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:

Станок для производства пеллет

Оценивая перспективы глобального спроса на топливные гранулы, многие предприниматели желают организовать собственную пеллетную линию. Центральный элемент линии – станок для производства пеллет, или гранулятор.

Существует огромный модельный ряд с расчетом на производство разного масштаба и на разное качество конечного продукта. Мы рассмотрим аппараты, которые работают в малых и промышленных производствах.

Если вы ищете промышленный станок для изготовления пеллет по европейским стандартам, мы готовы предложить мощный гранулятор ОГМ 1,5 и 0,8. Высокая выработка и качество прессования наших грануляторов дают возможность получать большие партии пеллет европейского стандарта.

Типы пеллетных станков

Существует 4 типа грануляторов.

Шнековый гранулятор – самый простой, самодельный станок для пеллет. По сути он является большой мясорубкой с приводом: внутри располагается подающий шнек, который проталкивает измельченный опил через решетку. Такие устройства не выпускаются серийно, они полностью кустарные. Обрезающего механизма снаружи матрицы не предусмотрено, поэтому гранулы опадают под собственной тяжестью. Обычно такую конструкцию используют для комбикорма, тем более что диаметр гранулы выходит слишком маленьким для топливных пеллет. Однако, некоторые умельцы прессуют на шнековых экструдерах древесную гранулу.

Бытовой гранулятор с плоской матрицей – самый распространенный в малом производстве. Принцип действия: измельченные опилки подаются вертикально напрямую в прессовочную камеру, дном которой является плоская, дискообразная матрица. В центре установлена ось с 2-3 роликами, которые ходят по матрице вкруговую и прокатывают материал вниз, в отверстия (фильеры). Готовые гранулы выходят снизу, с другой стороны диска. Выработка устройства зависит от диаметра матрицы и величины роликов. Бытовые пеллетайзеры работают со сравнительно низким давлением и температурой, и гранулы не требуют принудительного охлаждения.

Промышленный гранулятор с плоской матрицей – аппарат более высокого уровня, выше по мощности и производительности. Обычно весь аппарат имеет цилиндрическую форму. Выработка и диаметр матриц варьируются: у известных аппаратов Amandus Kahl диаметр – от 175 до 1250 мм, а мощность двигателя – от 22 до 500 кВт. Также промышленные станки для производства пеллет из опилок с дискообразной матрицей производят в Китае.

Промышленный гранулятор с кольцевой матрицей ОГМ или ДГ – самый распространенный аппарат на пеллетных заводах. Причин к тому несколько – высокая производительность, простота внутреннего механизма, высокое качество получаемой гранулы. Прессование начинается в момент зажатия древесной массы между внутренней поверхностью вращающейся матрицы и прокатывающимся пресс-вальцом. Сырье под давлением проходит через фильеры. Процесс проходит при температуре 250-300 С, поэтому гранулы выходят из фильер очень горячими. После прессования их направляют в колонну охлаждения.

Кольцевая матрица в идеальном варианте подбирается под каждый тип древесины или агро-сырья.

Характеристики станка для изготовления пеллет

Тип матрицы: вертикальная или кольцевая;

Длина пути гранулирования;

Матрица станка для изготовления гранул

Матрица – важнейший агрегат пеллетного станка. Она побирается индивидуально для каждого материала. Чем отличаются различные типоразмеры? Прежде всего, степенью сжатия.

Степень сжатия матрицы – отношение диаметра фильеры (одного отверстия) к длине, а точнее, к длине пути гранулирования. Можно было бы сказать, что толщина матрицы – это и есть длина пути гранулирования. Но это не всегда так, ведь отверстия могут раззеньковать для образования конических входных участков, если это необходимо для конкретного материала.

Чем длиннее канал и меньше диаметр канала, тем выше степень сжатия.

Каждая порода дерева или смесь пород должна быть проанализирована. Самыми пластичными и легкими для гранулирования являются хвойные породы дерева. Трудногранулируемыми считаются лиственные породы, для них требуется более высокая степень сжатия матрицы.

