Виробництво пелет. Яку взяти сушарку - стрічкову або барабанну?

Виробництво пелетів пов'язано зі значними витратами за попередньої підготовки сировини (деревних відходів і тирси). Перш ніж вони взагалі потраплять в прес, з ними ще доведеться повозитися. Як саме – показано на прикладі виробництва пелетів, схематично зображеною на рисунку 1.

Коли виробництво пелет ще тільки починалося, сухі стружки були в достатній кількості, а головне - дешево. Але по мірі зростання ринку пелетів такого зручного сировини вже не вистачало на всіх. Тепер доводиться використовувати свіжі, тобто сирі стружки, які потрібно попередньо висушити.

У виробництві ДСП вже давно була відома технологія барабанних сушарок, застосовувана дотепер. Всі виробники пелет, будували свої заводи в 90-ті роки, ні про що інше не думали, просто встановлюючи те, що знали – барабанні сушарки.

Начебто, є рішення для сушіння сирих стружок. Але на багатьох лісопилках все ще існувала проблема утилізації: куди подіти такі відходи як, наприклад, кору? Чому не спалювати її для вироблення електрики?

Сказано – зроблено: встановили електростанції. І раптом з'явилася маса охолоджуючої води – маса енергії. Що з цим робити? У зв'язку з цим увагу дуже швидко зосередилося на процесі сушіння.

Принцип роботи барабанної сушарки заснований на високій температурі высу-шивающего повітря. Чим менше температура, тим менш ефективна машина. Це створило труднощі з застосуванням низької температури з процесів комбінованого виробництва тепла та енергії. На початку ново-го століття використання енергії сушіння стали ставитися все більш уважно. Підприємствам, що бажають виробляти пелети з попередньою сушкою, довелося замислитися і над іншими системами. Так була відкрита можливість використання стрічкової сушарки для сушіння тирси при низьких температурах.

Нижче произодится порівняння двох типів сушіння, принципово відрізняються один від одного.

Джерело тепла

Будь-який процес сушіння передбачає масоперенос води від висушуваного продукту (тут: стружок) до сушильного агенту (це, як правило, повітря). Кожен кілограм повітря може увібрати в себе при певній температурі певний межа кількості води. Чим більше температура повітря, тим більше води може втримати повітря. Цей закон фізики знає кожен, що користується феном у ванній.

Рис. 2 Барабанна сушарка у виробництві пелет

Чим вище температура, тим більше води утримує повітря, іншими словами, для усунення певної кількості води при більш високій температурі потрібно менше маси потоку повітря. У цьому полягає принцип роботи барабаннной сушарки. Як видно з рис. 4, рівень температур у барабанних сушарках значно вище.

Рис. 3 Стрічкова сушарка для деревної борошна при низьких температурах

При уважному розгляді схеми стає зрозумілий принцип роботи стрічкової сушарки. При низькому рівні темератур вимагається більший потік маси повітря для випаровування води.

Рис. 4 Рівні температур обох типів сушарок

На практиці при проектуванні доводиться таким чином виходити з наявних джерел тепла. Якщо доступний тільки великий запас низ - ких температур, наприклад, процес - са ОРЦ, то стрічкова сушарка залишається єдиною можливістю.

Якщо ж є відпрацьовані гази високих температур, наприклад, з теплової електростанції, які передбачається використовувати для будь-яких інших цілей, наприклад, турбін, то можна подумати про використання цієї енергії для нагрівання барабанної сушарки. Цей відпрацьований - ний газ залишає барабанну сушарку після закінчення процесу сушіння все ще на досить високому рівні температур ( > > 100 °C), оскільки барабанна сушарка, на жаль, не може використовувати енергію раціонально та повністю. Тому тепер вже існують установки, що дозволяють використовувати багатий теплом відпрацьований газ з барабанної сушарки ще раз, наприклад, для попереднього сушіння деревної муки у стрічковій сушарці.

Викид пилу

В барабанній сушарці высушиваемый продукт (тут: деревне борошно), постійно перебуваючи в русі, викидається в потік повітря. Цим забезпечується постійний контакт окремих частинок з гарячим повітрям навколо і швидке висушування. Але, на жаль, це означає і побічний ефект: цей потік захоплює багато частинок, особливо дрібних, які потім потрапляють в відпрацьоване повітря. Щоб справитися з цією пиловий емісією, до барабанній сушарці завжди потрібно ще й фільтр, принаймні циклон на виході повітря. У деяких машинах відпрацьоване повітря для цього спалюють, якщо повітряний потік не дуже великий.

