Сырье для производства топливных гранул

СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТОПЛИВНЫХ ГРАНУЛ

На два основополагающих фактора качества гранул  — зольность и прочность — влияет исходное сырье и оборудование (описание которого приведено в другом разделе).

Исходным сырьем служат отходы древесины хвойных пород и мягких лиственных, допускается подмешивание (до 10%) древесины твердых пород. Сырье может быть мелко и крупно-фракционным. Мелко-фракционное сырье (опилки, стружка) с высокой зольностью (например, опилки из неокоренной древесины или стружка, загрязненная минеральной пылью) не позволяет получить гранулы с заданной зольностью, соответствующей стандарту.

Крупно-фракционное сырье в виде срезков, горбыля от распиловки древесины также не позволяет получать гранулы низкой зольности. Крупно-фракционное сырье в виде баланса, при условии установки в начале линии окорочного станка, позволяет получать гранулы с заданной зольностью. На прочность гранул качество сырья влияет в меньшей степени.

Проблематично получить гранулу из шлифовальной пыли без дополнительных компонентов.

Таким образом, сырьем для гранул, соответствующих наиболее жестким европейским стандартам, могут служить опилки, обрезки, горбыль, щепа, полученные при переработке окоренной древесины, кусковые отходы без коры, не загрязненная пылью стружка, баланс. Остальное сырье может использоваться для получения технологических гранул.

Требования к качеству опилок,

применяемых в качестве сырья при производстве топливных гранул

Технологические опилки должны соответствовать ГОСТу .

·  Технологические опилки не должны содержать более

 — 8% коры

 — 5% гнили

 — 0,5% минеральных примесей от их объема.

·  Не допускается более 10% мелких частиц древесины, прошедших через сито с отверстиями диаметром 1 мм и более 5% крупных, оставшихся на сите с отверстиями диаметром 30 мм.

·  Металлические включения в технологических опилках не допускаются.

Фракционный состав опилок

·  Полученные на лесопилочных рамах опилки имеют форму, близкую к кубической. Основной состав 2-5 мм.

·  Станочные опилки имеют фракцию 1-2 мм. Опилки, образующиеся при обработке древесины на круглопильных станках (циркулярках) имеют волокнистую структуру.

УЧАСТОК СЫРЬЯ

При формировании площадки участка сырья не допускается наличие в ней песка, щебня, бетона и прочих минеральных примесей, которые влияют:

 — на производительность работы оборудования (происходит быстрый износ матрицы и вальцов гранулятора, трубоводов, барабана и др.;

 — на пожаробезопасность (при попадании в дробилку металла, камней возможно возникновение пожара);

 — на повышение зольности гранул.

Поэтому площадка под сырье должна иметь твердое покрытие и «подушку» из опилок не менее 100 мм. По опыту работы предприятий имеющих собственное деревообрабатывающее производство и ряд близлежащих аналогичных организаций, у которых накапливаются отходы в виде обрезов, щепы, горбыля, необходима установка последовательно рубительной (типа ДОС-1, РМ-5, ИДМ-10) и древесно-стружечной (типа УДС-1) машин, что позволит значительно увеличить запас сырья и повысить его качество, а также частично автоматизировать (через систему ленточных или шнековых конвейеров, пневмотранспорта) систему подачи сырья непосредственно и сушильному комплексу. Данное оборудование и механизмы должны находиться под навесом.

Таблица сравнительных характеристик

рубительных и древесно-стружечных машин

Наименование	РМ-5	ДОС-1	ИДМ-10	УДС-1
характеристики
Размеры перерабатываемой древесины, одного ствола круглого диаметра мм	130	100	100	—
Размеры измельченной (полученной) щепы мм	120/70/30	120/70/30	120/70/30	120/70/30
Размеры получаемой опилки, стружки (толщина) мм	—	—	—	0,2-2
Производительность	8-10	10-20	10-20	5-8
Мощность установленного электродвигателя КВт/ч	23,5	45	45	34,5
Габаритные размер м	1,6/2,1/1	2,2/1,9/3,4	2,2/1,9/3,4	2,9/1,3/1
Масса кг	1900	1150	1200	2300

