STELA Engineering GmbH, Представительство в Украине
+380 97 952 7556

Производство пеллет. Какую взять сушилку - ленточную или барабанную?

Производство пеллет. Какую взять сушилку - ленточную или барабанную?
Описаны преимущества и недостатки двух типов сушилок: ленточной и барабанной.

10.02.14

Производство пеллетов связано со значительными затратами по предварительной подготовке сырья (древесных отходов и опилок). Прежде чем они вообще попадут в пресс, с ними еще придется повозиться. Как именно – показано на примере производства пеллетов, схематически изображенным на рисунке 1.

Когда производство пеллет еще только начиналось, сухие стружки имелись в достаточном количестве, а главное - дешево. Но по мере роста рынка пеллетов такого удобного сырья уже не хватало на всех. Теперь приходится использовать свежие, то есть сырые стружки, которые нужно предварительно высушить.

В производстве ДСП уже давно была известна технология барабанных сушилок, применяемая до сих пор. Все производители пеллет, строившие свои заводы в 90-е годы, ни о чем другом и не думали, просто устанавливая то, что знали – барабанные сушилки.

Вроде бы, есть решение для сушки сырых стружек. Но на многих лесопилках все еще существовала проблема утилизации: куда девать такие отходы как, например, кору? Почему не сжигать ее для выработки электричества?

Сказано – сделано: установили элек-тростанции. И вдруг появилась масса охлаждающей воды – масса энергии. Что с этим делать? В связи с этим вни-мание очень быстро сосредоточилось на процессе сушки.

Принцип работы барабанной сушилки основан на высокой температуре высу-шивающего воздуха. Чем меньше температура, тем менее эффективна ма-шина. Это создало сложности с применением низкой температуры из про-цессов комбинированного производ-ства тепла и энергии. В начале ново-го столетия к использованию энер-гии сушки стали относиться все более внимательно. Предприятиям, желающим производить пеллеты с предвари-тельной сушкой, пришлось задуматься и над другими системами. Так была открыта возможность использования ленточной сушилки для сушки стружек при низких температурах.

Ниже произодится сравнение двух типов сушки, принципиально отличающихся друг от друга.

Источник тепла

Любой процесс сушки предполагает массоперенос воды от высушиваемого продукта (здесь: стружек) к сушильному агенту (это, как правило, воздух). Каждый килограмм воздуха может вобрать в себя при определенной температуре определенный предел количества воды. Чем больше температура воздуха, тем больше воды может удержать воздух. Этот закон физики знает каждый, пользующийся феном в ванной.

 

Рис. 2   Барабанная сушилка в производстве пеллет

 

Чем выше температура, тем больше воды удерживает воздух, иными сло-вами, для устранения определенного количества воды при более высокой температуре требуется меньше массы потока воздуха. В этом заключается принцип работы барабаннной сушилки. Как видно из рис. 4, уровень температур в барабанных сушилках значительно выше.

 

Рис. 3  Ленточная сушилка для древесной муки при низких температурах

 

При внимательном рассмотрении схемы становится ясен принцип работы ленточной сушилки. При низком уровне темератур требуется больший поток массы воздуха для испарения воды.

 

Рис. 4 Уровни температур обоих типов сушилок

На практике при проектировании приходится таким образом исходить из имеющихся источников тепла. Если доступен только  большой  запас низ- ких температур, например, из процес- са ОРЦ, то ленточная сушилка остается единственной возможностью.

Если же имеются отработанные газы высоких температур, например, из тепловой электростанции, которые не предполагается использовать для каких-либо других целей, например, турбин, то можно подумать об использовании этой энергии для нагрева барабанной сушилки. Этот отработан- ный газ покидает барабанную сушилку по окончании процесса сушки все еще на довольно высоком уровне температур ( > > 100 °C), так как барабанная сушилка, к сожалению, не может использовать энергию рационально и полностью. Поэтому теперь уже существуют установки, позволяющие использовать богатый теплом отработанный газ из барабанной сушилки еще раз, например, для предварительной сушки древесной муки в ленточной сушилке.

Выброс пыли

В барабанной сушилке высушиваемый продукт (здесь: древесная мука), постоянно находясь в движении, выбрасывается в поток воздуха. Этим обеспечивается постоянный контакт отдельных  частиц  с  горячим  воздухом вокруг и быстрое высушивание. Но, к сожалению, это означает и побочный эффект: этот поток захватывает много частиц, особенно мелких, которые потом попадают в отработанный воздух. Чтобы справиться с этой пылевой эмиссией, к барабанной сушилке всегда требуется еще и фильтр, по крайней мере циклон на выходе воздуха. В некоторых машинах отработанный воздух для этого сжигают, если воздушный поток не очень большой.

