Пеллеты своими руками
Одним из современных видов твердого топлива для печей, каминов или котлов системы отопления дома являются пеллеты – спрессованные мини-брикеты, которые получают из отходов лесозаготовки или предприятий деревообрабатывающей промышленности. Таким образом, решается сразу две важные задачи – обеспечение потребителей топливом и рациональная утилизация отходов, которые раньше нередко попросту сжигались безо всякой пользы.
Пеллеты своими руками
Пеллеты очень удобны в использовании, тем более что специально под такой вид топлива разработаны котлы, оснащенные вместительными бункерами загрузки и линиями автоматической непрерывной подачи гранул в камеру сгорания (подробнее об этом можно узнать из соответствующей публикации нашего портала). Многие модели подобных отопительных приборов предназначены для бытового применения в условиях автономных систем отопления частных домов. Поэтому вполне объясним растущий интерес хозяев индивидуального жилья к вопросам поиска надежных поставщиков такого вида топлива. Многие домовладельцы, мало того, задумываются над тем, существует ли возможность изготавливать пеллеты своими руками.
В настоящей статье будут рассмотрены основные достоинства гранулированного твердого топлива, технологические этапы процесса его производства и необходимое для этого оборудование. Те же читатели, которые желают изготавливать пеллеты своими руками, должны реально оценить имеющиеся возможности, взвесить все «за» и «против», чтобы убедиться в рациональности и экономической обоснованности такого подхода к проблеме самостоятельного обеспечения собственного жилья гранулированным топливом.
Что такое пеллеты и их основные достоинства
Содержание статьи
Пеллетами называются спрессованные мини-брикеты (гранулы) цилиндрической формы диаметром от 4 до 8 ? 10 мм, длиной, как правило от 15 до 50 мм. Сырьем для их производства могут быть самые различные материалы.
В качестве сырья для изготовления пеллет могут применяться самые различные материалы
- Чаще всего для гранулирования используются отходы деревообрабатывающих предприятий – опилки или мелкая стружка. Подобные пеллеты являются самыми качественными.
- В переработку пускают и отходы лесозаготовки и первичной обработки древесины – кору, ветки и даже высушенные листву или хвою.
- Активно используют в качестве сырья отходы агропромышленных технологий – солому, подсолнечную лузгу, жмых, зерноотходы, остающиеся после мукомольных линий или производства круп.
- Делают пеллеты из торфа - в таком виде этот тип топлива даст максимальную энергоотдачу.
- На крупных птицеводческих комплексах нередко устанавливают линии по производству пеллет их куриного помета – решаются проблемы и утилизации, и безотходности производства.
- Современные технологии переработки позволяют применять для производства пеллет даже отсортированные твёрдые бытовые отходы.
Безусловно, пеллеты, изготовленные из различных материалов, серьезно различаются качеством и своей потенциальной энергоотдачей. Принято различать три основных типа подобного гранулированного топлива:
Пеллеты сами по себе могут различаться классом качества
- Оптимальными для использования в автономных системах отопления считаются пеллеты «премиум-класса». Они изготавливаются исключительно их древесных отходов с высокой степенью очистки. Их отличает выраженный светлый оттенок и однородность структуры. У таких пеллет минимальный процент зольности – несгораемый остаток составляет всего до 0,5 % от общей массы топлива. Подавляющее большинство выпускаемых для массового потребления пеллет относятся именно к такому классу. Пожалуй, единственным значимым недостатком подобного топлива является его достаточно высокая цена.
- Пеллеты так называемого промышленного (индустриального) сорта могут включать в свой состав определенный небольшой процент частиц коры, грунтовых примесей, листвы или хвои. Зольность у них, безусловно, значительно больше, но энергоемкость все же достаточно высока, что дает возможность их применять в домашней системе отопления, с условием более частого проведения профилактических работ на котельном оборудовании. Но зато стоимость подобного топлива уже значительно ниже. По цвету они заметно темнее пеллет «премиум-класса».
- Самые низкосортные пеллеты в промышленных масштабах получают из отходов сельхозпроизводства и других материалов. Уровень зольности у них очень высок – до 4 % и даже более, не отличаются они и большой энергоемкостью. Тем не менее, невысокая цена делает рентабельным их использование в крупных котельных.
