Технология и оборудование для производства пеллет в домашних условиях

Наладить небольшое производство пеллет в домашних условиях с целью экономного отопления собственного жилища – задача не из легких, но решить ее вполне реально. Особенно это интересно тем хозяевам загородных домов, кто имеет возможность получать сырье для такого производства по низкой цене или вовсе бесплатно. Отсюда и цель данной статьи – рассказать, как делают пеллеты согласно технологии и какое необходимо оборудование для производства топливных гранул своими руками.

Из чего и как делают пеллеты

Привлекательность топливных гранул как топлива для домашних котлов вызвана в первую очередь удобством использования. Пеллетные котлы отличаются высокой степенью автоматизации и требуют к себе внимания гораздо реже, чем обычные твердотопливные. Что же касается теплотворной способности, то у сухих дров (15% влажности) и пеллетов (8%) она отличается на 20—25%, притом что последние занимают гораздо меньший объем.

Для справки. Древесина, чтобы достигнуть влажности 15%, должна сохнуть в обычных условиях не менее 2 лет. Тогда ее теплота сгорания достигнет 4—4.5 кВт/кг, в то время как 1 кг гранул (древесных) при сжигании выделяет от 4.5 до 5 кВт тепла.

В промышленном производстве пеллеты обычно изготавливают из таких видов сырья:

• любые отходы древесины, в том числе опилки и щепа;
• солома зерновых культур;
• отходы переработки семян подсолнечника и гречихи (шелуха).

Наиболее распространены топливные гранулы, сделанные из опилок и прочих отходов деревообработки. Агропеллеты, изготавливаемые из шелухи и соломы, по цене дешевле древесных, но их качество хуже из-за повышенной зольности. Так что для домашних умельцев наибольший интерес представляет изготовление пеллетов из опилок.

Технология промышленного производства древесных пеллетов состоит из 5 основных операций:

1. Дробление и измельчение. Отходы доводят до частиц одного размера с помощью промышленных дробилок.
2. Высушивание до влажности не выше 10%. Существует несколько видов сушилок, но их объединяет одно обстоятельство: для испарения влаги из дерева нужно затратить тепловую энергию.
3. Обработка сырья паром для лучшей формовки гранул. Влажность при этом увеличивается незначительно.
4. Прессование опилок в пеллеты на специальном прессе – грануляторе под давлением порядка 300 Бар.
5. Остывание и упаковка готовой продукции.

В заводских условиях, где необходимо оборудование с высокой производительностью, чаще всего применяется пресс для пеллет с цилиндрической матрицей. Она представляет собой перфорированное кольцо из толстого листового металла, по внутренней поверхности которого ходит несколько катков. Сырье подается к ним с помощью шнека, после чего опилки вдавливаются катками в отверстия матрицы. Выходящие с наружной стороны «колбаски» обрезаются в размер специальным ножом.

Есть и плоский тип матриц, используемых в грануляторах для пеллет меньшей производительности. Это лист металла толщиной не менее 20 мм круглой формы с множеством отверстий. В таком прессе для опилок катки находятся сверху и продавливают сквозь отверстия матрицы сырье, поступающее из бункера. Такие станки могут иметь небольшие размеры, а потому хорошо подходят для изготовления пеллет в домашних условиях своими руками.

Для справки. Клеящим веществом, связывающим опилки в прессе воедино, является лигнин. Он выделяется из мелких частиц дерева при воздействии высокого давления.

Оборудование для изготовления пеллетов

Главную роль в технологическом процессе играет станок для производства пеллет, он же и самый сложный в изготовлении. Полностью сделать гранулятор своими руками не выйдет, поскольку для изготовления матрицы и катков нужны металлообрабатывающие станки – токарный, фрезерный, сверлильный и шлифовальный. Так что есть 2 варианта: купить готовую пару матрица – катки или заказать ее у мастеров.

Совет. Сделать станок для самодельных пеллет на основе покупных деталей – решение рискованное. Проверить качество материала и точность обработки вы не сможете, а матрица может быстро выйти из строя. Лучше найти необходимый материал и дать заказ специалистам – станочникам.

Матричную пару на пресс для пеллет следует изготавливать из высокоуглеродистой стали Ст45 или Ст50, а еще лучше легированной марганцем ХВГ либо 65Г. Причем после обработки детали обязательно должны пройти процесс закалки, с тем чтобы достигнуть твердости 58—60 единиц. Чтобы сделать матрицу на гранулятор, надо выдержать все размеры, указанные на схеме:

На вал для катков можно использовать сталь попроще – Ст3, 10 или 20, причем закаливать его не нужно. А вот рабочие части валков надо сделать из указанных выше марок с последующей закалкой, после чего насадить их на вал через подшипники, как это изображено ниже на фото.

