Топливаные пеллеты

Древесно-стружечные плиты – это материал, полученный горячим прессованием измельченной древесины, смешанной со связующими веществами – синтетическими полимерами. Преимуществами этого материала являются однородность физико-механических свойств в различных направлениях, сравнительно небольшие линейные изменения при переменной влажности, возможность высокой механизации и автоматизации производства.

Строительные материалы на основе некоторых отходов древесины  могут изготавливаться без применения специальных вяжущих. Частицы древесины в таких материалах связываются в результате сближения и переплетения волокон, их когезионной способности и физико-химических связей, возникающих в процессе обработки пресс-массы при высоких давлении и температуры.

Чтобы получить достаточно полное представление об использовании древесины в строительстве, ниже рассмотрены еще строительные материалы, получаемые из древесных отходов. Строго говоря, эта группа материалов в большей мере относится к искусственным материалам (ИСК), так как при их получении происходит частичное или полное изменение химического состава древесины под влиянием химической технологии. Вместе с тем эти материалы можно рассматривать как пример отсутствия четкой границы между природными и искусственными материалами, применяемыми в строительстве. Такие примеры с не вполне четкой границей раздела между этими типами материалов встречаются и при рассмотрении каменных и других материалов.

В нашей стране ежегодно заготовляется  огромный объем древесины, которая  направляется главным образом на нужды строительства. Однако чем больше вырабатывается деловой древесины, тем больший отход получается при лесозаготовках и переработке стволовой древесины. Технический прогресс коснулся главным образом механизированного производства столярных и древесно-волокнистых плит, деревобетона (арболита), древесностружечных плит, щитов и др., из отходов практически любых размеров. Такие плиты и многие другие изделия анизотропны по свойствам, не коробятся, не усыхают и как полуфабрикат используются при производстве красивых фанерованных дверей, встроенной мебели, облицовочных панелей, перегородок, теплоизоляционных изделий и деталей, стеновых блоков и панелей (из арболита), паркета и кровли и т. п. И, тем не менее, на многих лесосеках и заводах продолжает скапливаться огромное количество отходов.

Из кусковых отходов лесопиления  и деревообработки могут быть изготовлены клееные панели, щиты и плиты, щитовый паркет, дверные  коробки, кровельная и штукатурная  дрань, кровельная плитка и гонт, заготовки  для столярного производства, арболит и стеновые блоки и панели из него, древесноволокнистые и древесно-стружечные плиты и др. Они с успехом заменяют деловую древесину. Среди них особой известностью в строительстве пользуются древесно-волокнистые плиты, которые являются современным строительным и отделочным материалом. Для их получения разработаны специальные технологические линии на заводах и комбинатах строительных материалов. Особо ценные сорта плит используют для отделки стен, перегородок, дверных проемов, встроенной мебели, для облицовки кухонной мебели и других элементов в жилых, общественных и промышленных зданиях. Плиты для декоративных целей обрабатывают с получением необходимой окраски их поверхности, тиснения и пр. Большим спросом у строителей пользуются также плиты древесно-стружечные плоского прессования, применяемые в качестве конструкционного и отделочного материала. Широкое применение имеет арболит как стеновой материал. Особенно часто изделия из древесных отходов используют как теплоизоляционный материал. Значительное количество древесных кусковых отходов щепы и стружки, в частности хвойных пород, может быть использовано при производстве кровельного картона. В нем содержание древесного волокна возможно увеличить до 40% и более взамен тряпья, качество которого снизилось в связи с избытком в нем синтетических волокон, непригодных для кровельного картона.

Опилкобетон

Из опилок и стружек материалы  и изделия изготавливают либо на основе вяжущих веществ (опилкобетон, ксилолит, термиз, термопорит, гипсопилочные  блоки и др.), либо без применения специальных вяжущих (лигноуглеводные пластики, вибролит и др.).

При изготовлении опилочных конгломератов  с введением в них вяжущих  веществ, кроме опилок вносятся в  смесь песок, гравий, минерализаторы (жидкое стекло, известковое молоко, раствор фтористого натрия и др.). Опилки используются не только свежие, но и лежалые. В качестве вяжущих — цемент, известь, гипс, каустический магнезит и др. Так, например, для приготовления ксилолитовой смеси при производстве плит (для устройства полов) используют каустический магнезит, затворяемый на водном растворе хлористого магния. В полуторном или двойном количестве (по общему) по отношению к магнезиту добавляются в смесь опилки влажностью не более 8%, а при необходимости получения жесткого покрытия (а не пластичного) вносится еще небольшая часть кварцевого песка. В так называемые твердые опилочные плиты в качестве связующего вносятся аммиак, смолы или смесь смолы с аммиаком, а при производстве листового тырсолита толщиной от 1,5 до 8 мм используют карбамидную смолу с примесью отвердителя (контакта Петрова).

