Переработка отходов деревообработки

     2. Использование древесных отходов. 

     Древесные отходы, которые являются вторичным сырьем, могут частично или полностью использоваться как первичное сырье на предприятиях, выпускающих ДВП и ДСП, на предприятиях занимающихся деревообработкой, целлюлозно-бумажным производством, лесохимической промышленностью, для производства изделий из легких бетонов с древесным наполнителем, изготовления изделий народного и производственного потребления и в производстве биотоплива: гранул, брикетов. Для получения конечной продукции из отходов применяют механическую обработку, микробиологическую, химическую и энергохимическую переработку.

     Выделяют  несколько сфер применения брикетов и гранул:

     1. Топливные гранулы 1 класса используют в небольших и средних по размеру печах, каминах и котлах (до 1Мвт). Для того, чтобы использовать топливные гранулы необязательно иметь специализированные котлы, достаточно иметь и жидкотопливные котлы, которые должны быть оснащены специализированным сжигателем для гранул. В Европейских странах всё более популярными, особенно в частном секторе, становятся системы отопления на топливных гранулах, количество таких систем растет в геометрической прогрессии.

     2. Промышленные гранулы используют в больших по размеру и мощности печах (выше 1Мвт), а так же в системах КПТЭ – Комбинированного Производства Тепла и Электроэнергии. Вот именно такие установки служат для тепло/энергоснабжения городских микрорайонов, по этой причине их стали строить в небольших городах и поселках. Для примера можно привести крупнейшую КПТЭ в Европе которая снабжает теплом район Копенгагена в Дании. В данной установке в качестве топлива используется не только гранулы, но и природный газ, солома, жидкое топливо, а ведь раньше в качестве топлива там использовался каменный уголь от которого в наше время, ввиду его загрязняющих свойств, отказывается вся Западная Европа.

     3. Топливные брикеты в большинстве случаев используется в частном секторе, в домашних печах, каминах для дров. Так же могут применяться и для отопления больших зданий, коттеджей. Могут сжигаться в котлах в виде сухого биотоплива как альтернатива углю. Цилиндрические брикеты очень удобно подходят для автоматической подачи в топку. Прямоугольные больше подходят для ручной подачи в маленькие печи. И обязательно нужно помнить, что гранулы и брикеты не только более эффективное топливо в сравнении с углем, но и более экологически чистое и не требует специальных условий хранения и транспортировки. 
 

     3. Переработка отходов деревообработки 

     3.1. Технология производства топливных брикетов.

     В основе технологии производства топливных  брикетов лежит процесс прессования  шнеком агро-отходов (шелухи подсолнечника, гречихи и др.) и мелко измельченных отходов древесины (опилок) под высоким  давлением при нагревании от 250 до 350 С°. Получаемые топливные брикеты не включают в себя никаких связующих веществ, кроме одного натурального — лигнина, содержащегося в клетках растительных отходов. При использовании агросырья возможно добавление связующих элементов. Температура, присутствующая при прессовании, способствует оплавлению поверхности брикетов, которая благодаря этому становится более прочной, что немаловажно для транспортировки брикетов.

     Процесс брикетирования - это процесс сжатия материала под высоким давлением, с выделением температуры от силы трения. За счет данного воздействия в древесине происходит выделение лигнина, который является связующим веществом для формирования брикета. Для брикетов не из древесного сырья, могут применяться экологически чистые добавки (не более 2%). При производстве данной продукции следует обратить особое внимание на влагу – очень важный параметр, влияющий на плотность брикета. В случае превышения 14% влажности сырья брикет разваливается на произвольные куски из-за избытка влаги.

     Объем брикета составляет 1/10 от объёма затраченного на его производство сырья, что дает значительную экономию при транспортировке и хранении биотоплива.

     Для производства древесных брикетов применяют  поршневые и шнековые прессы, сырье  – опилки и стружки. Перед прессованием материал дополнительно измельчают и подсушивают (влажность не должна превышать 12 – 14%).

