Пеллеты для систем отопления загородного дома

Организация отопления

1. 1. Первым делом нужно выделить отдельное помещение, где будет располагаться баллон с пропаном. Оно должно располагаться как можно дальше от других жилых комнат, а также иметь хорошую вентиляцию.

1. Если мощность газового камина превышает три кВт/ч, то необходимо установить чугунную и стальную трубу (для дымохода). Его внешнюю часть покройте минеральным изолятором и закройте чехлом.
2. Если же конструкция имеет меньшую мощность, то в таком случае от продуктов горения избавляются при помощи установленной приточно-вытяжной вентиляции.
3. Также обязательным условием, если в комнате имеется камин, является установка системы сигнализации и датчиков неполного сгорания газа. Если у вас модель камина с закрытой камерой, то устанавливать датчики и дымоход не нужно. Однако в данном случае вам понадобится вентилятор поддува камеры и электроэнергия для осуществления деятельности автоматики.

Технология промышленного изготовления

Сразу дадим ответ на второй животрепещущий вопрос: кустарно производить пеллеты можно, но очень непросто. Дело в том, что твердые гранулы диаметром 6—10 миллиметров и до 30 мм в длину получают методом прессования под большим давлением без использования связующих (клеящих) добавок. Этот процесс называется гранулированием, а специальные прессы, применяемые на заводах, носят название грануляторов.

Стоимость подобных аппаратов довольно высока, а ведь они являются лишь составляющей частью производственной линии. Но давайте обо всем по порядку. Итак, для изготовления пеллет используются следующие виды сырья:

• разнообразные отходы древесины – стружка, опилки, горбыли и так далее;
• стебли зерновых и других сельскохозяйственных культур – солома;
• лузга семян гречихи, подсолнечника, пшеницы;
• торф.

В заводских условиях производство пеллет выглядит так:

1. Первичное сырье направляется в дробилку, где перерабатывается до мелкой фракции.
2. Следующий этап – сушка. Частицы сырья доводятся до влажности 10% в барабанных либо аэродинамических сушилках.
3. Главная стадия технологического процесса – грануляция. Смесь обрабатывается паром и продавливается сквозь множество калиброванных отверстий под давлением около 300 Атм.
4. Полученные топливные гранулы охлаждаются и подаются на упаковку в мешки либо специальные автомобили (в зависимости от заказа и способа доставки).

Как уже было сказано выше, связующие составы в сырье не добавляются. Частицы слипаются в одну массу благодаря природному клею – лигнину, выделяющемуся при сильном сжатии материала. В результате получается высокоэффективное горючее для котлов с теплоотдачей от 4,5 до 5 кВт с 1 кг, влажностью не более 8% и максимальной зольностью 4%.

Так выглядят агропеллеты

Что это такое — скинали для кухни

Описание продукта

Древесные пеллеты представляют собой небольшие цилиндры диаметром 4–10 мм, изготовленные путем прессования предварительно измельченных и высушенных отходов под давлением 300 атмосфер при температуре свыше 100°С. Номинальная влажность готового продукта устанавливается на уровне 8–10%, что в несколько раз меньше аналогичного показателя для свежеспиленной древесины. Поэтому гранулы можно считать концентрированной формой твердого топлива, при сжигании которого выделяется большое количество тепла. Перечисляя прочие достоинства пеллет, также необходимо упомянуть, что:

• Удельная теплота сгорания древесных гранул находится в пределах 4,3–5,0 кВт/кг, что в два раза превышает теплотворность обычных сосновых дров;
• Благодаря стандартным размерам пеллет можно существенно упростить процедуру ухода за котлом и автоматизировать процесс поступления топлива в камеру сгорания;
• В отличие от древесины и угля, гранулы сгорают практически полностью — массовый остаток золы не превышает 0,7–1,0% от первоначального веса топлива;
• При горении пеллеты не выделяют вредных веществ, за исключением углекислого газа, водяных паров и небольшого количества монооксида углерода.

Что такое пеллеты?

