Пеллеты и топливные брикеты из соломы: преимущества такого топлива и технология изготовления своими руками

Основным недостатком соломы как топлива является быстрое сгорание, из-за которого она не успевает ничего нагреть, а догружать котел или печь новой партией такого горючего, пока еще не догорело старое, очень сложно из-за крайне низкой плотности.

Поэтому лучшим выходом становится прессование соломы, с помощью которого ее превращают в различной формы брикеты, обладающие гораздо более высокой плотностью.

Солома как топливо: теплотворная способность

Удельную теплотворную способность любого топлива измеряют в различных единицах, но проще всего это делать в киловаттах (кВт) на 1 кг веса, однако можно использовать мегаджоули (МДж) или килокалории (кКал).

Мы составили таблицу, в которую включили теплотворную способность различных видов соломы и тех материалов, которые чаще других используют для отопления дома или дачи:

Материал	Теплотворная способность
	кКал	кВт	МДж
Солома пшеничная свежая	3400	3,95	14,2
Солома пшеничная сухая	3750	4,4	15,7
Солома льняная свежая	3400	3,95	14,2
Солома льняная сухая	3805	4,4	16
Пеллеты/брикеты из свежей соломы (влажность 30–40%)	3500	4	14,65
Пеллеты/брикеты из соломы после высыхания (влажность 10–15 %)	4000	4,65	16,7
Дрова свежие (влажность 50–60%)	1940	2,2	8,1
Дрова сухие (влажность 20%)	3400	3,95	14,2
Уголь бурый	3100	3,6	13
Уголь черный (каменный)	6450	7,5	27
Щепа сухая (влажность 20–30%)	2610	3	11
Опилки (влажность 20–40%)	2100	2,4	8,8
Пеллеты/брикеты из опилок или щепы	4100	4,8	17,1

По своей теплотворной способности солома находится на одном уровне с высушенной древесиной, поэтому хорошо подходит для отопления.

Проблема лишь в том, что не спрессованный материал занимает слишком большой объем.

Поэтому для превращения этого материала в полноценное топливо необходимо каким-то способом повысить его плотность. Однако существуют отопительные печи, способные работать на не спрессованной соломе, но все они отличаются очень большими размерами и невысокой эффективностью.

Топливные брикеты своими руками

Существует три основных способа изготовления брикетов:

Тюкование

Тюкование, равно как и скатывание в рулоны, производится с помощью специальных агрегатов, штатно установленных на комбайнах, а также выполненных в виде прицепных или навесных устройств (пресс-подборщики сена).

Такие устройства можно сделать и своими руками, что подтверждает обсуждение изготовления брикетов на различных форумах и отчеты о них.

Единственный минус тюкования в том, что достичь плотности, сопоставимой хотя бы с высушенной древесиной, невозможно, поэтому печь или котел должны быть достаточно большого размера, особенно, если нет желания подкидывать топливо каждый час.

Если сделать тюкователь из толстой древесины или металла, а давление создавать не вручную, а с помощью гидравлического или электрического привода, то можно достичь половины или трех четвертей плотности сухой древесины, что позволит сократить размеры отопительного прибора.

Вне зависимости от плотности тюка, его прочность напрямую зависит от размера, поэтому чем он крупней, тем более прочным получится.

Это связано с тем, что каждая соломинка не только сминается, но и переплетается с другими, поэтому, чем больше их переплетется, тем крепче получится тюк или рулон.

По этой же причине самыми прочными получаются большие рулоны весом в несколько центнеров. Сделать таким образом тюки размером с кирпич, да еще и достаточной прочности, невозможно, поэтому метод применим лишь для изготовления крупных брикетов.

Мы подготовили ссылки на наиболее интересные обсуждения и отчеты:

Склеивание

Этот способ не сильно увеличивает плотность спрессованной соломы, зато позволяет делать брикеты любого размера, вплоть до пеллет диаметром в несколько мм.

Чтобы делать брикеты этим способом, вам потребуются:

• любое органическое вяжущее вещество;
• измельчитель травы;
• емкость для замачивания;
• пресс с формами, покрытыми веществом, обладающим нулевой адгезией к выбранному вяжущему.

