Пеллеты и топливные брикеты из соломы: преимущества такого топлива и технология изготовления своими руками

Мир медленно, но верно движется к безотходному производству. Сегодня очевидно, что такой ценный ресурс, как солома, нельзя недооценивать с точки зрения энергетики. Тем более в прошлом должны остаться такие “простые” методы утилизации, как сжигание старой травы на полях, которое на самом деле только вредит почве.

Уже давно солома используется как перспективное сырье для пеллет. Преимущество этого вида сырья в том, что оно очень дешево или бесплатно для сельхозпредприятий, а по энергетической ценности не уступает дереву. Закупка оборудования для производства пеллет из соломы может стать выгодным вложением для крупных агрокомплексов. Вместо убытков от утилизации сухих стеблей можно получать прибыль от продажи пеллет из соломы.

Почему солома — перспективное сырье для пеллет, и какое оборудование нужно для их производства?

Солома как топливо: теплотворная способность

Удельную теплотворную способность любого топлива измеряют в различных единицах, но проще всего это делать в киловаттах (кВт) на 1 кг веса, однако можно использовать мегаджоули (МДж) или килокалории (кКал).

Мы составили таблицу, в которую включили теплотворную способность различных видов соломы и тех материалов, которые чаще других используют для отопления дома или дачи:

По своей теплотворной способности солома находится на одном уровне с высушенной древесиной, поэтому хорошо подходит для отопления.

Проблема лишь в том, что не спрессованный материал занимает слишком большой объем.

Поэтому для превращения этого материала в полноценное топливо необходимо каким-то способом повысить его плотность. Однако существуют отопительные печи, способные работать на не спрессованной соломе, но все они отличаются очень большими размерами и невысокой эффективностью.

Оборудование для производства пеллет из соломы

Как уже было сказано, данный вид сырья обычно уже поступает сухим, либо просушивается за короткое время на территории завода. Для хранения тюков соломы необходим большой навес или проветриваемое помещение.

Технологическая линия производства пеллет из соломы обычно не включает участка сушки. Необходимым оборудованием для этого материала является измельчитель рулонов соломы, который устанавливается вместо рубительной машины для дерева.

Итак, линия состоит из следующих этапов.
Первичное измельчение
Начальный этап обработки соломы — это измельчение тюков и рулонов на специальном аппарате. Измельчитель рулонов — это дробилка с большой, круглой камерой, в которой ротор нарезает тюки и рулоны. Чтобы травяная сечка была однородной по фракции, необходимо доизмельчить ее на следующем этапе.

Тонкое измельчение

Сечка направляется на роторную дробилку, которая настроена специально для нарезки стеблей. На дробилке устанавливается сито, которое пропускает лишь частицы длиной до 5 мм. Сеченая солома выбрасывается через напорный пневматический шланг далее в бункер.

Бункер-ворошитель

Резервуар в виде цилиндра располагается над гранулятором, внутри него работает смеситель, который предотвращает комкование сырья. Устройство имеет дозатор, который равномерно подает солому в приемный бункер пресс-гранулятора.

Пресс-гранулятор

Промышленный гранулятор ОГМ с кольцевой матрицей прессует пеллеты из органического сырья, прокатывая его валиками через кольцевую матрицу под давлением. Важную роль в формировании гранулы играют лигнин, содержащийся в соломе, и водяной пар, который подается из парогенератора.

Колонна охлаждения

Горячие пеллеты доставляются скребковым конвейером в колонну охлаждения гранул. В колонне они обдуваются прохладным воздухом и приобретают прочность. Мелкие несгранулированные частицы отделяются через сито.

Фасовка

После остывания продукт направляют на фасовку в биг-бэги или в мешки. На узле фасовки обычно присутствует весовой дозатор, который отмеряет нужное количество гранул, рама под биг-бэг и другое вспомогательное оборудование.

Система аспирации

Система циклонов, воздуховодов, шлюзовых затворов, вентиляторов необходима для того, чтобы мелкие частицы пыли не попадали в воздух и не оседали в легких работников. Аспирационная система призвана отфильтровать травяную пыль из воздуха и осадить ее в циклонах.

Топливные брикеты своими руками

Существует три основных способа изготовления брикетов:

• тюкование;
• склеивание;
• прессование.

Тюкование

Тюкование, равно как и скатывание в рулоны, производится с помощью специальных агрегатов, штатно установленных на комбайнах, а также выполненных в виде прицепных или навесных устройств (пресс-подборщики сена).
Такие устройства можно сделать и своими руками, что подтверждает обсуждение изготовления брикетов на различных форумах и отчеты о них.

