"Топливные брикеты как способ решения проблем утилизации растительных отходов."

В последние несколько лет в России активно внедряются современные технологии переработки растительных отходов. Компания «ЖАСКО» - ведущий поставщик оборудования для брикетирования различного вида сырья. Например, установка брикетирования УБО-1 предназначена для получения кормовых и топливных брикетов с применением связующего. Установка брикетирования торфа УБТ-1 используется для переработки в топливные брикеты торфа с различными горючими добавками или без них. Наибольшим спросом у предприятий агропромышленного комплекса и лесоперерабатывающей промышленности пользуется установка брикетирования отходов УБО-2.

Установка брикетирования растительных отходов УБО-2 позволяет получать высококачественные топливные брикеты из широкого многообразия отходов растительного происхождения: опилок, стружки (например, на предприятиях лесоперерабатывающей промышленности), лузги подсолнечника, шелухи, костры льна, соломы (на предприятиях агропромышленного комплекса). Чаще всего для брикетирования используются отходы производства, имеющие изначально отрицательную стоимость в связи с необходимостью затрат на их хранение и утилизацию.

Установка реализует технологию баротермической переработки (прессование при высокой температуре) и может работать как автономно, так и в составе линии. Прессование является одним из основных процессов в технологии брикетирования растительных отходов без добавления связующего. В качестве связующих элементов здесь выступают вещества, содержащиеся в клетках растений и выделяющиеся в процессе прессования брикетов. Превращение измельченной растительной массы в прочный брикет обеспечивается как физико-механическими свойствами материала, так и условиями протекания процесса брикетирования.

Топливные брикеты, получаемые на установке УБО-2, обладают рядом неоспоримых преимуществ по сравнению с другими видами топлива. Это:

Возможность использования топливных брикетов в котлах любой мощности - от отопления частных домов до крупной ТЭЦ. Брикеты легче подавать в топочную камеру в сравнении с небрикетированными отходами.

Сгорание брикетов происходит более эффективно - количество остатков (золы) не превышает 0,5-1% от общего объема используемого топлива (зольность некоторых сортов угля достигает 30-40%), а зола может использоваться как калийное удобрение.

Теплотворная способность брикетов составляет 4,5 - 5 кВт/кг, что в 1,5 раза больше, чем у древесины, и сравнима с углем. Это значит, по данным ВНИИ ТП, что одного брикета весом около 1 килограмма достаточно для обогрева дома площадью 50 кв. метров в течение одного часа. Очевидна выгодность использования топливных брикетов для потребителя при существующих закупочных ценах. Ведь при сжигании 1000 кг топливных брикетов выделяется столько же тепловой энергии, как при сжигании: 1600 кг древесины, 478 куб.м газа, 500 л дизельного топлива, 1000 кг угля, 685 л мазута.

Низкая себестоимость производства брикетов - ещё одно важное преимущество.

Брикеты - экологически чистый продукт: без химических добавок и склеивающих веществ, производятся из натуральных, необработанных никакими химическими препаратами растительных отходов. При сжигании брикеты оказывают минимальное негативное воздействие на окружающую среду.

Брикеты уплотнены в 4-12 раз, в результате чего повышается эффективность транспортных перевозок и уменьшается площадь складирования.

Кроме того, брикеты хорошо разгораются, отличаются длительным горением без искрообразования, их тепло воспринимается как более приятное, чем тепло, получаемое из угля, легкого мазута или природного газа.

Благодаря вышеперечисленным качествам, такие брикеты обладают высокой конкурентоспособностью по сравнению с другими видами топлива и рынок топливных брикетов растет быстрыми темпами.

Устройство и принцип работы установки УБО-2

Установка УБО-2 состоит из нескольких конструктивных элементов, основными из которых являются: головка экструдера, рама, главный привод (мощностью 45 кВт), ворошитель (мощностью 2,2 кВт), кольцевые нагреватели (суммарной мощностью 6 кВт), приемный бункер.

Рама пресса - металлическая цельносварная конструкция, к которой крепятся все остальные детали и узлы. В раму встроен шкаф управления с панелью управления установкой.