Пеллеты – это гранулированный вид твердого топлива цилиндрической формы, из спрессованных отходов сельскохозяйственного производства деревообрабатывающей промышленности. Основными материалами для изготовления топливных гранул являются:

• опилки, щепа, кора, горбыль хвойных и лиственных (оптимальный вариант) пород древесины;
• торф;
• лузга подсолнечника (наиболее распространенное решение), рапс (оптимальный вариант), солома различных зерновых культур, кукуруза, шелуха, жмых и многое другое;
• древесный уголь;
• бытовые отходы.

В качестве базового связующего вещества выступает вещество растительного происхождения – лигнин, природный полимер, содержащийся практически в любом растении, способный пластифицироваться при грануляции под воздействием достаточно высокой рабочей температуры.

Где используются пеллеты, какие лучше и как хранить

Большая область применения пеллет — бытовая теплоэнергетика. Благодаря высоким энергетическим свойствам они могут сжигаться в любых твердотопливных котлах.

Западная и отечественная промышленность специально под этот вид топлива разработала котлы длительного горения с полной автоматизацией теплотехнических процессов выработки тепловой энергии на нужды отопления и ГВС.

Поэтому топливные гранулы не имеют большого количества минпримесей, а также, при производстве, следят за тем, чтобы в них отсутствовали металлические включения.

Пеллеты можно различать по качеству исходя из их цвета, на который влияет сырьевые отходы:

1. Черного цвета получаются при большом содержании коры, гнили несоблюдением технологии.
2. Серые гранулы выходят из неокоренного дерева.
3. Светлые, получаются из хорошей древесины. Они обладают наибольшей теплоотдачей, не в такой степени разламывается, и имеют более высокую цену, чем первые два варианта гранул.

Пеллеты следует сохранять в сухих, вентилируемых помещениях. Температура внутреннего воздуха не имеет значение. Самое главное чтобы мешки с гранулами не соприкасались с грунтом либо бетоном. Наилучшее расположение — на деревянных поддонах.

Виды и используемое сырье

Если классифицировать пеллеты по сорту, то их существует три вида:

• Индустриальные — имеют серо-коричневый цвет,  их процент зольности выше 0,7. Это объясняется тем, что древесина, из которой они изготовлены, не прошла окорку. То есть в гранулы попадает большое количество коры, дающей повышенный процент зольности. Стоит учесть, что применение индустриальных пеллет в бытовом котле может привести к его поломке: не все горелки могут работать с топливом большой зольности.  Но стоить они могут на 50% меньше, а это приличная экономия. Если ваш котел без особых проблем пережигает такой вид пеллет — можно использовать и их, но чистить его придется чаще.

• Агропеллеты. Получают из отходов сельскохозяйственных культур. Они довольно дешевы, но их главным минусом считается содержание большого количества золы. А это является главной проблемой многих котлов, которые быстро выходят из строя из-за образования шлака. Использование агропеллет требует регулярного очищения от шлаков, потому их чаще используют на больших тепловых станциях. С точки зрения использования в бытовых пеллетных котлах этот вид гранул еще более проблематичен: зольность, как правило, еще выше. Могут возникнуть проблемы при транспортировке: агропеллеты довольно мягкие, так что уже после доставки часть из них разрушается. А котлы к наличию пыли и мелких фрагментов приспособлены плохо. Потому использовать агропеллеты целесообразно, если их производство расположено недалеко от вас.

• Белые пеллеты — топливо высшего сорта. Отличаются светло-желтым, чуть серым или абсолютно белым цветом. От них исходит приятный запах древесины. Главным преимуществом является низкая зольность, около 0,5%. Используя белые пеллеты, можно забыть о чистке котла на один–два месяца. Благодаря этому оборудование не изнашивается, а количество убранной из них золы очень мало. Стоят они дороже, чем остальные виды пеллет, зато купить белые пеллеты — сохранить свой котел в рабочем состоянии на длительное время и не заглядывать в него месяцами.

