Технологии энергетического использования биомассы
Шрифт:
Второе немаловажное различие – возможность применения в отопительных системах и приборах: если брикеты можно использовать повсеместно, в любых котлах и печах, то для использования пеллет потребуется приобрести специальную горелку или гранульный котел.
2.3.1. Изготовление топливных пеллет
Пеллеты применяются в теплоэнергетике, отоплении жилых и производственных помещений, и в последнее время набирает популярность среди жителей частных домов. По теплотворной способности 2,5 кг пеллет равен 1л жидкого топлива. При производстве топливных пеллет в рассмотрение идет ряд характеристик – зольность, влажность, теплота сгорания, плотность
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. Некоторые виды пеллет представлены на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Некоторые виды пеллет
Гранулирование макулатуры – довольно новое и перспективное производство, поскольку данный тип сырья не требует дорогостоящих сушильных комплексов. Гранулы из бумаги и картона дают большое количество тепла и имеют мизерный процент несгораемых остатков.
Пеллеты представляют собой прессованные гранулы цилиндрической формы. Прессуются они под действием давления и высокой температуры. 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.
Древесные пеллеты делятся на бытовые и промышленные. Бытовые пеллеты изготавливают из свежих опилок и щепок. В промышленных гранулах присутствуют и другие примеси. Они бывают светлыми, коричневатыми, либо серыми. Более светлый цвет свидетельствует о высоком качестве гранул (светлый – признак применения исключительно хорошей древесины без коры и чистых опилок. У этого вида пеллет самая низкая зольность, так как они не содержат пыль и кору дерева, (до 0,5 %).
Пеллеты из отходов сельскохозяйственной деятельности (солома, шелуха подсолнуха, кукурузные и гречишные отходы) мало чем отличаются по теплотворной способности от древесных пеллет. У растительных пеллетов зольность выше (до 3 %), чем у древесных, котел нужно будет чистить чаще, поэтому они больше используются в промышленных целях
Торфяные пеллеты также пользуются популярностью среди промышленных предприятий, так как обладают хорошими калорийными, экономическими и экологическими качествами, но среди частных потребителей они не получили распространения ввиду своей повышенной зольности.
Величина гранулы – обычно 6, 8, 10 мм в диаметре и от 10 до 50 мм в длине. На европейском оборудовании выпускают продукцию с сечением 6 мм, отечественная техника может выпускать пеллеты диаметром 8 и даже 10 мм. В плане размера следует руководствоваться исключительно рекомендациями для вашего котла, поскольку именно на такую крупность рассчитана его автоматика. Если вы используете гранулы крупнее, чем задано в инструкции, механизмы котла
Зольность биотоплива— это содержание минеральных примесей в его общей массе. В самой древесине содержание минералов незначительно – до 1 %, в коре их больше – до 3 %. Основной объем минеральных вкраплений в пеллетном сырье– это песок и земля, они попадают в него, когда бревна, щепа и др. материалы подбираются с грунтовой поверхности и не очищаются. Данные скопления (шлак) приводят появлению осадков и наслоений после сгорания топлива.
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:
1. EN Plus-A1– продукт премиального качества для использования в домашних отопительных котлах. Зольность до 0,5 %, теплотворная способность – 18,0 Мдж/кг.
2. EN Plus-A2– стандартные пеллеты, хорошо подходят для домашнего использования. Зольность до 1 %, теплотворная способность – 18,0 Мдж /кг.
3. EN-B— топливо для промышленных котлов. Допускается зольность до 3 %, теплотворная способность – 15,0 МДж/кг).
В России пеллетное производство ориентировано преимущественно на внутренний рынок, продукцию пеллетного производства можно сертифицировать по ГОСТу.
ГОСТ 55110-2012 "Биотопливо твердое. Определение механической прочности пеллет и брикет. Часть 1 пеллеты".
ГОСТ 55553-2013 "Биотопливо твердое. Подтверждение качества топлива. Часть 2. Древесные пеллеты для непромышленного использования".
Основными требованиями к качеству топливных пеллет являются:
– гранула должна быть ровной и гладкой с отсутствием трещин в гранулах, без коробления и осыпания;
– гранула должна быть плотно спрессована;
– желательно чтобы гранулы были одного размера;
– отсутствие или наименьшее содержание примесей (пыль, песок) в готовой продукции, которые ухудшают качество пеллет;
– на пеллетах не должно быть грибка либо плесени, не должно быть никаких химикатов.
Требований к сырью, которые необходимо соблюдать при производстве пеллет:
– сырье не должно иметь никаких примесей (камней, пыли, песка, металлического мусора, листвы);
– в нем должно содержаться как можно больше природных склеивающих веществ (лингина, смол и других клейких веществ), что ускоряет процесс изготовления и качество готовой продукции;
– сырьевые материалы не должны быть очень влажными, хотя это исправляется во время сушки, но при этом замедляет производственный процесс.
Основными технологическими этапами производства топливных пеллетов являются.
1. Крупное дробление сырья. На этом этапе измельчаются крупные сырьевые материалы до нужных размеров (длина до 25 мм, диаметр до 2–4 мм). Это нужно для облегчения просушки. Осуществляется этот процесс с помощью дробилки. Дробление может производиться несколько раз, если с первого раза не удалось достичь необходимой фракции материала. Далее по скребковому транспортеру измельченное сырье поступает в смеситель, а затем в сушильный барабан.
2. Сушка обработанного сырья. Этот этап протекает в сушильном барабане, рис. 2.3. В него из котла по рукавам подается горячий воздух, который высушивает сырьевой материал. Он должен иметь влажность не менее 8 %, так как в грануляторе очень сухое сырье будет хуже склеиваться, но и не более 12 %, так как пеллеты будут хуже гореть в котле. При сушке отработанный воздух под действием разряжения дымососа захватывается вместе с мелкими фракциями, которые осаждаются вниз в циклон, а отработанный воздух удаляется в атмосферу.