Состав линии производства топливных брикетов.

Предполагаем, что сырьем являются древесные отходы естественной влажности, образующиеся при производстве обрезного пиломатериала из круглого леса, включая опилки, горбыль, обзол, а также возможна переработка балансов диаметром до 150 мм.

Схема завода

Опилки с пилорамы загружаются в склад "подвижное дно" (1). Крупные отходы (горбыль, обзол) с помощью рубильной машины (на схеме не обозначена) перерабатываются в щепу и с помощью отводящего транспортера поступают туда же. Из склада "подвижное дно" опилки и/или щепа естественной влажности подаются в агрегат сушки/измельчения АС-4 (3). Нагретый с помощью теплогенератора (2) воздух в необходимом количестве также подается в АС-4 и участвует в процессе сушки. На выходе АС измельченная и высушенная до необходимой влажности (задается с пульта) фракция осаждается в циклоне (4), отработанный теплоагент через дымосос отводится наружу. Сухое сырье после циклона с помощью шнекового транспортера поступает в бункер (5), оснащенный ворошителем и дозатором для подачи в оконечное оборудование прессования.

Следует отметить, что такой цикл возможен только с применением указанного выше оборудования. Другие типы сушилок, например барабанная, требуют наличия специальной машины для доизмельчения щепы перед сушкой, на входе, и дезинтегратора высушенной фракции после сушки, обычно молотковой дробилки, на выходе, с соответствующими циклонами и транспортерами, что значительно усложняет и удорожает весь комплекс оборудования.

Схема выше показана для наиболее частого примера - переработка древесных отходов от пилорамы. Основные ее узлы применяются и при прессовании торфа.

Торф обычно поступает в виде равномерной волокнистой фракции с встречающимися в ней плотными комками. Относительная влажность составляет обычно порядка 50-60%. В составе линии в этом случае входят склад "подвижное дно", куда разгружается привезенный торф, сушилка-измечитель АС-4 с теплогенератором. Теплогенератор в этом случае работает на торфе, причем, поскольку влажный торф горит плохо, в схему добавляется пневматическая обратная связь, подающая в необходимом количестве высушенный торф из под циклона в бункер топлива теплогенератора. При этом достигается эффективная, полностью автоматическая его работа. 

Параметры торфобрикет

 TJEO_SZ_vneshn_jel.pdf

Характеристики получаемой продукции.

Брикеты для промышленного применения.

  Представляют собой куски переменной длины, отламываемые механическим способом, либо шайбы, получаемые с помощью специального приспособления. Такие брикеты могут с помощью шнека подаваться в топку и представляют собой прямую замену каменному углю, на котором котельные, муниципальные и промышленные, обычно работают.

Таким образом, эффективно решается задача по переводу котельных с привозного угля на местное топливо, изготовленное к тому же из отходов. Каких либо затрат, связанных с переделками самих котельных, при этом можно избежать.

Брикеты для частного рынка.

Эти брикеты нарезаются в размер с помощью специального отломщика, либо вручную.

В зависимости от применяемых насадок брикеты можно делать разного диаметра, исходной круглой формы, в форме неправильного восьмигранника, с отверстием посередине или без. В сочетании двух последних опций и диаметре брикета 75мм получается копия брикетов "Пини-кей".

Полученные брикеты обладают высокой продолжительность горения.

Это означает, что по сравнению с обычными дровами, закладку в печь можно производить реже в три раза. Брикеты горят с минимальным количеством дыма, не стреляют, не искрят. При этом обеспечивают постоянную температуру на всем протяжении горения. После сгорания брикеты превращаются в уголь, как обычные дрова и в дальнейшем на них возможно приготовление шашлыков или гриля.

Теплотворность топливных брикетов больше чем у обычных дров и практически равна теплотворности каменного угля. Во время приготовления шашлыков или гриля при попадании жира на угли брикетов они не воспламеняются, а продолжают тлеть или гореть ровным низким пламенем. Большой выгодой брикетов является постоянство температуры при сгорании на протяжении 4 часов. Теплоотдача брикетов: брикеты из древесных опилок 4400 ккал или 18 МДж.