У стрічкових сушарках ніяких фільтрів або подібних пристосувань бути не може. При порівняно великому потоці повітря необхідні фільтри обійшлися б дуже дорого, і весь процес став би неприйнятним. Тому при розробці сучасної стрічкової сушарки потрібно було придумати таку конструкцію, щоб пил залишалася в сушарці, а не видувалася в відпрацьоване повітря. Сьогодні поширені ткані синтетичні стрічки з дуже дрібними отворами (див. рис.5) з позитивним побічним ефектом фільтра.

Рис. 5. Синтетична стрічка у стрічковій сушарці

Разом зі спеціальним ноу-хау для ущільнення стрічки на вході, виході продукту і на сторонах такі «стрічки-фільтри» гарантують малу пылевую емісію - менше 10 мг на 1 м3 потоку повітря.

Рис. 6. Деревне борошно у стрічковій сушарці

Рівномірність кінцевого продукту

Процес пеллетирования вимагає точного дотримання певної вологості вихідного матеріалу (стружок). Якщо вологість менша 10 %, то перед пеллетирующим пресом потрібно додавати води, інакше сили в пресі стануть надто великими і скоро приведуть до зносу. А якщо вологість не вище 12 %, то пелети просто розпадуться. Утворюється багато пилу, яка в них так і залишиться і врешті-решт потрапить і в пелетний бункер їх покупця. Параметри згоряння таких пелет будуть поганими, і при спалюванні буде утворюватися багато золи.

Завдяки потоку повітря в барабанній сушарці дрібні частинки і висушуються швидше, і швидше і транспортуються через неї. Грубі частини - біття, відповідно, повільніше. Начебто, хороший аргумент на користь барабанної сушарки. Але проблема в тому, що потоком продукту не можна керувати. Як рухаються окремі частинки – статистика випадку, і результат остаточного рівномірного висушування гарантувати неможливо. Можна, правда, регулювати вологість і витрата повітря, але це не так просто. Час перебування продукту в сушарці дуже коротко (від декількох секунд до декількох хвилин). Якщо ж через кожні пару секунд змінювати час перебування з допомогою частотного перетворювача, то це призведе до некерованим тепловтратам, що відповідно позначиться і на генераторі тепла.

У стрічковій сушарці частинки перебувають довше, тому споживання тепла стабільніше. Налаштувати кінцеву вологість значно простіше. Крім того, більш довгий час сушіння сприяє кращому рівномірному розподілу вологи. Регулювати вологість у таких сушарках набагато зручніше – відповідні пристрої регулювання вологи входять вже в її базове устаткування.

Пожежна безпека

Про ризик пожеж можна було б і не писати окремо. Вище температура – вище ризик пожежі. Барабанна сушарка в цьому відношенні стає справжньою проблемою пожежної безпеки, що підтвердилося численними вибухами на виробництвах у всьому світі. Логічно, але вимагає більш докладного опису.

Барабанна сушарка зазвичай нагрівається безпосередньо - гази, відпрацьовані у процесі генерації тепла, що надходять прямо в сушарку. Ці гази ніколи не можна повністю очистити, тому в сушарку завжди потрапляють маленькі іскри. У 99,999 % випадків вони не мають жодного впливу і возго - ранія не викликають. Але мінімальний ризик все одно залишається. Досвід повністю підтверджує це, і багато користувачів вважають, що пожежа «тільки раз на рік» – це нормально, як день народження.

Але чи буде це справедливо і для стрічкової сушарки? Аж ніяк. Деревна мука не буде видувати в повітря, вона залишається лежати на стрічці. При великому потоці маси повітря в результаті виходить, що концентрація пилу в ньому так мала, що не доходить навіть до самої нижньої межі вибухонебезпеки за нормою АТЕХ. Згідно нормі ATEX, нижче мінімальної межі концентрації пилу, а також вище максимального вибух фізично не можливий через відсутність відповідної пропорції возгораемого речовини і кисню. А коли немає навіть і джерела загоряння (при непрямому нагріванні іскор немає!), то ризик пожежі ще менше. Автору даної статті відомий єдиний у світі випадок виникнення пожежі у стрічковій сушарці деревної муки: хтось кинув недопалок.

