Юрий Почанин - Технологии энергетического использования биомассы

В настоящее время имеется большое количество технологий получения топливных брикетов и пеллет. В отличие от большинства традиционных видов топлива, пеллеты и брикеты не наносят вреда экологии. Эти прессованные материалы удобны в хранении, высококалорийны и обладают небольшой зольностью в сравнении с обычными дровами. Кроме того, высокая плотность исключает накопление влаги и препятствует гниению материала.

Топливные брикеты и пеллеты, по существу, являются разновидностями одного и того же твердого топлива на основе одинакового сырья. Принципиальное отличие – способ производства продукта. Процесс изготовления пеллет трудоемкий и длительный, в отличие от производства брикетов. Это и обуславливает высокую стоимость пеллет.

Второе немаловажное различие – возможность применения в отопительных системах и приборах: если брикеты можно использовать повсеместно, в любых котлах и печах, то для использования пеллет потребуется приобрести специальную горелку или гранульный котел.

Пеллеты применяются в теплоэнергетике, отоплении жилых и производственных помещений, и в последнее время набирает популярность среди жителей частных домов. По теплотворной способности 2,5 кг пеллет равен 1л жидкого топлива. При производстве топливных пеллет в рассмотрение идет ряд характеристик – зольность, влажность, теплота сгорания, плотность и другие. Часть этих параметров зависит напрямую от исходного сырья (например, зольность и теплота сгорания). Но некоторые характеристики зависят также от соблюдения технологии изготовления пеллет и качества оборудования. Причем, если свойства сырья влияют лишь на уровень качества пеллет, то оборудование должно обеспечить ряд принципиальных физических свойств гранулы, таких как плотность, длину и влажность. При несоблюдении данных требований Вы не получите продукт, востребованный на рынке.

Основными материалами для изготовления топливных гранул являются: опилки, щепа, кора, горбыль хвойных и лиственных (оптимальный вариант) пород древесины; торф; лузга подсолнечника (наиболее распространенное решение), рапс (оптимальный вариант), солома различных зерновых культур, кукуруза, шелуха, жмых и многое другое. Некоторые виды пеллет представлены на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Некоторые виды пеллет

Гранулирование макулатуры – довольно новое и перспективное производство, поскольку данный тип сырья не требует дорогостоящих сушильных комплексов. Гранулы из бумаги и картона дают большое количество тепла и имеют мизерный процент несгораемых остатков.

Пеллеты представляют собой прессованные гранулы цилиндрической формы. Прессуются они под действием давления и высокой температуры. В качестве базового связующего вещества выступает вещество растительного происхождения – лигнин, природный полимер, содержащийся практически в любом растении, способный пластифицироваться при грануляции под воздействием достаточно высокой рабочей температуры.

Древесные пеллеты делятся на бытовые и промышленные. Бытовые пеллеты изготавливают из свежих опилок и щепок. В промышленных гранулах присутствуют и другие примеси. Они бывают светлыми, коричневатыми, либо серыми. Более светлый цвет свидетельствует о высоком качестве гранул (светлый – признак применения исключительно хорошей древесины без коры и чистых опилок. У этого вида пеллет самая низкая зольность, так как они не содержат пыль и кору дерева, (до 0,5 %).

Пеллеты из отходов сельскохозяйственной деятельности (солома, шелуха подсолнуха, кукурузные и гречишные отходы) мало чем отличаются по теплотворной способности от древесных пеллет. У растительных пеллетов зольность выше (до 3 %), чем у древесных, котел нужно будет чистить чаще, поэтому они больше используются в промышленных целях

Торфяные пеллеты также пользуются популярностью среди промышленных предприятий, так как обладают хорошими калорийными, экономическими и экологическими качествами, но среди частных потребителей они не получили распространения ввиду своей повышенной зольности.

Величина гранулы – обычно 6, 8, 10 мм в диаметре и от 10 до 50 мм в длине. На европейском оборудовании выпускают продукцию с сечением 6 мм, отечественная техника может выпускать пеллеты диаметром 8 и даже 10 мм. В плане размера следует руководствоваться исключительно рекомендациями для вашего котла, поскольку именно на такую крупность рассчитана его автоматика. Если вы используете гранулы крупнее, чем задано в инструкции, механизмы котла будут испытывать повышенную нагрузку.

Зольность биотоплива— это содержание минеральных примесей в его общей массе. В самой древесине содержание минералов незначительно – до 1 %, в коре их больше – до 3 %. Основной объем минеральных вкраплений в пеллетном сырье– это песок и земля, они попадают в него, когда бревна, щепа и др. материалы подбираются с грунтовой поверхности и не очищаются. Данные скопления (шлак) приводят появлению осадков и наслоений после сгорания топлива.

Основным нормативным документом, предопределяющим производство пеллет, является стандарт Европейского Союза EN 14961-2, принятый в январе 2011 года, на его основании выдается международный сертификат качества EN Plus. Выделяют три класса гранулированного топлива:

1. EN Plus-A1– продукт премиального качества для использования в домашних отопительных котлах. Зольность до 0,5 %, теплотворная способность – 18,0 Мдж/кг.

2. EN Plus-A2– стандартные пеллеты, хорошо подходят для домашнего использования. Зольность до 1 %, теплотворная способность – 18,0 Мдж /кг.

3. EN-B— топливо для промышленных котлов. Допускается зольность до 3 %, теплотворная способность – 15,0 МДж/кг).

В России пеллетное производство ориентировано преимущественно на внутренний рынок, продукцию пеллетного производства можно сертифицировать по ГОСТу.

ГОСТ 55110-2012 "Биотопливо твердое. Определение механической прочности пеллет и брикет. Часть 1 пеллеты".

ГОСТ 55553-2013 "Биотопливо твердое. Подтверждение качества топлива. Часть 2. Древесные пеллеты для непромышленного использования".

Основными требованиями к качеству топливных пеллет являются:

– гранула должна быть ровной и гладкой с отсутствием трещин в гранулах, без коробления и осыпания;

– гранула должна быть плотно спрессована;

– желательно чтобы гранулы были одного размера;

– отсутствие или наименьшее содержание примесей (пыль, песок) в готовой продукции, которые ухудшают качество пеллет;

– на пеллетах не должно быть грибка либо плесени, не должно быть никаких химикатов.