Учебное пособие: топливные брикеты

Технология производства топливных брикетов

В зависимости от сырья (опилки, листья, лузга)и вида брикета технологическая цепочка может отличаться, но большинство предприятий имеют полный набор указанных ниже технологических операций.

Измельчение и сушка

Эти операции могут меняться местами, либо отсутствовать при мелком производстве (домашняя установка, небольшой цех с небольшим количеством отходов).

Рекомендуем данные операции не исключать даже при небольших объемах, так как они повышают конечное качество брикетов:

• Сушка — обеспечивает лучшее прессование сырья. Как правило проводится в печах туннельного типа со шнековой подачей сырья.
• Измельчение — облегчает прохождение сырья на всех стадиях обработки. Проходит на дробилках различного типа (молотковые дробилки, щепорезы, промышленные шредеры).

Прессование

как работает пресс для брикетов RUF

Подготовленное сырье поступает в установку, где под действием давление нагревается и спекается за счет выделения естественного связующего – лигнина.

При использовании вторичного сырья могут применяться дополнительные связующие, которые вводятся в сырье перед прессом.

В таком случае понадобится бак-смеситель, где сырье и добавки будут смешиваться до равномерного распределения по объему.

При прессовании сырье под давлением нагревается до 240…320 °С, за счет чего происходит спекание брикета. В отдельных моделях прессов сырье может предварительно нагреваться с помощью ТЭНов при поступлении на шнек (брикеты pini-kay).

При прессовании важно не перегружать пресс (работать с соблюдением норм расхода), следить за однородностью сырья

Охлаждение и резка на поленья, упаковка.

При выходе с пресса готовый брикет обрезается (обламывается) и поступает на паллеты, где охлаждается короткое время. После чего продукцию необходимо упаковать, для того чтобы она не напитывала влагу.

Высокие издержки

Из недостатков шнекового способа прессования следует отметить высокие эксплуатационные издержки и низкое операционное время загрузки оборудования.
Причин этому несколько:

• необходимость остановок для замены шнека;
• необходимость ручного контроля нескольких параметров – зазора между фильерой и шнеком, температуры нагрева фильеры, влажности;
• невозможность автоматизации;

Работа шнекового пресса сопровожлается постоянными остановками для настройки зазоров, прочисток, замен шнека и др.
Для выполнения перечисленных работ необходим квалифицированный персонал, высоко влияние человеческого фактора.

Реальный достижимый коэффициент загрузки такого оборудования значительно ниже, чем у других прессов. На реальных производствах загрузка пресса «Пини-кей» обычно составляет 0,5, или даже 0,3 от номинальной производительности. Это означает, что хотя пресс “Пини-кей” от некоторых производителей и может демонстрировать на хорошем сырье показатели, превышающие номинальные, но месячные или годовые показатели будут значительно меньше.

Улучшить ситуацию можно организационными методами, но это сложно и эксплуатационные издержки все равно будут высокими. Для обслуживания пресса: регулировки зазоров, замен шнеков и пр., вам понадобится команда квалифицированных специалистов. Влияние человеческого фактора при эксплуатации этого оборудования чрезвычайно высоко.

Оборудование и сырье

Создавать топливные брикеты своими руками можно из различных видов отходов жизнедеятельности человека. В принципе можно использовать любые вещества, которые смогут нормально гореть. Какие бытовые отходы могут стать полноценным сырьем:

• Прежде всего древесина, опилки и стружка, древесная пыль, листья и ветки деревьев. Порода дерева не играет первостепенную роль, но лучше, чтобы опилки были березовые, дубовые, из ольхи или осины.
• Солома, оставшаяся после сбора урожая пшеницы или кукурузы.
• Картон и бумага. Топливные брикеты из бумаги своими руками сделать куда проще, чем из древесины, вот только бумажный вариант прогорать будет быстрее.
• Хорошим, но редким сырьем могут стать остатки и шелуха семечек, скорлупа орехов.

Состав брикетов может быть разный, а отсюда различные клеевые возможности смеси. В зависимости от применяемого сырья в некоторые брикеты добавляется глина, способствующая связыванию элементов, обычно в пропорции 10 к 1.

