CC BY
56УДК 62-662.5: 62-665.9
АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЛЛЕТ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
Вырова Ольга Михайловна, старший преподаватель кафедры технологических и транспортных машин ФГБОУ ВО Уральский государственный аграрный университет
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. +7 (343) 371 -3363, Е-mail:olgavirova@ramЫer.ш)
Выров Роман Михайлович, магистр направления «Агроинженерия», ФГБОУ ВО Уральский государственный аграрный университет
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. +7 (343) 371 -33-63, Е-таП:у1гоу76@таП.ги)
Шорохов Павел николаевич, старший преподователь кафедры технологических и транспортных машин ФГБОУ ВО Уральский ГАУ
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. +79043818922, Е-mail: pasha-shorohov@mail.ru)
Рецензент: А.Н. Зеленин, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО Уральский государственный аграрный университет
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. +7 9089282546, Е-mail: agron@mail.ru)
Ключевые слова:
Пеллеты, биотопливо, древесные пеллеты, подстилка, наполнитель, гранулы, сельское хозяйство, производство, зольность, экологичность. Аннотация
В статье приведен анализ пеллет из различного вида сырья, рассмотрены их основные характеристики, технология производства, требования к качеству производимых пеллет, рассмотрены области применения пеллет, сделан вывод о целесообразности производства и гранул различного вида в зависимости от их назначения.
ANALYSIS OF PELLET PRODUCTION, THEIR USE
O. M. Vyrova,Senior lecturer of the department of technological and transport machines Ural State Agrarian University.
(620075 Sverdlovsk region, Ekaterinburg, Karl Liebknecht str., 42 tel.+7 (343) 371 -33-63, Е-mail :olgavirova@rambler.ru)
R. M. Vyrov, student of direction "agro engineering", chair of the Ural state agrarian University (620075 Sverdlovsk region, Ekaterinburg, Karl Liebknecht str., 42 tel.+7 (343) 371 -33-63, Email: virov76@mail.ru)
P.N. Shorokhov, Senior Lecturer, of the department of technological and transport machines Ural State Agrarian University (620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Liebknecht str., 42 tel. +79043818922, E-mail: pasha-shorohov@mail.ru)
Reviewer: A. N. Zelenin, candidate of technical sciences, associate professor, Ural state agrarian University
(620075 Sverdlovsk region, Ekaterinburg, Karl Liebknecht str., 42 tel. +7 9089282546, E-mail: agron@mail.ru)
Keyword: Pellets, biofuels, wood pellets, litter, filler, pellets, agriculture, production, ash content, environmental friendliness.
Annotation. The article presents the analysis of pellets from different types of raw materials, their main characteristics, production technology, requirements for the quality of pellets, considered the application of pellets, concluded the feasibility of production and granules of different types depending on their purpose.
Пеллеты (гранулы, мини-брикеты, pellets) - цилиндрические изделия длиной 10-50 мм и 612 мм в диаметре, спрессованные из измельченного и высушенного сырья. [1,2,5 ]
Существует несколько видов пеллет: древесные, растительные, из торфа, из куриного помета.
Древесные пеллеты получают в результате переработки древесных отходов (горбыль, опил, щепа, кора, некачественная древесина, и т.д). Древесные пеллеты подразделяют на: индустриальные, или промышленные (серые) гранулы и бытовые (белые) гранулы.
Серые гранулы коричневого, зеленоватого или сероватого цвета, самых разнообразных оттенков — от светлого до темного насыщенного, так как сырье достаточно долго лежало до процесса производства пеллет. В серых гранулах повышенный — более 0,8% уровень зольности, и несколько сниженная теплота сгорания.