Единственный минус тюкования в том, что достичь плотности, сопоставимой хотя бы с высушенной древесиной, невозможно, поэтому печь или котел должны быть достаточно большого размера, особенно, если нет желания подкидывать топливо каждый час.

Если сделать тюкователь из толстой древесины или металла, а давление создавать не вручную, а с помощью гидравлического или электрического привода, то можно достичь половины или трех четвертей плотности сухой древесины, что позволит сократить размеры отопительного прибора.

Вне зависимости от плотности тюка, его прочность напрямую зависит от размера, поэтому чем он крупней, тем более прочным получится.

Это связано с тем, что каждая соломинка не только сминается, но и переплетается с другими, поэтому, чем больше их переплетется, тем крепче получится тюк или рулон.

По этой же причине самыми прочными получаются большие рулоны весом в несколько центнеров. Сделать таким образом тюки размером с кирпич, да еще и достаточной прочности, невозможно, поэтому метод применим лишь для изготовления крупных брикетов.

Мы подготовили ссылки на наиболее интересные обсуждения и отчеты:

1. fermer.ru.
2. forum.fermeri.com.ua.
3. www.ya-fermer.ru.

Склеивание

Этот способ не сильно увеличивает плотность спрессованной соломы, зато позволяет делать брикеты любого размера, вплоть до пеллет диаметром в несколько мм.

Чтобы делать брикеты этим способом, вам потребуются:

• любое органическое вяжущее вещество;
• измельчитель травы;
• емкость для замачивания;
• пресс с формами, покрытыми веществом, обладающим нулевой адгезией к выбранному вяжущему.

Чтобы делать топливо этим способом, вам потребуется любой органический клей или клееподобное вяжущее вещество, например:

• просроченный или испорченный обойный клей;
• испорченные мука или крахмал;
• навоз или помет.

Наилучшие результаты дает последний материал, ведь экскременты после высыхания не только обладают высокой теплотворной способностью, а также хорошо связывают частицы соломы между собой, но и не образуют после сгорания сложных ядовитых веществ.

Не стоит использовать в качестве вяжущего ПВА и другие синтетические клеи, ведь во время сгорания они образуют токсичные и канцерогенные вещества, представляющие угрозу для человека.

Несмотря на то, что дым выходит в трубу, он не растворяется в атмосфере, а постепенно опускается на землю, поэтому сначала попадает на уровень вдыхаемого воздуха, а затем смешивается с грунтовыми водами и образует токсичные и канцерогенные растворы.

Чтобы изготовить топливо этим способом, действуйте так:

1. Измельчите солому, в этом вам помогут статьи Соломорезка и Соломорезка своими руками.
2. Смешайте измельченную растительность с вяжущим веществом (способ подготовки вяжущего, а также его количество, зависит от типа вещества, поэтому оптимальные пропорции приходят лишь с опытом).
3. Загрузите необходимое количество смеси в матрицы пресса и прессуйте их. В большинстве случаев приходится делать несколько загрузок, чтобы обойтись без этого, необходим большой ход пресса, то есть большой изначальный объем матрицы. Нормальной плотностью для такого топлива является четверть или половина от плотности сухой древесины, то есть 200–400 кг/м3. Если необходима более высокая плотность, то придется использовать неизмельченную солому, с которой гораздо трудней работать. Еще один способ – прессовать под более высоким давлением, но для этого придется удерживать давление до хотя бы начальной полимеризации вяжущего вещества.
4. Извлеките спрессованный брикет из матрицы и высушите до влажности 20%.
5. Храните топливо только в сухих проветриваемых помещениях.

Если у выбранного вяжущего высокая адгезия к форме, иными словами, если клей липнет к ней, то поверхность формы и матрицы пресса обработайте силиконовым спреем или другими препаратами, обладающими нулевой адгезией к выбранному вяжущему.

Прессование

Этот метод является самым сложным, но одновременно и самым эффективным, ведь плотность готового продукта сопоставима с плотностью высушенной древесины дуба или граба, а также обладает высокой теплотворной способностью.
Основой этого способа является одна из особенностей лигнина, который переходит в жидкое состояние при давлении в 100–150 атм.

При таком давлении солома сильно нагревается, но из-за отсутствия кислорода не окисляются, поэтому вместо сгорания, лигнин плавится и склеивает между собой соседние соломинки. Этот процесс происходит по всему сжимаемому объему соломы, поэтому после окончания прессования она представляет собой единую довольно прочную массу.

В домашних условиях сделать пресс или экструдер, которые не только создают необходимое давление, но еще и обладают более-менее приличной производительностью, довольно сложно.