     Поршневой пресс работает циклически – при каждом ходе поршня продавливают определенное количество материала через коническое сопло, на брикетах четко различимы соответствующие циклам слои. В приводе всегда применяется маховик, позволяющий выровнять нагрузку двигателя. Износ поршня невелик, поскольку относительное перемещение между прессуемым материалом и поршнем мало, быстро изнашивается сопло. Поршневые прессы относительно дешевы и поэтому широко распространены.

      Шнековый пресс легче поршневого, поскольку отсутствуют массивные поршни и маховики. Продукция выходит непрерывно, поэтому ее можно разрезать на нужные куски. Плотность выше, чем у поршневых прессов. Шнековые прессы менее шумные, благодаря отсутствию ударных нагрузок. К недостаткам можно отнести больший расход энергии и быстрый износ шнека.

     Топливные брикеты имеют широкое применение и могут использоваться для всех видов топок, котлов центрального отопления  и пр. Большим достоинством брикетов является постоянство температуры при горении на протяжении 4 и более часов. 

     3.2. Технология производства топливных гранул.

     В основе технологии производства топливных  гранул, как и топливных брикетов лежит процесс прессования измельченных отходов древесины, соломы, лузги и др.

     Сырьё (опилки, солома и т.д.) поступает  в дробилку, где измельчаются до состояния муки. Полученная масса  поступает в сушилку, из неё —  в пресс-гранулятор, где древесную  муку прессуют в гранулы. Сжатие во время прессовки повышает температуру материала, лигнин, содержащийся в древесине размягчается и склеивает частицы в плотные цилиндрики.

     На  производство одной тонны гранул уходит 3—5 кубометров древесных отходов  естественной влажности. Готовые гранулы  охлаждают, пакуют в большие биг-бэги (по несколько тонн) или мелкую упаковку от нескольких килограмм до нескольких десятков. Различают промышленные (доставляются насыпью без упаковки или в биг-бэгах) и потребительские гранулы (в мелкой расфасовке, ориентированные на частных и небольших промышленных потребителей).

     Сам по себе процесс гранулирования - пеллетизации происходит в специальных кольцевых  штампах (пресс-формах) вращающимися роторными  вальцами, которые впрессовывают  в многочисленные отверстия - фильеры  пресс-формы, активизированное паром измельченное древесное сырье, после чего, срезанные с наружной стороны штампа специальным ножом гранулы, должны быть охлаждены и отделены от мелких частиц.

     Рассмотрим  подробнее каждый этап производства:

     • Измельчение древесного сырья. Рубительные машины (Дробилки) измельчают древесное сырьё до фракции с размерами не более 25х25х2 мм для дальнейшей сушки. Лучше всего для снижения энергозатрат на сушку измельчать до более мелкой фракции.

     • Сушка. Древесное сырье перед  прессованием должно иметь влажность 10 % ± 2 %. Сырье с большей или меньшей влажностью требует дополнительного увлажнения или дополнительной сушки. Сушилки делятся на два типа: барабанного и ленточного. Ленточного типа: дороже, но безопасней. По типу применяемого сушильного агента они подразделяются на сушилки на топочных газах, горячем воздухе и водяном паре. По типу применяемого вида топлива для производства ДТГ: газовые и на древесных отходах.

     • Доизмельчение сухого сырья. Для  устойчивой работы пресса входная фракция  должна быть не более 4 мм. Такую фракцию может обеспечить молотковая мельница, стружечный станок или дезинтегратор.

     • Водоподготовка. Сырье с влажностью менее 8% плохо поддается прессованию, поэтому требуется, устройство дополнительного  увлажнения сырья. Лучший вариант - это шнековые смесители, имеющие возможность подачи воды или пара. Пар применяют для снижения прочности и увеличения пластичности древесного сырья твердых пород. Прессы некоторых производителей из-за конструктивных особенностей не требуют добавления пара. Некоторые применяют пар для старого, слежавшегося сырья, но таким сырьем сложно получить гранулы хорошего качества.

      В основе всего процесса гранулирования или в сердце его находится  пресс. Многие прессы конструктивно  различаются по видам матриц:

     - пресс с круглой матрицей

     - пресс с плоской матрицей.