Древесные опилки могут стать лучшим сырьем

Чтобы создавать самодельные топливные брикеты понадобиться специальное оборудование. Можно заказать сразу целую линию для домашнего производства, обратившись в конкретную фирму, а можно собрать оборудование по частям, ведь технология изготовления топливных брикетов в сущности проста.

Вся технология основана на трех этапах производства:

1. Первый этап предполагает начальную подготовку сырья. Имеющиеся отходы следует раздробить, размельчить до необходимой консистенции, чтобы состав смеси был однородным.
2. Второй этап предусматривает доведение смеси до готового состояния методом сушки. На сушильном станке сырье избавляется от влаги.
3. Третий этап предполагает изготовление продукции, здесь происходит прессование топливных брикетов на специальном станке под высоким давлением и температурой.

Шнековый пресс для работы с сырьем

Соответственно для каждого этапа вам потребуется подобрать станок, подходящий под ваше сырье: дробилку, сушилку и пресс.

Еще одно отличие домашнего производства заключается в том, что в принципе можно исключить сушилку из линии. Сушить сырье и брикеты можно естественным путем под солнцем. Кстати, если сырьем выступают готовые древесные опилки или шелуха семечек, то и дробилка может вам не понадобиться.

Особо умелые мастера сами изготавливают пресс, исходя из своих потребностей и возможностей. В наше время доступ к информации не ограничен, поэтому чертежи устройства любого типа можно найти в свободном доступе в сети. Собрав по чертежам свой пресс, вы сможете сделать уникальный брикетированный товар, который отлично будет гореть в топках печей.

Как изготовить пресс-машину могут подсказать знакомые, уже имеющие дело с подобной техникой кустарного или заводского производства. Можно выбрать шнековый, гидравлический или ударно-механический вариант.

Станок для производства брикетов топлива

Для установки оборудования вам потребуется приличное помещение. В нем придется разместить все станки, сырье и получившиеся изделия. Желательно обеспечить комфортные условия для сушки, чтобы влажность брикетов была минимальной, поэтому позаботьтесь о вентиляции. Для подключения станков потребуется электричество, ну а так как мы изготавливаем топливо, не стоит забывать и о мерах пожарной безопасности.

Виды топливных брикетов из опилок

Выпускаемые на данных прессах брикеты подразделяются на 2 типа соответственно своему предназначению – индустриальные и потребительские.
Эти названия вошли в обиход и представляют собой прямой перевод с английского, соответственно, “industrial” и “consumer” briquettes.
Индустриальные брикеты – брикеты для больших котельных, представляют собой куски или шайбы переменной длины, поставляются в биг-бэгах или внавал.
Потребительские брикеты предназначены частных потребителей (домашние печи, барбекю, камины, бани), нарезаются одинаковой длины и поставляются в розничной упаковке 10 кг.

ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ БРИКЕТЫ

Эти брикеты нарезаются в размер с помощью автоматической пилы,
поступают на транспортер и упаковываются в розничную упаковку по 10кг вручную или на полностью автоматической упаковочной линии.

В зависимости от применяемых насадок брикеты можно делать разного диаметра, исходной круглой формы, в форме неправильного восьмигранника, с отверстием посередине или без.

Наиболее востребованы для экспорта в Европу брикеты круглого сечения ø90 мм с отверстием по центру.
Такие брикеты выпускаются на прессе “C.F.Nielsen” BP6500 с производительностью 1200-1500 кг/ч в зависимости от брикетируемого материала.
Подробнее…

ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ БРИКЕТЫ

Представляют собой куски переменной длины, отламываемые под собственным весом, либо шайбы, получаемые с помощью специального приспособления.
Комплектация пресса для выпуска индустриальных брикетов значительно проще, чем для потребительских.
В составе линии отсутствует автоматическая пила и упаковщик готовой продукции. Кроме того, производительность пресса выше (до 1800 кг/ч для BP6500).