Светлые гранулы имеют кремовый цвет, производятся из свежего, не лежалого опила, либо из свежего сырья, зачищенного от коры. Уровень зольности светлых гранул не превышает 0,5%, и более высокая, чем серая гранула, теплота сгорания высокого уровня калорийности и теплотой сгорания.[ 4,7 ]
Древесные пеллеты используются:
• Для отопления жилых, производственных помещений и промышленных котлов;
• В походах для костра, шашлыка;
• Абсорбент в химических производствах, для биотуалета домашних животных
• Подстилка для конюшен и птичников.[ 3 ]
Растительные пеллеты производят из отходов сельскохозяйственной переработки (солома, лузга подсолнух, шелуха и лузга других сель хозяйственных культур, отходы крупяного производства и т.д.).
В основном конечный продукт получается темного цвета. По теплоотдаче, данные гранулы ничем не уступают древесным, 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 гораздо 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.
Соломенные пеллеты используются в птичниках в качестве подстилки, так как значительно дешевле, чем из дерева и торфа, поглощают в 2 раза больше жидкости, чем древесные, мягче чем древесные гранулы. [6 ]
Пеллеты из торфа имеют темный цвет. Использование пеллет из торфа необычайно широко:
• популярны среди промышленных предприятий, так как обладают высокими калорийными, экономическими и экологическими качествами. Но в связи с повышенной зольностью не пользуются спросом у частных потребителей, так как котел после использования торфяных гранул нужно будет очень часто чистить.
• для хранения овощей и фруктов;
• в качестве ускорения действия минеральных удобрений;
• для производства активированных углей;
• абсорбент в промышленных фильтрах;
• для производства теплоизолирующих строительных материалов;
• для сбора и удаления нефтепродуктов с поверхности земли и акваторий при их разливе;
• в качестве искусственного грунта в странах с повышенной ветровой эрозией почвы. Пеллеты из куриного помета являются высококачественным органическим удобрением, и
содержат все необходимые для питания растений элементы, причем в оптимальном количестве и сочетании, а также применяются в качестве топлива для местного использования в котельных газовых установках.
Основные требования к качеству топливных пеллетов:
• Гранула должна быть ровной и гладкой, плотно спрессована;
• Процент влажности готовых гранул не более 15%;
• Желателен один размер гранул (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;
• Отсутствие примесей (пыль и песок) в готовой продукции, снижающих качество пеллетов;
• Отсутствие грибка и плесени на пеллетах;
• Отсутствие химикатов.
Требования к сырью для изготовления пеллет:
1. Сырье не должно иметь никаких примесей (камней, пыли, песка, металлического мусора, листвы).
2. Минимальное содержание природных склеивающих веществ (лингина, смол и других клейких веществ), что ускоряет процесс изготовления и качество готовой продукции.
3. Сырьевые материалы не должны быть слишком влажными, что замедляет производственный процесс и влияет на удорожание продукции, так как тратится дополнительное время и ресурсы на сушку.
Технология производства. Основными технологическими этапами производства топливных пеллетов являются:
1. Крупное дробление сырья. Дробилкой измельчаются крупные сырьевые материалы до нужных размеров (длина до 25 мм, диаметр до 2-4 мм) для упрощения работы пресс-гранулятора, так как чем меньше материал, тем качественнее и быстрее формируются гранулы.
Дробление производиться до момента достижения необходимой фракции материала. Далее по скребковому транспортеру измельченное сырье поступает в смеситель, а затем в сушильный барабан.
2.Сушка обработанного сырья- является одним из главных этапов и протекает в сушильном барабане, куда из котла по рукавам подается горячий воздух, который высушивает влагу из обработанных щепок. Высушенные щепки должны иметь влажность от 8% -12 % .
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. [ 8 ]
3. Мелкое дробление. Данный этап необходим для еще большего измельчения щепы и опилок (длина до 4 мм, диаметр до 1,5 мм), чтобы обеспечить более эффективную работу пресс-гранулятора. Мелкое дробление происходит с помощью дробильной мельницы. В нее сырье подается из циклона.