Критерии выбора пеллетного котла и пеллет

Пеллетное отопление имеет массу нюансов, поэтому к выбору следует подойти ответственно. Для начала потребуется определиться с топливом: сколько стоит, где достать. Выгодность отопления наблюдается при наличии дешевого топлива.

Пеллетные отопительные котлы для дома приобретают при невозможности или нежелании оборудовать другую систему. Среди преимуществ выделяют их экологическую чистоту. При выборе котла следует заранее определиться с его мощностью и функционалом.

Правила выбора пеллет:

• Правильное изготовление исключает в составе пеллет химические вещества;
• Древесные гранулы лучше горят;
• Следует выбирать максимально светлое топливо, темные пеллеты считаются низкосортными;
• Во время физического усилия пеллеты должны плохо ломаться;
• После сжигания гранулы должны оставлять минимальное количество отходов.

Выбор котла можно сделать в пользу обычного твердотопливного агрегата. В такую систему можно установить пеллетную горелку и такое отопление для дома готово. Остается только рассчитать необходимое количество топлива на сезон.

Технология производства

Для любого хозяина идея превратить отходы в топливо, или даже на этом заработать денег, является привлекательной. В принципе, сделать пеллеты своими руками реально, но ожидать от них промышленного качества не стоит. Заставить на работать импортный пеллетный котел на самодельных гранулах вряд ли получится, но самодельный или твердотопливный агрегат отлично с ними справляется.

Оборудование, которое необходимо для производства пеллет из опилок или щепы

Технология производства древесных пеллет состоит из нескольких последовательных этапов:

• Крупное дробление сырья. Фрагменты должны быть не более 1,25 см3. Это подготовка для более качественной сушки. Для этой операции нужна дробилка. 
• Сушка в сушильной камере. Сырье доводят до влажности 8-12%. Камеры есть разных типов, в некоторых используют прямой нагрев (в сушильную камеру подается раскаленный воздух из топки), в других греется теплообменник, а от него — воздух в сушилке. Второй вариант менее эффективен, но в этом случае исключена возможность попадания сажи в сырье. Даже небольшое количество сажи способно окрасить щепу. В результате по качеству пеллеты могут относится к «белым» (если использовали соответствующее сырье), а по цвету — к серым.
• Мелкое дробление. Просушенную древесину подают в дробилки (обычно молоткового типа). На выходе фрагменты древесины имеют размеры на более 1,5 мм для белых и серых пеллет, и 4 мм для промышленных.
• Увлажнение. Древесные волокна с малой влажностью не смогут склеиться. Потому их увлажняют. Если используются отходы сосны, ели, впрыскивается вода. Сырье из твердых пород — дуба, березы, бука — обрабатывается горячим паром.
• Прессование. Тут работают прессы разных конструкций. Сырье продавливается через матрицу (плоскую или круглую), которые и формируют цилиндры заданных размеров.
• Охлаждение. Под воздействием высокого давления пеллеты нагреваются до 70-90°C. В таком состоянии они легко крошатся, потому их оставлют остывать.
• Готовые гранулы просеиваются (от остатков не склеившихся частиц) и фасуют.

Как видите, процесс многоступенчатый, требует довольно большого количества оборудования. Тем не менее, при наличии дешевого или бесплатного сырья производить пеллеты своими руками выгодно.

Особенности производства пеллет из соломы

Сделать пеллеты из соломы проще. Она изначально идет сухой, потому этап сушки отсутствует. Если же есть мокрая солома, ее сушат в естественных условиях на солнце, а затем измельчают и подмешивают к сухой, добиваясь тем самым требуемой влажности исходного сырья перед прессованием.

Легче происходит и измельчение. Для этого требуется соломорезка, которая сразу нарезает сырье на фрагменты требуемой длины. Так что измельчение тоже проходит за один раз. После доведения массы до требуемой влажности, ее продавливают через пресс. И тут все проще: так как сырье более мягкое, усилий требуется меньше. Менее мощное оборудование — меньшие затраты. При этом производительность линии может быть высокой.

Как видите, оборудования для производства пеллет из соломы требуется меньше, да и затрат времени и энергии тоже меньше.

