырья. Весь процесс автоматизирован.
Диапазон производительности барабанных сушилок - от 0,5 до 15 т/ч. Высокая производительность и автоматизация обеспечивают классическим барабанным сушилкам популярность, однако они занимают немалую площадь и к тому же требуют особого внимания в процессе сушки - у них довольно сложная конструкция, которую надо постоянно контролировать и настраивать, большой барабан крутится на опорных роликах, и их приходится выравнивать. К недостаткам барабанных сушилок относят большие энергозатраты в процессе сушки и высокую пожароопасность. Эксперты отмечают, что пожароопасность - отличительная характеристика всех барабанных сушильных агрегатов с высокотемпературными теплогенераторами, поэтому рекомендуют устанавливать системы контроля и пожаротушения на любом типе высокотемпературных сушилок. Пожароопасны и самые простые барабанные сушилки активаторного типа - недорогие сушилки малой мощности с ручным управлением. Принцип работы такой: сырье ворошится лопатками внутри барабана, куда подаются топочные газы. Основные достоинства этого оборудования - низкая цена (они стоят дешевле барабанных и ленточных), компактность и низкое энергопотребление. Но у сушилок активаторного типа невысокая производительность.
Технология сушки топочными газами используется в аэродинамических сушилках при температуре 150-200°C. Нагретый воздух с топочными газами подхватывает сырье, которое просушивается по мере продвижения в вихревом потоке воздуха по пневмопроводу. Высушенный и, следовательно, более легкий материал уносится потоком воздуха в циклон и удаляется через днище. Весь процесс автоматизирован и регулируется с пульта одним оператором. Удобно то, что установку можно быстро пустить и остановить, она компактна, менее энергозатратна, чем барабанные сушилки, и не пожароопасна.
Ленточные сушилки
Для производства древесных гранул высокого качества и в больших объемах обычно используют конвейерный (ленточный) способ сушки сырья. Низкотемпературные ленточные сушилки с рабочей температурой 90°C и диапазоном производительности от 0,5 до 16 т/ч обеспечивают оптимальные результаты сушки, так как процесс протекает в щадящем режиме, без существенного влияния температуры на структуру сырья. Для процесса сушки используются низкотемпературные источники отходящего тепла: горячая вода от теплосети, пар низкого давления, причем разные источники тепла могут применяться в комбинации, поскольку процесс сушки идет поэтапно.
В отличие от барабанных и аэродинамических сушилок, в барабанах которых опилки ворошатся, в ленточных сушилках материал движется по транспортерной ленте внутри туннельной конструкции. Предназначенное для сушки сырье равномерно распределяется по ленте и ограничивается по высоте калибровочной планкой. Регулируемое тепло подается по всей длине туннеля, материал поступает в зону сушки непрерывно и постоянно продувается горячим воздухом по ходу своего движения, причем в разных отсеках туннеля температура может быть выше или ниже - в зависимости от особенностей технологии.
Ленточные сушилки предлагаются в контейнерном или в стационарном исполнении. В контейнерном варианте горячий воздух может подаваться через теплообменник как снизу, так и сверху. Материал обычно подается на ленту, но может быть и такой вариант, когда сырье подается на пол, в котором имеются отверстия, и продвигается при помощи системы скребков. Перед подачей на линию сушки сырье обычно проходит через сепаратор, иногда сепарация бывает двухступенчатой, когда сначала отсеиваются крупные куски, а затем более мелкие. В целях повышения качества сушки, а значит и качества конечной продукции, специалисты рекомендуют не исключать эту операцию из технологического процесса.
У контейнерных сушильных комплексов высокая степень автоматизации процесса сушки, они могут работать непрерывно. Важно то, что это оборудование собирается на заводе, проверяется и отлаживается, и можно сразу после его установки приступать к эксплуатации.
Компактные и надежные
Низкотемпературные ленточные сушильные комплексы - как контейнерные, так и стационарные - надежные и пожаробезопасные. Процесс сушки полностью автоматизирован. Подобное оборудование может быть оснащено системами очистки и промывки ленты, контроля влажности; сепарации сырья по влажности (недосушенное сырье возвращается на досушку). Использование этих систем позволяет стабильно получать на выходе сырье с необходимыми параметрами влажности.
Ленточные сушилки легко управляются, они надежны и могут функционировать непрерывно, исключая риск остановки всей линии по изготовлению древесного биотоплива. Генеральный директор ООО «Завод Эко Технологий» Дмитрий Бастриков считает, что для обеспечения непрерывной работы линии необходимо предусмотреть в технологической цепочке накопительные бункеры влажного и сухого сырья. Бункер влажного сырья, установленный перед линией сушки, обеспечит бесперебойную подачу материала в случае перебоев в поставках сырья или сбоев при его измельчении. Для выполнения аналогичной задачи предназначен бункер сухого сырья, который поможет избежать простоев, пресс-гранулятор или брикетирующий пресс.
Ленточные сушильные комплексы отличаются высокой производительностью и низким энергопотреблением. Эти несложные в управлении комплексы довольно компактны, они занимают меньшую, чем барабанные сушилки, площадь, к тому же они более экологичны, для этого оборудования не нужна система аспирации, так как в процессе работы нет сильного движения воздуха и пыль не разносится.
На российском рынке ленточных сушильных комплексов сегодня представлена продукция пяти зарубежных производителей, в основном - европейских, но есть и оборудование американского производства. Отечественная продукция представлена только барабанными сушильными комплексами на базе агрегатов АВМ 1,5 и АВМ 65 производительностью 1,5 т/ч и 650 кг/ч соответственно. Эти типы барабанов были разработаны еще в советское время и предназначались для переработки отходов сельского хозяйства и деревообработки. Основное требование к работе с ними - сырье должно быть довольно мелким. Сушилки на базе агрегатов АВМ 1,5 и АВМ 65 пользуются спросом: их надежность проверена временем, к тому же они недорогие. Стоимость барабанных отечественных сушилок (включая теплогенератор и транспортные системы со вторичным измельчением) мощностью 0,5-1,5 т/ч составляет в зависимости от автоматизации от 15 до 50 млн руб. Все импортное оборудование стоит значительно дороже. Так, зарубежные барабанные сушилки (без теплогенератора) производительностью от 2 до 15 т/ч стоят 200-800 тыс. евро, с теплогенератором - плюс еще 300-600 тыс. евро. Цены на ленточные сушильные комплексы (без теплогенератора) - от 300 до 1200 тыс. евро, а линия на базе ленточной сушилки производительностью 5-10 т/ч может обойтись в 1,5-2,5 млн евро.
Галина МАЛИКОВА
Автор выражает благодарность генеральному директору компании «Завод Эко Технологий» Дмитрию Бастрикову за предоставленную информацию и помощь в подготовке публикации.