В дробилке сырьевой материал измельчается до состояния муки, которая по воздушным транспортерам попадает в циклоны (1 -й циклон для первичного отделения муки из древесины от воздуха, 2-й циклон - для вторичного, заключительного отделения), а после отделения воздуха,
древесная мука подается в начале на прямой, а затем на наклонный шнековый транспортер и в бункер пресс-гранулятора, в котором установлен смеситель.
4. Корректирование влажности очень важно, потому что если сырье будет очень сухим (влажность меньше 8%), то склеивание сырья в пресс-грануляторе будет проходить некачественно. Данный процесс проходит в специальном устройстве - смесителе. При необходимости он по своим каналам будет подавать пар или воду и на выходе получится древесная пыль с правильной влажностью.
5. Грануляция и прессование 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, которые высоким давлением и температурой качественно склеивают 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.
6. Охлаждение пеллетов. Готовые гранулы, которые только вышли из пресс-гранулятора очень горячие, поэтому их необходимо остудить с помощью охладителя. Поступившие в охладительную колонку пеллеты продуваются воздухом из вентилятора, который «высасывает» горячий воздух из гранул и захватывает негранулированную древесную муку. [7 ]
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.
7. Расфасовывание готовой продукции- является конечным этапом 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) и в большие мешки (250 кг, 500 кг, 1000 кг). Вот собственно и весь процесс производства.
Конечным отходом при сгорании топливных пеллет является зола. Ее утилизация состоит в том, чтобы почистить ящик для золы в котле. Золу можно использовать для удобрения почвы на вашем огороде, в саду, в цветочных клумбах, так как она является отличным удобрением. [7 ]
Выводы:
Производство, так и использование пеллет является экологически чистым и безотходным (отходам можно найти полезное применение).
Все рассмотренные виды пеллет исходя из своих свойств, нашли каждый свое применение. Древесные пеллеты незаменимы для отопления жилых, производственных помещений и промышленных котлов; являются отличным абсорбентом в химических производствах и биотуалетах домашних животных; подстилка для конюшен и птичников.
Растительные пеллеты за счет высокой зольности более подходят для использования отопления промышленных помещений. Соломенные пеллеты за счет мягкости, низкой себестоимости и высокой поглощаемости жидкости используются в птичниках в качестве подстилки.
Пеллеты из торфа используются в качестве отопления промышленных предприятий, так как обладают высокими калорийными, экономическими и экологическими качествами; незаменимы при хранении овощей и фруктов; в качестве ускорения действия минеральных удобрений; для производства активированных углей; абсорбент в промышленных фильтрах; для производства теплоизолирующих строительных материалов; для сбора и удаления нефтепродуктов с поверхности земли и акваторий при их разливе; в качестве искусственного грунта в странах с повышенной ветровой эрозией почвы.
Пеллеты из куриного помета являются высококачественным органическим удобрением, а также применяются в качестве топлива для местного использования в котельных газовых установках.
Библиографический список
1. К вопросу об изготовлении пеллет из отходов сельскохозяйственного производства. Попов А.Е. В сборнике: Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе Материалы международной научно-практической конференции. Под общей редакцией В.А. Гулевского. 2018. С. 40-44.
2. О вопросе сравнительного анализа пеллет из различного вида сырья. Попов А.Е., Шацкий В.П., Попова А.Ю., Бирючинская Т.Я. В сборнике: НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ материалы международной научной конференции. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации; Департамент научно-технологической политики и образования; ФГБОУ ВО "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I"; Под общей редакцией: В. И. Оробинского, В. Г. Козлова. 2016. С. 285-289.
3. Пеллеты: широкий спектр использования [Электронный ресурс] http://www.lesprominform.ru/jarchive/articles/itemshow/3587
4. Производство пеллет. [Электронный ресурс] https://proizvodstvo-pellet.ru/pellety-chto-eto-
takoe/
5. Производство пеллет из отходов сельского хозяйства. Попов А.Е., Кобзарь В.М. В сборнике: Инновационные направления развития технологий и технических средств механизации сельского хозяйства материалы международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию кафедры сельскохозяйственных машин агроинженерного факультета Воронежского государственного аграрного университета имени императора Петра I. Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I; Редакционная коллегия: Василенко В.В., Гиевский А.М., Казаров К.Р., Солнцев В.Н., Тарасенко А.П., Чернышов А.В., Шатохин И.В.; Под общей редакцией Н.И. Бухтоярова, В.И. Оробинского, И.В. Баскакова. 2015. С. 327-332.
