urządzenia do produkcji paliwa z biomasy, Artykuły prasowe z instalacji sanitarnych [ Pobierz całość w formacie PDF ]
ENERGIE ODNAWIALNE
2
Alfred Adamczewski
Na u¿ytek domowy i do produkcji masowej
Urz¹dzenia do produkcji paliwa
z biomasy
Uprawy roœlin energetycznych i pozyski-
wanie z nich biomasy to dopiero pierw-
szy etap produkcji biopaliw. Uzyskanie
pe³nowartoœciowego, przystosowanego
do spalania w kot³ach wsadu paliwowe-
go wymaga wielu dodatkowych procesów
jak: suszenie, zrêbkowanie, brykietowa-
nie, itp. W artykule omówiono maszyny
i technologie do produkcji biopaliw,
z uwagi na du¿¹ iloœæ rozwi¹zañ i typo-
szeregów urz¹dzeñ zakres materia³u
ograniczono do zastosowañ typowych
w gospodarstwach rolnych lub ma³ych
zak³adach produkcyjnych.
Rêbak mobilny
Rêbak
wykorzystuj
¹cy napêd
traktora,
idealny do
pracy
w lesie
Ogrodowy rêbak do ga³êzi o œrednicy do 45 mm
dostêpny w wersji jedno lub trójfazowej
baka jest szybkoobrotowa tarcza tn¹ca
wyposa¿ona w szereg ostrzy. Zrêbkowa-
ny materia³ podawany jest do leja zasy-
powego, na koñcu którego znajduj¹ siê
walce wci¹gaj¹ce. Wci¹gniête ga³êzie
przechodz¹ do tarczy, gdzie nastêpuje
ich rozdrabnianie. Ukszta³towanie tar-
czy zapewnia jednoczeœnie wyrzut zrê-
Zrêbkowanie
Zrêbki, to drobne kawa³ki drewna o d³u-
goœci 1-3 cm uzyskane w procesie mecha-
nicznego rozdrabniania. Po wysuszeniu
mog¹ byæ stosowane jako gotowe paliwo
lub jako surowiec wyjœciowy do produkcji
brykietów i pelletów.
Zrêbki mo¿na uzyskiwaæ z upraw roœlin
energetycznych, upraw leœnych, a tak¿e
ga³êzi i drzew usuwanych w procesach
przeœwietleñ w parkach, wiatro³omów,
etc. Du¿a iloœæ zrêbków wytwarzana jest
w przemyœle tartacznym.
Do produkcji zrêbków s³u¿¹ maszyny
zwane rêbakami, m³ynami lub kru-
szarkami. Rêbaki na potrzeby gospo-
darstw rolnych czy zak³adów zieleni
miejskiej wytwarzane s¹ jako stacjonarne
i mobilne. Urz¹dzenia stacjonarne maj¹
najczêœciej napêd elektryczny, mobilne –
silnik spalinowy.
Ró¿ne biopaliwa, a wiêc ró¿ne sposoby przygotowania biomasy
Materia³em wyjœciowym do produkcji biopaliw mo¿e byæ:
- s³oma pozyskana z roœlin energetycznych;
- ga³êzie drzew i krzewów, odpady leœne;
- trociny i wióry z produkcji tartacznej, trociny z przemys³u meblarskiego;
- biomasa z upraw rolnych, itp.
Biomasa bezpoœrednio po zbiorach roœlin energetycznych nie nadaje siê najczêœciej do u¿ycia i wymaga obni-
¿enia wilgotnoœci. Zapobiega to gniciu i wyd³u¿a okres przechowywania biomasy, zwiêksza te¿ jej wartoœæ ener-
getyczn¹. Suszenie biomasy mo¿na prowadziæ w miejscu zbioru np. poprzez ustawienie jej w stosy (wierzba
energetyczna, miskanty) lub w specjalnych urz¹dzeniach (suszarnie bêbnowe, taœmowe, fluidalne). Drugie roz-
wi¹zanie stosowane jest dla materia³u wstêpnie rozdrobnionego w procesie zrêbkowania.
S³omê zbo¿ow¹ zaleca siê przetrzymaæ na polu przez okres 0,5-1,0 roku. W tym czasie zostaje ona poddana
wp³ywom warunków atmosferycznych (wielokrotne mokniêcie i suszenie), dziêki czemu wyp³ukuj¹ siê z niej po-
zosta³oœci z nawozów i œrodków ochrony roœlin. Uzyskany materia³ (tzw. s³oma szara) ma du¿¹ wartoœæ energe-
tyczn¹ i mniejsz¹ zawartoœæ popio³u.
