Пеллеты и топливные брикеты из соломы: преимущества данного материала как топлива, технология изготовления своими руками, преимущества и недостатки бизнеса

Что такое пеллеты и каких видов они бывают

Пеллеты – это топливные гранулы, которые производятся из отходов деревообрабатывающей промышленности, некоторых растительных остатков (соломы, лузги подсолнечника, гречихи и др.) и даже из куриного помета. Технология их производства такова, что не требуется никаких добавок и связующих. То есть, это абсолютно безопасное и 100% натуральное топливо, которое также производится из отходов.

Так как сырье для топливных пеллет может быть разным, то и характеристики топлива разные. Пеллеты делятся на три категории:

• Белый. Это топливо премиального класса с совокупностью частностей (и ценой). Назван так за характерный цвет — светло-желтый, почти белый. Но цвет вторичен, первичны характеристики и главное очень низкая зольность. После сжигания белых пеллет остается не более 0,5% объема топлива. Чистка котла проводится очень редко. Белые топливные гранулы получают из стружки без коры и других посторонних включений. Как правило, это столярное или мебельное производство.
• Серые. Сырье для этого вида пеллет может содержать некоторый процент коры, хвои и некоторых других посторонних примесей. Но зольность при этом не добуне более 1,5%.
• Промышленные или темные пеллеты. Этот вид топливных гранул производится из соломы или целлюлозы в чистом виде или с добавлением древесных отходов. Зольность этого вида топлива намного выше описанной выше, однако 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 около 600 кг/м3, количество выделяемого тепла — около 4,7 кВт/ч. Их сжигают в специальных котлах, которые называются пеллетами. Обычно эта техника очень требовательна к качеству топлива. Кроме малой золонности предявляются и по степени гранулометричности, и по отсутствию пылевидной частицы. В обратном случае горелка пеллетного котла забита, котел выключается. Промышленные пеллеты тоже сжигают в специальных печах, но они имеют совершенно другую структуру и гораздо большие объемы.

В твердотопливные котлы в принципе можно закидывать любые пеллеты, только они обычно используются на стадии сжигания. Когда духовка уже разогрета, в нее бросают немного гранул.

Солома как топливо: теплотворная способность

Удельная теплоемкость любого топлива измеряется в разных единицах, но проще всего это сделать в киловаттах (кВт) на 1 кг веса, но можно использовать и мегаджоули (МДж) или килокалории (кКал).

Мы составили таблицу, в которую вошли теплоемкость различных видов соломы и тех материалов, которые чаще других используются для обогрева дома или сада:

Материал	Теплоемкость
кКал	кВт	МДж
Солома пшеничная свежая	3400	3,95	14.2
Солома пшеничная сухая	3750	4.4	15,7
Солома свежая	3400	3,95	14.2
Солома лняная сухая	3805	4.4	16
Пеллеты/брикеты из свежей соломы (влажность 30–40%)	3500	4	14,65
Пеллеты/брикеты из соломы после сушки (влажность 10–15 %)	4000	4,65	16,7
Свежие дрова (влажность 50–60%)	1940 г	2.2	8.1
Сухая древесина (влажность 20%)	3400	3,95	14.2
Угол бурый	3100	3,6	13
Уголь черный (каменный)	6450	7,5	27
Шепа сухая (влажность 20–30%)	2610	3	11
Опилки (влажность 20–40%)	2100	2,4	8,8
Пеллеты/брикеты из опилок или щепы	4100	4,8	17.1

По своей теплоемкости солома стоит на одном уровне с сушеной древесиной, поэтому хорошо подходит для отопления.

Проблема в том, что несжатый материал занимает слишком много места.

Поэтому, чтобы превратить этот материал в качественное топливо, необходимо каким-то образом увеличить его плотность. Однако существуют отопительные печи, которые могут работать на непрессованной соломе, но все они отличаются очень большими размерами и низким КПД.

Топливные брикеты своими руками

Существует три основных способа изготовления брикетов:

• тюкование;
• склеивание;
• нажатие.

Тюкование

Прессование, а также скатывание в рулоны производится с помощью специальных агрегатов, стандартно устанавливаемых на комбайны, а также выполненных в виде прицепных или навесных устройств (сенокосилки).

Такие приспособления можно сделать своими руками, что подтверждает обсуждение изготовления брикетов на различных форумах и отчеты о них.

Единственный минус прессования в том, что невозможно добиться плотности, сравнимой даже с высушенной древесиной, поэтому печь или котел должны иметь достаточно большие размеры, особенно если вы не хотите подливать топливо каждый час.