Сравнительная характеристика по теплотворной способности брикетов:

•    дерево (твердая масса, влажная) 2450 ккал/кг

•    дерево (твердая масса сухая) 2930 ккал/кг

•    бурый уголь 3910 ккал/кг

•    брикеты из древесных отходов 4400 ккал/кг

•    черный уголь 4900 ккал/кг

Топливные брикеты — экологически чистый продукт, так как при их производстве не используются никакие добавки. Положительным аспектом при использовании древесных брикетов в виде топлива является их минимальное влияние на окружающую среду при сгорании, по сравнению с классическим твердым топливом при одинаковой теплотворной способности как, например, уголь, но в 15 раз меньшим содержанием пепла (макс 1%) который можно использовать в виде минерального удобрения.

Содержание золы:

•    черный уголь 20% пепла

•    бурый уголь 40% пепла

•    брикеты из древесных отходов до 1% пепла

Выделение С02 при сгорании в сравнении с древесными брикетами:

•    легкое масло в 20 раз выше

•    уголь-антрацит в 50 раз выше

•    кокс в 30 раз выше

•    природный газ в 15 раз выше.

Преимущества АС в сравнении с сушильными барабанами:

· высочайшая энергетическая эффективность и, как следствие, – экономичность. При производительности 1 т/час реальная потребляемая мощность 20-60 кВт в зависимости от сырья и количества работы по измельчению;

· высокая степень автоматизации, легкость регулирования и поддерживания заданных параметров процесса сушки-измельчения;

· абсолютная пожаробезопасность;

· несравненная компактность – намного меньшие расходы на здания, фундаменты, транспортные расходы и т.п.;

· максимальная заводская готовность – низкие затраты на монтаж (занимает несколько часов рабочего времени);

· низкие эксплуатационные расходы ввиду минимального количества изнашиваемых деталей;

· возможность точного регулирования конечного размера частиц измельчаемого материала и их влажности;

· не нужны специальные фундаменты;

· получение на выходе однородно мелкой, идеальной для производства топливных брикетов или пеллет, фракцию;

Использование АС в основе участка сушки и массоподготовки означает экономию средств на закупку оборудования и электроэнергии.

На блок схеме выше показаны основные узлы, используемые в участках подготовки сырья на базе сушильного барабана и АС. Более сложный состав участка на базе сушильного барабана объясняется тем, что, помимо сушки, сырье, перед подачей в гранулятор или брикетировочный пресс, должно быть равномерно измельчено.

Говоря об организации биотопливного производства необходимо учитывать, что возникающие при производстве пиломатериалов отходы на 80% крупные (горбыль и пр.), а опилки составляют только 20%, но даже если предполагается работа «только на опилках», то не следует забывать, что идеальных опилок не бывает, и они обязательно содержат крупные включения. Поэтому, если рассматривать работу сушильного барабана, то просто высушить опилки недостаточно, их необходимо пропустить через дополнительный дезинтегратор - молотковую дробилку с системой аспирации для полного измельчения опила и крупных включений. Это требование является обязательным при использовании барабана, как для пеллетных, так и для брикетных производств во всех 100% случаев.

Таким образом очевидно, что АС, благодаря встроенным измельчительным свойствам, позволяет избежать необходимости применения дезинтеграторов на входе и выходе, с сопутствующими транспортерами, циклонами и пр., что означает экономию средств, в сравнении с участком сушки на базе сушильного барабана.

Более того, опыт эксплуатации комплексов на базе АС показал, что в результате

доизмельчения в АС опилки приобретают дополнительную эластичность, что позволяет прессующему оборудованию стабильно работать с производительностью, превышающей номинальную. Так узел прессования пинибрикетов при номинальной производительности 400 кг в час, стабильно работает со скоростью до 600 кг, что также означает экономию вложенных средств.

И в завершение необходимо остановиться на вопросах энергопотребления. В таблице даны сравнительные показатели по установленной мощности электрооборудования для участков подготовки сырья на базе барабанной сушилки и АС. Видно, что участок на базе АС, делая ту же работу, потребляет меньше электроэнергии, что обусловлено физикой процесса- дополнительному выделению энергии в результате нагрева вследствие трения при измельчении частиц материала.

Таблица

Сравнение энергопотребления участка сушки на основе сушильного барабана АВМ-1,5 и АС.

(*) реальное энергопотребление в обоих случаях меньше и зависит от количества фактической работы по измельчению.

