Технология производства пеллет из древесного сырья

Где применяется

Основным назначением топливных гранул является розжиг и поддержание тепла. Их области применения различны — от промышленных котелен до домашних очагов.

• Гранулы применяют в твердотопливных котлах. Горение при этом ничем не отличается от горения угля или дров. Кроме этого, топливо также используют в домашних печах и каминах. При втором варианте рекомендуется уменьшить подачу воздуха и заменить стандартный колосник на колосник с меньшими отверстиями. Топить пеллетами намного проще, чем древесиной.
• Топливо используют в походе и на пикнике. Чтобы не искать веток для розжига костра, стоит забросить только одну закладку гранул. Этой закладки хватит надолго и компания будет обеспечена теплом таким же, как от дров. Покупать такое сырье выгодно, и удобнее, чем искать в лесу сухие ветки для розжига костра.
• Гранулы как наполнители туалетов для домашних питомцев. Развитие этой отрасли произошло из-за того, что пеллеты способны впитывать в себя не только жидкости за счёт своей плотности и при этом не разлагаться, но и неприятные запахи. Гранулы не требуют трудоемкой уборки и не вызывают аллергии, как у людей, так и у четвероногих любимцев.
• Большинство автомастерских прибегают к использованию пеллет для своих нужд в виде профилактики. Они мало отличаются от опила, и помогают без труда удалить масляные пятна.

Изготовление гранулятора своими руками

Алгоритм действий по изготовлению такого оборудования такой:

1. Делаем матрицу. Если ее делать своими руками, то потребуется дисковая заготовка толщиной от 20 мм, если она будет меньше, то матрица быстро будет деформироваться. А вот диаметр может быть разным, от него зависит производительность оборудования. Например, если диаметр составит 50 мм, а двигатель порядка 30 кВт, то можно будет получить до 350 килограмм пеллет в течение часа. А если объемы ожидаются меньшие, то хватит матрицы и до 30 см в диаметре. В центре диска нужно просверлить отверстие по диаметру вала редуктора, далее выполняется паз для жесткой посадки. А отверстия для прессования и выхода гранул должны иметь форму конуса.
2. Ролики или шестеренки для катков нужно выбирать таким образом, чтобы ширина сопоставлялась с рабочей зоной матрицы. Наденьте на вал шестерню, затем он закрепляться муфтой перпендикулярно оси выходного вала редуктора.
3. В зависимости от размера матрицы нужно сварить цилиндрический корпус оборудования на основе листового металла или трубы. Корпус включает две части: в верхнюю загружается сырье, а затем после прохождения сквозь систему роликов и матрицы в готовом виде гранулы переходят в нижнюю часть корпуса, затем по лотку они высыпаются в емкость. А матрица должна свободно внутри верхней части корпуса передвигаться с минимальным зазором. Внизу корпуса проделывается отверстие для выхода пеллет, к нему приваривают лоток на основе листового материала или труб.
4. Выходной вал редуктора должен размещаться внизу корпуса конструкции посредством подшипников и муфты.
5. Чтобы было удобно чистить и обслуживать корпус, верх и низ корпуса должен быть разъемными и соединяться на болты посредством приваренных ушек. В корпус ставят матрицу и ролики.
6. Гранулятор ставят на раму на основе швеллера или уголка и жестко на ней закрепляют. Затем крепится электродвигатель и его выходной вал присоединяют к редуктору.
7. С внешней стороны раму и остальные детали красят краской по металлу. Далее, подключается двигатель и выполняется пробный запуск.

При наличии гранулятора, оснащенного матрицей плоского типа для производства пеллет, можно решить проблему отопления помещения до 150 квадратных метров площадью. Готовые гранулы можно применять для сжигания в камине или печке, а также для твердотопливных котлов. Также будет решена проблема утилизации отходов сельскохозяйственной деятельности и деревообработки.

Самодельная сушилка для опилок

Для того чтобы самодельные пеллеты из дерева на выходе из матрицы гранулятора не рассыпались, сырье должно иметь минимальную влажность. В промышленном производстве это делается посредством сушильных камер, а в домашних условиях можно делать специальные сушилки барабанного типа на основе старых бочек.