Если сделать пресс-подборщик из толстого дерева или металла, а давление создавать не вручную, а с помощью гидравлического или электропривода, то можно достичь половины или трех четвертей плотности сухой древесины, что позволит уменьшить размер отопительного прибора.

Вне зависимости от плотности тюка, его прочность напрямую зависит от размера, поэтому, чем он больше, тем он будет долговечнее.

Это связано с тем, что каждая соломинка не только скручена, но и переплетена с другими, поэтому, чем больше их будет переплетено, тем прочнее будет тюк или рулон.

По этой причине наиболее прочными являются большие рулоны весом в несколько центнеров. Изготовить таким способом кипы размером с кирпич невозможно даже при достаточной прочности, поэтому метод применим только для производства крупных брикетов.

Склеивание

Этот способ существенно не увеличивает плотность спрессованной соломы, поэтому позволяет изготавливать брикеты любого размера, вплоть до гранул диаметром в несколько мм.

Чтобы сделать брикеты таким способом, вам понадобится:

• любой органический связующий агент;
• измельчитель трав;
• емкость для замачивания;
• пресс с формами, охватами вестустем, обладеющий зуловой гезезией к бегеланному вяжущему.

Для изготовления топлива таким способом понадобится любой органический клей или клееподобное связующее, например:

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

Наилучшие результаты дает последний материал, так как экскременты после сушки не только обладают высокой теплоемкостью, но и хорошо связывают между собой частицы соломы, но при сжигании они не образуют сложных ядовитых веществ.

ПВА и другие синтетические клеи не следует использовать в качестве связующих, так как при горении они образуют ядовитые и канцерогенные вещества, представляющие опасность для человека.

Несмотря на то, что дым выходит из трубы, 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 сделать топливо таким способом, действуйте следующим образом:

1. Измерчите солому, в этом вам помогут статьи Соломорезка и Соломорезка своими руками.
2. Мешайте изжученную растительность с быжущим вестентом (способ приготовления вяжущего, как и его количество, зависит от вида вещества, поэтому оптимальные пропорции приходят только с опытом).
3. Загрузите необходимое количество смеси в матрицу пресса и прижмите их. В большинстве случаев приходится делать несколько загрузок, чтобы обойтись без этого, нужен большой тираж, то есть большой начальный объем матрицы. Нормальная плотность для такого топлива составляет четверть или половину плотности сухой древесины, то есть 200–400 кг/м3. Если необходима более высокая плотность, то придется использовать неизмельченную солому, с которой гораздо сложнее работать. Другой способ – прессовать под более высоким давлением, но для этого придется держать давление хотя бы до начальной полимеризации связующего вещества.
4. Спрессованный брикет вынуть из матрицы и высушить до влажности 20%.
5. Храните топливо только в сухих проветриваемых помещениях.

Если выбранное связующее имеет высокую адгезию к форме, иначе говоря, если клей прилипает к ней, то обработать поверхность формы и матрицы пресса силиконовым спреем или другими препаратами, имеющими нулевую адгезию к выбранному связующему.

Читайте также: Как использовать скошенную траву на даче?

Прессование

Этот способ является наиболее сложным, но в то же время и наиболее эффективным, поскольку плотность готового изделия сравнима с плотностью высушенной древесины дуба или граба, а также обладает высокой теплоемкостью.

В основе этого метода лежит одна из особенностей лигнина, который переходит в жидкое состояние при давлении 100–150 атм.

Под таким давлением солома сильно нагревается, но из-за недостатка кислорода не окисляется, поэтому вместо горения лигнин плавится и склеивает соседние соломинки. Этот процесс происходит по всему сжимаемому объему соломы, поэтому после окончания прессования она представляет собой единую достаточно прочную массу.

В домашних условиях довольно сложно изготовить прессы или экструдеры, которые не только создают необходимое давление, но и обладают более-менее приличной производительностью.

Можно сделать пресс из мощного гидравлического домкрата, но для создания брикета толщиной 5 см требуется усилие 3 тонны, если одновременно делается не менее 10 брикетов, усилие должно быть не менее 30 тонн.

Кроме того, ход пресса должен быть не менее чем в 4 раза больше длины готового брикета (желательно больше), а такой агрегат нельзя делать мелким и подвижным.

Если делать винтовой пресс с внутренним диаметром 10 см, он должен создавать давление не менее 10 т, поэтому вам понадобится не только двигатель мощностью 5–10 кВт, но и достаточно прочная червячная передача, которая выдержит такую ​​нагрузку. Но, даже после доставки всего этого, вам придется серьезно вложиться в изготовление корпуса и винта, а еще вам потребуются сменные матрицы с отверстиями разного диаметра.