Важно. Закаленные детали для пеллетного пресса должны пройти процесс шлифовки всех рабочих поверхностей.

Теперь о том, из чего можно собрать корпус и привод для гранулятора самодельных пеллет. Матричную пару надо поместить внутрь цилиндрического корпуса, который делают из листового металла либо трубы внутренним диаметром 200 мм. В отверстие матрицы вставляется вал привода и фиксируется шпонкой, а ниже нужно сделать площадку для готовых пеллет. Схема сборки пеллетного гранулятора подробно показана на видео:

Для вращения вала необходимо взять электродвигатель мощностью не менее 5 кВт, а привод можно собрать из старого автомобильного редуктора от Волги или Москвича с частью заднего моста. С той стороны, где к редуктору должен присоединяться карданный вал, ставится шкив, вращаемый ременной передачей от электродвигателя. Оба агрегата крепятся к одной раме, как об этом рассказано на видео:

Примечание. В данной конструкции пресса для изготовления пеллет своими руками вал вращает матрицу, а катки остаются неподвижными. Шкивы надо подобрать так, чтобы скорость ее вращения составляла не более 250 об/мин.

Самодельная дробилка

Хорошо, когда есть возможность получать для прессования пеллет хорошие мелкие отходы древесины с какого-нибудь производства. Если же в этих отходах есть мелкие ветки или горбыли, то для их измельчения понадобится дополнительное оборудование – дробилка. Самодельных конструкций существует немало, но большинство из них рубят дерево на слишком крупные щепки, из которых невозможно изготавливать пеллеты в домашних условиях.

Вашему вниманию предлагается простая дробилка древесных отходов, сделанная из 3 десятков дисковых пил для циркулярного станка, имеющих твердосплавные напайки. Крепятся все пилы на одном валу таким образом, чтобы между зубьями каждой последующей немного смещались относительно предыдущей. На тот же вал ставится шкив и 2 подшипника по краям, после чего вся конструкция закрепляется на раме из уголков или труб.

Примечание. Здесь тоже нужен мощный двигатель, чтобы пилы могли хорошо «грызть» ветки и прочие небольшие деревяшки.

Как вы понимаете, производительность агрегата невысокая, зато такая дробилка древесных отходов позволит получать опилки, пригодные к производству пеллет. Если у вас в хозяйстве имеется циркулярная пила, то измельчитель можно приспособить на ее станину, как это сделано на фото:

Сушилка для опилок

Чтобы древесные пеллеты, сделанные своими руками, не рассыпались на выходе из матрицы гранулятора, надо обеспечить минимальную влажность сырья. В промышленности это происходит в различных сушильных камерах. В домашних же условиях мастера-умельцы приспособились собирать сушилки для опилок барабанного типа, так как их конструкция наиболее простая, что и показано на схеме:

Несколько железных бочек, сваренных одна с другой, устанавливаются на раме с небольшим наклоном в одну сторону. Изнутри к стенкам бочек приваривают лопасти для перемешивания сырья. С одной стороны внутрь такого импровизированного барабана подают горячий воздух газовой или электрической тепловой пушкой. Вращение барабана производится электродвигателем через редуктор или понижающую ременную передачу.

Для справки. Когда делают пеллеты из свежих отходов деревообработки, то самые большие энергозатраты приходятся именно на процесс высушивания. Для домашнего производства они могут оказаться слишком большими, сводя на нет всю выгоду от этой затеи.

Что еще можно сделать из опилок

Когда влажные отходы деревообработки невозможно высушить в силу разных причин, то спрессовать из них пеллеты не получится. А вот наладить кустарное производство брикетов вполне возможно, хотя надеяться на большую производительность не стоит. Сырые опилки смешивают с водой и каким-нибудь вяжущим веществом (например, глиной или обойным клеем) и потом формируют из них брикеты.

Правда, здесь тоже нужен хотя бы ручной пресс, а лучше – гидравлический. Примеры конструкций таких станков представлены на фото:

Настоящие заводские брикеты, как и пеллеты, прочно склеиваются лигнином под большим давлением, но в домашних условиях этого добиться невозможно. Оттого и добавляется в смесь клеящее вещество, а плотность изделий выходит низкая, как и удельная теплота сгорания. После прессования и высушивания на улице получаются легкие «кирпичики», что прогорают в печи довольно быстро.

