Пеллеты и топливные брикеты из соломы: преимущества такого топлива и технология изготовления своими руками

Мир медленно, но верно движется к безотходному производству. Сегодня очевидно, что такой ценный ресурс, как солома, нельзя недооценивать с точки зрения энергетики. Тем более в прошлом должны остаться такие “простые” методы утилизации, как сжигание старой травы на полях, которое на самом деле только вредит почве.

Уже давно солома используется как перспективное сырье для пеллет. Преимущество этого вида сырья в том, что оно очень дешево или бесплатно для сельхозпредприятий, а по энергетической ценности не уступает дереву. Закупка оборудования для производства пеллет из соломы может стать выгодным вложением для крупных агрокомплексов. Вместо убытков от утилизации сухих стеблей можно получать прибыль от продажи пеллет из соломы.

Почему солома — перспективное сырье для пеллет, и какое оборудование нужно для их производства?

Солома как топливо: теплотворная способность

Удельную теплотворную способность любого топлива измеряют в различных единицах, но проще всего это делать в киловаттах (кВт) на 1 кг веса, однако можно использовать мегаджоули (МДж) или килокалории (кКал).

Мы составили таблицу, в которую включили теплотворную способность различных видов соломы и тех материалов, которые чаще других используют для отопления дома или дачи:

По своей теплотворной способности солома находится на одном уровне с высушенной древесиной, поэтому хорошо подходит для отопления.

Проблема лишь в том, что не спрессованный материал занимает слишком большой объем.

Поэтому для превращения этого материала в полноценное топливо необходимо каким-то способом повысить его плотность. Однако существуют отопительные печи, способные работать на не спрессованной соломе, но все они отличаются очень большими размерами и невысокой эффективностью.

Оборудование для производства пеллет из соломы

Как уже было сказано, данный вид сырья обычно уже поступает сухим, либо просушивается за короткое время на территории завода. Для хранения тюков соломы необходим большой навес или проветриваемое помещение.

Технологическая линия производства пеллет из соломы обычно не включает участка сушки. Необходимым оборудованием для этого материала является измельчитель рулонов соломы, который устанавливается вместо рубительной машины для дерева.

Итак, линия состоит из следующих этапов.
Первичное измельчение
Начальный этап обработки соломы — это измельчение тюков и рулонов на специальном аппарате. Измельчитель рулонов — это дробилка с большой, круглой камерой, в которой ротор нарезает тюки и рулоны. Чтобы травяная сечка была однородной по фракции, необходимо доизмельчить ее на следующем этапе.

Тонкое измельчение

Сечка направляется на роторную дробилку, которая настроена специально для нарезки стеблей. На дробилке устанавливается сито, которое пропускает лишь частицы длиной до 5 мм. Сеченая солома выбрасывается через напорный пневматический шланг далее в бункер.

Бункер-ворошитель

Резервуар в виде цилиндра располагается над гранулятором, внутри него работает смеситель, который предотвращает комкование сырья. Устройство имеет дозатор, который равномерно подает солому в приемный бункер пресс-гранулятора.

Пресс-гранулятор

Промышленный гранулятор ОГМ с кольцевой матрицей прессует пеллеты из органического сырья, прокатывая его валиками через кольцевую матрицу под давлением. Важную роль в формировании гранулы играют лигнин, содержащийся в соломе, и водяной пар, который подается из парогенератора.

Колонна охлаждения

Горячие пеллеты доставляются скребковым конвейером в колонну охлаждения гранул. В колонне они обдуваются прохладным воздухом и приобретают прочность. Мелкие несгранулированные частицы отделяются через сито.

Фасовка

После остывания продукт направляют на фасовку в биг-бэги или в мешки. На узле фасовки обычно присутствует весовой дозатор, который отмеряет нужное количество гранул, рама под биг-бэг и другое вспомогательное оборудование.

Система аспирации

Система циклонов, воздуховодов, шлюзовых затворов, вентиляторов необходима для того, чтобы мелкие частицы пыли не попадали в воздух и не оседали в легких работников. Аспирационная система призвана отфильтровать травяную пыль из воздуха и осадить ее в циклонах.

Топливные брикеты своими руками

Существует три основных способа изготовления брикетов:

• тюкование;
• склеивание;
• прессование.

Тюкование

Тюкование, равно как и скатывание в рулоны, производится с помощью специальных агрегатов, штатно установленных на комбайнах, а также выполненных в виде прицепных или навесных устройств (пресс-подборщики сена).
Такие устройства можно сделать и своими руками, что подтверждает обсуждение изготовления брикетов на различных форумах и отчеты о них.