Изготовление в домашних условиях

Технология производства пеллетного топлива кажется простой, но в домашних условиях его изготовление оказывается не всегда рентабельным и довольно трудным. Одной из главных проблем при создании производственной линии в частном хозяйстве является отсутствие специального оборудования — гранулятора. В продаже можно найти бытовые модели, но их стоимость довольно высока.

Безусловно, сделать пеллетайзер можно и самостоятельно, но это сложная задача. Недостаточно изготовить все необходимые для станка детали: во время сборки потребуется точная подгонка. Перед тем как начать делать пресс для пеллет своими руками, необходимо правильно оценить имеющиеся навыки.

Вторая проблема заключается в доступности материалов для изготовления пеллетного топлива. Думать о возможности производства гранул в домашних условиях стоит лишь в том случае, когда есть возможность регулярно получать сырье, причем оно должно быть бесплатным либо иметь минимальную стоимость. Только в такой ситуации появится возможность обеспечить себя качественным экологичным видом топлива.

Также следует сказать, что применение станков с плоскими матрицами позволяет избежать цикла вторичного дробления. В них установлены зубчатые ролики, благодаря которым щепа перетирается до требуемого состояния. Без сушки опилок обойтись не получится, и для решения поставленной задачи многие мастера собирают барабанные сушилки простой конструкции. Также следует помнить, что лучший материал для изготовления пеллетного топлива — хвойная древесина. Из тополя, липы или ивы сделать гранулы не получится.

Как использовать в сельском хозяйстве?

Кроме низкой стоимости и результативности, специалисты отмечают экологичность и доступность продукта. Опилки насыщены элементами, необходимыми для полноценно развития растений.

В качестве разрыхлителя для грунта используют составы на основе перепревших опилок. Они замечательно справляются с поставленной задачей. К смеси можно добавить минеральные и органические компоненты (навоз, отвары трав, мочевину). С их помощью можно подготовить состав для конкретного вида почвы.

Опилки можно использовать для украшения дачного участка. Ими выстилают площадки и дорожки. Кроме высоких эстетических качеств, данный продукт впитывает лишнюю влагу, не давая сорным растения разрастаться. Органический настил со временем перегнивает и становится удобрением.

Гранулированные опилки используются как подстилка для животных. Ими застилают пол в курятниках, а также в помещениях, где содержат крупный рогатый скот и других животных (кони, свиньи). Опилки быстро впитывают влагу и неприятный запах.

По этой причине из них делают наполнители для туалетов домашних животных. А также они подойдут, чтобы заполнить клетку попугая или хомяка. Среди богатого разнообразия сортов рекомендуется выбирать опилки яблони, тополя или осины. В древесине этих видов минимальное количество смолы и острых заноз. Опилки хвойных деревьев не подойдут.

Если регулярно менять наполнитель, будет поддерживаться антимикробная среда. Это безопасные и комфортные условия для животных. Размножение бактерий может стать причиной ряда заболеваний. В натуральном виде опилки очень легкие, поэтому их прессуют в специальные гранулы. Так они становятся практичными и удобными в использовании. При производстве наполнителей не обойтись без специализированного оборудования.

Еще один способ применения опилок в сельском хозяйстве – мульчирование.

Опилки, покрывающие верхний слой грунта, выполняют следующие задачи:

защита корневой системы от переохлаждения или жары;

сохранение оптимального уровня влаги;

предотвращение процессов, которые могут навредить растениям (эрозия, размывание грунта);

защита от опасных вредителей и сорняков;

декоративные свойства древесных опилок помогут преобразить внешний вид придомового участка;

со временем мульча становится натуральной подкормкой.

Перед тем как использовать побочный продукт деревообработки, его нужно подготовить должным образом:

материал высыпают на пленку, постеленную на земле, и равномерно распределяют;

к нему добавляют кальциевую селитру в количестве 200 граммов;

все тщательно перемешивается;

поверх выливают ведро воды;

смесь накрывают пленкой и оставляют на 2 недели, чтобы опилки перепрели.

