Обрати сторінку

На сучасному етапі пелети, зокрема деревні, є основним альтернативним джерелом теплової енергії у Європі. Обсяги споживання пелет для приватних, муніципальних і промислових споживачів постійно зростають, тому розширюється і коло сировинних ресурсів, з яких продукуються паливні гранули. Варто звернути увагу на вже класичні види сировини для виготовлення пелет, а також розглянути «альтернативні» види сировини для продукування паливних пелет.

Паливні пелети стандарту EN Plus

Зміст:

  1. Основні вимоги до сировини для виробництва пелет.
  2. Деревні пелети.
  3. Мікс-пелети.
  4. Агропелети.
  5. Пелети з альтернативної сировини.

Основні вимоги до сировини для виробництва пелет.

Вологість.

     Вимоги до вологості сировини для промислового гранулювання пелет – від 8 до 15%. В інших випадках сировина вимагає осушування, або, навпаки, обробки парою для підвищення вологості.

Зольність.

     Зольність палива – це відсоток вогнетривких шлакових залишків після спалювання. У пелет високого класу якості цей показник складає не більше 1% за стандартом EN Plus A-2 і до 0,5-0,7% за стандартом EN Plus A-1. Наслідками занадто високої зольності палива є надмірні відкладення в коморі спалювання і зашлаковування повітропроводів. Власне, коефіцієнт зольності палива визначає його якісний стандарт. Біла високоякісна пелета має рівень зольності не вище за 0,7%. У сірій пелеті з вмістом кори рівень зольності не перевищує 1%. Якщо такий показник є вищим, пелета вважається індустріальною.

Рівень екологічності сировини.

     На даний момент у Євросоюзі дедалі суворішають норми щодо викидів продуктів згоряння палива в атмосферу. Відповідно, сировина для пелет мусить містити мінімальну кількість таких хімічних речовин, як азот, хлор, сірка тощо.

Розмір фракції сировини.

     Для гранулювання застосовується подрібнений матеріал розміром часток до 3 мм, тобто тирсоматеріал.

Енергетична цінність.

     Теплота згоряння палива (теплотворність) – це величина, що характеризує кількість тепла, яке можна отримати при спалюванні кожного конкретного палива. Це і є основною споживчою цінністю пелет. Якісна пелета, виготовлена з відповідної високоенергетичної сировини, відповідно має високий показник калорійності спалювання. На цей параметр впливає, зокрема, свіжість деревини. Деревина, що зазнала гниття чи псування, втрачає частину свого енергопотенціалу.

Придатність для гранулювання.

     В процесі виробництва ту чи іншу сировину легше або складніше пресувати. Відомо, що зі слабогранулятної сировини важко виготовити пелети достатньої міцності і щільності, аби вони не розсипалася при пакуванні чи траспортуванні. Грануляція багаторазово подрібненої і просушеної сировини відбувається на прес-грануляторі. Цей пристрій, за допомогою вала і вальців, продавлює сировину через отвори матриці при температурі 250-300°С. За цих умов деревина виділяє клейку речовину – лігнін, яка сприяє природному скріпленню гранул та збереженню їх цілісності після охолодження.

     Більш міцнішими є гранули з деревини з більш високим вмістом лігніну. Хвойні породи за цим параметром помітно випереджають листяні: хвойні містять 23-35% лігніну, у листяних порід – до 25%. Низький вміст лігніну збільшує кількість відсіву після гранулювання. По-друге, породи дерева мають різну твердість. Більш тверда деревина складніше пресується в гранули, створюючи вищі навантаження на обладнання, особливо на основні робочі вузли – матрицю і прес-вальці. Хвойні породи є більш м’якими і податливішими для пресування, в той час як листяні породи є суттєво твердішими. Однак, теплота згоряння у листяних пелет є природно вищою, тому кубометр пелет з бука або дуба буде важчим відносно такого ж об’єму гранул з сосни, і, безумовно, віддасть більше тепла.

     При цьому, як показує практика, виробники успішно змішують тирсу різних порід дерева, нівелюючи зазначені проблеми гранулювання. За умови змішування компонентів у певних співвідношеннях, такий спосіб абсолютно не знижує якість кінцевого продукту і дозволяє домогтися цілковитої відповідності паливних пелет сертифікатам ENplus А1 або А2: «Пелети паливні деревні світлі, що призначені для опалення приватних будинків». Однак, деякі листяні породи деревини можуть забарвлювати пелету темним відтінком, «фарбуючи» у кавовий, сірий або коричневий колір.Така пелета може викликати підозру у споживачів, оскільки існує упереджена думка щодо пелет будь-якого іншого кольору, за винятком світло-бежевого, незважаючи на наявність сертифікатів підтвердження високої якості і теплотворності.