ТИПЫ И ОСОБЕННОСТИ СУШИЛОК

Для мелкой фракции используется барабанная сушилка, а для щепы  — ленточная. Два этих типа имеют следующие особенности и различия:

у обоих, при работе на соответствующем сырье, примерно одинаковы КПД процесса сушки (около 60%). Но при сушке щепы в барабанной сушилке он резко снижается. Дробление сырой щепы до фракции опилок для последующей сушки в барабанной сушилке требует больших затрат электроэнергии  — в 3-5 раз больше, чем для сухой щепы. А ленточная, в силу ряда конструктивных особенностей, не позволяет сушить опилки; температура на входе в барабанную сушилку может достигать 600С, на входе в ленточную  — 200С. Показатели по производительности и КПД сушилки повысятся, если температуру на входе увеличить. Но и здесь есть ограничения. В ленточной сушилке, которая выполнена по схеме встречного движения потоков сырья и сушильного агента, опасно поднимать температуру более 200С, поскольку это может вызвать возгорание сырья. В барабанной сушилке, созданной по схеме параллельного движения потоков сырья и сушильного агента, чрезмерный перегрев сырья приводит к его потемнению и частичному разрушению лигнина, что снижает качество гранул.

Теплогенератор, используемый с сушилкой, может быть твердотопливным, на деревоотходах естественной влажности или газовым. Жидкотопливные теплогенераторы могут применяться только в демонстрационных линиях (по причине высокой стоимости жидкого топлива).

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И УПРАВЛЕНИЕ СУШИЛКАМИ

Основная характеристика сушилок  — производительность по сухому продукту заданной влажности. Для древесных гранул это составляет порядка 10%. Но применяемые в линиях по производству гранул сушилки работают с сырьем различной исходной влажности. Соответственно, производительность по сухому продукту при исходной абсолютной влажности 100% и 30% отличается в несколько раз. Количество испаренной влаги при этом остается примерно одинаковым. Поэтому правильнее указывать производительность по испаренной влаге или привязанную к среднегодовой потребности деревоотходов (50-60% абсолютной влажности). Мощность теплогенератора ( в МВт) должна примерно соответствовать производительности сушилки к испаренной влаге (в т/час).

Схема управления сушилкой с газовым теплогенератором основана на том, что количество подаваемого в сушилку сырья является постоянным, а при колебании в ту или другую сторону влажности сырья, изменяется тепловая мощность теплогенератора. Инерция при этом незначительная, поэтому при эксплуатации сушилки по такой схеме мы получаем постоянное качество сухого сырья на входе. В результате работа дробилок и грануляторов стабилизируется, а системы их управления упрощаются.

Твердотопливный теплогенератор со сравнительно большой тепловой инерцией работает в режиме постоянной мощности, а система управления сушилкой изменяет количество подаваемого сырья при изменении его исходной влажности. Эта схема позволяет достичь на сушильном участке максимальной производительности, но требует некоторого усложнения автоматики управления последующими агрегатами.

Автоматика управления сушилкой, которая учитывает показания датчика температуры отработанного сушильного агента, показывает высокую точность поддержания исходной влажности сырья (точность поддержания влажности до 1%), и установка инфракрасных датчиков влажности представляется излишним усложнением.

Работа сушилки с теплогенератором и автоматикой должна быть оптимизирована и согласована. Оптимизация осуществляется на этапе пусконаладочных работ. Она необходима по причине того, что число переменных на входе (температура на входе в барабан, количество сушильного агента, количество и влажность сырья, скорость вращения сушильного барабана) больше количества переменных на выходе (влажность сырья и его количество), и построить простой алгоритм управления не удается.

Ленточная сушилка, применяемая для сушки щепы, более инерционна, чем барабанная и твердотопливный теплогенератор, поэтому она управляется изменением его тепловой мощности.