Натуральное сырье можно использовать для борьбы с огородными вредителями. Свежие опилки хвойных деревьев замечательно справляются с личинками колорадского жука. Смола, которая содержится в них, отпугивает насекомых. Чтобы защитить картофель, достаточно насыпать немного опилок между рядами корнеплода.

Некоторые минусы

Как горят пеллеты и брикеты

Несмотря на то, что в основе горения пеллет и брикетов лежит процесс пиролиза, то есть выделения при нагреве древесины горючих газов и их последующее сгорание, горят эти материалы по-разному.

Пеллеты из-за:

• маленького размера;
• плотной укладки

плохо пропускают через себя воздух, поэтому традиционное продвижение огня снизу вверх неэффективно.

Более подробно о таком процессе горения, а также оборудовании для него вы можете прочитать в этой статье.

Снижение толщины слоя пеллет в топке приводит к сокращению времени их горения, а значит и необходимости часто подкладывать топливо в печь или котел.

Существуют котлы с автоматической подачей пеллет, которые полностью решают эту проблему. Пеллеты засыпают в бункер, из которого они автоматически поступают в топку. Регулирует подачу пеллет автоматика, которая определяет температуру теплоносителя (воды) или отходящих газов и по ним оценивает остаток топлива в топке.

Горение брикетов зависит от их формы.

Прямоугольные брикеты (RUF, кирпичик) горят так же, как дрова, то есть чем плотней они уложены, тем дольше будут гореть, выделяя меньше тепла.

Чем больше расстояние между ними, тем быстрей они сгорят, выделяя больше тепла.

Вне зависимости от способа укладки, общее количество тепловой энергии, которое высвободится в процессе сгорания брикетов, одинаково.

В отличие от них, брикеты типа Nestro (круглые) при любой укладке горят одинаково, ведь между ними достаточно пространства для прохода:

• воздуха;
• пиролизных газов.

Так же горят и брикеты типа Piny & Kay (Пини кей) – восьмигранные поленца со сквозным отверстием посередине.

Поэтому для обычных:

• печей;
• каминов;
• котлов,

в которых нет системы автоматической дозагрузки топлива, эффективны пеллеты любого типа.

Области применения

1. Сжигание в промышленных котлах. Благодаря одинаковым размерам и однородной структуре гранул появилась возможность установки на котлы дополнительного оборудования, предназначенного для автоматизации подачи топлива;
2. Сжигание в домашних печах и каминах. Низкий уровень зольности гранул позволяет успешно применять их для обогрева частных домов или коттеджей. При этом отсутствует необходимость какой-либо переделки обычных твердотопливных котлов;
3. Применение в качестве топлива для костра. Небольшой вес и высокая теплотворность превращают пеллеты в удобное топливо для туристов, которое можно использовать для разведения костров на природе — в походных условиях или на пикнике;
4. Наполнение туалетов домашних животных. Гранулы характеризуются хорошими поглощающими свойствами и активно впитывают влагу, вследствие чего их часто применяют в качестве наполнителя для лотков или подстилочного материала для клеток с домашними животными;
5. Утепление строительных конструкций. Пеллеты насыпают в промежутки и пустоты между стенами и перекрытиями для дополнительной теплоизоляции помещений;
6. Адсорбция жидкостей. В автомастерских и на АЗС древесные гранулы можно использовать в качестве посыпки на пол для быстрого поглощения технических или горюче-смазочных жидкостей;
7. Мульчирование и удобрение. Садоводы укрывают пеллетами поверхность грунта вокруг растений для предотвращения быстрого охлаждения или пересыхания почвы. Кроме того, торфяные гранулы служат неплохим органическим удобрением, а древесные — субстратом для выращивания различных видов грибов.

Оборудование для изготовления пеллетов

Главную роль в технологическом процессе играет станок для производства пеллет, он же и самый сложный в изготовлении. Полностью сделать гранулятор своими руками не выйдет, поскольку для изготовления матрицы и катков нужны металлообрабатывающие станки – токарный, фрезерный, сверлильный и шлифовальный. Так что есть 2 варианта: купить готовую пару матрица – катки или заказать ее у мастеров.