Такие брикеты могут с помощью шнека подаваться в топку и представляют собой прямую замену каменному углю, на котором котельные, муниципальные и промышленные, обычно работают.
Таким образом эффективно решается задача по переводу котельных с привозного угля на местное топливо, изготовленное к тому же из отходов.
Существенных затрат, связанных с реконструкцией котельных, при этом можно избежать.
Подробнее…

Полезные советы

Топливные брикеты по теплотворной способности превосходят дрова, но не всегда отопление ими будет более экономичным. Оправдан метод такой топки только в двух случаях: при наличии бесплатных опилок в большом количестве и при системе автоматической подачи брикетов в нужный прибор. В других случаях нет особых преимуществ перед привычными для многих дровами. По сути, опилки обойдутся дороже. Разница в цене будет существеннее разницы в способности передачи тепла.

Если же планируется изготавливать брикеты на продажу, то требуется найти бесплатное сырье и специальное оборудование. Для производства этого вида топлива не нужна лицензия, но наличие санитарно-эпидемиологического заключения обязательно. После изготовления топлива нужно сразу защищать его полиэтиленовой пленкой от влаги. Хранить в специальном помещении.

Линия переработки древесины

Экологичный подход к потребляемым природным ресурсам предусматривает возможность их повторной переработки. Немалую часть в сегменте рециклинга занимает переработка древесины. Этот процесс может осуществляться несколькими способами: химическим, механическим, механико-химическим. Выбор технологического метода будет зависеть от планируемого конечного продукта такой переработки.

1. Механическое изменение первоначального вида древесины происходит способом её измельчения, распиливания, фрезерования, точения, раскалывания, лущения, сверления или строгания. Результатом переработки являются пиломатериалы или волокнистые полуфабрикаты. Если древесные волокна прессовать под большим давлением, то результатом станет производство пеллет -топливных гранул, обладающих предельной энергоконцентрацией.
2. Сочетание механического изменения с химическим дает однородный продукт из древесины — стружку, дробленку и шпон, из которых впоследствии изготавливается модифицированная древесина. Промежуточный древесный продукт (полученный механическим путем) посредством синтетического связующего ингредиента под действие давления и определённой температуры подвергается полимеризации. Таким образом производится фанера, ДСП, ДВП, OSB.
3. Сугубо химический способ переработки щелочью или кислотой применяется для получения из древесины камеди, растворителей, дубителей, канифоли, составляющих наполнителей для лаков, битумов а также в качестве сырья в производстве бумаги.

Выбор специализированного оборудования, задействованного в многовариантных линиях переработки древесины, огромен. Поэтому комплектацию мощностей следует осуществлять в соответствии с планируемым конечным результатом.

Особо хочется привлечь внимание к производству древесной щепы, или «строительного камня» будущего (как её иначе называют). Являясь основой комплексного безотходного использования лесных ресурсов, она открывает новые возможности в повторной переработке и утилизации любого вида древесины.. Линия переработки древесины в щепу — наиболее востребованна в этом сегменте производства.

Линия переработки древесины в щепу — наиболее востребованна в этом сегменте производства.

Ввиду своей мобильности и компактности такая установка может использоваться на всех стадиях заготовки и обработки древесины (начиная с измельчения непосредственно на лесных вырубках и заканчивая переработкой отходов больших деревообрабатывающих комплексов).Некоторые физико-механические свойства опилок

На основе опилок создан такой материал как пайкерит — замороженная смесь опилок и воды, которая в 4 раза прочнее льда и тает намного медленнее.

На лесопилках опилки чаще всего сжигают.

Пример расчета необходимого объема

Зная удельную теплоту сгорания и КПД печи или котла, можно приблизительно рассчитать необходимую массу топлива на определенный период.

Прессованные брикеты продают либо по весу, либо по объему. Во втором случае есть некоторые нюансы, связанные с формой изделий. Для расчета необходимого количества топлива нужно определить массу одного кубометра.

Если брикеты продают по объему, то их укладывают не валом, а в плотные связки. Зная форму изделий можно рассчитать их массу

Для этого нужно выполнить следующую последовательность действий:

1. Необходимо знать плотность прессованного сырья (q(г/cм3)).
2. Нужно рассчитать коэффициент заполнения (k) прессованным сырьем объема куба.
3. Массу одного кубометра (m(кг)) можно вычислить по формуле: m = k * q * 103.

Приведем пример решения практической задачи.