Единственный минус тюкования в том, что достичь плотности, сопоставимой хотя бы с высушенной древесиной, невозможно, поэтому печь или котел должны быть достаточно большого размера, особенно, если нет желания подкидывать топливо каждый час.

Если сделать тюкователь из толстой древесины или металла, а давление создавать не вручную, а с помощью гидравлического или электрического привода, то можно достичь половины или трех четвертей плотности сухой древесины, что позволит сократить размеры отопительного прибора.

Вне зависимости от плотности тюка, его прочность напрямую зависит от размера, поэтому чем он крупней, тем более прочным получится.

Это связано с тем, что каждая соломинка не только сминается, но и переплетается с другими, поэтому, чем больше их переплетется, тем крепче получится тюк или рулон.

По этой же причине самыми прочными получаются большие рулоны весом в несколько центнеров. Сделать таким образом тюки размером с кирпич, да еще и достаточной прочности, невозможно, поэтому метод применим лишь для изготовления крупных брикетов.

Мы подготовили ссылки на наиболее интересные обсуждения и отчеты:

1. fermer.ru.
2. forum.fermeri.com.ua.
3. www.ya-fermer.ru.

Склеивание

Этот способ не сильно увеличивает плотность спрессованной соломы, зато позволяет делать брикеты любого размера, вплоть до пеллет диаметром в несколько мм.

Чтобы делать брикеты этим способом, вам потребуются:

• любое органическое вяжущее вещество;
• измельчитель травы;
• емкость для замачивания;
• пресс с формами, покрытыми веществом, обладающим нулевой адгезией к выбранному вяжущему.

Чтобы делать топливо этим способом, вам потребуется любой органический клей или клееподобное вяжущее вещество, например:

• просроченный или испорченный обойный клей;
• испорченные мука или крахмал;
• навоз или помет.

Наилучшие результаты дает последний материал, ведь экскременты после высыхания не только обладают высокой теплотворной способностью, а также хорошо связывают частицы соломы между собой, но и не образуют после сгорания сложных ядовитых веществ.

Не стоит использовать в качестве вяжущего ПВА и другие синтетические клеи, ведь во время сгорания они образуют токсичные и канцерогенные вещества, представляющие угрозу для человека.

Несмотря на то, что дым выходит в трубу, он не растворяется в атмосфере, а постепенно опускается на землю, поэтому сначала попадает на уровень вдыхаемого воздуха, а затем смешивается с грунтовыми водами и образует токсичные и канцерогенные растворы.

Чтобы изготовить топливо этим способом, действуйте так:

1. Измельчите солому, в этом вам помогут статьи Соломорезка и Соломорезка своими руками.
2. Смешайте измельченную растительность с вяжущим веществом (способ подготовки вяжущего, а также его количество, зависит от типа вещества, поэтому оптимальные пропорции приходят лишь с опытом).
3. Загрузите необходимое количество смеси в матрицы пресса и прессуйте их. В большинстве случаев приходится делать несколько загрузок, чтобы обойтись без этого, необходим большой ход пресса, то есть большой изначальный объем матрицы. Нормальной плотностью для такого топлива является четверть или половина от плотности сухой древесины, то есть 200–400 кг/м3. Если необходима более высокая плотность, то придется использовать неизмельченную солому, с которой гораздо трудней работать. Еще один способ – прессовать под более высоким давлением, но для этого придется удерживать давление до хотя бы начальной полимеризации вяжущего вещества.
4. Извлеките спрессованный брикет из матрицы и высушите до влажности 20%.
5. Храните топливо только в сухих проветриваемых помещениях.

Если у выбранного вяжущего высокая адгезия к форме, иными словами, если клей липнет к ней, то поверхность формы и матрицы пресса обработайте силиконовым спреем или другими препаратами, обладающими нулевой адгезией к выбранному вяжущему.

Прессование

Этот метод является самым сложным, но одновременно и самым эффективным, ведь плотность готового продукта сопоставима с плотностью высушенной древесины дуба или граба, а также обладает высокой теплотворной способностью.
Основой этого способа является одна из особенностей лигнина, который переходит в жидкое состояние при давлении в 100–150 атм.

При таком давлении солома сильно нагревается, но из-за отсутствия кислорода не окисляются, поэтому вместо сгорания, лигнин плавится и склеивает между собой соседние соломинки. Этот процесс происходит по всему сжимаемому объему соломы, поэтому после окончания прессования она представляет собой единую довольно прочную массу.

В домашних условиях сделать пресс или экструдер, которые не только создают необходимое давление, но еще и обладают более-менее приличной производительностью, довольно сложно.