Матричную пару на пресс для пеллет следует изготавливать из высокоуглеродистой стали Ст45 или Ст50, а еще лучше легированной марганцем ХВГ либо 65Г. Причем после обработки детали обязательно должны пройти процесс закалки, с тем чтобы достигнуть твердости 58—60 единиц. Чтобы сделать матрицу на гранулятор, надо выдержать все размеры, указанные на схеме:

На вал для катков можно использовать сталь попроще – Ст3, 10 или 20, причем закаливать его не нужно. А вот рабочие части валков надо сделать из указанных выше марок с последующей закалкой, после чего насадить их на вал через подшипники, как это изображено ниже на фото.

Теперь о том, из чего можно собрать корпус и привод для гранулятора самодельных пеллет. Матричную пару надо поместить внутрь цилиндрического корпуса, который делают из листового металла либо трубы внутренним диаметром 200 мм. В отверстие матрицы вставляется вал привода и фиксируется шпонкой, а ниже нужно сделать площадку для готовых пеллет. Схема сборки пеллетного гранулятора подробно показана на видео:

Watch this video on YouTube

Для вращения вала необходимо взять электродвигатель мощностью не менее 5 кВт, а привод можно собрать из старого автомобильного редуктора от Волги или Москвича с частью заднего моста. С той стороны, где к редуктору должен присоединяться карданный вал, ставится шкив, вращаемый ременной передачей от электродвигателя. Оба агрегата крепятся к одной раме, как об этом рассказано на видео:

Watch this video on YouTube

Примечание. В данной конструкции пресса для изготовления пеллет своими руками вал вращает матрицу, а катки остаются неподвижными. Шкивы надо подобрать так, чтобы скорость ее вращения составляла не более 250 об/мин.

Самодельная дробилка

Хорошо, когда есть возможность получать для прессования пеллет хорошие мелкие отходы древесины с какого-нибудь производства. Если же в этих отходах есть мелкие ветки или горбыли, то для их измельчения понадобится дополнительное оборудование – дробилка. Самодельных конструкций существует немало, но большинство из них рубят дерево на слишком крупные щепки, из которых невозможно изготавливать пеллеты в домашних условиях.

Вашему вниманию предлагается простая дробилка древесных отходов, сделанная из 3 десятков дисковых пил для циркулярного станка, имеющих твердосплавные напайки. Крепятся все пилы на одном валу таким образом, чтобы между зубьями каждой последующей немного смещались относительно предыдущей. На тот же вал ставится шкив и 2 подшипника по краям, после чего вся конструкция закрепляется на раме из уголков или труб.

Как вы понимаете, производительность агрегата невысокая, зато такая дробилка древесных отходов позволит получать опилки, пригодные к производству пеллет. Если у вас в хозяйстве имеется циркулярная пила, то измельчитель можно приспособить на ее станину, как это сделано на фото:

Сушилка для опилок

Чтобы древесные пеллеты, сделанные своими руками, не рассыпались на выходе из матрицы гранулятора, надо обеспечить минимальную влажность сырья. В промышленности это происходит в различных сушильных камерах. В домашних же условиях мастера-умельцы приспособились собирать сушилки для опилок барабанного типа, так как их конструкция наиболее простая, что и показано на схеме:

Несколько железных бочек, сваренных одна с другой, устанавливаются на раме с небольшим наклоном в одну сторону. Изнутри к стенкам бочек приваривают лопасти для перемешивания сырья. С одной стороны внутрь такого импровизированного барабана подают горячий воздух газовой или электрической тепловой пушкой. Вращение барабана производится электродвигателем через редуктор или понижающую ременную передачу.

Для справки. Когда делают пеллеты из свежих отходов деревообработки, то самые большие энергозатраты приходятся именно на процесс высушивания. Для домашнего производства они могут оказаться слишком большими, сводя на нет всю выгоду от этой затеи.