Технология и оборудование для производства пеллет в домашних условиях

Наладить небольшое производство пеллет в домашних условиях с целью экономного отопления собственного жилища – задача не из легких, но решить ее вполне реально. Особенно это интересно тем хозяевам загородных домов, кто имеет возможность получать сырье для такого производства по низкой цене или вовсе бесплатно. Отсюда и цель данной статьи – рассказать, как делают пеллеты согласно технологии и какое необходимо оборудование для производства топливных гранул своими руками.

Из чего и как делают пеллеты

Привлекательность топливных гранул как топлива для домашних котлов вызвана в первую очередь удобством использования. Пеллетные котлы отличаются высокой степенью автоматизации и требуют к себе внимания гораздо реже, чем обычные твердотопливные. Что же касается теплотворной способности, то у сухих дров (15% влажности) и пеллетов (8%) она отличается на 20—25%, притом что последние занимают гораздо меньший объем.

Для справки. Древесина, чтобы достигнуть влажности 15%, должна сохнуть в обычных условиях не менее 2 лет. Тогда ее теплота сгорания достигнет 4—4.5 кВт/кг, в то время как 1 кг гранул (древесных) при сжигании выделяет от 4.5 до 5 кВт тепла.

В промышленном производстве пеллеты обычно изготавливают из таких видов сырья:

• любые отходы древесины, в том числе опилки и щепа;
• солома зерновых культур;
• отходы переработки семян подсолнечника и гречихи (шелуха).

Наиболее распространены топливные гранулы, сделанные из опилок и прочих отходов деревообработки. Агропеллеты, изготавливаемые из шелухи и соломы, по цене дешевле древесных, но их качество хуже из-за повышенной зольности. Так что для домашних умельцев наибольший интерес представляет изготовление пеллетов из опилок.

Технология промышленного производства древесных пеллетов состоит из 5 основных операций:

1. Дробление и измельчение. Отходы доводят до частиц одного размера с помощью промышленных дробилок.
2. Высушивание до влажности не выше 10%. Существует несколько видов сушилок, но их объединяет одно обстоятельство: для испарения влаги из дерева нужно затратить тепловую энергию.
3. Обработка сырья паром для лучшей формовки гранул. Влажность при этом увеличивается незначительно.
4. Прессование опилок в пеллеты на специальном прессе – грануляторе под давлением порядка 300 Бар.
5. Остывание и упаковка готовой продукции.

В заводских условиях, где необходимо оборудование с высокой производительностью, чаще всего применяется пресс для пеллет с цилиндрической матрицей. Она представляет собой перфорированное кольцо из толстого листового металла, по внутренней поверхности которого ходит несколько катков. Сырье подается к ним с помощью шнека, после чего опилки вдавливаются катками в отверстия матрицы. Выходящие с наружной стороны «колбаски» обрезаются в размер специальным ножом.

Есть и плоский тип матриц, используемых в грануляторах для пеллет меньшей производительности. Это лист металла толщиной не менее 20 мм круглой формы с множеством отверстий. В таком прессе для опилок катки находятся сверху и продавливают сквозь отверстия матрицы сырье, поступающее из бункера. Такие станки могут иметь небольшие размеры, а потому хорошо подходят для изготовления пеллет в домашних условиях своими руками.

Для справки. Клеящим веществом, связывающим опилки в прессе воедино, является лигнин. Он выделяется из мелких частиц дерева при воздействии высокого давления.

Оборудование для изготовления пеллетов

Главную роль в технологическом процессе играет станок для производства пеллет, он же и самый сложный в изготовлении. Полностью сделать гранулятор своими руками не выйдет, поскольку для изготовления матрицы и катков нужны металлообрабатывающие станки – токарный, фрезерный, сверлильный и шлифовальный. Так что есть 2 варианта: купить готовую пару матрица – катки или заказать ее у мастеров.

Совет. Сделать станок для самодельных пеллет на основе покупных деталей – решение рискованное. Проверить качество материала и точность обработки вы не сможете, а матрица может быстро выйти из строя. Лучше найти необходимый материал и дать заказ специалистам – станочникам.