Допустим, что по расчетам для отопления коттеджа в зимний период необходимо получать 6 кКал/ч. Есть брикеты квадратной формы сечения со стороной 10 см и круглым технологическим отверстием диаметра 5 см. Плотность прессованных древесных отходов – 0,95 г/см3. Теплотворность – 4 кКал/кг. КПД котла – 80%. Необходимо вычислить требуемый объем закупки.

Найдем сечение одного брикета (вместе с отверстием) по формуле вычисления площади квадрата:

10 * 10 = 100 см2.

Вычислим сечение отверстия по формуле площади круга:

π * 5 * 5 / 4 = 19.6 см2.

Найдем площадь сечения, занятого опилками:

100 – 19.6 = 80.4 см2.

Вычислим коэффициент заполнения:

k = 80.4 / 100 = 0.8.

Найдем массу одного кубометра:

m = 0.8 * 0.95 * 1000 = 760 кг.

Найдем теплотворность одного кубометра с учетом КПД котла:

760 * 4 * 80 / 100 = 2432 кКал.

Посчитаем необходимую энергию для отопления на весь зимний период (6 месяцев):

6 * 24 * 30 * 6 = 25920 кКал.

Найдем необходимой количество кубометров брикетированного топлива:

25920 / 2432 = 10.7 м3.

Если же брикеты продают по весу, то решение задачи значительно упрощается. Для определения достаточной массы топлива нужно всего лишь разделить необходимую энергию на теплотворность сырья:

25920 / 4 = 6480 кг.

Несколько практических советов по применению

Химический состав изготовленных промышленным способом брикетов идентичен дереву.

Если прессование проводилось на самостоятельно сделанном оборудовании, то добиться выделения лигнина в достаточном для связи опилок объеме проблематично.

Изготовленные промышленным способом брикеты визуально отличаются четкими формами и однородной структурой, которую можно разглядеть на торцевой части изделия

В этом случае к сырью добавляют вяжущее вещество, такое как глина или дешевый обойный клей. Такое топливо характерно повышенной зольностью. Его не следует использование в печах с извилистыми дымоходами, так как их гораздо чаще придется чистить, чем при отоплении обычными дровами и углем.

Также повышенной зольностью обладает кора. Если ее использовали при изготовлении прессованного топлива, то это можно обнаружить по вкраплениям более темного цвета, чем у основной массы стружки или опилок.

Помимо “евродров” из опилок в продаже присутствуют прессованные брикеты из других горючих материалов:

• пыль от каменного и бурого угля;
• шелуха семечек подсолнуха;
• солома;
• торф.

Они обладают различной теплотворностью и зольностью. Производители обычно приводят эти данные, однако надо понимать, что они часто получены в “идеальных” условиях.

Очень часто дрова применяют как средство для создания температуры, при которой начнется процесс горения угля. Прессованные отходы горят дольше, чем дерево, но при этом менее интенсивно, поэтому их использование совместно с углем не оправдано.

Утилизация и переработка опилок, щепы

Многие предприятия просто сжигают опилки, хотя есть другой более рациональный способ. Из опилок и щепы можно изготавливать топливные брикеты. По энерговыделению они сопоставимы с дровами.

Есть несколько способов переработки опилок.
Для переработки опила в топливные брикеты применяются линии шнекового прессования. Они работают на природном газе и дизельном топливе и электричестве.
Популярностью пользуется метод при использовании пресса. Этот метод обладает хорошей производительностью и малыми габаритными размерами оборудования.

Прессование проходит без добавления клея. Преимущество этого в том, что последующее сжигание брикета проходит без выброса в атмосферу ядовитых химических веществ.

Автоматический пресс для опилок и стружек. Стационарный, высокопроизводительный и автоматизированный. Намного эффективнее и производительнее кустарных ручных прессов.

В частных и коммунальных хозяйствах используют специальное оборудование для дробления веток деревьев, которое прицепляется к трактору или машине через специальный вал. Производительность такого устройства достигает примерно 6 куб метров в час. Прямо на месте осуществляется и прессование опилок. Таким способом получается экологически чистый и готовый к последующему применению продукт.