Можно сделать пресс из мощного гидравлического домкрата, но для создания брикета толщиной 5 см потребуется усилие в 3 тонны, если же делать хотя бы 10 брикетов одновременно, то усилие должно быть минимум 30 тонн.

Кроме того, ход пресса должен быть как минимум в 4 раза больше длины готового брикета (лучше больше), а такой агрегат невозможно сделать небольшим и мобильным.

Если же делать винтовой пресс с внутренним диаметром 10 см, то он должен создавать давление минимум в 10 т, то есть потребуется не только двигатель в 5–10 кВт мощностью, но еще и довольно прочный червячный редуктор, способный выдержать такую нагрузку. Но, даже достав все это, придется серьезно вложиться, чтобы изготовить корпус и шнек, а ведь еще нужны будут сменные матрицы с отверстиями разного диаметра.

Кроме того, для прессования подходит солома, влажность которой находится в диапазоне 6–12%, то есть помимо измельчения ее придется еще и сушить с помощью вакуумной или тепловой сушилки. Все это оборудование потребляет довольно много электроэнергии, поэтому использовать его дома невозможно.

Более подробно о таком оборудовании и общих принципах организации производства мы рассказывали в этих статьях:

1. Брикеты из опилок.
2. Оборудование для переработки древесных отходов.
3. Бизнес по утилизации опилок.

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:

Watch this video on YouTube

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:

Watch this video on YouTube

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 лучше для отопления?

Для отопления тюками требуются очень большие котлы.
К тому же, этот процесс невозможно автоматизировать, то есть хотя бы раз в сутки придется подходить к котлу и закладывать в него новую порцию горючего материала.

Кроме того, таскать достаточно крупные тюки не очень удобно, поэтому отопление соломой в брикетах даже в печах и котлах без автоматической подачи, гораздо более удобно, ведь объем топлива, необходимый для выделения того же количества тепла, получается во много раз меньше.

Несколько иная ситуация с пеллетами, ведь из-за небольшого размера их сложно загружать в обычные котлы или печи, зато они хорошо подходят для отопительных устройств длительного горения с вертикальной загрузкой топлива. Как и брикеты, они занимают гораздо меньше места, чем тюки, а значит, того же объема хватит либо для более сильного нагрева, либо для более долгой работы, чтобы позволит реже загружать топливо.

Однако, самые сильные различия появляются в том случае, если в доме установлен отопительный твердотопливный прибор с автоматической загрузкой горючего материала, ведь ни солома, ни дрова для таких устройств не подходят.

А вот брикеты, благодаря одинаковой форме, и пеллеты, благодаря небольшим размерам, хорошо подходят для таких устройств, поэтому после закладки в бункер горючего можно не беспокоиться о топливе в течение нескольких дней.

Литература по производству гранул

Как я уже говорил, могу помочь с организацией своего производства, дать технологическую поддержку или подобрать и найти б/у оборудование совсем недорого. Зачастую типичное новое оборудование для пеллет не подходит под конкретное производство, под каждое нужно разрабатывать свое ТЗ, свои условия, о самых типичных ошибках производителей можно ознакомиться в моей книге, более подробно о ней в разделе «МОИ КНИГИ».

Удачи и до новых встреч, с вами был Андрей Ноак!

Оправдано ли изготовление брикетов?

Средняя стоимость неавтоматического, то есть требующего постоянного внимания, оборудования для изготовления брикетов или пеллет, включая сушилку, составляет миллион рублей, а для установки полностью автоматизированной линии потребуется как минимум 2 миллиона рублей.

Кроме того, даже полностью автоматизированная линия все равно нуждается в участии человека, ведь необходимо загрузить исходное сырье в бункеры, затем периодически проверять процесс и убирать в сторону готовый продукт.

Все это говорит об одном – изготовление брикетов или пеллет для отопления своего дома не имеет никакого смысла, разве что есть пару лишних миллионов рублей, которые можно потратить на такое развлечение.

Применение пеллет

Основное назначение пеллет — сжигание в котлах в качестве источника тепла. Широко используется в ТЭЦ мощностью, превышающей 500 Мегаватт. Удельная теплота этого продукта не уступает сухим дровам или даже торфу. В зависимости от того, из какого сырья были изготовлены пеллеты, их энергоемкость может отличаться.