6. Технология применения пеллет в качестве подстилки при содержании индоуток. Вырова О.М., Выров Р.М. Молодежь и наука. 2018. № 2. С. 62.
7. Технология производства и применение пеллет [Электронный ресурс] https://slarkenergy.ru/bio/pellety-proizvodstvo.html
8. Что такое пеллеты: разновидности, особенности производства и использования [Электронный ресурс] http://blog.flexyheat.ru/chto-takoe-pellety-raznovidnosti-osobennosti-proizvodstva-i-ispolzovaniya/
9. Зеленин А.Н., Юсупов М.Л.Применение пеллет в качестве корма для сельскохозяйственных животныхУральский научный вестник. 2018. Т. 10. № 3. С. 076-085.
10. Зеленин А.Н., Юсупов М.Л., Шорохов П.Н.Применение пелетт в качестве корма для сельскохозяйственных животныхНаучно-технический вестник технические системы в АПК. 2018. № 2 (2). С. 56-65.
Bibliographic list
1. On the issue of the manufacture of pellets from agricultural waste. Popov A. E. In the collection: energy Efficiency and energy saving in modern production and society Materials of the international scientific and practical conference. Under the General editorship of V. A. Gulevsky. 2018. P. 40-44.
2. On the issue of comparative analysis of pellets from different types of raw materials. Popov A. E., Shatsky V. P., Popov A. Yu., Borucinska T. Y. In journal: SCIENCE AND EDUCATION IN MODERN CONDITIONS, the materials of the international scientific conference. Ministry of agriculture of the Russian Federation; Department of scientific and technological policy and education; VORONEZH state agrarian University named after Emperor Peter I; Edited by V. I. Orobinsky, V. G. Kozlov. 2016. P. 285-289.
3. Pellets: a wide range of uses [Electronic resource] http://www.lesprominform.ru/jarchive/articles/itemshow/3587
4. Production of pellets. [Electronic resource] https://proizvodstvo-pellet.ru/pellety-chto-eto-takoe/
5. Production of pellets from agricultural waste. Popov A. E., Kobzar V. M. In the collection:
Innovative directions of development of technologies and technical means of mechanization of agriculture materials of the international scientific and practical conference devoted to the 100th anniversary of the Department of agricultural machines of Agroengineering faculty of the Voronezh state agrarian University named after Emperor Peter I. Voronezh state agrarian University. Peter; Editorial Board: Vladimir Vasilenko, Gievskaya A. M., Kazarian, K. R., Solntsev V. N., Tarasenko A. P., Chernyshev A.V., Shatokhin I. V.; Under the General editorship of N. And. Program, V. I. Robinsova, I. V. Baskakov. 2015. P. 327-332.
6. Technology wood pellets as bedding when the content indotec. Varova O. M., R. M. Vyriv Youth and science. 2018. No. 2. P. 62.
7. The technology of production and use of pellets [Electronic resource] https://slarkenergy.ru/bio/pellety-proizvodstvo.html
8. What are pellets: varieties, features of production and use [Electronic resource] http://blog.flexyheat.ru/chto-takoe-pellety-raznovidnosti-osobennosti-proizvodstva-i-ispolzovaniya/
9. Zelenin A.N., Yusupov M.L. The use of pellets as feed for farm animals Ural Scientific Journal. 2018. T. 10. No. 3. P. 076-085.
10. Zelenin A.N., Yusupov M.L., Shorokhov P.N. Use of pellets as feed for farm animals Scientific and Technical Gazette technical systems in the agroindustrial complex.2018. No. 2 (2). Pp. 56-65.