В ленточных сушилках никаких фильтров или подобных приспособлений быть не может. При сравнительно большом потоке воздуха необходимые фильтры обошлись бы очень дорого, и весь процесс стал бы неприемлемым. Поэтому при разработке современной ленточной сушилки нужно было придумать такую конструкцию, чтобы пыль оставалась в сушилке, а не выдувалась в отработанный воздух. Сегодня распространены тканые синтетические ленты с очень мелкими ячейками (см. рис.5) с положительным побочным эффектом фильтра.

Рис. 5. Синтетическая лента в ленточной сушилке

Вместе со специальным ноу-хау для уплотнения ленты на входе, выходе продукта и на сторонах такие «ленты-фильтры» гарантируют малую пылевую эмиссию - меньше 10 мг на 1 м³ потока воздуха.

 

Рис. 6. Древесная мука в ленточной сушилке

 

Равномерность конечного продукта

Процесс пеллетирования требует точного соблюдения определенной влажности исходного материала (стружек). Если влажность меньше 10 %, то перед пеллетирующим прессом нужно добавлять воды, иначе силы в прессе станут слишком большими и скоро приведут к износу. А если влажность выше 12 %, то пеллеты просто распадутся. Образуется много пыли, которая в них так и останется и в конце концов попадет и в пеллетный бункер их покупателя. Параметры сгорания таких пеллет будут плохими, и при сжигании будет образовываться много золы.

Благодаря потоку воздуха в барабанной сушилке мелкие частицы и высушиваются быстрее, и быстрее и транспортируются через нее. Грубые части- цы, соответственно, медленнее. Вроде бы, хороший аргумент в пользу барабанной сушилки. Но проблема в том, что потоком продукта нельзя управлять. Как движутся отдельные частицы – статистика случая, и результат окончательного равномерного высушивания гарантировать невозможно. Можно, правда, регулировать влажность и расход воздуха, но это не так просто. Время пребывания продукта в сушилке очень коротко (от нескольких секунд до нескольких минут). Если же через каждые пару секунд менять время пребывания с помощью частотного преобразователя, то это приведет к неуправляемым теплопотерям, что соответственно скажется и на генераторе тепла.

В ленточной сушилке частицы пребывают дольше, поэтому потребление тепла стабильнее. Настроить конечную влажность значительно проще. Кроме того, более долгое время сушки способствует лучшему равномерному распределению влаги. Регулировать влажность в таких сушилках гораздо удобнее – соответствующие устройства регулирования влаги входят уже в ее базовое оборудование.

Пожаробезопасность

О риске пожаров можно было бы и не писать отдельно. Выше температура – выше риск пожара. Барабанная сушилка в этом отношении становится настоящей проблемой пожаробезопасности, что подтвердилось многочисленными взрывами на производствах во всем мире. Логично, но требует более подробного описания.

Барабанная сушилка обычно нагревается напрямую  - газы, отработанные в процессе генерации тепла, поступают прямо в сушилку. Эти газы никогда нельзя полностью очистить, поэтому в сушилку всегда попадают маленькие искры. В 99,999 % случаев они не оказывают никакого влияния и возго- рания не вызывают. Но минимальный риск все равно остается. Опыт полностью подтверждает это, и многие пользователи считают, что пожар «только раз в году» – это нормально, как день рождения.

Но будет ли это справедливо и для ленточной сушилки? Никак. Древесная мука не будет выдуваться в воздух, она остается лежать на ленте. При большом потоке массы воздуха в результате получается, что концентрация пыли в нем так мала, что не доходит даже до самого нижнего предела взрывобезопасности по норме АТEX. Согласно  норме ATEX,  ниже  минимального предела концентрации пыли, а также выше максимального взрыв физически не возможен из-за отсутствия соответствующей пропорции возгораемого вещества и кислорода. А когда нет даже и источника возгорания (при косвенном нагреве искр нет!), то риск пожара еще меньше. Автору данной статьи известен единственный в мире случай возникновения пожара в ленточной сушилке древесной муки: кто-то бросил окурок.

Другие факторы, влияющие на качество пеллет

Пеллеты  - ни что иное, как спрессованная древесна мука плюс максимум 1 % добавок, например, маисовый крахмал. Форму им придает и сохраняет лигнин, содержащийся в древесине. Во время процесса прессования лиг-нин переходит в жидкое состояние, а при охлаждении, застывая, связывает пеллеты и придает им форму.

