Производство гранул на ООО «Климоволеспром»

ПРОИЗВОДСТВО ГРАНУЛ НА ООО «КЛИМОВОЛЕСПРОМ»

Лукаш А.А., Нифагина Н.Н., Юрьев В.А. (БГИТА, г. Брянск, РФ)

Motivated advantage of the granules as fuel, is described technology and applicable equipment.

Обосновано преимущество гранул как топлива, описана технология и применяемое оборудование.

Топливные гранулы являются твердым энергетическим носителем, произведенным путем механического изменения биомассы (гранулирования древесных отходов). Теплотворная способность их составляет (4,3…4,5) кВт/кг, что в 1,5 раза больше, чем у древесины и сравнима с углем. При сжигании 2000 кг топливных гранул выделяется столько же тепловой энергии, как и при сжигании: 3200 кг древесины, 957 м³газа, 1000 л дизельного топлива, 1370 л мазута. Горение гранул в топке котла происходит более эффективно – количество остатков (золы) не превышает (0,5…1)% от общего объема используемых гранул. При сжигании гранулы не оказывают негативного воздействия на окружающую среду, они не содержат скрытых пор, склонных к самовоспламенению при повышении температуры. Благодаря вышеперечисленным качествам, древесные гранулы обладают высокой конкурентоспособностью по сравнению с другими видами топлива.

ООО «Климоволеспром» расположено в пос. Климово Брянской области. Основными видами продукции являются паллеты, пеллеты и различные виды древесных отделочных материалов (вагонка). Изготовление гранул из образующихся при обработке древесины отходов позволяет не только решить проблему утилизации древесных обходов, но и получить дополнительную прибыль. Паллеты и пеллеты реализуются на экспорт, что позволяет предприятию стабильно работать даже при кризисе. Для изготовления гранул применяются различные виды отходов, образующихся при изготовлении паллет.

Опилки, стружка и оторцовки тракторным погрузчиком из кучи отходов доставляются на участок сортировки. Сортировка производится для отделения мелких древесных отходов от крупных. Мелкие древесные отходы не нуждаются в измельчении и могут применяться для изготовления гранул без измельчения. Тракторный погрузчик транспортирует отходы на сортировку. Смесь опилок и обрезков из приемного бункера подаются ленточным транспортером на качающуюся сортировку для отделения крупных кусков. Мелкие частицы проходят через сито и направляются на участок гранулирования. Крупные отходы обрезки и оторцовки перерабатываются в дальнейшем в щепу.

Крупные кусковые отходы перерабатываются в щепу рубительной машине. Удаление щепы из рубительной машины производится вентиляционной установкой. Кроме опилок и обрезков при изготовлении паллет образуются рейки. Из паллетного цеха рейки в штабелях на участок изготовления щепы доставляются автопогрузчиком. Подача реек в рубительную машину производится поштучно. Рейки укладываются на ленточный конвейер. Затем приводные ролики подают рейки к барабану. Для прочного удержания рейки подающие ролики выполнены рифлеными, с зубьями. Полученная щепа направляется в начале в приемный бункер, а затем на сушку, которая осуществляется в барабанных сушилках. Предпочтительными являются сушилки, работающие на теплогенераторах, в которых в качестве топлива используется топливная щепа.

Высушенная до влажности 10% щепа подается в промежуточный накопитель. Это необходимо для того, чтобы иметь небольшой промежуточный запас топлива и для противопожарной безопасности. Далее весь материал подается на молотковую дробилку, которая перемалывает материал до такого состояния, пока размеры частиц не станут в два раза меньше диаметра отверстий матрицы пресса до (3…4) мм. Основным оборудованием является пресс-гранулятор, в котором и происходит процесс прессования и формирования окончательного продукта. Готовые горячие гранулы подаются на противоточный охладитель, где они остывают и окончательно отверждаются. Из охладителя циклон удаляет все то, что не спрессовалось, и вновь пускает в пресс-гранулятор.

Изготовление гранул производится на оборудовании, предназначенном для изготовления витаминной муки АВМ-8 (агрегат витаминной муки).

Древесные топливные гранулы - это нормированное цилиндрическое прессованное изделие из высушенной древесины, такой как стружка, опилки, обрез, горбыль и другие отходы деревообработки. Гранулы производятся без химических закрепителей под высоким давлением. Длина их составляет примерно (20…50) мм, диаметр (4…10) мм. Компоненты клеточных стенок древесины связаны в единый лигноуглеводный комплекс.

Получающиеся при термическом разложении древесины высокомолекулярные продукты, обладают высокой активностью и при определенных условиях способны образовывать новые лигноуглеводные связи как внутри отдельной частицы, так и между соседними древесными частицами. Лигнин играет роль химически активного компонента, без которого невозможно образование структурных связей. Технология производства традиционная с барабанной сушилкой на твердом топливе.

Температура агента сушки на входе в сушильный барабан устанавливается в пределах (200…600)⁰С. Температура газовоздушной смеси при выходе из барабана равна (90…135)⁰С.

Измельчение сырья производится с целью получения однородных частиц достаточно мелкого размера (менее 4 мм), часть которых по длине должна быть сопоставима с диаметром гранул (6…8) мм. Для измельчения используется молотковая дробилка.

Одним из условий стабильной работы пресса и качества гранул является постоянная влажность входящего сырья (8…15%). Это объясняется тем, что процесс гранулирования осуществляется за счет сил трения между частицами древесины и внутренней поверхностью отверстий в матрице. При слишком низкой влажности материала (меньше 8%) возможна его карбонизация (коксование) в отверстии и выгорание естественного связующего - лигнина до завершения процесса прессования. Если же влажность щепы более 15%, влага не успевает ее покинуть, что приводит к вспучиванию гранул и снижает их механическую прочность.

Во время прессования гранулы разогреваются до температуры (70…90)⁰С за счет выделения тепла в результате трения материала о стенки отверстий матрицы. Как следствие этого начинается испарение незначительного остаточного количества влаги, приводящее к повышению давления внутри гранул. Для того, чтобы предотвратить разрушение гранул, вызванное избыточным давлением, необходимо охладить гранулы. Для этого применяется охладитель колонного типа. Во время охлаждения, которое осуществляется холодным воздухом примерно до 25⁰С, происходит повышение механической прочности и износоустойчивости гранул.

В процессе прессования гранул происходит механическое склеивание частиц между собой из-за неправильности их формы, деформирование клеточной структуры древесины и физико-химические процессы полимеризации лигнина. Для полимеризации лигнина необходимо давление, температура и некоторое количество воды. Необходимо предварительное увлажнение сырья. Для этого используется пресс-гранулятор с системой увлажнения сырья. Увлажнение сырья незначительно и составляет (1…2)%. Сырье поступает на матрицу гранулятора уже в увлажненном виде. Гранулирование осуществляется путем продавливания сырья роллерами-пуансонами через цилиндрическую матрицу при давлении 700 кг/см² и более, при температуре (70…90)⁰С.

Грануляторы оснащены сменяемой кольцевой матрицей. Изначально гранулятор был предназначен для производства комбикормов под высоким давлением прессования. И поэтому без каких-либо конструктивных изменений подходит для прессования древесных отходов. Кольцевая матрица изготавливается из высоколегированной стали. По радиусу матрицы расположены конические отверстия, диаметр у которых уменьшается с удалением от центра матрицы. Диаметр получающихся гранул – 8 мм. При установке пресс-гранулятора необходимо чтобы пресс был установлен так, чтобы оператор имел легкий доступ ко всем частям и механизмам пресса для обслуживания и контрольного осмотра.