ТИПЫ СУШИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

Барабанные сушилки, которые могут применяться в линиях по производству гранул, можно условно разделить на три большие группы:

сушилки для древесной стружки, используемые на заводах по производству ДСП. Они изначально создавались для сушки древесной стружки, многократно модернизировались, поэтому являются доведенными, надежными агрегатами. Они обладают большой производительностью (8-10 т/час) и имеют газовый теплогенератор. Нужны для линий большой производительности, возможна дальнейшая модернизация путем установки твердотопливного теплогенератора; зерновые барабанные сушилки. Из-за большого различия физико-механических свойств зерна и опилок для сушки последних подходят после глубокой модернизации. Особенности модернизированных сушилок такого типа  — небольшая производительность (0,5-1 т/ч), малые диаметры барабанов; сушилки агрегатов витаминной муки (АВМ). Они создавались для сушки травы, хвои, других сельскохозяйственных продуктов и выпускались в вариантах с газовым и жидкотопливным теплогенератором различной производительности. Вариант с газовым теплогенератором подходит для линий по производству гранул почти без переделок, при наличии природного газа на площадке. Оба варианта модернизируются под твердотопливный теплогенератор. Производительность  — 1-4 т/час. Большинство действующих линий оснащены такими сушилками.

Ленточные сушилки, применявшиеся ранее в сельском хозяйстве и деревоперерабатывающей промышленности, не подходят для линий гарнулирования из-за высоких капитальных затрат и низкого КПД. В настоящее время применяются ленточные сушилки зарубежного производства, а также новые разработки отечественных сушилок для щепы.

При проектировании (выборе) сушильного барабана необходимо учесть, что:

 — для обеспечения оптимальных условий работы, исключения значительного осевого давления барабана, износа, катков, нарушения концевых уплотнений  — расположение барабана  — горизонтальное;

 — в зависимости от правого или левого вращения барабана и распределения масс при этом, необходимо правильно установить приводную станцию;

 — приводные ролики должны быть унифицированы и легко меняться;

 — должна быть обеспечена плотность сочления барабана с неподвижными конструкциями (для устранения подсосов воздуха) с учетом тепловых расширений барабана.

Расчет срока окупаемости российской линии

(в упрощенной форме)

Исходные данные

№	Показатели	Производительность
п/п		500 кг/час	1000кг/час	2000кг/час
		В смену (8 рабочих часов)	3	6	12
1.	Объем выпуска гранул, т.	В сутки (24 рабочих часа)	9	18	36
		В месяц (30 рабочих дней)	270	540	1100
2.	Средняя заработная плата одного рабочего, руб.	8000	8000	8000
3.	Количество рабочих, чел.	8	12	16
4.	Затраты электроэнергии на 1 тонну гранул (1 кВт/час стоит 2,17 руб.), руб.	268	221	250
5.	Стоимость гранул, руб./тонна	2 300	2 300	2 300
6.	Цена изнашиваемых деталей на 1 тонну гранул, руб.	72	72	72

Расчет сроков окупаемости инвестиций

№	Показатели	Производительность
п/п		500 кг/час	1000кг/час	2000кг/час
1.	Объем инвестиций, руб.	1	2	5
2.	Годовая процентная ставка за кредит, %	20	20	20
3.	Выручка от продажи в месяц, руб.		1	2
4.	Затраты на производство в месяц, руб.
	Сырье
	1. Расходные материалы	19 450	38 880	79 200
	2. Электроэнергия	72 360
	3. Оплата труда	40 000	60 000
	4. Налог на ФОП (39%)	15 600	23 400	49 920
	5. Накладные расходы (200% ФОП)	80 000
5.	Себестоимость 1 тонны гранул, руб.	842	669	716
6.	Прибыль, руб.			1
7.	Налог на прибыль (24%), руб.	94 461
8.	Ежемесячные платежи за пользование кредитом, руб.	27 500	49 167	83 333
9.	Срок окупаемости линии на заемных средствах, мес.	6	4,7	4
10.	Срок окупаемости линии на собственных средствах, мес.	5,5	4,4	3,7