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

Что лучше для отопления?

Для нагрева тюков требуются очень большие котлы.

Кроме того, этот процесс невозможно автоматизировать, поэтому как минимум раз в сутки вам придется подходить к котлу и закладывать в него новую порцию горючего материала.

К тому же таскать достаточно большие тюки не очень удобно, поэтому нагревать солому в брикетах даже в печах и котлах без автоматической подачи гораздо удобнее, ведь объем топлива, необходимый для выработки того же количества тепла, во много раз меньше.

Несколько иная ситуация с пеллетами, так как из-за небольшого размера их сложно загрузить в обычные котлы или печи, поэтому они хорошо подходят для отопительных приборов 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 длительной работы, чтобы можно было реже загружать топливо.

Однако самые сильные отличия проявляются в том случае, если в доме установлен твердотопливный отопительный 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, так что, заложив топливо в бункер, вам не придется несколько дней беспокоиться о топливе.

Отличие производства пеллет из соломы и дерева

Переработка соломы, как ни странно, гораздо проще и легче, чем, например, технология производства пеллет из древесины. Из оборудования отсутствует стадия сушки, поэтому сокращаются персонал, электрические и тепловые затраты на сушку.

Хотя гранулирование соломы и проще, но ее хранение обязательно должно быть под навесом, а учитывая малую плотность тюков, навесы должны иметь огромные площади. Древесина как известно перед сушкой хранится в огромных кучах и не боится ни снега, ни дождя.

Кроме того, стоит отметить однородность сырья, нет темных и светлых окатышей, соответственно вся технология становится еще проще.

Но наличие минеральных примесей в соломе иногда даже выше, чем в древесине. Поэтому некоторые производители убирают траву с земли при помощи обычных центрифуг.

Как видно из видео, солому привозят в тюках или рулонах, затем измельчают и гранулируют с помощью соломорезки. Сырая солома лежит отдельно и сушится на солнце, затем смешивается с сухой соломой и также гранулируется.

Производительность оборудования намного выше, так как трава не такая жесткая, как дерево. Поэтому стоимость электроэнергии здесь значительно ниже. Тут на прессах концевые матрицы, производительные компании доходят до 15 тонн в час.

Итак, суммируя комплектацию, перечислим, что необходимо для травяных гранул:

• Соломорезка с подачей роликов и тюков;
• Бункер перед прессом;
• Гранулятор;
• Охладитель гранулы;
• Сито и система подачи мелких отсевов в бункер перед прессом;
• Бункер купить готовых гранул после сита;
• Весы для больших бегов;
• Кроме того, возможна установка упаковки для раздачи в упаковках от 3 до 50 кг.

Оборудование для изготовления пеллетов

Основную роль в технологическом процессе играет машина для производства пеллет, которая также является наиболее сложной в производстве. Полностью изготовить гранулятор своими руками не получится, так как для изготовления матрицы и роликов нужны металлообрабатывающие станки – токарные, фрезерные, сверлильные и шлифовальные. Так что есть 2 варианта: купить готовую пару матриц — роликов или заказать у мастеров.

Совет. Сделать станок для шамодельных пелет на основе покупаемых деталей — решение рискованное. Вы не сможете проверить качество материала и точность обработки, а матрица может быстро выйти из строя. Лучше найти нужный материал и отдать заказ специалистам — станочникам.

Матричная пара для пресс-гранулятора должна быть изготовлена ​​из высокоуглеродистой стали Ст45 или Ст50, а еще лучше легированной марганцем ХВГ или 65Г. А после обработки деталей необходимо пройти процесс закалки, чтобы добиться твердости 58-60 единиц. Чтобы сделать матрицу на грануляторе, необходимо выдержать все размеры, указанные на схеме:

На вал для катков мобильность стала попроще – Ст3, 10 или 20, качи закаливать его не недвижимость. А вот рабочие части колков нужно изготовить из указанных выше марок с последующей закалкой, после чего установить их на вал через подшипники, как показано ниже на фото.

Важный. Закаленные детали для пресс-гранулятора должны пройти процесс шлифовки всех рабочих поверхностей.