Однако, чересчур высокая степень сжатия снижает выработку, увеличивает затраты энергии и нагрузку на рабочие органы гранулятора. При высокой нагрузке и забивании каналов сырьем возможна аварийная остановка аппарата. Также гранулы пригорают, приобретают несвойственный темный цвет, теряют в качестве.

Недостаточная степень сжатия, с другой стороны, не обеспечивают нужный уровень давления, , гранулы получатся неплотными и крошащимися. Для выбора правильной матрицы необходима профессиональная консультация, которую могут оказать специалисты АЛБ Групп.

Еще одно свойство матриц – это шлифовка каналов. Чем более гладко отшлифованы фильеры, тем больше объемы продукции и выше качество пеллет. Абразивные материалы оставляют щербинки на поверхности канала, со временем матрица изнашивается и приходит в негодность. Поэтому она считается расходным элементом также, как и пресс вальцы, которые с ней взаимодействуют.

Как выбрать станок для производства пеллет из опилок?

В корне неправильно, что для многих начинающих заводчиков главный фактор при выборе станка для производства пеллетов из опилок – цена. Самый важный параметр для выбора гранулятора – это планируемый объем производства. Необходимо трезво оценить, какое сырье имеется у вас в наличии и в каких количествах.

Также вы должны знать своего потребителя. Гранулирование биотоплива на бытовых и маломощных пеллетайзерах обычно ведется для нужд самого изготовителя или для нетребовательных котлов. Древесные гранулы, изготовленные на устройствах с малой мощностью имеют низкую плотность, крошатся, поэтому страдают при транспортировке. Из-за низкого качества продукт не может пройти международную сертификацию En Plus и поступить на европейские рынки. Российский рынок биотоплива развивается медленно. Однако, гранулы находят применение не только для топки, но и в качестве подстилки для с/х животных, наполнителей туалетов для кошек, в копчении продуктов и в некоторых других сферах, где качество прессования не так важно.

Подведем итог: на пеллетных станках с плоской матрицей вы можете производить продукт только для российского рынка, при этом спрос нужно определить до запуска производства.

Если вы имеете собственное деревообрабатывающее предприятие, где стабильно образуется запас древесных отходов, стоит организовать промышленное пеллетное производство. Такое вложение окупит себя. При этом стоит изучить, какие типы отходов вы регулярно получаете: какую долю составляют крупнокусковые отходы с естественной влажностью, а какую – сухой опил, стружа. Бывает, что лесопилки начинают перерабатывать только опил и стружку. Затем заводчики осознают, что с приобретением сушильного комплекса они будут получать в разы больше прибыли, перерабатывая горбыль и баланс. Тогда приходится покупать не только сушильный комплекс, но и гранулятор ОГМ большей мощности.

Выводы: для производства на продажу необходимо купить станок для пеллет ОГМ или другую промышленную модель. Только так можно пройти сертификацию и продавать гранулы выгодным клиентам, прежде всего — за рубеж.

Купить станок для производства пеллет в ALB Group

Компания АЛБ Групп выпускает грануляторы ОГМ 1.5 и ОГМ 0.8, на которых наши клиенты ведут выпуск пеллет по стандарту EN-Plus-A1. Наше оборудование получает отличные отзывы от владельцев пеллетных линий.

Мы производим линии гранулирования разных типов древесины: хвойных опилок, лиственных пород, а также горбыля и баланса. Большой опыт позволяет нам производить станки с тонкой подстройкой под тип материала, чтобы оборудование всегда давало нужный объем продукта.

Если вы примите решение купить станок для пеллет ОГМ в нашей компании, вы получите мощный и надежный агрегат, производящий гранулы по евростандарту. Мы принимаем заказы по России, странам СНГ и ближнего зарубежья.

Для справки напишите нам в контактной форме или по телефону +7 (831) 211-94-85.