Чтобы делать топливо этим способом, вам потребуется любой органический клей или клееподобное вяжущее вещество, например:

• просроченный или испорченный обойный клей;
• испорченные мука или крахмал;
• навоз или помет.

Наилучшие результаты дает последний материал, ведь экскременты после высыхания не только обладают высокой теплотворной способностью, а также хорошо связывают частицы соломы между собой, но и не образуют после сгорания сложных ядовитых веществ.

Не стоит использовать в качестве вяжущего ПВА и другие синтетические клеи, ведь во время сгорания они образуют токсичные и канцерогенные вещества, представляющие угрозу для человека.

Несмотря на то, что дым выходит в трубу, он не растворяется в атмосфере, а постепенно опускается на землю, поэтому сначала попадает на уровень вдыхаемого воздуха, а затем смешивается с грунтовыми водами и образует токсичные и канцерогенные растворы.

Чтобы изготовить топливо этим способом, действуйте так:

1. Измельчите солому, в этом вам помогут статьи Соломорезка и Соломорезка своими руками.
2. Смешайте измельченную растительность с вяжущим веществом (способ подготовки вяжущего, а также его количество, зависит от типа вещества, поэтому оптимальные пропорции приходят лишь с опытом).
3. Загрузите необходимое количество смеси в матрицы пресса и прессуйте их. В большинстве случаев приходится делать несколько загрузок, чтобы обойтись без этого, необходим большой ход пресса, то есть большой изначальный объем матрицы. Нормальной плотностью для такого топлива является четверть или половина от плотности сухой древесины, то есть 200–400 кг/м 3 . Если необходима более высокая плотность, то придется использовать неизмельченную солому, с которой гораздо трудней работать. Еще один способ – прессовать под более высоким давлением, но для этого придется удерживать давление до хотя бы начальной полимеризации вяжущего вещества.
4. Извлеките спрессованный брикет из матрицы и высушите до влажности 20%.
5. Храните топливо только в сухих проветриваемых помещениях.

Если у выбранного вяжущего высокая адгезия к форме, иными словами, если клей липнет к ней, то поверхность формы и матрицы пресса обработайте силиконовым спреем или другими препаратами, обладающими нулевой адгезией к выбранному вяжущему.

Прессование

Этот метод является самым сложным, но одновременно и самым эффективным, ведь плотность готового продукта сопоставима с плотностью высушенной древесины дуба или граба, а также обладает высокой теплотворной способностью.

Основой этого способа является одна из особенностей лигнина, который переходит в жидкое состояние при давлении в 100–150 атм.

При таком давлении солома сильно нагревается, но из-за отсутствия кислорода не окисляются, поэтому вместо сгорания, лигнин плавится и склеивает между собой соседние соломинки. Этот процесс происходит по всему сжимаемому объему соломы, поэтому после окончания прессования она представляет собой единую довольно прочную массу.

В домашних условиях сделать пресс или экструдер, которые не только создают необходимое давление, но еще и обладают более-менее приличной производительностью, довольно сложно.

Можно сделать пресс из мощного гидравлического домкрата, но для создания брикета толщиной 5 см потребуется усилие в 3 тонны, если же делать хотя бы 10 брикетов одновременно, то усилие должно быть минимум 30 тонн.

Кроме того, ход пресса должен быть как минимум в 4 раза больше длины готового брикета (лучше больше), а такой агрегат невозможно сделать небольшим и мобильным.

Если же делать винтовой пресс с внутренним диаметром 10 см, то он должен создавать давление минимум в 10 т, то есть потребуется не только двигатель в 5–10 кВт мощностью, но еще и довольно прочный червячный редуктор, способный выдержать такую нагрузку. Но, даже достав все это, придется серьезно вложиться, чтобы изготовить корпус и шнек, а ведь еще нужны будут сменные матрицы с отверстиями разного диаметра.

Более подробно о таком оборудовании и общих принципах организации производства мы рассказывали в этих статьях:

Что лучше для отопления?

Для отопления тюками требуются очень большие котлы.

К тому же, этот процесс невозможно автоматизировать, то есть хотя бы раз в сутки придется подходить к котлу и закладывать в него новую порцию горючего материала.

Кроме того, таскать достаточно крупные тюки не очень удобно, поэтому отопление соломой в брикетах даже в печах и котлах без автоматической подачи, гораздо более удобно, ведь объем топлива, необходимый для выделения того же количества тепла, получается во много раз меньше.