Нужно сварить друг с другом несколько железных бочек и установить их на раме с учетом незначительного наклона на одну сторону. Внутри к стенам привариваются лопасти для перемалывания сырья. Внутрь с одной стороны барабана подается горячий воздух с помощью электрической или газовой тепловой пушки. Барабан вращается за счет электродвигателя посредством редуктора или понижающей ременной передачи.

Далеко не во всех случаях есть необходимость организовывать производство пеллет на основе опилок в домашних условиях.

Это оправдано, если оборудование целиком сделано самостоятельно с минимальными затратами на комплектующие и запчасти, или же у вас в наличии есть небольшой гранулятор, производительность которого достаточная для выработки пеллет для бытовых нужд и даже продажи. Так можно окупить стоимость купленного оборудования.

Сделать гранулятор и другое оборудование для производства пеллет самостоятельно не так уж и легко, но если есть время, навыки и терпение, то вполне возможно. А вот приобретать промышленный гранулятор для опилок с целью отопления частного загородного дома, с экономической точки зрения, совершенно не целесообразно.

Конструкция гранулятора для пеллет

Гранулятор – это емкость с установленной внутри плоской или цилиндрической матрицей. Цилиндрическая матрица – это перфорированный барабан, внутри которого вращаются катки. Уплотненная масса с помощью катков вдавливается в прессовальные каналы – отверстия в барабане, и после прессования гранул и выхода их с внешней стороны срезается ножами.

Гранулятор с плоской матрицей работает по тому же принципу, но матрица в нем представляет собой перфорированный диск, жестко закрепленный на валу. При вращении матрицы катки аналогичным образом спрессовывают сырье и вдавливают его в отверстия в диске. Прессовальные каналы имеют форму сужающийся к выходу конус, что позволяет максимально уплотнять гранулы. Диаметр отверстий обычно не превышает 8-10 мм.

Для установки по прессованию пеллет можно взять готовую матрицу и катки – их продают в качестве запчастей производители грануляторов для комбикорма, а можно изготовить самостоятельно из листового металла толщиной не менее 20 мм и подходящих шестерен, закрепленных на валу.

Приводом для гранулятора обычно служит электродвигатель мощностью не менее 15 кВт, и редуктор. Частота вращения матрицы должна находиться в пределах 60-100 оборотов в минуту. Вал, на котором закреплена плоская матрица, может быть ориентирован как вертикально, так и горизонтально, при этом необходимо предусмотреть емкость для загрузки сырья и выгрузки готовых гранул.

Поиск каналов сбыта пеллет

Основным потребителем пеллет на отечественном рынке служит энергетика – топливо закупают котельные и электростанции. Кроме того, продукция востребована частными домовладениями, особенно в дачных поселках. Нередко ее закупают производители наполнителей для кошачьих лотков.

Наладить каналы сбыта можно, получив поддержку местных властей и руководителей ЖКХ. Пеллеты могут применяться для обогрева школ, детсадов, больниц и многоэтажных домов. Для продвижения своей продукции можно предложить установку котлов в муниципальные учреждения, даже бесплатную, но с заключением договора на последующую поставку топлива.

Для экспорта пеллет можно обратиться в специальные организации, которые присутствуют почти в каждом регионе. Они помогают отечественным предпринимателям выйти на иностранные рынки.

Требования к сырью

Как уже говорилось, основным параметром, от которого зависит качество получаемыхпеллет – это влажность исходного сырья. Для изготовления гранул, хорошо удерживающих форму и горение, нужна измельченная древесина с влажностью 12-15%. Достичь такой влажности можно двумя путями: использовать опилки и щепу от высушенной древесины или досушивать сырье в сушильном барабане.

Из древесных отходов наиболее популярны опилки хвойных пород – благодаря высокому содержанию смолы и лигнина, гранулирование происходит быстрее, а готовые пеллеты лучше держат форму. В сырье не должно содержаться крупных включений, посторонних предметов, металлических деталей. Для этого его необходимо не только просушить, но и просеять.

Изготовление в домашних условиях

Технология производства пеллетного топлива кажется простой, но в домашних условиях его изготовление оказывается не всегда рентабельным и довольно трудным. Одной из главных проблем при создании производственной линии в частном хозяйстве является отсутствие специального оборудования — гранулятора. В продаже можно найти бытовые модели, но их стоимость довольно высока.