Исходный продукт непрерывно поступает в приемный бункер, где расположен ворошитель. Ворошитель предотвращает слеживание, «зависание» продукта и обеспечивает его равномерное поступление в полость головки экструдера.

Головка экструдера - главный агрегат установки. В ней расположен формующий узел, состоящий из стальной муфты с нагревателями, формующих втулок - конической и шестигранной, и шнека прессующего, именно здесь происходит формирование непрерывного брикета шестигранной формы.

Первоначально продукт попадает в камеру головки и по мере ее заполнения шнек подает исходное сырье в коническую часть втулки, где происходит прессование. Усилия от прессующего шнека уплотняют смесь по всему сечению. Под действием сил сжатия и температуры естественное связующее (лигнин) пластифицируется. При этом на поверхности и внутреннем отверстии вдоль оси брикета образуется науглероженный слой, который служит в качестве защитной гидрофобной оболочки в процессе хранения и транспортировки брикета, а также является как бы смазкой и способствует легкому прохождению брикета внутри втулки. Коническое исполнение хвостовика прессующего шнека также способствует повышению плотности брикета. Шнек работает под высокими нагрузками при давлении до 200МПа и температуре до 300С, это самая быстроизнашивающаяся часть установки, требующая регулярного восстановления.

Из экструдера непрерывно выходящий брус попадает на направляющий желоб. Выход дыма и газов в процессе получения брикетов осуществляется через центральное отверстие брикета. Необходимо обеспечить отвод этих газов, для чего рекомендуется устройство принудительной вентиляции - вытяжка.

После остывания брус раскраивается на брикеты необходимой длины и складируется с последующей упаковкой и отправкой потребителю. Общепринятая длина брикета 20-30 см. При производстве брикетов для массового использования в котельных установках и автоматической загрузки котлов на прессе можно получать брикеты длиной 3-5 см, которые транспортируются в контейнерах или мешках. Для этого делительное устройство перенастраивается на необходимый шаг.

Установка УБО-2 имеет сертификат, что подтверждает её соответствие российским стандартам.

Основными достоинствами УБО- 2 являются высокая производительность, надежность, простота эксплуатации и универсальность. К отличительным особенностям установки, которые неизменно отмечают её пользователи, относятся:

малые издержки на монтаж, быстрый ввод в эксплуатацию;
удобная и быстрая замена шнеков при необходимости;
крепление к корпусу рабочей головки, обеспечивающее отсоединение за минуту разогретой головки для замены шнека;
конструкция нагревателя, позволяющая быстро выходить на рабочий температурный режим, снизить потребление электроэнергии, а также быстро производить замену нагревательных элементов;
конструкция подшипникового узла приводного вала, обеспечивающая максимальную наработку до капитального ремонта.

Основное требование к исходному сырью: влажность прессуемого материала - 4-10%, фракционный состав - до 8 мм. При наличии более влажного и крупного исходного продукта необходимо его предварительное измельчение и сушка (сопутствующее оборудование также поставляется компанией «ЖАСКО»).

Основным фактором, определяющим механическую прочность, водостойкость и калорийность брикета, являются его плотность. Чем плотнее брикет, тем выше показатели его качества. Чем ниже плотность брикетов, тем меньше их калорийность. Например, при плотности брикета 650- 750 кг/м3 калорийность равна 12-14 МДж/кг; при плотности 1200-1300 кг/м3 калорийность составляет 25- 31 МДж/кг.

Качество брикетов в значительной мере зависит от влажности исходной смеси. Различают оптимальную и критическую влажности. Оптимальная влажность - 4-10 %, при ней достигаются наилучшие механические характеристики брикетов. Однако, надо учитывать, что для некоторых видов сырья верхним пределом влажности является 6-8%. Критической называется влажность, при которой возможно образование брикетов, но в нем появляются трещины, брикет товарного вида не имеет. Критическая влажность находится в пределах 10-15 %. При более высокой влажности полученный брикет «разорвет» внутренним давлением влаги, образовавшимся при сжатии измельченной массы.