Выводы

Организовывать в домашних условиях производство пеллет из опилок имеет смысл в двух случаях:

1. Когда все оборудование изготовлено самостоятельно с минимальными затратами на детали и комплектующие.
2. Если куплен небольшой гранулятор, чьей производительности хватает на выработку пеллет для собственных нужд и не меньшего количества – на продажу, дабы окупить приобретенное оборудование.

Сделать оборудование самому – задача непростая, но при наличии времени, терпения и навыков вполне осуществимая. Покупать же пресс – гранулятор для опилок с целью обеспечить пеллетное отопление частного дома экономически невыгодно. Что и подтверждает несложный расчет, показанный на видео:

Технология производства и применение пеллет

В данной статье будет описание понятия о пеллетах, их разновидностей, сферы применения данной продукции, и, конечно же, пошагового технологического процесса их производства.

Пеллет – это твердотопливный материал, который применяется в теплоэнергетике, отоплении жилых и производственных помещений, и в последнее время набирает популярность среди жителей частных домов. Сырьем для его производства являются: отходы деревообрабатывающей промышленности (опилки, щепки, ветки, кора деревьев, горбыли).

Также применяют отходы сельского хозяйства (шелуха подсолнуха, кукурузы и гречки). Торф и солома тоже является сырьевым материалом. Представляет собой прессованные гранулы цилиндрической формы (длина 10-30 мм, ширина 6-10 мм).

Прессуются они под действием давления и высокой температурой (250-300 °С). Частички древесины и других сырьевых материалов под давлением и температурой склеиваются при помощи природного вещества лингина, которое содержится в самом сырье.

Однако использование пеллетов не ограничивается только как горючее топливо для котлов.

Они также применяются:

1. В животноводстве (пеллетами посыпают полы в помещениях для животных, они выполняют функцию подстилки, хорошо впитывают влагу, согревают и сохраняют тепло).
2. При уборке горюче-смазочных и технических жидкостей в автомастерских, АЗС.
3. В качестве мульчи (защитной посыпки) почвы для вашего огорода или сада.
4. Как топливо для гриля вместо древесного угля.
5. Как наполнитель для кошачьего туалета.
6. Как абсорбент для очистки газа от серы.

Основные виды

Древесные пеллеты

Изготавливаются в виде гранул цилиндрической формы из отходов древесины (опилок, щепок, коры, горбылей, некачественной древесины). Делятся на бытовые и промышленные. Бытовые пеллеты изготавливают из свежих опилок и щепок. В промышленных гранулах присутствуют другие примеси. Они бывают светлыми, коричневатыми, либо серыми.

Растительные пеллеты

Также производятся в гранулированном виде из отходов сельскохозяйственной деятельности (солома, шелуха подсолнуха, кукурузные и гречишные отходы). В основном конечный продукт получается темного цвета. По теплоотдаче, данные гранулы ничем не уступают, если говорить о пеллетах из шелухи подсолнечника, кукурузы и гречки, так как пеллеты из соломы уступают в этом показателе древесным пеллетам.

Но в то же время у соломенных гранул есть свои преимущества: большое количество сырья и низкая стоимость. У растительных пеллетов зольность выше (до 3%), чем у древесных, поэтому котел нужно будет чистить чаще.Данный вид предназначен для использования в промышленных целях, так как при сгорании выделяется большее количество золы.

Торфяные пеллеты

Их выполняют в виде гранул из торфа, цвет темный. Они также пользуются популярностью среди промышленных предприятий, так как обладают хорошими калорийными, экономическими и экологическими качествами. Среди частных потребителей они не получили распространения ввиду своей повышенной зольности, так как котел после использования торфяных гранул нужно будет очень часто чистить.

Требования к качеству

Основными требованиями к качеству топливных пеллетов являются:

1. Гранула должна быть ровной и гладкой.
2. Отсутствие трещин в гранулах, их коробления и осыпания.
3. Гранула должна быть плотно спрессована.
4. Готовый продукт должен иметь правильный процент влажности (она не должна превышать 15%).
5. Желательно чтобы гранулы были одного размера (в основном производители изготавливают топливные гранулы длинной от 5 мм до 70 мм, а в диаметре от 6 мм до 10 мм) независимо от вида топливного пеллета.
6. Отсутствие или наименьшее содержание примесей (пыль, песок) в готовой продукции, которые ухудшают качество пеллетов.
7. Цвет. У древесных топливных гранул он должен быть светлым (более светлый – более качественный), так как чем меньше темных или коричневых вкраплений в пеллете, тем меньше в нем содержится коры и примесей. У торфяных и растительных гранул он темно-серый либо черный.
8. На пеллетах не должно быть грибка либо плесени.
9. Не должно быть никаких химикатов.