Кстати, некоторые виды пеллет могут быть использованы не только в виде топлива для сжигания в печах и котлах. Их применяют, например, для удобрения и мульчирования почвы, в качестве адсорбентов и наполнителей «кошачьих туалетов».
Какими же положительными качествами еще обладают пеллеты:
При сгорании пеллет в атмосферу выбрасываются неопасные вещества, участвующие в естественном обмене
- Они относятся к наиболее экологичным видам топлива – содержание вредных и активных веществ в отработанных газах минимально. В основном это – водяной пар и углекислый газ, которые легко усваиваются растениями.
- Пеллетное топливо отлично поддается пиролизу, и это дает возможность применять его в соответствующих высокоэффективных котлах длительного горения. Использование линий автоматической загрузки позволяет минимизировать участие человека в процессе работы котельного оборудования.
- Такое топливо очень компактно и не требует больших площадей для организации его хранения. Гораздо меньше затрат потребует и транспортировка необходимого топливного запаса.
Пеллеты удобны в перевозке и хранении
- При изготовлении пеллет не применяется никаких химических добавок, клеящих смесей и модификаторов. Они не имеют неприятных запахов, не способны вызвать аллергических реакций, их хранение можно организовать даже в непосредственной близости от жилых помещений.
- Теплоотдача качественных пеллет, особенно в объемном соотношении, превосходит большинство видов обычной древесины и каменного угля.
- Пеллеты не подвержены процессам внутреннего гниения или прения. Это практически исключает вероятность их самовоспламенения.
- Достаточно часто пеллеты являются и самым недорогим видом качественного топлива в регионе, особенно, если имеются производственные предприятия, занимающиеся их изготовлением – можно заключить долговременные договоры по определенным объемам оптовых поставок.
В чем заключается технологический процесс изготовления пеллет
Весь технологический процесс по изготовлению гранулированного твёрдого топлива разделен на несколько этапов.
Схема технологических этапов производства пеллет
- Первоначальная подготовка и первичное дробление сырья. Древесные или сельскохозяйственные отходы по возможности сортируют, очищают от ненужных примесей и передают на линию первичного дробления материала.
Стационарная дробилка для первичного измельчения древесины
Обычные дробилки, стационарные или мобильные, которые используются на предприятиях лесозаготовки или деревопереработки, а иногда даже имеются и в личном хозяйстве, дают на выходе щепу размером 30 -50 мм, толщиной 1 -2 мм.
- Следующий обязательный этап – сушка дробленого сырья. Для дальнейшего производственного процесса требуется, чтобы остаточная влажность древесины не превышала 12 ? 14 процентов. Для этого сырье отправляется в сушильные установки, барабанного или аэрационного принципа действия.
Сушильная установка аэродинамического принципа действия
- Подсушенная древесина передается на линию тонкого измельчения. Чаще всего здесь используются молотковые дробилки (мельницы) которые доводят щепу до состояния мелких опилок или даже «древесной муки». Максимальная фракция частиц древесины на выходе не должна превышать 4 мм. Обычная плотность материала на выходе этой технологической линии составляет порядка 150 кг/м?.
Молотковая мельница доводит сырье до необходимой мелкой фракции
- Нередко случается, что после сушки и окончательного перемола остаточной влажности в измельчённом сырье будет недостаточно для формирования крепких гранул. Чтобы устранить эту проблему и довести влажность до требуемых 10 ? 12 процентов, проводят цикл водоподготовки – насыщения сырья горячим паром или же обычной водой. Пар применяется в случае использования в качестве сырья древесины твердых пород или же старой, пролежавшей несколько лет. Для более мягких сортов обычно используют погружение в воду.
- После того как достигнута требуемая влажность, сырье передается на линию прессования. В специальных установках оно продавливается через матрицы, имеющие конусообразные отверстия определенного диаметра. Специальная форма каналов способствует максимальному уплотнению опилок. кроме этого, под действием давления и неизбежного повышения температуры, древесина особое вещество – лигнин, которое всегда входит в ее биохимический состав. Лигнин способствует прочному склеиванию мельчайших фрагментов в достаточно плотную структуру пеллет.