Для специалистов хотелось бы остановиться на особенностях работы установки на различном сырье и получаемых брикетах:

Опыт эксплуатации установки УБО-2 показывает: Производительность установки существенно зависит от насыпной массы исходного сырья и качества его подготовки: влажности, фракционного состава, и условий брикетирования (температуры прессования, скорости подачи сырья). Давление, которое создается в прессующей камере УБО-2, достаточно для получения брикета плотностью до 1400 кг/м3 .

Топливные брикеты, получаемые на установке УБО-2, представляют собой шестигранный брус с шириной грани 35 мм.

Производительность установки УБО-2 при работе на различном сырье, а также плотность получаемого брикета представлены в таблице.

Результаты испытаний установки УБО-2 на различном сырье

Теплотворная способность топливного брикета зависит от вида исходного сырья и влажности брикета и составляет 18-29 МДж/кг. Наибольшая теплотворная способность у брикетов из опилок твердых пород древесины, например дуба, она достигает 29 МДж/кг. У сосновых опилок она существенно ниже 17-20МДж/кг. Теплотворная способность брикетов из лузги подсолнечника- 18-24 МДж/кг.

Помимо приведенных видов сырья установка УБО-2, как уже говорилось, также позволяет брикетировать солому, костру льна, шелуху, отходы элеваторов. Средняя теплотворная способность брикетов в этом случае - 17-22 МДж/кг. Для уточнения плотности брикетов из данных видов сырья и производительности установки необходимо проведение дополнительных испытаний, так как эти характеристики сильно колеблются. При всех видах используемого сырья брикет получается экологически чистый, сера, хлор, канцерогены, радиоактивность - отсутствуют.

Средняя зольность брикетов - 0,4 - 1,5 % от объема брикета, при этом при брикетировании соломы зольность несколько выше.

Установка УБО-2 может эксплуатироваться как отдельно так и в комплекте с сопутствующим оборудованием для выполнения дополнительных операций. Технологический процесс брикетирования может состоять из следующих этапов: сбор отходов, их измельчение, накопление, сортировка, сушка, непосредственно брикетирование, расфасовку, складирование брикетов.

Для использования крупноразмерных отходов в производстве брикетов их необходимо измельчить. В зависимости от размеров отходов, технология их измельчения может быть:

Одностадийная - измельчение исходного сырья (щепы, стружки, соломы, костры льна, травы - длиной менее 10 см) в мелкую массу пригодную для прессования. Для такого измельчения рекомендуется молотковая дробилка АДМ.

Двухстадийная технология - на начальном этапе кусковые отходы древесины измельчают в щепу или дробленку на рубильных машинах, а солому камыш костру льна, стебли различных растений измельчают до 8-10 см длиной на установке АИК. Затем проводят доизмельчение сырья аналогично одностадийному измельчению.

Типоразмер рубильной машины и молотковой дробилки выбирается также с учетом необходимой производительности. Для сушки сырья используются барабанные сушилки непрерывного действия.

При расчете экономической эффективности эксплуатации УБО- 2 необходимо учитывать, что стоимость брикетов зависит от вида использованного сырья, от региона покупателя и составляет 2 000-8 000 рублей за тонну. Также при расчете надо учесть ежемесячные затраты: на электроэнергию, транспортные расходы, амортизацию и износ оборудования, затраты на сушку влажного исходного сырья, зарплата, расходы на продвижение и рекламу продукции. Так как чаще всего используются отходы собственного производства или отходы других производств, которые отдают их на бесплатной основе для снижения расходов на утилизацию, то расходы на сырьё нулевые. Производительность установки брикетирования УБО-2 зависит от вида используемого сырья и, как уже говорилось, составляет 450-750 кг/час. Ориентировочная рентабельность производства с учетом вышеизложенных факторов приведена в сводной таблице.

Таблица: Ориентировочная прибыль за месяц, тыс.руб.

При проведении экономической оценки не был учтен ряд косвенных выгод предприятия: снижение расходов на вывоз отходов и их утилизацию на свалках, убытки от оплаты за загрязнение окружающей среды, освобождение дополнительных площадей, занятых под складирование отходов и т.д.

Таким образом, подводя итог вышесказанному, можно сделать вывод, что использование установки УБО-2 для брикетирования растительных отходов - это путь к повышению безотходности производства и получению дополнительных доходов от продажи пользующихся спросом на рынке топливных брикетов.