Сравнение “евродров” с обычным твердым топливом

Стоимость угля, дров или используемых для отопления прессованных опилок колеблется в зависимости от региона. Поэтому однозначного решения по выбору того или иного вида топлива нет

Необходимо принимать во внимание актуальную цену и провести анализ сравнительных характеристик

Удельная теплотворность топлива

Одним из основных показателей эффективности топлива является его удельная теплотворность (удельная теплота сгорания). От этого параметра зависит, сколько массовой доли вещества при его сжигании потребуется на выделение определенного количества энергии.

Сравнительная теплотворность различных типов горючего. Приведенные значения приблизительны и зависят от многих факторов. Но в целом таблица показывает рейтинг твердого топлива по удельной теплоте сгорания

Здесь есть один нюанс: теплотворность зависит от массы, а дрова и брикеты из опилок обычно измеряют в кубах. При рекламе прессованного топлива часто указывают, что выход энергии почти в два раза больше чем при сгорании древесины, однако не указывают тот факт, что вес сухих брикетов в одном кубометре больше.

Допустим, что теплотворность свежесрубленной березы составляет около 2 кКал/кг, а брикетов – 4 кКал/кг. Вес складочного куба дров около 570 кг/м3, а вес такого же объема прессованного материала – около 800 кг. Поэтому кубометр сырого колотого дерева при сгорании даст около 1,14 мКал, а брикетов – около 3,2 мКал, то есть, практически, в три раза больше.

Тепловую эффективность промышленно изготовленных брикетов можно сравнить с древесным или каменным углем, однако последний стоит значительно дешевле.

Хранение и простота использования

Одним из недостатков прессованного сырья является его высокая гигроскопичность. Интенсивная способность поглощения влаги приводит к потере жесткости между связанными частицами и возможному рассыпанию брикета. Поэтому в отличие от того же угля или дров, хранить опилок необходимо в сухом месте.

Впрочем, зимой прессованное топливо можно держать под обыкновенным навесом, так как при минусовой температуре абсолютная влажность воздуха мала. Нужно лишь обеспечить отсутствие непосредственного контакта со снегом.

Также топливные брикеты можно держать в помещении. Промышленно произведенное прессованное сырье практически не дает мусора, в отличие от тех же дров.

Из-за создаваемой грязи и пыли, уголь и дрова хранят на улице. Аккуратные брикеты из стружки можно держать в веранде дома

Для начала горения прессованного дерева требуется минимальное количество материала для розжига. Здесь опилки, как и торф вне конкуренции.

Применение в котлах длительного горения

Сейчас заслуженной популярностью, особенно у владельцев коттеджей, пользуются котлы длительного горения. Они экономичны, имеют высокий КПД и просты в управлении. Единственный их значимый минус – стоимость оборудования и затраты на его монтаж.

Многие продвинутые модели котлов оснащены автоматизированной системой загрузки топлива. Для ее работы необходимо использовать однородный по форме горючий материал. Для этого из опилок и стружки изготавливают пеллеты.

Пеллеты делают из отходов деревообработки методом прессования. Они имеют вид гранул диаметра 6-9 мм и длиной от 10 до 70 мм

Использование такого вида топлива в таких котлах позволяет поддерживать необходимый температурный режим без участия человека. Это дает возможность хозяевам коттеджей отлучаться на длительный период (до нескольких дней) без риска охлаждения жилища до недопустимых показателей.

Оборудования для производства брикетов

В промышленных условиях измельчение древесных отходов выполняют на специальных механизмах — дробилках. Такую важную часть технологического процесса, как сушка, выполняют с помощью сушильных машин, которые бывают двух видов — барабанного и аэродинамического.

Формовку изделий выполняют на гидравлическом прессе. С усилием минимум 30 МПа он уплотняет массу. При этом в сырье не нужно добавлять никаких веществ для связи, т.к. в этих условиях за счет сжатия и высокой температуры выделяется древесный клей — лигнин.

Любой формы брикеты можно получить на ударно-механическом прессе, но плотность их не очень высока.

Существует еще один метод для получения «евродров» — экструзия. Базируется он на том, что с силой около 40 МПа масса проталкивается сквозь калиброванные отверстия посредством шнека, формируя при этом изделия в виде цилиндров или шестигранников. На выходе их обрезают специальными ножами.

Производительность шнековых экструдеров выше, чем у механических или гидравлических прессов.

