Современные технологии производства топливных брикетов
директор по развитию
.
15.07.2010г.
Введение
Вот уже много лет топливные брикеты из опилок являются популярным экологически чистым топливом и используются во многих странах мира. Брикеты выпускаются с помощью прессования под сильным давлением и при нагреве сухих опилок древесины хвойных и лиственных пород. Так же брикеты могут изготавливаться из торфа, лузги подсолнечника, шелухи риса, гречихи, льна, лигнина, отходов МДФ и фанерного производства.
Брикеты не включают в себя никаких вредных веществ, при их производстве обычно не используются добавляемые извне связующие. В основе технологии их производства лежит процесс прессования под высоким давлением мелко измельченной сухой растительной биомассы, связующим элементом при этом является лигнин, который изначально содержится в клетках растений и, расплавляясь под давлением, скрепляет частички материала.
Существует 3 основных способа производства брикетов — шнековый, гидравлический и ударно-механический, их объединяют общие требования к входящему сырью. Оно должно быть равномерно измельченным и иметь относительную влажность в диапазоне 8-12%. Рассмотрим достоинства и недостатки каждой технологии отдельно с учетом качества конечной продукции и особенностей эксплуатации оборудования.
Шнековое прессование
Слова Пини-Кей и, в связи с этим, шнек - стали популярны в кругах, интересующихся брикетированием в России и СНГ. Посмотрим внимательнее, какие у этой технологии преимущества и недостатки.
Пинибрикет
Брикеты, полученные на шнековом прессе, принято называть "пинибрикетами". Данный брикет имеет форму неправильного восьмигранника с отверстием технологического происхождения по центру. Пинибрикет имеет высокую плотность (до 1,2 кг/дм3), обожженную поверхность (следствие нагрева фильеры). Брикет благодаря своей форме удобно упаковывается, эффективен в транспортировке. Этот вид брикета идеален для частного потребителя, потому что похож на дрова, долго и хорошо горит, используется в бытовых каминах, печах, банях. Можно также использовать пинибрикеты в промышленных и муниципальных котельных. Данный вид брикета, благодаря хорошим потребительским качествам, обычно является ликвидной продукцией, стоит относительно дорого, с другой стороны, по причинам о которых поговорим ниже, поставки его обычно нестабильны.
Устройство пресса
Шнек, похожий на тот, что в мясорубке, только больше, приводимый во вращение мощным (обычно 45 КВТ) двигателем, продавливает опилочную массу через набор находящихся под нагревом (порядка 200оС) фильер. В результате брикет выдавливается в виде непрерывной "колбасы", проталкивается по небольшому (5м) желобу-охладителю, далее отламывается или нарезается в размер (обычно по 25 см).
Помимо температуры, необходимым условием формирования брикета является точный и постоянный зазор между шнеком и первой фильерой в зоне давления. Для разных видов опилок и материалов эта величина подбирается индивидуально.
Шнек, вращаясь, создает давление на материал по касательной, что приводит к постоянному износу рабочей поверхности шнека. В зависимости от степени абразивности материала (наличия грязи, примесей, индивидуальных свойств сырья) шнек более или менее быстро изнашивается и зазор, о котором говорилось выше, увеличивается. Через некоторое время шнек надо менять, изношенный отдавать на реставрацию. Необходимость замены шнека наступает после выдавливания 10-30 тонн брикета.
Наплавка шнека.
Изнашивается в основном первый виток шнека, на который приходится основное давление, на него и наносится упрочняющее покрытие. Обычно это делается сварщиком прямо на производстве с помощью газовой горелки и порошка (или проволоки) на основе карбидов вольфрама. Также шнеки можно сдавать для восстановления на производство, где есть соответствующее оборудование.
Выводы
Из недостатков шнекового способа прессования следует отметить более высокие эксплуатационные издержки, чем у прессов механических и гидравлических. Причин этому несколько:
· необходимость остановок для замены шнека;
· необходимость ручного контроля нескольких параметров - зазора между фильерой и шнеком, температуры нагрева фильеры, влажности материала;
· относительно низкий диапазон допустимой влажности материала (8-12%);
Результатом становятся регулярные остановки для настройки зазоров, прочисток, замен шнека и др. Для постоянного контроля за прессом и выполнения перечисленных работ необходим квалифицированный персонал, вследствие чего высоко влияние человеческого фактора. В целом можно сказать, что для эффективной загрузки такого оборудования необходима четкая организация производственного процесса, но привлекательным фактором следует назвать изначально более низкую цену оборудования.