Можно сделать пресс из мощного гидравлического домкрата, но для создания брикета толщиной 5 см потребуется усилие в 3 тонны, если же делать хотя бы 10 брикетов одновременно, то усилие должно быть минимум 30 тонн.

Кроме того, ход пресса должен быть как минимум в 4 раза больше длины готового брикета (лучше больше), а такой агрегат невозможно сделать небольшим и мобильным.

Если же делать винтовой пресс с внутренним диаметром 10 см, то он должен создавать давление минимум в 10 т, то есть потребуется не только двигатель в 5–10 кВт мощностью, но еще и довольно прочный червячный редуктор, способный выдержать такую нагрузку. Но, даже достав все это, придется серьезно вложиться, чтобы изготовить корпус и шнек, а ведь еще нужны будут сменные матрицы с отверстиями разного диаметра.

Кроме того, для прессования подходит солома, влажность которой находится в диапазоне 6–12%, то есть помимо измельчения ее придется еще и сушить с помощью вакуумной или тепловой сушилки. Все это оборудование потребляет довольно много электроэнергии, поэтому использовать его дома невозможно.

Более подробно о таком оборудовании и общих принципах организации производства мы рассказывали в этих статьях:

1. Брикеты из опилок.
2. Оборудование для переработки древесных отходов.
3. Бизнес по утилизации опилок.

Что лучше для отопления?

Для отопления тюками требуются очень большие котлы.
К тому же, этот процесс невозможно автоматизировать, то есть хотя бы раз в сутки придется подходить к котлу и закладывать в него новую порцию горючего материала.

Кроме того, таскать достаточно крупные тюки не очень удобно, поэтому отопление соломой в брикетах даже в печах и котлах без автоматической подачи, гораздо более удобно, ведь объем топлива, необходимый для выделения того же количества тепла, получается во много раз меньше.

Несколько иная ситуация с пеллетами, ведь из-за небольшого размера их сложно загружать в обычные котлы или печи, зато они хорошо подходят для отопительных устройств длительного горения с вертикальной загрузкой топлива. Как и брикеты, они занимают гораздо меньше места, чем тюки, а значит, того же объема хватит либо для более сильного нагрева, либо для более долгой работы, чтобы позволит реже загружать топливо.

Однако, самые сильные различия появляются в том случае, если в доме установлен отопительный твердотопливный прибор с автоматической загрузкой горючего материала, ведь ни солома, ни дрова для таких устройств не подходят.

А вот брикеты, благодаря одинаковой форме, и пеллеты, благодаря небольшим размерам, хорошо подходят для таких устройств, поэтому после закладки в бункер горючего можно не беспокоиться о топливе в течение нескольких дней.

Что такое пеллеты и каких видов они бывают

Пеллеты — это топливные гранулы, которые изготавливаются из отходов деревообрабатывающей промышленности, некоторых остатков растениеводства (солома, лузга подсолнечника, гречихи и т.п.) и даже из куриного помета. Технология их производства такова, что никаких добавок и связующих не требуется. То есть, это абсолютно безопасное и стопроцентно натуральное топливо, которое к тому же сделано из отходов.

Пеллеты — хорошее топливо

Так как сырье для топливных пеллет может быть разным, то и характеристики топлива различны. Делят пеллеты на три категории:

• Белые. Это топливо премиум класса с наивысшими характеристиками (и ценой). Названо так за характерный цвет — светло-желтый, почти белый. Но цвет вторичен, первичны характеристики и главная — очень низкая зольность. После сгорания белых пеллет золы остается не более 0,5% от объема топлива. Чистить котел надо будет очень редко. Белые топливные гранулы получают из стружки без коры и других посторонниз включений. Как правило, это столярное или мебельное производство.
• Серые. Сырье для этого типа пеллет может содержать некоторый процент коры, хвои и некоторых других посторонних примесей. Но зольность при этом не должна быть более 1,5%.
• Промышленные или темные пеллеты. Этот вид топливных гранул делают из соломы или жмыха в чистом виде или с добавлением древесных отходов. Зольность этого типа топлива намного выше, чем описанных выше, тем не менее, она не может быть выше 5%.

Белые и серые пеллеты используются для индивидуального отопления. Их еще называют «первого класса» или первокассными. Они имеют диаметр 6-8 мм, плотность примерно 600 кг/м3, количество выделяемого тепла — около 4,7 кВт/ч. Сжигаются они в специальных котлах, которые так и называются — пеллетные. Обычно это оборудование очень требовательно к качеству топлива. Кроме малой зольности предъявляются требования и по целостности гранул, и по отсутствию пылевидной фракции. В противном случае горелка пеллетного котла забивается, котел отключается. Промышленные пеллеты сжигаются тоже в специальных печах, но они имеют абсолютно другое строение и намного большие объемы.