Безусловно, сделать пеллетайзер можно и самостоятельно, но это сложная задача. Недостаточно изготовить все необходимые для станка детали: во время сборки потребуется точная подгонка. Перед тем как начать делать пресс для пеллет своими руками, необходимо правильно оценить имеющиеся навыки.

Вторая проблема заключается в доступности материалов для изготовления пеллетного топлива. Думать о возможности производства гранул в домашних условиях стоит лишь в том случае, когда есть возможность регулярно получать сырье, причем оно должно быть бесплатным либо иметь минимальную стоимость. Только в такой ситуации появится возможность обеспечить себя качественным экологичным видом топлива.

Также следует сказать, что применение станков с плоскими матрицами позволяет избежать цикла вторичного дробления. В них установлены зубчатые ролики, благодаря которым щепа перетирается до требуемого состояния. Без сушки опилок обойтись не получится, и для решения поставленной задачи многие мастера собирают барабанные сушилки простой конструкции. Также следует помнить, что лучший материал для изготовления пеллетного топлива — хвойная древесина. Из тополя, липы или ивы сделать гранулы не получится.

Самодельные грануляторы

Хоть оборудования для производства пеллет требуется много, основное устройство — гранулятор. С его помощью из сырья формируются пеллеты. Есть несколько моделей грануляторов:

Шнековые. По строению похожи на бытовую мясорубку. Тот же шнековый вал и матрица — решетка, через которую продавливается сырье. Их можно использовать для мягкого сырья, например, соломы. Древесину, даже хорошо измельченную, он «не тянет» — не хватает усилия. В принципе, при достаточной прочности деталей, можно поставить более мощный мотор.

Принципиальная схема шнекового экструдера (гранулятора)

• С плоской матрицей. Есть металлический круг, в котором проделаны отверстия необходимого диаметра (обычно 3-4 мм). Есть зубчатые катки, которые продавливают сырье через отверстия, формируя гранулы.
  Устройство основного узла гранулятора с плоской матрицей
• С круглой матрицей. Идея такая же, только матрица выполнена в виде кольца, соответственно катки расположены в другой плоскости. Этот вариант имеет большую производительность, но грануляторы этого типа своими руками делают редко.

Устройство гранулятора с цилиндрической матрицей

Самый простой по строению шнековый экструдер. Его часто делают для прессовки комбикормов, но можно использовать и для изготовления топливных гранул из мягкого сырья. Если вам необходимо сделать оборудование для производства пеллет, это — самый простой вариант. При условии, что вы умеете обращаться с токарным станком и сварочным аппаратом.

Самодельный шнековый гранулятор

Как и в любом оборудовании подобного типа у шнекового гранулятора есть матрица. В данном случае она похожа на сетку мясорубки, только сделана из пластины намного более толстой. Второй важный узел — шнековый вал. Все эти детали можно сделать своими руками. Как — описывать словами бесполезно, смотрите в видео.

Изготовление матрицы под готовый шнек.

Шнек и матрицу «упаковывают» в корпус или гильзу. Как ее сделать, смотрим в следующем видео.

После сборки основного узла надо установить мотор с редуктором, бункер, в который будет подаваться измельченная солома. Можно запускать.

Как сделать гранулятор с плоской матрицей

Сначала надо разобраться с тем, как он устроен. Все отлично продемонстрировано в видео.

Устройство гранулятора с цилиндрической матрицей

В этом видео более подробные пояснения по процессу изготовления матрицы и роликов.

Оборудование для производства

В роли оборудования для производства пеллет могут выступать как промышленные линии, так и мини-грануляторы. Причем эти самые мини-грануляторы могут быть представлены с различными приводами, такими как дизельный двигатель, электродвигатель или с приводом от вала трактора. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки, однако самую высокую производительность пеллет (порядка 200-250 кг/ч) сможет обеспечить пресс-гранулятор с приводом от вала отбора мощности трактора.

Такая линия стоит около 1 800 000 руб. Главным элементом тут является, конечно же, гранулятор, но для производства пеллет требуется правильно подготовленное сырье, поэтому требуется и остальное оборудование.