Пелета з різних порід деревини.

Деревні пелети.

     Найчастіше такі гранули називають «тирсопелетами». Вихідною сировиною для виробництва деревних пелет є різного виду відходи деревообробки, що в процесі пелетного виробництва переробляються і подрібнюються. Такою сировиною є:

  • Стружка, тирса, отримані при розпилюванні і обробці сирого або сушеного лісоматеріалу;
  • Щіпа, тріски, горбиль, баланс – найпоширеніші відходи переробки деревини;
  • Відходи ділової деревини, розпиляні або цільні стовбури, дефектна та некондиційна деревина тощо;
  • Некондиційні вироби з дерева: нові або утилізовані.

     Ідеальною сировиною для отримання високоякісних пелет вважаються сухі тирса, стружка і щіпа. У них, зазвичай, відсутні включення кори, а також грунт, які при згорянні утворюють шлак і підвищують зольність пелети. Якість сировини для пелет залежить від типу деревини, з якої її отримують, наявності кори, особливостей її зберігання. Чим менше кори, пошкоджень і сторонніх включень потрапляє до пелет, тим нижча їх зольність, вища теплотворність, а відтак, вища якість. Так само це стосується переробки горбилю і балансу.

Мікс-пелети.

     Згідно з даними дослідницької компанії Future Metrics, споживання лише промислових пеллет до 2023 року практично подвоїться, що складатиме 21,5 млн. тон проти нинішніх 13 млн. тон. Деревні відходи стали все більш затребуваними, за них конкурують не тільки виробники біопалива, але також виробники ДСП і багато інших. Євросоюз ще у 2010 році прийняв програму розширення бази біологічних відходів, які можуть бути використані у якості сировини для відновлювальної енергетики.

Що собою являє мікс-пелета?

     Мікс-пелети є паливом, яке гранулюють з кількох компонентів сировини, як деревного, так і іншого органічного походження. Такою „іншою” компонентою для виробництва мікс-пелет, зокрема, можуть бути:

  • виробничі відходи агрокультур: стручки бобових, кукурудзяні качани, лушпиння рису, лузга гречки, лушпиння та жом соняшника, костриця льону, шкарлупки горіхів, кісточки ягід чи фруктів, мізга і шкірки плодів, барда, зіпсоване зерно, пивна шротина тощо;
  • рослини: очерет, солома, цукрова тростина, а також дерева, гілки і чагарники, зрубані під час ландшафтних робіт і санітарних чисток;
  • інші природні горючі речовини: вугільний пил, торф, лігнін.

     Така сировина є досить недорогою, доступною і поширеною, може добре піддаватися грануляції, проте, порівняно з деревною сировиною, може мати ряд недоліків: надмірний вміст агресивних хімічних сполук, зокрема кислот, високу зольність, перевищений вміст вологи і масел, низьку температуру плавлення попелу, низький вміст скріплюючих речовин тощо. Застосування пелет з такої однорідної сировини в котлах може призводити до надмірних шлакових і сажових утворень, інтенсивного вологовиділення, хімічної корозії, а сама пелета може мати крихку структуру.

Мікс-пелети з різноманітної сировини

     Аби знайти оптимальний склад сировини для мікс-пелети, європейські дослідники проводять експерименти зі змішування різних типів сировини. На основі досліджень створені і апробовані життєздатні «рецепти» мікс-пелет з різноманітної сировини, що не шкодять котловому обладнанню і майже позбавлені шкідливих речовин при спалюванні. Так, вчені з НДІ Лісу Австрії створили мікс-гранули з кукурудзяних качанів, ріпаку і соломи з додаванням каоліну, бентоніту і вугільного пилу. Такі мікс-пелети виділяють мінімум шкідливих речовин в атмосферу, при їх спалюванні в паливній коморі котлів не утворюються шлакові коржі і суттєві сажові відкладення.

     Окремі виробники комбінують деревну сировину з 10-15% хвойних голок або змішують тирсу з 20-25% вугільного пилу та 1-3% крохмалю. Теплотворність таких пелет завдяки використаній сировині становить близько 23 МДж/кг, що робить їх поважною альтернативою низькокалорійному вугіллю і торфу, як по калорійності, так і вартості палива. Для виготовлення таких пелет годиться дерево будь-яких порід і якості, зокрема сухостій і горілий ліс.