При изготовлении опилочных конгломератов  без введения в их состав каких-либо специальных вяжущих веществ  учитывается способность древесины  к выделению собственных клеящих  веществ в процессе гидролитического расщепления лигноуглеводных комплексов клеточных оболочек и полисахаридов. Технологический период характеризуется сушкой и дозированием древесных частиц, формованием и подпрессовкой на поддоне ковра необходимой толщины, горячим прессованием и охлаждением под давлением пресса. Именно по такой схеме изготовляют лигноуглеводные древесные пластики. На прочность такого пластика оказывает влияние размер древесных частиц: с их измельчением возрастает прочность пластика.

Наиболее ответственный режим на стадии горячего прессования ведется при давлении 1 ... 5 МПа и температуре 160 ... 170С с последующим охлаждением плит пресса до 20°С. Имеет значение порода исходной древесной смеси. Для этих пластиков пригодны ель, лиственница, сосна, береза и осина. Готовые изделия (пластики) используют в качестве конструкционно-отделочного материала; они покрываются в технологический период облицовочным шпоном. Сходными в производстве являются пьезотермопластики — плитный или плиточный материал, изготовляемый при высоких давлениях и температуре из древесных отходов, особенно опилок, без добавления связующих веществ.

Существуют две технологические  схемы их производства: без предварительной  обработки древесных отходов и с обработкой отходов (гидролизом) древесных опилок — горячей водой (или паром), иногда с химикатами. Пьезотермопластики используют для полов взамен паркета и дверей, в качестве отделочного материала и т. д. Из опилок и мелкой стружки после обработки в молотковой дробилке и вибромельнице, формования и горячего прессования получают плиты вибролита. После сушки плиты показывают достаточно высокие показатели качества. Вибролит используют для настила черного пола, устройства перегородок, щитовых дверей, изготовления встроенной мебели и пр.

Фибролит

Из коры и сучьев получают материалы и изделия на основе вводимых вяжущих или без их применения. Так, например, с применением гипсового вяжущего предложено получать королит. С этой целью подсушенная, измельченная и просеянная кора загружается в смеситель, заливается растворами антисептика (например, оксидифенил натрия) и ингибитора (например, казеина, буры, мездрового клея). Смесь объединяется с гипсовым вяжущим веществом, перемешивается до однородного состояния и в формах уплотняется при давлени. Королит применяют как утеплитель полов и стен. Вместо гипса используют портландцемент и цементно-песчаный раствор. Среди других изделий с применением коры и сучков с добавлением или без добавления связующих следует отметить изоляционные плиты, плиты из цельной коры, сучкоблоки и др. В изоляционных плитах пресс-масса из измельченной коры ели, гидрофобизатора и антипирена обрабатывается связующим в виде сульфитной барды (отхода производства целлюлозы по сульфитному способу) с последующим формованием и горячим прессованием плит.

В плитах из цельной коры ели, пихты или лиственницы отсутствует  какое-либо дополнительно введенное  вяжущее или клеящее вещество. Для их получения снимают кору специальным образом со ствола и  ее обрабатывают и склеивают в  листы путем прессования. Эти  плиты размером по длине до 3 м, ширине 0,4... 1,2 м и толщине до 25 мм используют для обшивки стен, перегородок, устройства кровли (иногда с покрытием известковым раствором). При изготовлении сучкоблоков используют отходы от лесозаготовок — свежесрубленные ветви сосны, ели, ивы, пихты, кедра и др.

Спрессованный готовый  блок из ветвей стягивается в двух местах проволокой диаметром 3 мм, а  неровности в виде боковых сучков удаляются циркулярной пилой. Блоки, прошедшие антисептирование, подвергают атмосферной сушке до влажности 20... 30%, используют в бескаркасном одноэтажном строительстве, а также для изоляции. При увеличении высоты зданий применяют в сочетании с металлической арматурой диаметром 4 ... 8 мм, укладываемой на уровне перемычек, подоконников и др.

Арболит

Кроме рассмотренных  выше материалов и изделий из древесных отходов имеется большое количество освоенных промышленностью и широко применяемых традиционных органических теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных материалов. Они получаются с применением растительного сырья и отходов лесного и сельского хозяйства. Среди них древесно-стружечные плиты, древесно-волокнистые плиты, фибролит, арболит, камышитовые плиты, торфяные плиты и др.