Сформованные пеллеты на выходе из цилиндрической матрицы
Матрицы могут быть цилиндрического или плоского типа. Сырье, спрессованное в цилиндрические брикеты, при каждом полном обороте матрицы срезается специальным ножом, чем достигается примерное соблюдение единых линейных размеров, получаемых пеллет.
Примерная схема прессования пеллет через цилиндрическую матрицу
Цилиндрические матрицы чаще всего применяются в стационарных промышленных установках. В компактных моделях грануляторов предпочтение отдается плоским матрицам с использованием двух или больше катков.
В малогабаритных установках чаще используются круглые плоские матрицы
- Полученные на выходе с линии прессования пеллеты охлаждают, так как они могут иметь температуру до 65 ? 90 градусов, подсушивают естественным образом, а затем фасуют по мешкам и отправляют на склад готовой продукции, в торговые сети или непосредственно потребителям.
Производство пеллет в личном хозяйстве
То, что кажется достаточно простым в промышленном производстве гранулированного топлива, далеко не всегда будет возможным или рентабельным при попытке организовать подобное в масштабе личного хозяйства. Проблемы кроются в следующем:
- Для изготовления пеллет является обязательным наличие специализированного оборудования – гранулятора. Подобные установки небольшой производительности выпускаются некоторыми компаниями (европейскими или китайскими), но стоимость их – достаточно высока, достигает порой нескольких сот тысяч рублей. Можно заказать подобный станок и у частных мастеров, которые освоили изготовление такой техники – предложений в интернете достаточно много. Тем не менее, и индивидуально изготовленное качественное оборудование стоит, пожалуй, ничуть не меньше заводского.
В многочисленных статьях на различных сайтах можно встретить утверждение, что подобное оборудование несложно изготовить и самостоятельно. Непонятно, чем руководствовались авторы таких публикаций, рисуя столь радужные картины. Гранулятор, действительно, можно сделать и самому, но несложным этот процесс назвать никак нельзя. Подготовка необходимых деталей, сборка механизма передачи вращения, точная подгонка всех подвижных узлов с учетом огромных нагрузок, возникающих в процессе гранулирования – задача высокой степени сложности, доступная мастерам, хорошо разбирающимся в свойствах металлов и технологиях их обработки. Потребуются высокоточные токарные, фрезерные, сварочные, слесарные работы, требующие настоящей, профессиональной квалификации. Прежде, чем браться за изготовление, надо очень трезво оценить свои возможности.
- Второй важный аспект – доступность сырья. Если планируется домашнее изготовление пеллет, как говорится, «с нуля», то потребуются установки дробления материала и его обязательной сушки. Будет ли это экономически выгодно даже сточки зрения не приобретения оборудования, а энегрозатратности всех процессов? При массовом производстве это окупается большими партиями перерабатываемой продукции, а для обеспечения нужд отдельного хозяйства может сложиться и отрицательный баланс.
Наверное, браться за изготовление пеллет в домашних условиях целесообразно в том случае, если существует возможность регулярного и практически бесплатного получения уже готового сырья – измельченных стружек или опилок. Тогда, возможно, будет выгодно не только снабжать самого себя гранулированным топливом, но и предлагать готовую продукцию к реализации другим собственникам жилья.
Кстати, многим грануляционным аппаратам с плоской матрицей не требуется цикла вторичного дробления – с этим справятся тяжелые мощные зубчатые ролики, которые должны перетереть щепу до состояния, пригодного для прессования пеллет. Без сушки древесной щепы, правда, все рано в большинстве случаев обойтись невозможно, но находчивые мастера изготавливают простейшие барабанные сушилки, используя для этого старые металлические бочки.
Видео: самодельная барабанная сушилка из бочек
- Следует учесть, что не любая древесина в полной мере подходит для изготовления пеллет. Так, например, почти обречены на неудачу попытки гранулировать опилки из липы, ивы или тополя – материал плохо «спекается» и рассыпается при малейшем механическом воздействии.
Оптимальной для этих целей считается древесина хвойных пород – ее природная смолистость способствует получению устойчивых прочных гранул.
Что необходимо для самостоятельного изготовления гранулятора
Найти точные чертежи установки для изготовления пеллет в домашних условиях – весьма проблематично. Те мастера, которые занимаются изготовлением грануляторов, весьма неохотно делятся своими секретами, а если позволяют кому-либо воспользоваться опробованными на практике разработками – то за очень серьезные деньги.