Матричную пару на пресс для пеллет следует изготавливать из высокоуглеродистой стали Ст45 или Ст50, а еще лучше легированной марганцем ХВГ либо 65Г. Причем после обработки детали обязательно должны пройти процесс закалки, с тем чтобы достигнуть твердости 58—60 единиц. Чтобы сделать матрицу на гранулятор, надо выдержать все размеры, указанные на схеме:

На вал для катков можно использовать сталь попроще – Ст3, 10 или 20, причем закаливать его не нужно. А вот рабочие части валков надо сделать из указанных выше марок с последующей закалкой, после чего насадить их на вал через подшипники, как это изображено ниже на фото.

Важно. Закаленные детали для пеллетного пресса должны пройти процесс шлифовки всех рабочих поверхностей.

Теперь о том, из чего можно собрать корпус и привод для гранулятора самодельных пеллет. Матричную пару надо поместить внутрь цилиндрического корпуса, который делают из листового металла либо трубы внутренним диаметром 200 мм. В отверстие матрицы вставляется вал привода и фиксируется шпонкой, а ниже нужно сделать площадку для готовых пеллет. Схема сборки пеллетного гранулятора подробно показана на видео:

Для вращения вала необходимо взять электродвигатель мощностью не менее 5 кВт, а привод можно собрать из старого автомобильного редуктора от Волги или Москвича с частью заднего моста. С той стороны, где к редуктору должен присоединяться карданный вал, ставится шкив, вращаемый ременной передачей от электродвигателя. Оба агрегата крепятся к одной раме, как об этом рассказано на видео:

Примечание. В данной конструкции пресса для изготовления пеллет своими руками вал вращает матрицу, а катки остаются неподвижными. Шкивы надо подобрать так, чтобы скорость ее вращения составляла не более 250 об/мин.

Самодельная дробилка

Хорошо, когда есть возможность получать для прессования пеллет хорошие мелкие отходы древесины с какого-нибудь производства. Если же в этих отходах есть мелкие ветки или горбыли, то для их измельчения понадобится дополнительное оборудование – дробилка. Самодельных конструкций существует немало, но большинство из них рубят дерево на слишком крупные щепки, из которых невозможно изготавливать пеллеты в домашних условиях.

Вашему вниманию предлагается простая дробилка древесных отходов, сделанная из 3 десятков дисковых пил для циркулярного станка, имеющих твердосплавные напайки. Крепятся все пилы на одном валу таким образом, чтобы между зубьями каждой последующей немного смещались относительно предыдущей. На тот же вал ставится шкив и 2 подшипника по краям, после чего вся конструкция закрепляется на раме из уголков или труб.

Примечание. Здесь тоже нужен мощный двигатель, чтобы пилы могли хорошо «грызть» ветки и прочие небольшие деревяшки.

Как вы понимаете, производительность агрегата невысокая, зато такая дробилка древесных отходов позволит получать опилки, пригодные к производству пеллет. Если у вас в хозяйстве имеется циркулярная пила, то измельчитель можно приспособить на ее станину, как это сделано на фото:

Сушилка для опилок

Чтобы древесные пеллеты, сделанные своими руками, не рассыпались на выходе из матрицы гранулятора, надо обеспечить минимальную влажность сырья. В промышленности это происходит в различных сушильных камерах. В домашних же условиях мастера-умельцы приспособились собирать сушилки для опилок барабанного типа, так как их конструкция наиболее простая, что и показано на схеме:

Несколько железных бочек, сваренных одна с другой, устанавливаются на раме с небольшим наклоном в одну сторону. Изнутри к стенкам бочек приваривают лопасти для перемешивания сырья. С одной стороны внутрь такого импровизированного барабана подают горячий воздух газовой или электрической тепловой пушкой. Вращение барабана производится электродвигателем через редуктор или понижающую ременную передачу.

Для справки. Когда делают пеллеты из свежих отходов деревообработки, то самые большие энергозатраты приходятся именно на процесс высушивания. Для домашнего производства они могут оказаться слишком большими, сводя на нет всю выгоду от этой затеи.

Что еще можно сделать из опилок

Когда влажные отходы деревообработки невозможно высушить в силу разных причин, то спрессовать из них пеллеты не получится. А вот наладить кустарное производство брикетов вполне возможно, хотя надеяться на большую производительность не стоит. Сырые опилки смешивают с водой и каким-нибудь вяжущим веществом (например, глиной или обойным клеем) и потом формируют из них брикеты.