На поверхность брикетов, изготовленных на промышленном оборудовании, производители часто наносят буквенный оттиск. В основном он является свидетельством точного соблюдения технологии

Покупать такие установки для изготовления своими рукам и заготовки топливных брикетов нерационально, для этого есть другие варианты.

Самодельный или покупной

Покупка пресса оправдана в тех случаях, когда планируется наладка производства. Приобретать оборудование для изготовления брикетов, которые впоследствии будут использоваться только в хозяйственных нуждах, нет необходимости. К тому же стоимость агрегатов высокая, не всем по карману. Да и монтаж предусматривает наличие отдельного помещения.

Согласно технологическому процессу сырьё перед обработкой нуждается в подготовке, а значит, потребуется сушилка и устройство для измельчения. К тому же готовые брикеты после изготовления нужно хранить в сухом помещении, которого просто может не оказаться.

Кустарное производство не выдаст качественный продукт, брикеты будут иметь недостаточную плотность, а это снижает показатель удельной теплоты сгорания. Взвесив все факторы, можно резюмировать, что приобретать дорогостоящее оборудование нет смысла.

Если в доме установлен котёл под твёрдое топливо, соорудить пресс можно своими руками. Для этого потребуются доступные материалы, а также ознакомление со схемами конструкции, чтобы выбрать подходящий вариант.

Преимущества использования готовых прессов в производственных целях:

• простое устройство оборудования;
• возможность осуществлять замену изношенных узлов;
• выбор моделей разных мощностей и производительности;
• технологический процесс не требует особых знаний и навыков;
• обустроить цех можно в небольшом помещении.

Принимая решение о запуске производства, стоит учесть важные факторы:

• вид сырья, его доступность;
• примерный объём переработки за определённый промежуток времени;
• необходимые площади;
• схему реализации готовой продукции.

Для масштабного производства рекомендуется приобретать автоматическое и полуавтоматическое оборудование. Агрегаты отличаются высоким КПД и износостойкостью рабочих узлов.

Поставить на поток изготовление наполнителей для лотков животных можно с помощью использования грануляторов. Диаметр выпускаемой продукции как раз соответствует стандартам, да и большой плотности не требуется.

Плюсы и минусы системы обогрева опилками

Для получения максимально полного представления о стружке, которая может выступать в качестве топлива для современных отопительных систем, весьма полезно рассмотреть преимущества и недостатки, присущие рассматриваемому методу.

Достоинства

1. Среди всех плюсов, которые имеет обогрев с помощью древесных отходов, главным следует назвать низкие затраты на отопление. Максимальной экономии смогут добиться потребители при условии, что в районе их проживания функционируют предприятия, занятые деревообработкой. Ведь в этом случае они смогут купить опилки по очень низким ценам.
2. При использовании древесины в качестве топлива на нагрев воды будет уходить минимум времени. К тому же эти отходы позволяют получать максимальное количество тепловой энергии. Выбор в пользу брикетированной стружки является еще более предпочтительным, так как в этом случае можно обеспечить дом еще большим количеством тепла.
3. При эксплуатации котла, который использует натуральное сырье для работы, не наносится вред экологии, поскольку во время сжигания древесных отходов в атмосферу попадает совсем незначительное количество токсинов.
4. Дополнительным преимуществом является то, что котел, работающий на опилках, доступен всем желающим. Вдобавок к этому, чтобы установить этот аппарат, нет необходимости оформлять такое же большое количество разрешений, которое требуется при подключении котла к газовой магистрали.

Недостатки

При всех своих достоинствах установки, использующие опилки, обладают и рядом недостатков. К ним следует отнести трудности, возникающие с хранением топлива. Хотя прессованная щепа и стружка отличается компактными размерами, все же нужно позаботиться о наличии достаточно большого помещения, чтобы в нем можно было держать запас этого горючего.

Следует иметь в виду, что в процессе сжигания древесины возникает много золы и сажи. Многие знают, что зола может служить удобрением. Однако извлечь выгоду от сажи нельзя. По этой причине такая операция, как чистка дымоходов должна проводиться на регулярной основе.

Список источников

• ochg.ru
• sovet-ingenera.com
• briket.tomsk.ru
• wiki2.org
• bioresurs.com
• kotel.guru
• kaminguru.com
• housetronic.ru