Ключевые элементы пеллетных линий и их примерные цены по отдельности:

1. Щепорез (измельчитель древесины) – около 180 000 руб.
2. Сушилка сырья для производства пеллет – от 400 000 до 2 500 000 руб.
3. Гранулятор – от 50 000 до 1 100 000 руб. Модель ОГМ-1,5 стоит около 1 000 000 руб.
4. Охладитель пеллет – около 400 000 руб.

Стоит иметь ввиду, что мини-гранулятор, который оснащен электродвигателем, достаточно громоздок и подразумевает стационарность установки, в то время, как мини-гранулятор с дизельным двигателем достаточно мобилен и может применяться на самой лесопилке или непосредственно в мебельном цеху. А последний вариант описанных выше мини-грануляторов особенно актуален для тех, кто имеет в своем распоряжении трактор.

Что касается промышленных линий, то следует заметить, что ориентировочная стоимость линии производительностью 700-100 киллограммов пеллет в час составит $132000, соответственно при производительности 2000 кг/ч стоимость будет около $196 000.

Что такое пеллеты и их основные достоинства

Пеллеты своими руками

Пеллетами называются спрессованные мини-брикеты (гранулы) цилиндрической формы диаметром от 4 до 8 ÷ 10 мм, длиной, как правило от 15 до 50 мм. Сырьем для их производства могут быть самые различные материалы.

• Чаще всего для гранулирования используются отходы деревообрабатывающих предприятий — опилки или мелкая стружка. Подобные пеллеты являются самыми качественными;
• В переработку пускают и отходы лесозаготовки и первичной обработки древесины — кору, ветки и даже высушенные листву или хвою;
• Активно используют в качестве сырья отходы агропромышленных технологий — солому, подсолнечную лузгу, жмых, зерноотходы, остающиеся после мукомольных линий или производства круп;
• Делают пеллеты из торфа — в таком виде этот тип топлива даст максимальную энергоотдачу;
• На крупных птицеводческих комплексах нередко устанавливают линии по производству пеллет их куриного помета — решаются проблемы и утилизации, и безотходности производства;
• Современные технологии переработки позволяют применять для производства пеллет даже отсортированные твёрдые бытовые отходы.

Безусловно, пеллеты, изготовленные из различных материалов, серьезно различаются качеством и своей потенциальной энергоотдачей. Принято различать три основных типа подобного гранулированного топлива:

• Белые. Это топливо премиум класса с наивысшими характеристиками (и ценой). Названо так за характерный цвет — светло-желтый, почти белый. Но цвет вторичен, первичны характеристики и главная — очень низкая зольность. После сгорания белых пеллет золы остается не более 0,5% от объема топлива. Чистить котел надо будет очень редко. Белые топливные гранулы получают из стружки без коры и других посторонниз включений. Как правило, это столярное или мебельное производство.
• Серые. Сырье для этого типа пеллет может содержать некоторый процент коры, хвои и некоторых других посторонних примесей. Но зольность при этом не должна быть более 1,5%.
• Промышленные или темные пеллеты. Этот вид топливных гранул делают из соломы или жмыха в чистом виде или с добавлением древесных отходов. Зольность этого типа топлива намного выше, чем описанных выше, тем не менее, она не может быть выше 5%.

Белые и серые пеллеты используются для индивидуального отопления. Их еще называют «первого класса» или первокассными. Они имеют диаметр 6-8 мм, плотность примерно 600 кг/м³, количество выделяемого тепла — около 4,7 кВт/ч. Сжигаются они в специальных котлах, которые так и называются — пеллетные. Обычно это оборудование очень требовательно к качеству топлива. Кроме малой зольности предъявляются требования и по целостности гранул, и по отсутствию пылевидной фракции. В противном случае горелка пеллетного котла забивается, котел отключается. Промышленные пеллеты сжигаются тоже в специальных печах, но они имеют абсолютно другое строение и намного большие объемы.

Характеристики пеллет из разного сырья

В принципе, любые пеллеты можно засыпать в твердотопливные котлы, только их обычно используют на стадии тления. Когда печь уже разогрета, засыпают некоторое количество гранул.