Правда, здесь тоже нужен хотя бы ручной пресс, а лучше – гидравлический. Примеры конструкций таких станков представлены на фото:

Настоящие заводские брикеты, как и пеллеты, прочно склеиваются лигнином под большим давлением, но в домашних условиях этого добиться невозможно. Оттого и добавляется в смесь клеящее вещество, а плотность изделий выходит низкая, как и удельная теплота сгорания. После прессования и высушивания на улице получаются легкие «кирпичики», что прогорают в печи довольно быстро.

Выводы

Организовывать в домашних условиях производство пеллет из опилок имеет смысл в двух случаях:

1. Когда все оборудование изготовлено самостоятельно с минимальными затратами на детали и комплектующие.
2. Если куплен небольшой гранулятор, чьей производительности хватает на выработку пеллет для собственных нужд и не меньшего количества – на продажу, дабы окупить приобретенное оборудование.

Сделать оборудование самому – задача непростая, но при наличии времени, терпения и навыков вполне осуществимая. Покупать же пресс – гранулятор для опилок с целью обеспечить пеллетное отопление частного дома экономически невыгодно. Что и подтверждает несложный расчет, показанный на видео:

Оборудование для производства пеллет

Планируя систему отопления в частном доме необходимо учитывать, что абсолютно не в каждом строении существует возможность подключить центральное газоснабжение, а электрическое отопление зачастую обходится чрезмерно дорого. В таких случаях лучшей альтернативой становятся пеллеты.

Так что же это такое? Пеллеты — самое экологически чистое топливо, которое известно человеку на данный момент. При их изготовлении и использовании вредные вещества в атмосферу не выделяются абсолютно. Пеллеты представляют из себя небольшие спресованные гранулы в форме цилиндра. Для их изготовления используются самые обычные опилки и прочие отходы древесного производства, хотя на данный момент появляется все больше различных альтернативных материалов.

Сфера использования подобного топлива очень обширна, а спрос на него непрерывно высок и никаких предпосылок к перенасыщению рынка данной продукцией нет. Таким образом, производство пеллет все больше набирает обороты.

Как и любое другое дело, изготовление пеллет начинается с оборудования. В этой статье более подробно разберемся в их разновидностях и особенностях, специфике производства, дадим советы при выборе.

Промышленное оборудование для изготовления пеллет из опилок

Существует два типа оборудования для изготовления пеллет из опилок: промышленный и бытовой. Оснащение линий при этом приблизительно одинаковое — разница лишь в мощности и объеме производства.

Оборудование для изготовления биологического топлива включает в себя:

• Дробилка для измельчения. В зависимости от производительности стоимость дробильной машины начинается от 140 тыс. руб. Оборудование с высокой производительностью (около 500 кг в час) будет стоить порядка 200 тыс. руб.
• Сушилка. Стоимость сушильной машины барабанного типа чаще всего начинается от 200 тыс. руб. Барабаны серии СБ от 700 тыс. руб., а серии АВМ от 1,5 млн. руб.
• Пресс для пеллет (гранулятор). Цены на данный вид оборудования формируются исходя из производительности. Стоимость самого простого аппарата начинается от 80 тыс. руб.
• Охладитель для готового сырья. Его стоимость начинается от 250 тыс. руб.
• Фасовочное оборудование. Финальное звено в этой цепи. Существуют вертикальные и горизонтальные упаковочные машина. И те, и другие стоят в районе 500 тыс. руб.

Измельчение

Перед тем, как древесные или другие отходы превращаются в гранулы, сырье должно пройти первый и очень важный этап в производстве пеллет — подготовку сырья. Для этого в начале при помощи специального оборудования материал измельчают. Необходимость предварительного дробления существует чаще всего лишь в случаях, когда в качестве сырья берется габаритный материал. Результатом данного этапа становятся очень мелкие частички, размер которых не превышает 4 мл.

Следом сырье сушат в специальной камере. Температура внутри достигает 400 градусов, а влажность при этом не превышает отметку в 10%. Дабы сырье не утратило свою способность к склеиванию, очень важно в процессе не пересушить его. Иначе спрессовать все это в гранулы не получится.

Частицы, которые в дальнейшем будут спресованы, не должны иметь размер более 3 мл. Поэтому финальной точкой в подготовке является повторное измельчение. Для этого необходима молотковая дробилка, наличие которой обязательно в технологической линии, так как она предотвращает попадание крупных частиц в гранулятор.