Теперь о том, как можно собрать корпус и привод для самодельного гранулятора пеллет. Пара матриц должна быть размещена внутри цилиндрического корпуса, который изготавливается из листового металла или трубы с внутренним диаметром 200 мм. В отверстие матрицы вставляется приводной вал и фиксируется штифтом, а внизу необходимо сделать площадку для готовых пеллет. Схема сборки гранулятора пеллет подробно показана на видео:

Для вращения вала необходимо взять электродвигатель мощностью не менее 5 кВт, а привод можно собрать из старой автомобильной коробки передач от Волги или Москвича с частью заднего моста. С той стороны, где должен крепиться карданный вал к редуктору, размещен шкив, вращающийся с помощью ременной передачи от электродвигателя. Оба блока крепятся к одной раме, как описано в видео:

Примечание. В этой конструкции пресс для изготовления пеллет своими руками вращает матрицу, а ролики остаются неподвижными. Шкив необходимо подобрать так, чтобы скорость его вращения была не более 250 об/мин.

Самодельная дробилка

Хорошо, когда есть возможность получить хорошие мелкие древесные отходы любого производства для прессования пеллет. Если в этих отходах есть мелкие ветки или сучки, для их измельчения понадобится дополнительное оборудование – дробилка. Самодельных конструкций много, но большинство из них распиливают дерево на слишком крупную щепку, из которой невозможно сделать пеллеты в домашних условиях.

Ним обязательно продавачета просмотровая билька вевесных пайка, сделанная из 3 последующих дисковых пайлов для циркулярного станка, оченье в прочесплавные пайки. Крепятся все пылы на одном валу такой можно, что между збыями часть бесплатно между мечались между звыми очень бесплатно. На этот же вал надевается шкив и 2 подшипника по краям, после чего вся конструкция крепится к раме из уголков или труб.

Примечание. Здесь тоже нужен мощный двигатель, чтобы пилы могли хорошо «перегрызать» ветки и другие мелкие деревья.

Как вы понимаете, производительность агрегата невысокая, поэтому такая дробилка древесных отходов позволит получить опилки, пригодные для производства пеллет. Если у вас в хозяйстве есть циркулярная пила, то болгарку можно приспособить к ее подставке, как показано на фото:

Сушилка для опилок

Ойт древесные пеллеты, сделанные своими руками, не рассыпали из матрицы гранулятора, надо производить минимальную химическую райю. В промышленности это происходит в различных сушильных камерах. В домашних условиях умельцы приспособились собирать сушилки для опилок барабанного типа, так как их конструкция наиболее проста, как показано на схеме:

Несколько железных бочек, приваренных одна к другой, установлены на раме с небольшим наклоном в одну сторону. Из нутри к стенкам чек приваривать лопасти для перемешивания сырья. С одной стороны, внутрь такого импровизированного барабана подается горячий воздух с помощью газовой или электрической тепловой пушки. Вращение барабана производится электродвигателем через редуктор или понижающую ременную передачу.

Для справки. При изготовлении пеллет из свежих отходов деревообработки самые большие энергозатраты приходятся именно на процесс сушки. Для домашнего производства они могут продаваться от большого, сводя нет высо богазуту от этой затеи.

Оправдано ли изготовление брикетов?

Средняя стоимость неавтоматического, т.е требующего постоянного внимания, оборудования для производства брикетов или пеллет, включая сушилку, составляет миллион рублей, а для установки полностью автоматизированной линии потребуется минимум 2 миллиона рублей.

Кроме того, даже полностью автоматизированная линия все равно требует участия человека, ведь необходимо загружать исходное сырье в бункеры, затем периодически проверять процесс и откладывать готовый продукт в сторону.

Все это говорит об одном – делать брикеты или пеллеты для отопления дома нет смысла, если только нет пары лишних миллионов рублей, которые можно потратить на такое развлечение.

Прибыльность бизнеса

Готовому продукту придется конкурировать с такими брикетами или пеллетами из лузги подсолнечника, а их средняя цена составляет 6 рублей за 1 кг.

Если при всех затратах вам удастся снизить цену хотя бы до четырех рублей, то ваш продукт будет успешно конкурировать с брикетами или пеллетами от «Лузги», ведь оптовые цены на это топливо составляют в среднем 5 рублей за 1 кг.

Добиться такой низкой стоимости можно только в том случае, если вы получаете солому бесплатно, и вам не нужно далеко везти ее от места получения до места переработки, а электроэнергия вам подается по низкому тарифу.

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

Если такого канала нет, то ни о какой прибыли и говорить не приходится, ведь даже кратковременное хранение готового топлива подразумевает его доставку в специально оборудованное помещение с принудительной вентиляцией и уровнем влажности 5–10%. А это значит, что придется тратить деньги на строительство и содержание таких помещений, что снижает в противном случае низкий доход.