Что такое гранулятор

Гранулятор для пеллет, он же пеллетайзер, – станок, с помощью которого изготавливают пеллеты. Принцип его работы очень похож на мясорубку. Только вместо шнека в нем используются тяжелые ролики, с помощью которых древесная мука проталкивается через матрицу. Матрица – это стальной блин со сквозными отверстиями. В мясорубке ее называют сеточкой.

Какое оборудование нужно для производства пеллет

Сегодня производители предлагают две разновидности пеллетайзеров:

1. Матрица в виде блина, расположенная горизонтально на дне станка. По ней прокатывается два или три ролика, выдавливающие пеллеты вниз.
2. Матрица изготовлена в виде кольца определенной шириной, и установлена вертикально. Ролики вращаются в вертикальной плоскости. Пеллеты выталкиваются во всей длине матрицы.

Промышленная технология

Процесс производства пеллет можно разделить на несколько этапов. Сначала проводится подготовка и дробление сырья. В промышленных условиях материал также сортируется и после очистки от примесей поступает на линию предварительного дробления. После этого сырье в обязательном порядке сушится. Для этого применяются аэрационные или барабанные сушильные установки. Остаточная влажность древесных опилок должна быть ниже 14%.

Следующим этапом производства пеллетного топлива является тонкое дробление материала. Использование специального оборудования позволяет довести щепу до состояния муки. Максимальный размер фракции после этого процесса составляет 4 мм. Затем снова контролируется влажность материала, и при необходимости проводится вторичная сушка. В противном случае сырье не будет прессоваться.

На финальном этапе производства измельченный сухой материал поступает в специальные установки для прессования. Он продавливается через матрицу с конусообразными отверстиями определенных размеров. Благодаря особой форме каналов опилки уплотняются. Также под давлением увеличивается температура сырья и выделяется вещество лигнин. Оно содержится в составе любого вида древесины и способствует прочному склеиванию фракции. При выходе из прессовальной установки гранулы могут иметь температуру до +90°С, и их необходимо охладить.

Как организовать изготовление пеллет своими руками

Достаточно высокая стоимость топливных гранул делает вопрос о том, как сделать пеллеты самостоятельно, очень актуальным для собственников частных домов и дач, желающих использовать данный вид топлива. Следует сразу сказать, что сделать самодельный гранулятор для изготовления пеллет можно. Однако прежде чем приступать к реализации такого проекта, необходимо очень взвешенно оценить свои возможности. Изготовление подобного оборудования, в процессе функционирования которого создаются значительные нагрузки, требует не только достаточно серьезной технической подготовки и наличия соответствующих навыков, но и применения токарного, фрезерного, сварочного оборудования, а также слесарных инструментов. Все это предполагает наличие высокой квалификации и достаточного опыта осуществления работ подобного характера.

Устройство самодельного гранулятора

Важнейшим условием целесообразности самостоятельного изготовления топливных пеллет является наличие доступного по стоимости сырья, которое должно соответствовать определенным требованиям по своим качественным характеристикам. Если приобретать для самостоятельного изготовления пеллет сырье, которое придется подвергать предварительной обработке, стоимость готовой продукции может оказаться такой, что ее просто невыгодно будет использовать для отопления жилья.

При изготовлении пеллет своими руками также следует учитывать тот факт, что для производства подходит не любое древесное сырье. Оптимальными в плане получения качественных топливных гранул, которые отличаются плотной и устойчивой структурой, являются отходы древесины хвойных пород.

Чертеж корпуса и привода матрицы

Что потребуется

Для того чтобы сделать пеллеты в домашних условиях, как уже говорилось выше, потребуется станок для производства таких топливных гранул. Рассмотрим основные элементы его конструкции.

Плоская матрица круглой формы

Ее можно приобрести в готовом виде или изготовить самостоятельно, используя для этих целей лист металла. Толщина такого листа должна составлять не менее 20 мм. Отверстия в матрице, в которых будут формироваться топливные гранулы, должны иметь коническую форму. Приобретая или изготавливая самостоятельно матрицу для станка по производству топливных пеллет, следует иметь в виду: чем больше будет диаметр такого конструктивного элемента, тем выше будет производительность оборудования.