Несколько иная ситуация с пеллетами, ведь из-за небольшого размера их сложно загружать в обычные котлы или печи, зато они хорошо подходят для отопительных устройств длительного горения с вертикальной загрузкой топлива. Как и брикеты, они занимают гораздо меньше места, чем тюки, а значит, того же объема хватит либо для более сильного нагрева, либо для более долгой работы, чтобы позволит реже загружать топливо.

Однако, самые сильные различия появляются в том случае, если в доме установлен отопительный твердотопливный прибор с автоматической загрузкой горючего материала, ведь ни солома, ни дрова для таких устройств не подходят.

А вот брикеты, благодаря одинаковой форме, и пеллеты, благодаря небольшим размерам, хорошо подходят для таких устройств, поэтому после закладки в бункер горючего можно не беспокоиться о топливе в течение нескольких дней.

Оправдано ли изготовление брикетов?

Средняя стоимость неавтоматического, то есть требующего постоянного внимания, оборудования для изготовления брикетов или пеллет, включая сушилку, составляет миллион рублей, а для установки полностью автоматизированной линии потребуется как минимум 2 миллиона рублей.

Кроме того, даже полностью автоматизированная линия все равно нуждается в участии человека, ведь необходимо загрузить исходное сырье в бункеры, затем периодически проверять процесс и убирать в сторону готовый продукт.

Все это говорит об одном – изготовление брикетов или пеллет для отопления своего дома не имеет никакого смысла, разве что есть пару лишних миллионов рублей, которые можно потратить на такое развлечение.

Прибыльность бизнеса

Готовому продукту придется конкурировать с такими же брикетами или пеллетами из лузги подсолнечника, а их средняя стоимость составляет 6 рублей за 1 кг.

Если с учетом всех расходов вы сможете снизить цену хотя бы до четырех рублей, тогда ваш продукт будет успешно конкурировать с брикетами или пеллетами из лузги, ведь оптовые цены на это горючее составляют в среднем 5 рублей за 1 кг.

Добиться такой себестоимости можно лишь в том случае, когда солома вам достается бесплатно, причем ее не приходится далеко везти от места получения до места переработки, а электричество вам поставляют по низкому тарифу.

Кроме того, для покрытия всех издержек и получения сколько-нибудь заметной прибыли, необходим налаженный канал сбыта, способный принимать десятки тонн этого топлива ежедневно.

Если такого канала нет, то ни о какой прибыли говорить не приходится, ведь даже недолгое хранение готового топлива подразумевает его доставку в специально оборудованное помещение с принудительной вентиляцией и уровнем влажности 5–10%. А это значит, что придется тратиться на возведение и обслуживание такого помещения, что снижает без того невысокие доходы.

Видео по теме

На видео поэтапно показан процесс изготовления пеллет из соломы:

Заключение

Превращение соломы в топливные брикеты – это не только утилизация таких отходов, но и относительно прибыльный бизнес.

Теперь вы знаете:

• как делают топливные брикеты из соломы;
• как можно сделать брикеты своими руками в домашних условиях;
• какие котлы и печи можно топить ими;
• как организовать бизнес по такой переработке отходов.

Варианты станков для изготовления топливных брикетов

Использование бумаги при изготовлении

Бумажную макулатуру также можно использовать для изготовления топливных брикетов. При этом, она может играть не только роль топлива, но и выполнять функцию связующего для опилок, заменяя глину.

В бумаге и картоне содержится достаточно много клеевой массы, которая при разбухании будет являться прекрасным вяжущим веществом при использовании опилок. Впрочем, брикетированные и просушенные бумага и картон, сами являются великолепным горючим материалом.

К сожалению, при подготовке исходной массы, бумажные и картонные отходы измельчить в дробилке не удастся. Их придется рвать или резать на мелкий кусочки, размерами не более 2,0×2,0 сантиметра.

Многие дачники, после однократной процедуры резки, проклинают все на свете и предпочитают вернуться к глине. Нескорые «самоделкины» используют для измельчения куттер кухонного комбайна.