     Єдиною і основною перешкодою до масового поширення мікс-пелет в країнах Євросоюзу є суворі норми викидів продуктів згорання в атмосферу. При виробництві мікс-пелет часто використовуються різного роду доступні і порівняно дешеві додатки для скріплення гранул. Якщо хвойним породам дерева достатньо власного лігніну, то для сировини з листяних порід дерева, а також деяких відходів агропереробки, зазвичай додають звичайний крохмаль. Також використовуються риб’ячий жир, вапно, парафін, рослинні масла, кавова гуща, тобто все те, що має хороші скріплюючі властивості, невисоку вартість і горючу здатність. Такі додатки покращують якісні властивості пелети, знижують об’єм відсіву основи, підвищують теплотворність палива.

Агропеллети.

     Агро-пелетами вважаються паливні гранули з різноманітної сировини рослинного походження, зазвичай сільгоспкультур та відходів сільгосппереробки. Одним з найпопулярніших  і найдоступніших типів пеллетної сировини аграрного походження є солома різних сільгоспкультур, зокрема зернових і рапсу. За енергетичним потенціалом цей матеріал несуттєво  поступається деревині, маючи теплотворну здатність до 16 МДж/кг. Крім цього, солома є високовідновним джерелом енергії, оскільки при спалюванні не змінює баланс двоокису азоту в атмосфері. При визріванні агрокультура вбирає стільки ж вуглекислого газу, скільки здатна виділити при спалюванні.

Різновиди агропелет.

     Схожим з соломою видом сировини є очерет. Його теплота згоряння, у порівнянні з соломою, є навіть дещо вищою (до 19 МДж/кг), а зольність – близько 4%. Така сировина є досить розповсюдженою і дуже дешевою, оскільки не вимагає вирощування і переробки. Збирається очерет за допомогою спеціальних збиральних комбайнів-снопов’язок.

     Лушпиння  та жом соняшнику є одним з найперспективніших матеріалів для виробництва агропелет в Україні. Зольність соняшникових пелет становить  близько 3%, а теплотворність є ідентичною бурому вугіллю – до 21 МДж/кг за рахунок вмісту олії. Попіл після спалювання соняшникової агропелети є цінним  і корисним добривом.

     Для виготовлення агропелет також успішно використовується лушпиння гречки, висівки зернових і рису. Як і стосовно мікс-пелет, вагомою перешкодою до масового поширення агропелет в країнах Євросоюзу є суворі екологічні норми.

Пелети з альтернативної сировини.

     Україна має великі поклади паливного торфу, який придатний для гранулювання. Торф’яні пелети та брикети виготовляються за подібною технологією, що і деревні. Теплотворність торфу є достатньо високою – до 21 МДж/кг, однак і зольність таких пелет становить до 5% завдяки високому вмісту піску. Проте, таке паливо може успішно застосовуватися у промислових і комунальних котельнях, з погляду низької вартості сировини, його доступності і промислових об’ємів. У Північній Європі торф визнаний частково відновлюваною сировиною і його використання в енергетичній сфері заохочується державними органами.

Торфопелети

     Гранулювання макулатури – досить нова, проте перспективна галузь, оскільки даний тип сировини не вимагає дорогих сушильних комплексів. Гранули з паперу та картону здатні випродукувати велику кількість тепла і мають мізерний відсоток попелу. В деяких країнах налагоджено гранулювання старих грошових купюр.

Пелети з макулатури

     В останні роки для виробництва паливних пелет дедалі більше застосовується досить екзотичні  види паливної сировини, наприклад, курячий послід, тваринний гній, гидролізний лігнін тощо.

     Розширення сировинної бази для виробництва паливних пелет дає можливість отримувати вигоду від утилізації величезної кількості біологічних відходів, а також вирішувати екологічні проблеми, пов’язані з їх зберіганням, переробкою та утилізацією. Перехід з вуглецевого на екологічно чисте паливо скорочує обсяги викидів шкідливих речовин в повітря, що в останні десятиліття стало дуже актуальним і пріоритетним питанням світової екологічної безпеки.

     Крім цього, таке пов’язане з загальною проблемою вичерпання традиційних видобувних енергоресурсів та поступовою їх заміною на відновлювальні та альтернативні джерела енергетики, де застосування такого виду палива у світі стає щороку популярнішим як у приватних користувачів, так і у промисловості, про що свідчить загальна динаміка приросту виробництва та реалізації твердопаливних котлів.  

GtU 2019
ПЕРЕДЗВОНІТЬ МЕНІ
+
Передзвоніть мені!