S³oma z rzepaku nie powinna byæ stosowana do brykietowania, brykiety takie s¹ nietrwa³e, ³atwo talarkuj¹
na drobne kr¹¿ki. Mo¿na natomiast stosowaæ s³omê rzepakow¹ jako domieszki (25-30%) do s³omy ze zbó¿.
Rêbaki produkowane s¹ w szerokim za-
kresie wydajnoœci, od ma³ych urz¹dzeñ
ogrodowych wytwarzaj¹cych do 1 m
3
/h
zrêbek i rozdrabniaj¹cych tylko niewiel-
kie ga³êzie o maksymalnej œrednicy
7 cm, poprzez bardziej profesjonalne
jednostki o wydajnoœci 2-10 m
3
/h po
urz¹dzenia przemys³owe zdolne roz-
drabniaæ nawet ca³e drzewa. Sercem rê-
Biomasa z kolei na pellety musi byæ bardzo rozdrobniona, wielkoœæ zrêbka nie powinna przekraczaæ 3 mm.
Musi byæ te¿ pozbawiona zanieczyszczeñ z piasku, py³u drzewnego, ziemi, metalu itp. Wszystkie te zanieczysz-
czenia wp³ywaj¹ na zapychanie siê otworów w matrycy. Generalnie najlepiej nadaj¹ siê na pellety wióry z za-
k³adów meblarskich, s¹ one zwykle niskiej wilgotnoœci i wysokiej czystoœci. Na zachodzie osi¹gaj¹ wysokie ce-
ny w handlu. Proces pelletyzacji powoduje znaczne zagêszczenie materia³u, do wyprodukowania 1 m
3
pelletów
potrzeba œrednio 6 m
3
wiórów.
www.polskiinstalator.com.pl
ENERGIE ODNAWIALNE
3
bek na zasadzie wiatraka. W ma³ych
urz¹dzeniach wyrzutnia jest workowana,
w du¿ych – skierowana do podstawione-
go wózka.
M³yny i kruszarki znajduj¹ zastosowanie
w przypadku koniecznoœci wtórnego roz-
drobnienia zrêbek do wielkoœci wymaga-
nej w procesie pelletyzacji. Stosowane s¹
tutaj dwie technologie:
- m³yny m³otkowe,
- m³yny no¿owe, zwane te¿ skrawarkami
lub wiórkarkami no¿owymi.
M³yny m³otkowe dzia³aj¹ na zasadzie
mechanicznego rozbijania zrêbek na
mniejsze wióry. Wymagaj¹ materia³u
o stosunkowo ma³ej wilgotnoœci, du¿a bo-
wiem powoduje zapychanie sit. Rozdrob-
niony materia³ ma frakcje 3-9 mm. Stru-
garki pozwalaj¹ na rozdrabnianie tak¿e
mokrych zrêbek, uzyskana frakcja jest
mniejsza i nie przekracza 3 mm. General-
nie oba rodzaje urz¹dzeñ maj¹ zastosowa-
nie przemys³owe.
Brykieciarka œlimakowa BIOMASSER
Wygodna w obs³udze brykieciarka hydrauliczna
Brykietowanie
Brykieciarka
t³okowa
Brykiety, to sprasowane kawa³ki biomasy
w kszta³cie walca o œrednicy od kilku do
kilkunastu cm i d³ugoœci do 30 cm, rza-
dziej spotyka siê brykiety o przekroju
wielok¹tnym lub brykiety pierœcieniowe
(puste w œrodku).
Maszyny do brykietowania mo¿na ogól-
nie podzieliæ na: t³okowe, œlimakowe, hy-
drauliczne.
Brykieciarki t³okowe
Dzia³aj¹ na zasadzie pulsacyjnej, wytwa-
rzaj¹c brykiety w formie ci¹g³ego walca.
D³ugoœæ brykietu daje siê dowolnie re-
gulowaæ przez ustawienie dodatkowych
elementów tn¹cych. Brykieciarka t³oko-
wa ma charakterystyczn¹ budowê; silnik
napêdza tutaj potê¿ne ko³o zamachowe,
którego obrót stanowi jednoczeœnie na-
pêd mimoœrodu z zamocowanym t³o-
kiem. Rozdrobniony materia³ podawany
jest w pierwszej kolejnoœci do zasobnika,
wewn¹trz którego porusza siê œlimaczni-
ca. Ruch œlimacznicy zagêszcza wstêpnie
biomasê przemieszczaj¹c j¹ dalej do w³a-
œciwej komory zasypowej, gdzie w wyni-
ku cyklicznych ruchów t³oka zostaje
przepchniêta do komory prasuj¹cej. Ko-
mora ta ma kszta³t zwê¿aj¹cego siê sto¿-
ka; silne uderzenia t³oka (150-250 cykli
na minutê) i tarcia o œcianki komory
podgrzewaj¹ biomasê, zagêszczaj¹c j¹
z si³¹ dochodz¹ca do 200 MPa. Ch³odze-
nie powstaj¹cego brykietu odbywa siê
w d³ugiej na kilka metrów prowadnicy.