С другой стороны, если Вы не находите цену приоритетным фактором, а считаете, что низкие эксплуатационные издержки, большее время непрерывной работы и, как следствие, более быстрая окупаемость, находятся на первом месте, то мы не рекомендуем рассматривать шнековые пресса. Здесь следует отметить, что сегодня нигде в Европе пресса «Пини-кей» или другие шнековые не производятся, само подобное оборудование почти нигде в Европе не эксплуатируется и шнековый метод прессования из-за высоких эксплуатационных издержек и низкого реального коэффициента загрузки пресса признан тупиковым.
Гидравлические пресса
Гидравлический способ прессования используется в оборудовании различных производителей в широком диапазоне мощностей. Сдавливание материала в прессе происходит за счет гидравлического усилия. Популярное оборудование, работающее на этом принципе, производит фирма "RUF", выпускаемые на нем брикеты имеют форму кирпичиков. Известны еще получаемые этим способом брикеты в форме различных «таблеток», где в основном речь идет о небольших мощностях.
Оборудование надежно и сравнимо по стоимости и эксплуатационным характеристикам с механическими прессами ударного действия, однако, выпускает более рыхлый брикет, имеющий тенденцию напитываться влагой из воздуха и трескаться, а главное, фиксированная форма и размер брикета ограничивает их применение промышленным рынком, обычно с дроблением перед подачей в топку, или с ручной подачей. Спрос на брикеты "RUF" у населения ограничен, в целом они менее ликвидны и продаются дешевле брикетов других типов.
Ударно-механический способ прессования
На сегодняшний день большинство топливных брикетов в Европе и в мире выпускается на механических прессах ударного типа. Оборудование этого класса различной производительности выпускается в Дании, Италии, Германии. Ударно-механические пресса работают в большом количестве в Европе, США, Канаде, Африке и во всем мире, однако у нас и в СНГ таких прессов используется пока незаслуженно мало.
Принцип действия
Вращающийся эксцентрик или коленвал, в зависимости от реализации, с частотой порядка 20 раз в секунду передает толчки поршню, который ударами продавливает материал через фильеру. Данный способ прессования исключительно надежен и неприхотлив. Например ударно-механический пресс датской фирмы «C. F.Nielsen a/s» способен работать на опилках непрерывно часов вовсе без участия человека, только после этого требуется остановка для проведения профилактических работ. Реальный коэффициент использования оборудования может составлять 0,9, это значение говорит само за себя.
Пресса "C. F.Nielsen" комплектуются различными приспособлениями для нарезки брикета, миксерами для добавления (если это требуется) лигнина, для увлажнения пересушенного сырья. Системами контроля и управления оборудованием по интернет удаленно, модемной диагностики. Производителями этих прессов отработаны технологии изготовления брикетов не только из древесины, а также из торфа, отходов МДФ, шлифовальной пыли, соломы и других материалов.
Выпускаемые на механических прессах брикеты подразделяются на 2 типа соответственно своему предназначению - для промышленного применения и для частного рынка.
Брикеты для промышленного применения.
Представляют собой куски переменной длины, отламываемые механическим способом, либо шайбы, получаемые с помощью специального приспособления. Такие брикеты могут с помощью шнека подаваться в топку и представляют собой прямую замену каменному углю, на котором котельные, муниципальные и промышленные, особенно у нас в стране, обычно работают.
Таким образом эффективно решается задача по переводу котельных с привозного угля на местное топливо, изготовленное к тому же из отходов. Каких либо затрат, связанных с переделками самих котельных, при этом можно избежать. Пресс может работать без участия человека, включаясь и останавливаясь по датчикам наличия сырья в бункере.
Брикеты для частного рынка.
Эти брикеты нарезаются в размер с помощью автоматической пилы или, в менее дорогом варианте, отламываются с помощью специального отломщика. Далее они поступают на транспортер и, в оригинальном варианте, упаковываются в термоусадочную пленку на полностью автоматической линии. Возможна, конечно, также и ручная нарезка и упаковка.
В зависимости от фильеры брикеты можно делать разного диаметра, исходно круглой формы, в форме неправильного восьмигранника, с отверстием посередине или без. В сочетании двух последних опций и диаметре брикета 75мм получается точная копия брикетов «Пини-кей», если таковы будут требования рынка.
Как видите, "опыт брикетирования 85 лет", как позиционирует себя компания, позволяет перекрыть все мыслимые потребности с точки зрения как форм и размеров брикетов, так и исходных материалов для брикетирования.
Выводы
Все познается в сравнении и можно сказать, что недостаток у ударно-механических прессов производства "C. F.Nielsen a/s" один - более высокая, чем у популярного в СНГ шнекового пресса «Pini-kay», цена. С другой стороны вы получаете надежность, высокий коэффициент использования оборудования, минимум единиц обслуживающего персонала и низкие эксплуатационные издержки. В результате несложно посчитать, что несмотря на более высокую стоимость, такой пресс окупится быстрее и будет приносить больше прибыли при меньшей головной боли, так что, как говорится, выбор за Вами.