Інші фактори, що впливають на якість пелет

Пелети - ні що інше, як спресована древесна борошно плюс максимум 1 % добавок, наприклад, маїсовий крохмаль. Форму їм додає і зберігає лігнін, що міститься в деревині. Під час процесу пресування ліг-нін переходить в рідкий стан, а при охолодженні, застигаючи, пов'язує пелети і надає їм форму.

У зв'язку з цим стає важливим протягом всіх процесів попе-ної обробки сировини до пресування зберегти в ньому лігнін, який потім буде потрібен у якості «клею».

Процес зрідження лігніну відбувається при високих температурах преса в результаті тертя. Але якщо температура висока, цей процес розпочнеться завжди, тобто в барабанній сушарці теж. При переважаючих там високих температурах випаровується не тільки вода, але і частина лігніну.

Цікаві результати показало одне французьке дослідження (інститут біоенергії ITEBE): вміст золи в спалених пелетах, висушених перед цим у барабанній сушарці, було 0,8 % від загальної маси, а висушених у стрічковій сушарці всього 0,5% (джерело: pellet industry forum, Штуттгарт 2008). Різниця 0,3% - досить високий показник.

Рис. 7 Пелети зберігають форму завдяки лигнину

Необхідна виробнича площа. Це явний плюс барабанної сушарки. Вона набагато компактніші, ніж порівнянна стрічкова. Причина - знову ж обсяг повітряного потоку. Менший об'єм потоку повітря вимагає менше місця. Звичайно, це залежить і від інших параметрів, наприклад, позиціонування вентиляторів, але в загальному і цілому стрічкова сушарка займає на 70 % -100 % більше місця, ніж барабанна.

Порівняння обсягу капіталовкладень Порівнювати вартість сушарок як таких, без оточення, важко. Потрібно враховувати весь процес, включаючи генерацію тепла. Якщо розглядати тільки вартість інвестицій для сушарки (припускаючи, що для стрічкова буде працювати при 85°C, а барабанна при 500°C), то стрічкова буде приблизно на 20-30 % дорожче.

Але якщо враховувати виробничі витрати, то стрічкова сушарка вийде дешевше, так як вона може працювати на низьких температурах, використовуючи тепло від інших процесів. Наприклад, якщо присутній ОРЦ, то барабанна сушарка взагалі не актуальна. Відпрацьовані гази від барабанної сушили ніяк не можна використовувати, хіба що подавати на допалювання. Якщо ж для цього немає ніякого застосування, то енергія тут витрачається марно.

Стрічкові сушарки STELA порівняно з барабанними:

- Немає ризику виникнення пожежі, так як використовується непрямий нагрів;

- Білий колір пелет. Тирса не темніють з-за дуже високої температури;

- Білі гранули необхідні для преміум якості пелет. На них вище ціна!

- Не потрібно використовувати повітряні фільтри;

- Низький рівень викидів пилу у витяжній повітрі: ок. 4мг/М3

- Тільки один раз на рік необхідно проводити роботи з технічного обслуговування

- Відсутність зносу деталей на стрічковій сушарці (тільки приблизно раз в 5 років потрібно поміняти стрічку);

- Стрічкова сушарка може працювати з більш низькими температурами, наприклад, близько 100 °С при використанні гарячої води;

- Менше споживання енергії. (ок 0,85 квтг / кг гранул);

- Стрічкова сушарка працює в автоматичному режимі (контроль оператора потрібен лише для запуску і зупинки сушарки);

- Екологічно дружнє сушіння з-за низького споживання енергії і практично нульових викидів пилу;

- Якщо ви інвестуєте в стрічкову сушарку STELA - Ви можете бути впевнені, що не витрачаєте свої гроші даремно;

- Стрічкову сушарку можна використовувати для сушіння великої кількості продуктів;

- Стрічкова сушарки STELA мають дуже надійну конструкцію, ми виробили більш ніж 140 стрічкових сушарок для виробництва гранул, які сумарно сушать сировину для виробництва більш 5 млн. т пелет в рік

- Всі успішні пелетні виробництва в Європі і Росії використовують стрічкові сушарки, тільки старі виробники використовують барабанні;

Вирішуйте, Ваші конкуренти напевно виберуть стрічкову сушарку!

Автор статті: Томас Лаксхубер

STELA Laxhuber GmbH