От диаметра отверстий в матрице зависит размер гранул

Принцип действия гранулятора с плоской матрицей

Мощные катки с зубчатыми рабочими поверхностями

Данные элементы, взаимодействуя с поверхностью матрицы, продавливают через ее отверстия сыпучую древесную массу, формируя плотные гранулы. Такие катки, насаженные на горизонтальный вал через подшипники качения, приводятся в действие вращающимся вертикальным валом. Степень прижима зубчатых катков к поверхности матрицы регулируется при помощи винтового механизма.

Зубчатые катки и матрица

Корпус устройства

Он изготавливается из трубы соответствующего диаметра или из свернутого в цилиндр металлического листа. Внутренний диаметр корпуса должен обеспечивать свободное вращение устанавливаемой в него матрицы.

Матрица с роликами внутри корпуса

Электродвигатель

Вал электрического двигателя соединяется с вертикальным штоком, приводящим во вращение матрицу.

Клиноременная передача

Мощная несущая рама

Для изготовления рамы обычно используется профильный прокат.

Самодельная установка для изготовления топливных гранул

Пошаговая инструкция по сборке самодельного гранулятора

Первое с чего нам нужно начать, это как и любое другое мероприятие — создание чертежей. На чертежах мы расписываем как и что будет.

Кроме этого не забываем что на мясорубку нужно будет сделать матрицу, крышку и нож. Для этого нужно будет снять размеры с сеточки и сделать такого же диаметра матрицу. При изготовлении матрицы нужно учесть, что она должна практически вплотную подходить к червяку. Поэтому часть матрицы как бы должны быть утоплена. Если для этой операции будут мешаться ребра на мясорубке, то их следует удалить.

Итак начинаем сборку гранулятора с места где он будет у нас стоять. Нам нужен будет наш прочный стол. Крепим прочно к нему наш будущий пресс. Прочно значит на болты, для этого в ножках нужно будет просверлить отверстия.

После этого изготавливаем матрицу. Как ее правильно сделать показано на видео ниже:

Далее под матрицу нужно будет точить новую крышку, так как старая из за увеличенной толщины скорее всего не подойдет. Точить крышку нужно с припуском, чтобы если вы соберетесь увеличивать толщину матрицы, новую крышку вам не понадобилось изготавливать снова. После того как крышка выточена, к ней можно наварить кусочки проволоки 6 мм или нарезать болгаркой канавки. Таким способом ее будет легче закручивать руками.

По ножу для пеллет можно услышать много версий и вот только некоторые из них:

1. Нож вообще не нужен;
2. Можно высверлить отверстие в шнеке мясорубки и сделать туда ввертыш, на конце которого будет крепиться нож;
3. Можно приварить тоненький болтик, на который накручивается нож.

В конечном итоге тут решать вам. Следующим шагом у нас является установка шкивов. Тут я думаю проблем не должно возникнуть если вы человек с головой.

И последним шагом является установка двигателя и натяжка ремня. Помним что натягивать ремень нужно с учетом чтобы он мог в случае чего буксовать, а двигатель в этот момент не сгорал.

Производим пуско наладку и доделку нашего механизма.

Выводы

Мы рассмотрели чертежи трех самых простых грануляторов которые подойдут для домашних условий. Как я уже сказал они идут в порядке увеличения своей производительности от малой до наибольшей.

Бытовые грануляторы своими руками более предпочтительнее делать для изготовления комбикорма, для древесины все же рекомендуется покупать. Но я не возражаю что в некоторых случаях самодельные крепче покупных.

Если же вы все таки хотите делать пресс для опилок, то нужно позаботиться чтобы все его элементы обладали повышенной прочностью.

В большинстве случаев, это не является возможным без сушки. К чему я это говорю, а чтобы не получилось что вы пару месяцев делали пресс, а он у вас не прессует опилки. Как сушить опилки можно прочитать в статье по этой ссылке.

Но давайте я все таки кратенько скажу что существует несколько способов сушить сырье для окатышей.

Первый это сушка в сушильном барабане. Преимущества данного процесса это:

• Небольшая занимаемая площадь;
• Стабильность процесса;
• Хорошая производительность.

На фото промышленный сушильный.

Второй способ это сушка измельченной древесины в трубе сушилки, ее преимущества это простота конструкции, ее гораздо проще сделать если у вас есть материалы и навыки сварщика. К недостаткам можно отнести большую занимаемую площадь.