Характеристики пеллет из разного сыроья

В принципе, любые пеллеты можно засыпать в твердотопливные котлы, только их обычно используют на стадии тления. Когда печь уже разогрета, засыпают некоторое количество гранул.

Оправдано ли изготовление брикетов?

Средняя стоимость неавтоматического, то есть требующего постоянного внимания, оборудования для изготовления брикетов или пеллет, включая сушилку, составляет миллион рублей, а для установки полностью автоматизированной линии потребуется как минимум 2 миллиона рублей.

Кроме того, даже полностью автоматизированная линия все равно нуждается в участии человека, ведь необходимо загрузить исходное сырье в бункеры, затем периодически проверять процесс и убирать в сторону готовый продукт.

Все это говорит об одном – изготовление брикетов или пеллет для отопления своего дома не имеет никакого смысла, разве что есть пару лишних миллионов рублей, которые можно потратить на такое развлечение.

Виды топливных гранул

Свойства, которыми обладают топливные гранулы, во многом определяются характеристиками сырья. Достаточно точным показателем качественных характеристик древесных топливных гранул является их цвет. Так, более светлый цвет древесных гранул пеллет свидетельствует о том, что топливо изготовлено из древесных опилок и мелкой стружки, не содержащих в своем составе посторонних примесей. Использование чистого сырья позволяет создавать топливные гранулы, отличающиеся однородностью своего состава и, соответственно, более высокими качественными характеристиками.

Белые пеллеты производятся из дробленной древесины без использования примесей

Для производства топливных гранул темного цвета используется менее качественное сырье, в качестве которого могут выступать ветки, древесная кора, трава и даже кусочки грунта. Естественно, что такие виды брикетов, которые даже на фото выглядят менее презентабельными, чем пеллеты светлого цвета, при горении создают меньше тепловой энергии и, соответственно, являются менее качественными.

На современном рынке также представлены темные пеллеты, цвет которых обусловлен присутствием в их составе продуктов обжига угольных масс. Качественные характеристики таких топливных брикетов в плане тепловой энергии, выделяемой при их сгорании, даже превосходят аналогичные параметры пеллет, в составе которых содержатся только натуральные древесные опилки и стружка.

Чаще всего пеллеты темного цвета – это агропеллеты, выпускаемые из отходов сельскохозяйственного производства

Прибыльность бизнеса

Готовому продукту придется конкурировать с такими же брикетами или пеллетами из лузги подсолнечника, а их средняя стоимость составляет 6 рублей за 1 кг.
Если с учетом всех расходов вы сможете снизить цену хотя бы до четырех рублей, тогда ваш продукт будет успешно конкурировать с брикетами или пеллетами из лузги, ведь оптовые цены на это горючее составляют в среднем 5 рублей за 1 кг.

Добиться такой себестоимости можно лишь в том случае, когда солома вам достается бесплатно, причем ее не приходится далеко везти от места получения до места переработки, а электричество вам поставляют по низкому тарифу.

Кроме того, для покрытия всех издержек и получения сколько-нибудь заметной прибыли, необходим налаженный канал сбыта, способный принимать десятки тонн этого топлива ежедневно.

Если такого канала нет, то ни о какой прибыли говорить не приходится, ведь даже недолгое хранение готового топлива подразумевает его доставку в специально оборудованное помещение с принудительной вентиляцией и уровнем влажности 5–10%. А это значит, что придется тратиться на возведение и обслуживание такого помещения, что снижает без того невысокие доходы.

Где купить линию гранулирования соломы?

Все необходимое оборудование для изготовления пеллет из соломы производится компанией АЛБ Групп в г. Нижнего Новгорода.

Мы установили десятки пеллетных линий, работающих с самым разнообразным сырьем, по всей России. В том числе мы работали с соломой, а также с другими видами аграрного сырья, например лузгой подсолнечника

Оцените наши проекты:

Линия гранулирования сена

Линия гранулирования лузги подсолнечника

Линия гранулирования лузги подсолнечника

В АЛБ Групп вы можете заказать как полный комплекс переработки сухой травы, так и отдельные элементы комплекса. Грануляторы ОГМ 0,8 и 1,5 нашего производства показывают высокую производительность и качество продукта при работе с сеном/соломой. При необходимости мы можем устроить экскурсию на действующие предприятия и продемонстрировать наши технологии вживую.