Советуем к прочтению: Обзор и характеристика газовых котлов

Применение пеллет

Наиболее часто используемым сырьем можно считать древесный опил, так как он имеется в достаточном количестве на всех деревообрабатывающих предприятиях. Тепло, которое можно получить от их сгорания равняется 4 кВт/ч/кг. Этого достаточно, чтобы отопить небольшой дачный домик. Помимо отопления, пеллеты используются в качестве туалетных наполнителей, как нестандартный вариант применения. На самом деле, сфера пеллет применения очень велика.

Прибыльность бизнеса

Готовому продукту придется конкурировать с такими же брикетами или пеллетами из лузги подсолнечника, а их средняя стоимость составляет 6 рублей за 1 кг.
Если с учетом всех расходов вы сможете снизить цену хотя бы до четырех рублей, тогда ваш продукт будет успешно конкурировать с брикетами или пеллетами из лузги, ведь оптовые цены на это горючее составляют в среднем 5 рублей за 1 кг.

Добиться такой себестоимости можно лишь в том случае, когда солома вам достается бесплатно, причем ее не приходится далеко везти от места получения до места переработки, а электричество вам поставляют по низкому тарифу.

Кроме того, для покрытия всех издержек и получения сколько-нибудь заметной прибыли, необходим налаженный канал сбыта, способный принимать десятки тонн этого топлива ежедневно.

Если такого канала нет, то ни о какой прибыли говорить не приходится, ведь даже недолгое хранение готового топлива подразумевает его доставку в специально оборудованное помещение с принудительной вентиляцией и уровнем влажности 5–10%. А это значит, что придется тратиться на возведение и обслуживание такого помещения, что снижает без того невысокие доходы.

Где купить линию гранулирования соломы?

Все необходимое оборудование для изготовления пеллет из соломы производится компанией АЛБ Групп в г. Нижнего Новгорода.

Мы установили десятки пеллетных линий, работающих с самым разнообразным сырьем, по всей России. В том числе мы работали с соломой, а также с другими видами аграрного сырья, например лузгой подсолнечника

Оцените наши проекты:

Линия гранулирования сена

Линия гранулирования лузги подсолнечника

Линия гранулирования лузги подсолнечника

В АЛБ Групп вы можете заказать как полный комплекс переработки сухой травы, так и отдельные элементы комплекса. Грануляторы ОГМ 0,8 и 1,5 нашего производства показывают высокую производительность и качество продукта при работе с сеном/соломой. При необходимости мы можем устроить экскурсию на действующие предприятия и продемонстрировать наши технологии вживую.

Запуск и уход за котлом

Сравнение затрат на отопление

Запуск

Запуск оборудования можно производить только после установки пеллетного котла и подсоединения к нему соответствующих труб отопительной системы. После того как упомянутые задачи будут выполнены, включите подачу холодной воды в систему обогрева.

Понаблюдайте за работой котла. При наличии любого рода нехарактерных признаков выключите оборудование и откажитесь от его использования до устранения неполадок.

Понаблюдайте за работой котла

Уход

Самодельные пеллетные котлы, равно как и любые другие отопительные агрегаты, нуждаются в соответствующем уходе.

Каждые 2-3 недели очищайте зольник от отходов. Каждые 2-4 недели прочищайте дымоотводящий канал. На это у вас не уйдет много времени, зато игнорирование такого простого обслуживания приведет к существенному уменьшению эффективности котла и сделает оборудование потенциально небезопасным.

При желании к пеллетному котлу можно подключить дополнительные средства автоматизации. Это сделает эксплуатацию оборудования более удобной – вы попросту сможете забыть о необходимости дозагрузки топлива и прочих сопутствующих мероприятиях на какое-то время.

Современные средства автоматизации позволяют даже налаживать удаленное управление отопительным агрегатом, что также очень удобно.

И это не единственные возможные дополнения. Как вам, к примеру, системы самоочистки для котлов? Обязательно изучите доступные модификации и при желании купите такие дополнения для своего котла.

Котел с бункером для пеллет

Собрать же простой пеллетный котел можно своими руками, следуя полученной ранее инструкции.

Удачной работы!

Как составить бизнес-план по изготовлению пеллет

Составление бизнес-плана, ответственный процесс, требующий полноценного исследования и, во многом, индивидуальный. Важными факторами при составлении плана станут уровень конкуренции в регионе, близость источников сырья и наличие потенциальных клиентов.

Следует ориентироваться на 3-месячную окупаемость для домашнего производства и годовую окупаемость для предприятия средних масштабов. Однако, даже если итоговые подсчеты окажутся менее оптимистичными, гораздо важнее ожидания самого предпринимателя от бизнеса и цели, которые он ставит перед собой в долгосрочной перспективе.

Производство пеллет и топливных брикетов в домашних условиях