В связи с этим становится важным в течение всех процессов предваритель-ной обработки сырья до прессования сохранить в нем лигнин, который потом будет нужен в качестве «клея».

Процесс ожижения лигнина происходит при высоких температурах пресса в результате трения. Но если температура высокая, этот процесс начнется всегда, то есть в  барабанной сушилке тоже. При преобладающих там высоких температурах испаряется не только вода, но и часть лигнина. 

Интересные результаты показало одно французское исследование (институт биоэнергии  ITEBE): содержание золы в сожженных пеллетах, высушенных перед этим в барабанной сушилке, было 0,8 % от общей массы, а высушенных в ленточной сушилке всего 0,5% (источник: pellet industry forum, Штуттгарт 2008). Разница 0,3% - довольно высокий показатель.

Рис. 7  Пеллеты сохраняют форму благодаря лигнину

Требуемая производственная площадь. Это явный плюс барабанной сушилки. Она гораздо компактней, чем сравнимая ленточная. Причина  - опять же объем воздушного потока. Меньший объем потока воздуха требует меньше места. Конечно, это зависит и от других параметров, например, позиционирования вентиляторов, но в общем и целом ленточная сушилка занимает на 70 % -100 % больше места, чем барабанная.

Сравнение объема капиталовложений Сравнивать стоимость сушилок как таковых, без окружения, трудно. Нужно учитывать весь процесс, включая генерацию тепла. Если рассматривать только стоимость инвестиций для сушилки (предполагая, что для ленточная будет работать при 85°C, а барабанная при 500°C), то ленточная будет примерно на 20-30 % дороже.

Но если учитывать производственные расходы, то ленточная сушилка выйдет дешевле, так как она может работать на низких температурах, используя тепло от других процессов. Например, если присутствует ОРЦ, то барабанная сушилка вообще не актуальна. Отработанные газы от барабанной сушили никак нельзя использовать, разве что подавать на дожигание. Если же для этого нет никакого применения, то энергия здесь тратится впустую.

 

 Ленточные сушилки STELA по сравнению с барабанными:

 

- Нет риска возникновения пожара, так как используется косвенный нагрев;

- Белый цвет пеллет. Опилки не темнеют из-за слишком высокой температуры;

- Белые гранулы необходимы для премиум качества пеллет. На них выше цена!

- Не нужно использовать воздушные фильтры;

- Низкий уровень выбросов пыли в вытяжном воздухе: ок. 4мг/Нм³

- Только один раз в году необходимо проводить работы по техническому обслуживанию

- Отсутствие износа деталей на ленточной сушилке (только примерно раз в 5 лет нужно поменять ленту);

- Ленточная сушилка может работать с более низкими температурами, например, около 100 °С при использовании горячей воды;

- Меньше потребление энергии. (ок 0,85 кВтч / кг гранул);

- Ленточная сушилка работает в автоматическом режиме (контроль оператора нужен только для запуска и остановки сушилки);

- Экологически дружелюбное сушение из-за низкого потребления энергии и практически нулевых выбросов пыли;

- Если вы инвестируете в ленточную сушилку STELA - Вы можете быть уверены, что не тратите свои деньги зря;

- Ленточную сушилку можно использовать для сушения большого количества продуктов;

- Ленточная сушилки STELA имеют очень надежную конструкцию, мы произвели более чем 140 ленточных сушилок для производства гранул, которые суммарно сушат сырье для производства более 5 млн. т пеллет в год

- Все успешные пеллетные производства в Европе и России используют ленточные сушилки, только старые производители используют барабанные;

Решайте, Ваши конкуренты наверняка выберут ленточную сушилку!

Автор статьи: Томас Лаксхубер

STELA Laxhuber GmbH

 

 

 

 

Источник: Stela Laxhuber GMbH, Thomas Laxhuber

Предыдущие статьи
Контакты
  • Телефон:
    +380994877622, Элеваторное оборудование
    +380979527556, Зерносушилки
    +380957817633, Ленточные сушилки
    +380975621783, Отдел сервиса
  • Контактное лицо:
    Януш Андрей, Габик Эдуард
  • Адрес:
    офисный центр "СЕНСЕЙ", оф. 309а, ул. Антонова, 8а, с. Чайки, Киево-Святошинский район, Киевская область, 08135, Украина
  • Email:
    stela_kiev@i.ua
Карта