Требования к сырью для изготовления

Данных критерий немного, но их необходимо соблюдать в полной мере:

1. Сырье не должно иметь никаких примесей (камней, пыли, песка, металлического мусора, листвы).
2. В нем должно содержаться как можно больше природных склеивающих веществ (лингина, смол и других клейких веществ), что ускоряет процесс изготовления и качество готовой продукции.
3. Сырьевые материалы не должны быть очень влажными, хотя это исправляется во время сушки, но все же замедляет производственный процесс.

Оборудование для производства

Самым основным оборудованием для производства топливных пеллет являются:

• весы для больших упаковок (500, 1000 кг);
• станок для упаковывания;
• бункер для готовых пеллетов;
• ленточный или скребковый транспортер;
• дымосос;
• вентилятор для удаления отсева;
• охладитель;
• пресс-гранулятор;
• сушильный барабан;
• механизм для погрузки обработанного сырья в сушилку;
• котел (газовый либо на опилках);
• смеситель;
• мельница молотковая;
• дробилка (барабанная либо дисковая);
• контейнер для сырья с транспортером;
• циклоны;
• воздушные рукава;
• шнековые транспортеры;
• воздухотранспортеры;

Технология производства

Основными технологическими этапами производства топливных пеллетов являются:

Крупное дробление сырья

На этом этапе измельчаются крупные сырьевые материалы до нужных размеров (длина до 25 мм, диаметр до 2-4 мм). Нужно это для того, чтобы упростить работу пресс-гранулятора, так как чем меньше материал, тем качественнее и быстрее формируются гранулы.

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.

Сушка обработанного сырья

Этот этап является одним из главных и протекает в сушильном барабане. В него из котла по рукавам подается горячий воздух, который высушивает влагу из обработанных щепок. Высушенные щепки должны иметь влажность не менее 8%, так как в грануляторе очень сухое сырье будет хуже склеиваться, но и не более 12 %, так как готовые пеллеты будут хуже гореть в котле.

При сушке отработанный воздух под действием разряжения дымососа захватывается вместе с мелкими фракциями, которые осаждаются вниз в циклон для дальнейшего мелкого дробления, а отработанный воздух удаляется в атмосферу. При этом часть мельчайших фракций по воздушным транспортерам попадает в котел.

Мелкое дробление

Данный этап необходим для еще большего измельчения щепы и опилок ( длина до 4мм, диаметр до 1,5 мм) чтобы обеспечить более эффективную работу пресс-гранулятора. Осуществляется мелкое дробление с помощью дробильной мельницы. В нее сырье подается из циклона.

В дробилке сырьевой материал измельчается до состояния муки, а потом эта мука по воздушным транспортерам попадает в циклоны (1-й циклон для первичного отделения муки из древесины от воздуха, 2-й циклон – для вторичного, заключительного отделения). Далее после отделения воздуха, древесная мука подается на прямой шнековый транспортер. Затем с прямого на наклонный шнековый транспортер в бункер пресс-гранулятора, в котором установлен смеситель.

Корректирование влажности

Данный процесс будет проходить в специальном устройстве – смесителе. Корректирование влажности очень важное, потому что если сырье будет очень сухим (влажность меньше 8%), то склеивание сырья в пресс-грануляторе будет проходить некачественно. Для корректировки необходим смеситель. При необходимости он по своим каналам будет подавать пар или воду и на выходе получится древесная пыль с правильной влажностью.

Грануляция и прессование

Протекание этого процесса происходит в специальном пресс-грануляторе. После того как влажность сырья откорректировалась в смесителе, они поступают в гранулятор. В нем под высоким давлением пресса и высокой температурой (250-300 °С) сырье продавливается через специальную матрицу, проходя через которую, древесная пыль склеивается в гранулы цилиндрической формы.