Последовательность приготовления бумажной массы следующая:

1. Измельченные кусочки бумажной макулатуры заливают теплой водой и ожидают их полного размокания.
2. Полученную кашицу после слива излишков воды брикетируют или перемешивают с опилками.
3. Дальнейшие операции по прессованию и сушке аналогичны переработке смеси на основе глины.

Экспериментируя с процентным соотношением бумаги и опилок, можно создать собственный рецепт брикетированного топлива. Например, некоторые садоводы для повышения его прочности добавляют крахмал. Конечно, специально покупать крахмал не надо, но на даче всегда найдутся старые запасы, которые пережили зимовку или в них завелся жучок.

Получение топлива из соломы путем брикетирования

На наш взгляд, более
рациональным является получение топлива из соломы путем брикетирования.
Преимущества топливных брикетов известны и очевидны. Достаточно сказать, что
плотность брикетов, в том числе и из соломы достигает 1.3 кг/дм3 . Это снимает
перечисленные выше проблемы и делает такое твердое топливо поистине
универсальным как с точки зрения методов сжигания, так и с точки зрения круга
потребителей.
Брикеты, изготовленные из соломы, по теплотворной способности не отличаются от
древесных, а в некоторых случаях и превосходят их. Например, теплотворная
способность брикетов изготовленных из льнокостры превышает
5000 ккал/кг. По сравнению с древесными соломенные брикеты имеют несколько
повышенную зольность, но это не столь существенно, если иметь в виду, что
соломенная зола – хорошее удобрение. У угля процент далеко экологически не
чистого шлака составляет 20%.

Преимущества и недостатки брикетов из опилок

В пользу брикетов, спрессованных из опилок, можно привести следующие аргументы:

1. Продолжительное горение — 4 часа.
2. Минимальное дымообразование.
3. Экологичность. Исходное сырье — натуральные материалы, поэтому пеплом можно удобрять грядки.
4. Высокая энергоотдача. Гораздо превышает энергетические возможности дров, сравнима только с качественным углем.
5. Постоянная температура горения.
6. Экономичность. Стоимость 1 т такого топлива обойдется дешевле, чем соответствующее количество дров или угля.
7. Возможность самостоятельного изготовления.

Недостатки также присутствуют. Главный из них — боязнь влаги. Хранить их под открытым небом нельзя, т.к. они быстро впитают влагу, следовательно, будут плохо гореть. Поэтому для складирования необходимо выделить сухое помещение.

Сколько-нибудь значительные механические воздействия на брикеты из опилок противопоказаны. Если покупать для их изготовления специальное оборудование, себестоимость будет высокой и не всегда оправданной.

Замена угля и дров на брикеты из опилок, позволяет сделать отопление загородного жилья более экологичным. В то время как отопление влажными дровами приводит к выбросу вредных веществ, «евродрова» в этом отношении полностью безопасны

Выгодно налаживать кустарное производство, если опилки бесплатные, а в качестве установки можно использовать уже имеющееся оборудование.

Необходимое оборудование

В промышленности для изготовления прессованного топлива применяются мощные агрегаты. Шнековый пресс создает давление до одной тысячи бар. Приобретать такой пресс для домашнего производства брикетов — неоправданная трата денег. Лучше просто купить спрессованное твердое топливо заводского производства.

Любой мастер сделает своими руками собственный топливный брикет из подходящих материалов. Главное, выбрать пригодный для работ пресс и приспособление для рубки сырья. Самым доступным можно считать простой пресс, имеющий винтовой привод. Его основное достоинство:

• простейший пресс с винтовым приводом, изготовить который можно своими руками в домашней мастерской;
• при закручивании винта создается нужное давление на расфасованную смесь, и отжимается лишняя жидкость;
• простота применения пресса позволяет получать топливные плитки из самых разных составляющих.

Получить плотно спрессованные кирпичи можно, если самостоятельно собрать шнековый пресс. Для него понадобятся:

• электрический привод;
• двигатель с мощностью до 7 кВт;
• дополнительные средства на изготовление деталей шнека и стального корпуса.

Читать подробнее: пресс для топливных брикетов своими руками.

Технология изготовления материала

Производство топливных брикетов состоит из нескольких этапов:

1. Для начала следует измельчить отходы, которые будут использоваться для производства элементов.

2. В ту же емкость следует добавить сухую глину, которая будет служить связующим звеном.