ТОПЛИВО ДЛЯ КОТЕЛЬНЫХ.

"Индустриальные" брикеты.

Брикеты этого вида предназначены для топки больших котельных и электростанций. Для их выпуска должно использоваться высоконадежное производительное оборудование, с высокой степенью автоматизации.

Этим требованиям соответствуют пресса ударно-механического типа датской фирмы "C.F.Nielsen". Заводы на базе этого оборудования, выпускающие брикеты для сжигания в котельных, повсеместно распространены по всему миру.

Главное требование к брикету в данном случае, чтобы он подходил под устройства подачи топлива котельной, для которой он предназначен. Например, брикеты должны быть достаточно маленькими, чтобы захватываться подающим шнеком. В процессе производства брикет, после линии охлаждения, отламывается автоматически в зависимости от настроек и может быть любого размера, вплоть до шайб. Более того, с помощью специальной насадки брикет может дополнительно автоматически делиться на 4 части, исходный диаметр брикета обычно 90 или 75 мм. Но чаще всего брикет выпускается в размер по 15-20см, либо в виде шайб.

Также, как и в случае с потребительскими брикетами, для индустриальных брикетов существуют возможности поставок на экспорт и использования на внутреннем рынке, однако в данном случае акцент выгодно смещается в сторону именно внутреннего рынка.

Внутренний рынок брикетов промышленного назначения

Исторически большинство муниципальных и промышленных котельных на территории РФ работают на каменном угле.

Если рассматривать относительно мощные котельные (обычно 0,5-5МВт), то помимо муниципальных, многие такие объекты находятся в частной собственности. В этом случае перевод на газ очень дорог и сопряжен с различными сложностями. Понятно, что собственники стремятся избежать расходов и, что немаловажно, зависимости, причем не только от газпрома, а также от поставщиков угля, монопольно диктующих им цены.

Возникает вопрос, можем ли мы вместо каменного угля использовать топливные брикеты, которые можно изготавливать подобного размера и которые имеют сравнимую с реально используемым в этих целях углем калорийностью? Ответ - ДА. Причем технического переоборудования котла при этом не требуется никакого, желательна только регулировка режимов дутья.

Чтобы окончательно развеять сомнения по этому поводу, в январе 2011 года провели эксперимент на фактической котельной, отапливающей пансионат "Заря" курортного района С-Петербурга. В течение суток угольный котел марки КВ-р 0,8МВт топился брикетами и были сопоставлены результаты с фактическим каменным углем марки "ДОМ", имеющем рабочую калорийность согласно сертификата 5300 ккал/кг и зольность до 19% . Как проходил этот эксперимент можно посмотреть на видео ниже.

Протокол испытаний топливных брикет при сжигании в котельной вместо угля.

Теперь настало время, не вдаваясь в подробности, сказать несколько слов об экономике.

(*) - уголь покупается на тендерах и цена зависит от места доставки. Например, в начале 2011 года в Северо-Западном регионе уголь стоил 3600-3800 р/т

(**) - фактическая калорийность каменного угля всегда оказывается ниже заявленной, особенно с учетом условий хранения зимой в снегу под открытым небом.

(***) - цена на топливные брикеты указана, исходя из здоровой конкуренции с ценой на уголь с учетом фактической калорийности и без учета дополнительных преимуществ этого, более качественного, топлива.

Фактическая себестоимость брикетов, с учетом всех производственных издержек, банковского кредита, а также необходимых перевозок сырья и доставки брикетов до ворот котельной составляет 1500-1900 руб/тонна.

Таким образом, при условии заключения договора с котельной на сбыт всего объема продукции, производство топливных брикетов является эффективным самостоятельным бизнесом со сроком окупаемости оборудования порядка 1,5-3 лет при гарантированном сбыте.

Для работы завода производительностью тонна в час, нужно порядка 1500-2000 плотных кубов древесных отходов ежемесячно.

Торф, в частности фрезерный, является замечательным сырьем для производства индустриальных брикетов и его использование может надежно закрыть вопросы обеспечения сырьем биотопливного производства.

Оборудование сушки способно эффективно, без применения громоздких и пожароопасных барабанов, сушить торф, а оборудование фирмы "C.F.Nilsen a/s", делать из него топливные брикеты, которые соответствуют всем изложенным выше требованиям и могут поставляться в котельные.