     Пресс с круглой матрицей разрабатывался для комбикормовой, пищевой и  химической промышленности. А пресс  с плоской матрицей изначально для  утилизации промышленных и бытовых  твердых отходов. На сегодняшний  день прессы обеих модификаций, используемые в гранулировании, работают по одинаковому принципу. Бегущие катки создают контактное напряжение смятия сырья на матрице, и через отверстия в матрице продавливают сырье, которое обрезается ножами. Прессы выполнены из особо прочных материалов с жесткими мощными корпусами. Матрица и катки изготовлены из специальных закаленных износостойких сплавов. Гранулирование древесины, как материала имеющего высокую плотность, требует повышенного усилия для прессования. При прессовании происходит уплотнение древесного сырья до 3 раз. Удельное потребление электроэнергии составляет от 30 до 50 кВт в час на тонну. Из-за сил трения и адиабатических процессов, происходящих при резком сжатии сырья, температура в рабочей зоне пресса достигает 100°С.

     • Охлаждение. Чем выше усилия прессования  и выше температура сырья, тем  лучше гранулы по качеству. При  увеличении температуры прессования  свыше 120°С происходят необратимые  процессы в гранулируемом сырье, которые приводят к ухудшению  качества гранул. Охлаждение необходимо для кондиционирования гранул после прессования. У хороших производителей оборудования в технологическом процессе, после охладителя существуют системы для очистки готовых гранул от пыли, что существенно улучшает качество выпускаемой продукции.

     • Фасовка и упаковка. Фасовка и  упаковка топливных гранул зависит  от того, какая система хранения существует у потребителя.

     - в свободном виде - насыпью (делятся на две группы: первая - идет на крупные ТЭЦ, требования по качеству невысокие, цена также небольшая: промышленные пеллеты; вторая - высокого качества для котлов небольшой мощности и дальнейшей фасовки в мелкую упаковку, требования высокие, цена также достаточно высокая).

     - в мешках биг-бэг, от 500 до 1200 кг (применяется для индустриальной транспортировки сыпучих продуктов, цена в биг-бэгах выше, чем при доставке насыпью).

     - в мелкой расфасовке по 10…20 кг (самая дорогая группа, к данной группе предъявляются повышенные требования по качеству; очень удобна для тех заказчиков, кто не может иметь склада для хранения в насыпном виде; перевозится на паллетах (поддонах) массой до одной тонны). 
 
 
 

     3.3. Оборудование для сжигания биотоплива

     Для каждого вида топлива существует своя технология сжигания, обоснованная, как технически, так и экономически. Топливную гранулу можно сжигать на различном оборудовании. Однако максимальной эффективности можно добиться лишь с помощью котлов и горелок, специально для этого предназначенных.

     Процесс получения тепловой энергии из гранул можно назвать горением только с большой натяжкой, т.к. гранулы не горят в прямом смысле этого слова, а тлеют. При этом котел, исчерпав топливо в контейнере, может продолжать снабжение теплом в течение 24 часов за счет малой скорости протекания процесса.

     В Европе больше половины котлов на древесных гранулах имеют среднюю мощность от 100 кВт до 1 МВт. Обычно такие печи устанавливаются в больших частных домах, школах, на небольших предприятиях.

     Кроме котельных на пеллетах, существуют также камины на гранулах и брикетах. Подобные камины работают не как котлы, а как воздухонагреватели, поэтому не требуют системы трубопроводов. Чаще они используются (как и традиционные камины) в качестве дополнительного средства обогрева.

     На  сегодняшний день на рынках стран  СНГ представлены и горелки для переоборудования жидкотопливных котлов под гранулу, и котельное оборудование большой мощности, и промышленные парогенераторы на биотопливе, и маломощные автоматизированные котлы для частных домов, и комнатные камины для сжигания топливной гранулы. Большая часть оборудования импортируется. Однако и целый ряд отечественных предприятий предлагает оборудование, предназначенное для сжигания пеллет.