3. Теперь в эту смесь необходимо добавить воды. Причем кашица должна получиться не слишком жидкой или густой. В любом случае масса должна хорошо лепиться. Кроме того, от количества воды зависит плотность брикета.

4. Полученную смесь необходимо залить в форму и приплюснуть ее прессом. Следите, чтобы из кашицы вышло как можно больше воды. После этого полученные изделия нужно тщательно просушить на солнце. Для того чтобы они были прочными, следует обложить каждый элемент бумагой или ветошью. После полного высыхания все брикеты можно сложить вместе.

Когда вы будете прижимать сырье прессом, вам придется приложить достаточно много усилий, чтобы выдавить из смеси как можно больше воды.

БРИКЕТЫ ИЗ СОЛОМЫ — ЕВРОДРОВА

В последнее время при
обсуждении темы производства топливных брикетов все больший интерес вызывает
использование в качестве сырья отходов растениеводства и, прежде всего, соломы.

Как сказано в энциклопедии, солома — «Стебли и листья
хлебных злаков, бобовых, гречихи, и др. с/х растений после обмолачивания».

Таким образом, говоря о соломе,
мы имеем в виду не только пшеничную солому, но и все виды отходов
растениеводства такого рода. Такие отходы возникают ежегодно в больших объемах
и используются крайне ограниченно и нерационально.
В той же энциклопедии в качестве направлений использования соломы указаны.- «подстилка,
грубый корм, кровельный материал, сырье для саманного кирпича, изоляционных
плит, матов, шляп, и т.п.». При этом, как мы понимаем, здесь речь идет
конечно, прежде всего о зерновой соломе.
На практике, чаще всего, предварительно измельченная солома просто
запахивается.
В процессе обсуждения актуальной тематики производства биотоплива
( путем переработки рапсового семени, кукурузы, зерна и т.п.). Речь идет о
зерне, использование которого в технических целях, в условиях дефицита
продовольствия, на мой взгляд, вызывает достаточно много вопросов и не во всех
случаях может быть оправдано.
Другое дело переработка параллельно возникающих отходов. При этом производится
высокоэффективное твердое топливо, которое, кстати, в зонах культивирования полевых
культур зачастую является весьма дефицитным.
Как источник сырья для прессования топливных брикетов такие отходы занимают
существенное место. Достаточно сказать, что при производстве 1 т пшеницы
образуется 2 т побочных отходов.

Стоит ли делать брикеты в домашних условиях?

В реальной жизни топливные брикеты из опилок, сделанные своими руками, получаются не совсем такими, как это преподносится некоторыми интернет-ресурсами. Это заставляет сомневаться в целесообразности всего предприятия, и вот почему:

• на красочных видеороликах из интернета процесс выглядит просто и легко. В действительности это тяжкий труд, чтобы заготовить нужное количество топлива на сезон, надо затратить немало времени и физических усилий;
• теплота, выделяемая самодельными брикетами при сжигании, гораздо ниже, чем у заводских изделий. Все дело в недостаточной плотности «кирпичей», так как домашние приспособления не могут обеспечить требуемое давление прессования;
• просушивание на солнце не может сравниться с промышленными сушилками, поэтому в топливе содержится влага, влияющая на теплотворную способность;
• самодельное топливо из опилок содержит глину, что не сжигается в топке котла. Значит, золы будет оставаться больше.

Организации процесса подготовки соломы

Теперь приведем некоторые
соображения по организации процесса подготовки соломы.
В отличие от опилок, на начальном этапе переработки мы имеем солому в тюках или
рулонах. При этом плотность тюкованного материала существенно ниже плотности
опилок. Это позволяет применить другой способ сушки сырья в отличие от сушки
опилок. Наиболее рациональной является сушка соломы
непосредственно в тюках. При этом можно использовать простые камерные сушилки
аналогичные сушилкам для древесины. Учитывая возможность использования жесткого
режима сушки возможно использование сушилки наиболее простой конструкции без
специального оборудования и автоматики. По нашей оценке производительность
такой сушилки будет весьма высокой, а затраты на ее создание несопоставимы с
затратами на приобретение хорошего сушильного агрегата для опилок.
После сушки солома должна пройти стадии резки и дробления