Материалы и изделия  с применением отходов древесины, часть которых была указана выше, являются, как правило, типичными представителями строительных конгломератов, получаемых на искусственных или естественных (лигнин, полисахариды) связующих веществах. Несомненно, что при оптимальных структурах они обладают комплексом наилучших показателей свойств, поэтому их состав следует определять с учетом ранее изложенных общих закономерностей. Вместе с тем на их примере очевидна некоторая условность границы при разделении строительных материалов на искусственные и естественные, тем более с конгломератным типом структуры.

1.4.5. Топливные гранулы и брикеты

Топливные гранулы (пе́ллеты) (англ. pellets) — биотопливо, получаемое изторфа, древесных отходов и отходов сельского хозяйства. Представляет собой цилиндрические гранулы стандартного размера.

Производство гранул началось в 1947 году

Сырьё для производства

Сырьём для производства гранул могут быть торф, балансовая (некачественная) древесина и древесные отходы: кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки, а также отходы сельского хозяйства: отходы кукурузы, солома, отходы крупяного производства, лузга подсолнечника и т. д.

Технология производства

Сырьё (опилки, кора и т. д.) поступает в дробилку, где измельчаются до состояния муки. Полученная масса поступает в сушилку, из неё — в пресс-гранулятор, где древесную муку сжимают 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 4—5 кубометров древесных отходов.

Готовые гранулы охлаждают, пакуют в стандартную упаковку 12—40 кг или доставляют потребителю россыпью.

Преимущества и недостатки

Топливные гранулы — экологически чистое топливо с содержанием золы не более 3 %. При сжигании гранул в атмосферу выбрасывается ровно столько СО₂, сколько было поглощено растением во время роста. Однако, если в месте произрастания сырья окружающая среда содержит токсины или радиоактивные вещества, то при сжигании гранул эти вещества могут быть распылены в атмосферу.

Гранулы менее подвержены самовоспламенению, так как не содержат пыли и спор. (Кроме того отсутствие пыли и спор не вызываюталлергическую реакцию у некоторых людей).

Гранулы отличаются от обычной древесины высокой сухостью 8—12 % (для сравнения: в сырых дровах 30—50 %) и большей — примерно в полтора раза — плотностью, чем дрова. Эти качества обеспечивают высокую теплотворную способность по сравнению со щепой или дровами — при сгорании тонны гранул выделяется приблизительно 3,5 тысяч кВт·ч тепла, что в полтора раза больше, чем у обычных дров.

Низкая влажность — это не только преимущество гранул как топлива, но и проблема их производства. Сушка может оказаться одной из основных статей расходов при производстве топливных материалов из отходов деревообработки. Кроме того, в зависимости от производства, сбор, сортировка и очистка сырья также могут повлечь дополнительные затраты. Процесс сушки важно тщательно спланировать, что позволит уменьшить риски, связанные с качеством готовой продукции, её себестоимостью и пожароопасностью производства. Лучшим вариантом является производство биотоплива из сухой стружки.

Одно из важнейших  преимуществ гранул — высокая и постоянная насыпная плотность, позволяющая относительно легко транспортировать этот сыпучий продукт на большие расстояния. Благодаря правильной форме, небольшому размеру и однородной консистенции продукта гранулы можно пересыпать через специальные рукава, что позволяет автоматизировать процессы погрузки-разгрузки и также сжигания этого вида топлива.

Качество и стандарты

Качество и вид гранул зависят от сырья и технологии производства. Древесные гранулы  с большим содержанием коры обычно имеют тёмный цвет, а гранулы из окорённой древесины — светлый. В процессе производства — например, при сушке — гранулы могут немного «подгореть» и тогда они из белых становятся серыми, хотя это не всегда сказывается на таких потребительских качествах гранул как теплотворная способность, зольность, прочность и истираемость, т. е. образование мелкой пыли при транспортировке за счёт трения гранул друг о друга.

В разных странах приняты различные  стандарты производства топливных  гранул.

В США действует Standard Regulations & Standards for Pellets in the US: The PFI (pellet).

Стандартом разрешено производство гранул двух сортов: «Премиум» и  «Стандарт». «Преимум» должен содержать  не более 1 % золы, а «Стандарт» не более 3 %. «Премиум» может применяться для отопления любых зданий. На сорт «Премиум» приходится около 95 % производства гранул в США. Сорт «Стандарт» содержит больший объём коры или сельскохозяйственных отходов. Стандарты определяют также плотность, размеры гранул, влажность, содержание пыли и других веществ. В США топливные гранулы не могут быть более 1 ½ дюймов в длину, диаметр гранул должен быть в диапазоне от ¼ дюйма до 5 1/16 дюйма.