Содержащиеся смолы и лингин в измельченной древесине являются склеивающим природным материалом. Этот клей под высоким давлением и температурой качественно склеивает частички сырья в гранулы. В грануляторе установлен неподвижный нож, который режет выдавливаемый из матрицы готовый материал в гранулы нужного размера (длина 10…30 мм, ширина 6…10 мм). Далее гранулы подаются в охладитель.

Охлаждение пеллетов

Готовые гранулы, которые только вышли из пресс-гранулятора очень горячие, поэтому их необходимо охладить. Осуществляется данная операция с помощью охладителя. Поступившие в охладительную колонку пеллеты продуваются воздухом из вентилятора, который «высасывает» горячий воздух из гранул и захватывает негранулированную древесную муку.

Горячий воздух удаляется в атмосферу, а мука – в циклон. Физико-химические свойства топливных гранул изменяются во время охлаждения, и благодаря этому они приобретают правильный уровень содержания влаги, твердости и температуры (70-90°С). Далее гранулы отправляются на расфасовку.

Расфасовывание готовой продукции

Конечный этап производства топливных гранул. Из охладительной колонки по ленточному либо скребковому транспортеру готовые гранулы поступают в бункер для готовой продукции. Бункер оборудован весами, чтобы точно знать массу упакованного пеллетами мешка. Здесь осуществляется упаковка гранулированных пеллетов в мешки (10 кг, 25 кг, 50 кг). Также упаковывают пеллеты и в большие мешки (250 кг, 500 кг, 1000 кг).

Вот собственно и весь процесс производства.

Отсюда следует сделать вывод, что как производство, так и использование топливных гранул является экологически чистым и безотходным (отходам можно найти полезное применение).

Сравнение технологий производства пеллет

Из древесины

Этапы производства гранул из древесины:

1. Крупное дробление древесных отходов в молотковой дробилке.
2. Просушка измельченной древесины в сушильном барабане.
3. Мелкое дробление (доведение до состояния древесной пыли).
4. Контроль влажности в смесителе (при необходимости подача пара либо воды).
5. Прессование и грануляция топливных пеллет в пресс-грануляторе.
6. Охлаждение готовых гранул цилиндрической формы в охладителе ( температура 70- 90°С).
7. Расфасовка и упаковка готовой продукции в мешки.

Из опилок

Изготовление гранул из опилок происходит так:

1. Высушить опилки, чтобы их влажность не превышала 12%.
2. Взять сито, и просеять опилки, чтобы в гранулятор не попал мусор (маленькие камни, листва и т.д.).
3. Измельчение опилок в молотковой мельнице.
4. Если влажность составляет ниже 8%, измельченные опилки необходимо подать в смеситель (повысить влажность до 8-10%).
5. Грануляция пеллетов из опилок.
6. Охлаждение и просушка гранул в охладителе.
7. Упаковка пеллетов из опилок в бумажные мешки.

Из соломы

Производство пеллетов из соломы:

1. Измельчение соломы (длина до 4 мм).
2. Повторное дробление в мельничной дробилке.
3. Просушка в сушильном барабане.
4. Контроль влажности измельченной соломы в смесителе (подача воды или пара).
5. Прессовка и грануляция соломенной муки.
6. Охлаждение гранул соломы в охладителе.
7. Упаковка соломенных пеллетов.

Из горбыля

Пеллеты из горбыля производят следующим образом:

1. Обработка горбылей в рубильной машине (длина щепы до 50 мм).
2. Дробление щепы в молотковой дробилке.
3. Просушка щепы горбыля в сушильном барабане (влажность от 8 % до 12%).
4. Мелкое дробление в мельничной дробилке (до состояния древесной пыли).
5. Контроль влажности в смесителе (если влажность ниже 8 % подается пар или вода).
6. Грануляция древесной муки горбыля в пресс-грануляторе.
7. Охлаждение цилиндрических гранул горбыля.
8. Упаковка пеллетов из горбыля в мешки.

Из торфа

Технология изготовления торфяных топливных гранул такова:

1. Необходимо выложить торф, чтобы он просушился естественным путем.
2. Его необходимо очистить от мусора (корни растений, листвы, камней).
3. Измельчение торфа в дробильной машинке.
4. Просушить торфяную массу в сушилке до влажности не больше 12%.
5. Повторно измельчить (мелкое дробление) на дробильной мельнице.
6. Подать измельченную торфяную массу в пресс-гранулятор со встроенным смесителем для грануляции торфа и обработки паром.
7. Охладить торфяные пеллеты в охладительной колонке.
8. Упаковать готовые топливные гранулы в мешки.