Есть еще одно обстоятельство, на которое следует обратить внимание. Учитывая,
что уборка соломы осуществляется механизированным способом, в тюкованной соломе
присутствуют частицы почвы

В процессе переработки этот абразив
окажет негативное влияние на рабочий инструмент пресса.
Для устранения этого недостатка есть два решения:
— радикальный — использование центрифуги для отделения абразива из
измельченного сырья;
— применение специального инструмента.
Учитывая производительность пресса, Вам необходимо готовить до 9 тонн сырья,
подготовленного для прессования в сутки. Отсюда – необходимый объем сушильной
камеры.
Конечно, для сушки измельченной соломы можно использовать и сушилки,
применяемые для опилок. В остальном процесс аналогичен производству брикетов из
опилок.
Оснащение процесса средствами механизации, организационные решения и планировки
зависят от конкретных условий и возможностей производителя.

Со всей ответственностью заявляем о возможности и необходимости широкого
внедрения технологии производства топливных брикетов из отходов
растениеводства.
Эта технология позволяет решать проблемы утилизации невостребованных
отходов и производить высокоэффективное экологически чистое
топливо из возобновляемых источников сырья.

Сжигание тюкованной соломы в специальных топках

О достоинствах такого сырья,
как топлива, в настоящий момент говорят все больше. При этом, прежде всего,
подразумевается сжигание тюкованной соломы в специальных топках, что безусловно
нашло свое воплощение на практике в ряде стран. Данный способ утилизации соломы
имеет и существенные недостатки. К их числу можно отнести :

дороговизну установок для
сжигания, что снижает универсальность такого топлива для разных
потребителей;

невысокий к.п.д. таких
установок, в том числе и по причине низкой плотности и влажности
сжигаемого сырья;

неудобство применении ввиду
крупных габаритов топлива и, соответственно проблем, связанных с его
доставкой потребителю и хранением сырья в больших объемах.

Как делают брикеты из соломы на производстве?

Изготовление подобного топлива интересует множество домовладельцев и фермеров. Ведь жечь солому в первозданном виде бессмысленно, быстрее сгорает только порох. Как вариант можно рассмотреть ее сжигание прямо в тюках, так часто поступают в крупных фермерских хозяйствах. Однако, в этом случае нужен котел с большим объемом топки, куда тюки загружаются механическим способом. Понятно, что для отопления частного дома данный способ не годится, а вот топливные брикеты из соломы вполне подойдут.

По технологии производства и характеристикам теплотворности биотопливо из соломы очень близко к брикетам, изготавливаемым из отходов деревообработки. Калорийность соломы, спрессованной по всем правилам, составляет ориентировочно 4 кВт/кг, это немного меньше, чем у того же изделия из опилок. Вопрос заключается в том, как же ее правильно уплотнить, чтоб получить качественный «кирпичик» или «колбаску».

В промышленности применяется следующее оборудование для производства брикетов из соломы:

• устройство для очистки сырья от грунта и пыли;
• сушилка;
• измельчитель (соломорезка);
• штемпельный пресс либо экструдер.

Теперь перейдем непосредственно к этапам технологического процесса, в соответствии с которым происходит переработка соломы в топливные брикеты:

• поскольку при скашивании зерновых и уборке соломы в сырье попадает грунт и пыль, то на первом этапе оно проходит очистку в центрифуге или другой подобной машине;
• хоть влажность свежескошенной соломы и ниже, чем у древесины, ее все равно надо привести в норму. Предел влагосодержания составляет 16%;
• следующий этап – измельчение стеблей до размера не более 10 мм;
• последний этап — производство брикетов из соломы на штемпельном или шнековом прессе (экструдере) при давлении более 30 МПа;
• в конце готовый продукт проходит контрольное взвешивание, упаковку и отправляется на склад.

В штемпельных прессах сырье уплотняется простым сдавливанием, никаких связующих материалов не добавляется. Получается изделие прямоугольной формы, связующим в нем служит природное вещество, содержащееся в биомассе. Это вещество – лигнин, он выделяется из сырья при большом давлении. В экструдере изготовление брикетов из соломы происходит путем уплотнения и продавливания биомассы шнеком сквозь круглые отверстия. На выходе получаем прочные «колбаски» цилиндрической формы.