Brykiet z brykieciarki t³okowej ma struk-
turê warstwow¹, daje siê doœæ ³atwo kru-
szyæ co predysponuje go do spalania
w kot³ach przemys³owych. Wydajnoœæ
maszyn ma du¿¹ rozpiêtoœæ od 150 do
2500 kg/h. Ich podstawow¹ wad¹ s¹ du¿e
drgania wymagaj¹ce dobrego umocowa-
nia do pod³o¿a.
Tabela 1 Przegl¹d wybranych modeli brykieciarek
Brykieciarki œlimakowe
Urz¹dzenia powy¿sze prasuj¹ biomasê
w sposób ci¹g³y z si³¹ dochodz¹c¹ do
100 MPa i w temperaturze do 200°C.
pi@polskiinstalator.com.pl
ENERGIE ODNAWIALNE
4
Granulatory (peleciarki)
Pelety, to ma³e brykiety w kszta³cie wal-
ca o œrednicy od kilku do kilkunastu mm
i d³ugoœci do 30 mm. Jako paliwo s¹ chêt-
nie wykorzystywane w kot³ach z automa-
tycznym zasypem paliwa, doskonale siê
przechowuj¹ i maj¹ wysok¹ wartoœæ opa-
³ow¹.
Urz¹dzenia do produkcji peletów nosz¹
nazwê granulatorów lub peleciarek
i przypominaj¹ w swoim dzia³aniu ma-
szynkê do miêsa. Podstawowym elemen-
tem konstrukcyjnym jest tutaj specjalna
matryca z grubej stali, wewn¹trz której
znajduje siê szereg cylindrycznych otwo-
Matryca p³aska
Matryca pierœcieniowa
rów. W zale¿noœci od konstrukcji i zasady
dzia³ania matryca mo¿e byæ: p³aska (koli-
sta) lub pierœcieniowa (przestrzenna).
W matrycach p³askich docisk surowca
do matrycy odbywa siê za pomoc¹ syste-
mu rolek wykonuj¹cych podwójny ruch
obrotowy (dooko³a w³asnej osi i wokó³
Cykle pracy brykieciarki t³okowej. U góry –
zadawanie materia³u przez œlimak do komory
zgniotu, u do³u – prasowanie brykietu
Tabela 2 Przegl¹d wybranych rozwi¹zañ granulatorów
Tak wysokie parametry wymagaj¹ do-
brej jakoœci materia³ów.
Sercem brykieciarki jest œlimak wyko-
nuj¹cy ruch obrotowy, wymuszaj¹cy
sta³e przemieszczanie siê surowca
wzd³u¿ swoich wrêbów. Pod wp³ywem
powstaj¹cych oporów biomasa ulega na-
grzaniu, wzrasta te¿ jej ciœnienie. Oba
czynniki wp³ywaj¹ na sklejanie i praso-
wanie surowca do postaci pod³u¿nego
brykietu.
Brykieciarki œlimakowe produkowane s¹
w szerokiej gamie wydajnoœci i mog¹ byæ
wykorzystywane zarówno w ma³ych go-
spodarstwach rolnych, gdzie iloϾ surow-
ca preferuje brykietowanie tylko na w³a-
sne potrzeby, jak i w firmach dysponuj¹-
cych znaczn¹ iloœci¹ biomasy.
Brykieciarka hydrauliczna
W odró¿nieniu do ww. rozwi¹zañ praso-
wanie brykietu odbywa siê tutaj za po-
moc¹ si³owników hydraulicznych. Bioma-
sa w pierwszej fazie przemieszczana jest
do komory prasuj¹cej przenoœnikiem œli-
makowym. W³aœciwe prasowanie odbywa
siê za pomoc¹ dwóch si³owników wyko-
nuj¹cych ruchy posuwisto-zwrotne, wci-
skaj¹cych surowiec do matrycy (tulei wy-
konanej ze stali nierdzewnej). Po osi¹-
gniêciu wymaganego ciœnienia zgniotu
gotowy brykiet wypychany jest trzecim
si³ownikiem tzw. „krótkiego skoku” na
zewn¹trz urz¹dzenia.