Аспирация

При производстве пеллетного топлива важна аспирация — процесс очищения воздуха от пыли. Основным смыслом аспирации является устранение распространения вредоносных выбросов при производстве в воздушное пространство. Такое устройство чаще необходимо на предприятиях лёгкой и тяжёлой промышленности, технологический процесс на которых происходит с выделением вредных веществ. Главным отличием такой вентиляции является большой угол наклона воздуховодов и большая скорость воздушного потока. Эффективность системы оценивается по соотношению удалённых вредоносных выбросов к тем, которые не были утилизированы системой местных отсосов и поэтому попали в воздух рабочей зоны.

Самый простой аппарат по очистке воздуха стоит около 40 тыс. руб. В зависимости от мощности цена может меняться.

Оперативное накопление

После очистки воздуха все сырье попадает в специальный бункер. По форме своей он напоминает цилиндр. В этой камере на самом дне беспрерывно вращающийся механизм, работа которого предотвращает слеживание массы. Таким образом, измельченные опилки равномерно попадают в гранулятор для следующего этапа — прессования.

Такие специальные бункеры-накопители стоят в районе 70 тыс. руб.

Гранулирование

Гранулирование или формирование происходит за счет специальной машины, именуемой гранулятором. Она является основным элементом всей производственной линии.

В условиях производства, где существует необходимость в оборудовании с высокой производительностью, зачастую применяют пресс с цилиндрической матрицей. Это металлическое перфорированное кольцо, внутри которого ходит несколько катков. С помощью специального шнека сырье подается прямиком к ним, после чего опилки вдавливаются катками в отверстия матрицы. На выходе полученные «колбаски» обрезаются специальным ножом.

Кроме того, существует плоский тип матриц, который используется для изготовления топлива в меньших объемах. Выглядит она как лист металла небольшой толщины и круглой формы. В таком прессе катки расположены сверху. Сырье, которое продавливается через отверстия матрицы, поступает сверху из бункера. Такое оборудование отлично подойдет для изготовления пеллет в домашних условиях.

Охлаждение

Для того, чтобы сформировать гранулы пеллета, обязательным условием является наличие высоких температур. На выходе из пресса их температура варьируется от 70 до 110 °C. Поэтому существует необходимость охлаждения или кондиционирования до температуры окружающей среды. Для этого используются специальные блоки для охлаждения.

Фасовка

Завершением процесса производства пеллет является фасовка готового топлива. Конечный продукт сортируется в так называемые биг-бэги, вместимостью один кг, или специальные мешки (тара для потребителя), способные вмещать от 5 до 15 кг. В дальнейшем, до использования их по назначению, пеллеты хранятся в хорошо проветриваемых и сухих помещениях. Кроме того, важно размещать мешки на поддонах.

Дополнительное оборудование

В таком процессе, как производство пеллет, существует оборудование, которое помогает при изготовлении, но по сути своей не является частью готового изделия.

Вспомогательное оборудование делится на:

• заводское: различные ручные инструмент, автопогрузчики и прочее;
• конторское: калькуляторы, шариковые ручки, стулья и столы в офисах и прочее.

В пеллетном производстве дополнительным оборудованием можно назвать систему аспирации, транспортные узлы и конвейера, все подъемные механизмы и технологическую оснастку.

Линия промышленного типа

Линией промышленного типа называют ту, производительность которой свыше 2 тонн в час. В целом она не особо отличается от менее мощных, однако одна особенность все таки есть. В такие мощные линии в участок, где сырье подготавливают, включен сушильный аппарат роторного типа или барабан. В остальном все другие участки линий разных мощностей похожи и выполняют одни функции.

Стоимость всей линии начинается от 1.8 млн. руб.

Советы по выбору оборудования

Для выбора оборудования нужно понимать объем работ, который предположительно будет выполняться. Крупногабаритные станки являются достаточно дорогими и всегда оказываются затратными по количеству потребляемой электроэнергии. Если вам необходимо производить маленький объем пеллет, то более выгодными окажутся небольшие и малопроизводительные станки.Рекомендуем посмотреть существующих производителей пеллетов и произвести конкурентную разведку.

Подписывайтесь на нас во Вконтакте и Яндекс Дзен.