Принцип устройства и работы малогабаритной установки, основные ее узлы, их крепление и взаимодействие представлены на приложенном видео.
Видео: устройство малогабаритного гранулятора для пеллет
Итак, чтобы собрать гранулятор понадобятся:
- Плоская круглая матрица. Ее иногда можно приобрести в магазинах – они используются для изготовления гранулированных комбикормов. Самостоятельное изнотовление также возможно, но требует профессинального инструмента и оборудования. Необходимо очень точно вырезать круг из металла толщиной не менее 20 мм, наметить и высверлить отверстие для посадки матрицы на вал с пазом для жёсткой фиксации для передачи усилия вращения.
Основные рабочие детали - матрица и блок ребристых катков
Прессовочные отверстия обязательно должны иметь коническую, сужающуюся книзу конфигурацию – для их выполнения необходима специальная фреза, выполненная под нужным углом.
Общий диаметр матрицы может быть различным – чем она больше, тем выше производительность аппарата, но тем и мощнее потребуется силовой привод.
Видео: как изготавливают матрицу
- Вторым важнейшим узлом конструкции являются мощные катки с зубчатой рабочей поверхность. Они сажаются на вал через подшипники качения. Сам этот узел имеет в центре отверстие, которым насаживается на вращающийся вертикальный вал привода также через подшипник. Регулировка прижима катков к матрице осуществляется резьбовой гайкой большого диаметра. При сборке аппарата вал с катками фиксируется в проушинах корпуса, оставаясь неподвижным в процессе работы. Размеры катков, естественно, должны соответствовать рабочей плоскости матрицы с отверстиями.
- Сам корпус выполняют из трубы или сваривают цилиндр из металлического листа. Внутренний диаметр должен соответствовать размеру матрицы, так, чтобы обеспечивалось ее вращение, но с минимально возможным зазором.
Обычно корпус выполняется разборным. Это упрощает техническое обслуживание аппарата.
Нижняя часть корпуса с установленным редуктором
В нижней части будет устанавливаться редуктор, передающий вращение со шкива на вертикальный рабочий вал, так, чтобы обеспечивалась частота вращения примерно 70 – 100 оборотов в минуту. в корпусе предусматривается окно с лотком для выхода готовых пеллет.
В верхней, рабочей части размещены матрица и катки
В верхней, съемной части корпуса будет размещен, собственно, рабочий узел аппарата – сама матрица с катками и зафиксированным специальными стопорными винтами валом, на который они посажены.
Гранулятор в разобранном состоянии
- Вся конструкция должна базироваться на мощной раме - станине, которую можно изготовить из металлического прокатного профиля (швеллера, уголка, двутавра). Динамические и вибрационные нагрузки в процессе работы весьма значительные, и станина должна их свободно выдерживать. Здесь же, на раме, обычно предусматривается и установка электропривода, связанного с редуктором аппарата ременной, цепной или карданной передачей.
Вариант компоновки гранулятора и электропривода на общей раме
- Электродвигатель должен гарантированно обеспечить работоспособность установки под максимальной нагрузкой, не перегреваясь при этом сам. Обычно даже для небольшого аппарата потребуется электропривод мощностью порядка 15 кВт.
- Целесообразно предусмотреть конусообразный загрузочный бункер, надеваемый сверху на цилиндр корпуса – это существенно облегчит подачу сырья на формовку пеллет.
Если все получилось, необходимые детали и узлы изготовлены и тщательно подогнаны, аппарат уверенно работает в «холостом режиме», то можно производить первый контрольный запуск с загрузкой стружки или опилок – на выходе должны появиться аккуратно сформованные пеллеты.
Видео: работа малогабаритной установки по производству пеллет
Впрочем, предложенная схема гранулятора вовсе не является какой-либо «догмой». Народные умельцы придумывают и собственные конструкции. На предложенном ниже видео показана установка для получения пеллет шнекового типа – ее работа во многом схожа с привычной всем домашней мясорубкой. Единственное – для такой схемы потребуется сырье, прошедшее дробление до самой мелкой фракции – размолоть даже не слишком крупную щепу шнек не сможет.
Видео: самодельная установка шнекового типа для получения пеллет