Zalet¹ rozwi¹zania jest stosunkowo ma³a
masa i powtarzalnoϾ produkowanego
brykietu. Niektóre rozwi¹zania umo¿li-
wiaj¹ regulacjê wymiarów produkowane-
go brykietu poprzez wymianê matrycy.
www.polskiinstalator.com.pl
 ENERGIE ODNAWIALNE
5
Granulator z matryca p³ask¹
Oleodynamiczny granulator z funkcja soft
start
Produkcja pelletu przypomina przeciskanie
miêsa przez maszynkê
matrycy). Prasowany materia³ przechodzi
przez otwory matrycy i ucinany jest no¿a-
mi na ¿¹dan¹ d³ugoœæ.
W matrycy pierœcieniowej wyciskanie
biomasy odbywa siê najczêœciej ruchem
odœrodkowym przez jedn¹, dwie lub trzy
rolki poruszaj¹ce siê wewn¹trz matrycy.
Pelety wyciskane s¹ tutaj na zewn¹trz
matrycy i tam œcinane systemem no¿y.
Nowoœci¹ na rynku s¹ matryce prasuj¹-
ce dzia³aj¹ce na zasadzie wyciskania do-
œrodkowego. W tym rozwi¹zaniu nie ma
rolek dociskowych, wyciskanie pelletów
odbywa siê przez dwie nacieraj¹ce na sie-
bie matryce w kszta³cie pierœcieni, poru-
szaj¹ce siê przeciwbie¿nie. Materia³ po-
dawany jest na zewn¹trz matryc, po spra-
sowaniu przedostaje siê do œrodka, gdzie
jest ucinany i zbierany. WydajnoϾ tego
typu urz¹dzeñ jest bardzo du¿a i docho-
dzi do 10 ton/h.
W produkcji pelletów kluczow¹ rolê od-
grywa czystoœæ surowca. Wtr¹cenia w po-
staci gwoŸdzi, kamieni, ¿wiru, s¹ bardzo
niebezpieczne dla matrycy. Wiêkszoœæ
urz¹dzeñ ma bowiem sta³y skok rolek
Wcale niema³e koszty zakupu urz¹dzeñ
Produkcja brykietów i pelletów jest inwestycj¹ drog¹. Najtañsze brykieciarki o ma³ej wydajnoœci nieprzekracza-
j¹cej 50 kg/h mo¿emy ju¿ kupiæ za mniej ni¿ 40 000 z³. Za wieksza brykieciarkê o wydajnoœci np.100 kg/h za-
p³acimy ju¿ ponad 60 000. Na rynku warto szukaæ urz¹dzeñ u¿ywanych, ich ceny s¹ zwykle od 20 do 30% ni¿sze.
Linie do peletyzacji sk³adaj¹ siê z ca³ej gamy urz¹dzeñ. Sama peleciarka nie wystarcza, chyba ¿e surowiec jest
bardzo dobrej jakoœci i nie wymaga rozdrabniania, suszenia i odpylania. Generalnie koszt zakupu peleciarki
to wydatek rzêdu 400 000 z³otych dla urz¹dzeñ o wydajnoœci do 1000 kg/h. Ca³a linia (m³yn, suszarnia bêb-
nowa, peleciarka, urz¹dzenia do pakowania, etc.) dla tej samej wielkoœci produkcji bêdzie nas ju¿ kosztowaæ
od 600 000 z³ (urz¹dzenia u¿ywane) do nawet 2 000 000 z³.
prasuj¹cych w stosunku do matrycy (od-
leg³oœæ rolek od matrycy jest sta³a w cza-
sie pracy). Ka¿de sztywne obce cia³o jest
w tym wypadku silnie wciskane w matry-
cê i mo¿e prowadziæ do jej uszkodzenia
³¹cznie z pêkniêciem.
Problem powy¿szy zosta³ czêœciowo wy-
eliminowany w pelleciarkach oleody-
namicznych. W rozwi¹zaniu tym docisk
rolek prasuj¹cych do matrycy sterowany
jest hydraulicznie. W momencie wyst¹-
pieniu przeci¹¿enia system si³owników
automatycznie odsuwa rolki od matrycy,
tym samym si³a docisku jest sta³a i nie
grozi ju¿ uszkodzeniem matrycy. Dodat-
kow¹ zalet¹ tych ostatnich urz¹dzeñ jest
funkcja miêkkiego startu (soft-start);
przed rozpoczêciem pracy jak i podczas
jej zakoñczenia, sterownik dodaje do su-
rowca z osobnego zbiornika niewielk¹
iloœæ oleju roœlinnego, u³atwia to oczysz-
czenie matrycy w czasie startu, jak te¿
zapobiega jej zapiekaniu.
pi@polskiinstalator.com.pl
[ Pobierz całość w formacie PDF ]