Комплект оборудования для производства твердого биотоплива (пеллет из лузги подсолнечника)

КОМПЛЕКТ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДОГО БИОТОПЛИВА

Слюсаренко В.В. , АО «Алиментармаш», г. Кишинёв

Аннотация: В работе описана проблема, возникающая при производстве подсолнечного масла методом «горячего» прессования, а именно проблема отходов - лузги семян подсолнечника. Приведены примеры её использования в качестве твёрдого биотоплива. Описаны преимущества гранул из лузги подсолнечника перед традиционными видами твёрдого топлива. Приведена аппаратно-технологическая схема комплекта оборудования для производства топливных гранул из лузги подсолнечника. Приведены характеристики производимых на комплекте пеллет из лузги.

Ключевые слова: лузга подсолнечника, топливные гранулы, пеллеты, прессование, комплект оборудования, гранулирование, твёрдое биотопливо.

Set de echipamente pentru producerea biocombustibilului solid

Sliusarenko V., "Alimentarmas"S.A., Chisinau

Rezumat: in articol este descrisa o problema, care are loc in procesul producerii uleiului prin metoda presarii “fierbinte”, §i anume problema de§eurilor - coji de seminte ale rasaritei. Sunt prezentate exemple de utilizare a deSeurilor in calitate de biocombustibil solid. Sunt descrise avantajele peletelor din floarea soarelui fata de tipuri traditionale ale combustibilui solid. Este prezentata schema tehnologica a echipamentului pentru producerea peletelor de combustibil produse din floarea soarelui. Sunt prezentate caracteristicile peletelor produse din coaja. Cuvinte-cheie: coji de floarea-soarelui, pelete din lemn, pelete, extrudare, granulare, biocombustibil solid.

Set of equipment for the production solid biofuel

Slusarenko V., JSC "Alimentarmash", Chisinau Abstract: A problem which appears during the process of sunflower oil production by hot-pressing, namely the problem of wastes - husks of sunflower seeds is described in this article. The examples of its use as a solid biofuel are shown. The advantages of sunflower pellets compared to the traditional types of solid fuel are discussed. Hardware and technological scheme of the equipment for the production of fuel pellets made of sunflower is shown. The characteristics of pellets produced from the set of the husk are shown as well. Keywords: sunflower husks, wood pellets, pellets, extrusion, equipment set, granulation, solid biofuel.

Введение

При производстве подсолнечного масла методом «горячего» прессования образуется 11-16% лузги, которой на предприятиях накапливается огромное количество - от нескольких тонн до нескольких десятков тонн (в зависимости от мощности маслоэкстрационного или маслопрессового завода). Чаще всего лузгу вывозили на отвалы, при этом проблемами являлись низкий насыпной вес лузги, способность её к возгоранию и тлению, что создаёт неприятный запах и сильно ухудшает экологическую обстановку. Из-за низкого насыпного веса предприятия несли большие расходы на транспортировку лузги на свалку.

На современных маслоэкстракционных заводах лузгу сжигают в котлах с получением пара, который в дальнейшем можно использовать как на технологические нужды, так и на отопление, а также на выработку электроэнергии. Но котлы для сжигания лузги, как импортные, так и производства стран СНГ - дорогие, при этом не всегда надёжны в эксплуатации, в некоторых из них не решены проблемы с засорением шлаковыми образованиями и с утилизацией выхлопных газов, что может привести к конфликту с экологическими ведомствами. Кроме того, при таком способе использования лузги степень её утилизации не превышает 50%. [1].

Материалы и методы

Одним из наиболее выгодных способов утилизации лузги, позволяющим не только избежать лишних затрат, но и получить дополнительную прибыль, является производство на её основе твёрдого биотоплива (т.н. пеллет и брикетов) с последующей их реализацией , в т.ч. и на экспорт. В странах ЕС давно и успешно используют растительное сырьё для получения энергии, и в настоящее время спрос на твёрдое биотопливо значительно превышает предложение.

Наиболее эффективным способом производства твёрдого биотоплива является гранулирование, поскольку при этом конечная влажность готового продукта составляет всего 8-12%, а исходный материал уплотняется в 5-10 раз. Гранулированное биотопливо обладает также рядом других преимуществ, среди которых следует отметить постоянство качественных характеристик, удобство хранения, возможность использования в отопительных системах с автоматической подачей топлива.

Гранулы из лузги подсолнечника имеют огромные преимущества по сравнению с традиционными видами топлив:

- теплотворность их составляет 17000-19000 кДж/кг, что больше, чем у древесины, и сравнима с некоторыми видами угля (таблица 1);

- при сжигании 2000 кг топливных гранул выделяется столько же тепловой энергии, как и при сжигании 3200 кг древесины, 957 м газа, 1000 л дизельного топлива, 1370 л мазута;

- горение гранул в топке котла происходит более эффективно - количество остатков (золы) не превышает 1,0-3,0% от общего объема используемых гранул;

- при сжигании гранулы не оказывают негативного воздействия на окружающую среду;

- гранулы не содержат скрытых пор, склонных к самовоспламенению при повышении температуры;

- увеличение насыпного веса готового продукта по сравнению с исходным сырьем в 6-6,5 раза и, следовательно, снижение затрат при транспортировке.

В таблице 1 приведены некоторые параметры лузги подсолнечника, топливных гранул из неё по сравнению с древесными опилками и каменным углем.

Таблица 1. Сравнительные характеристики некоторых видов топлива [1]

Тип топлива Параметры Древесные опилки Лузга подсолнечника Топливная гранула из лузги подсолнечника Уголь каменный

Средний насыпной вес, кг/м3 220-250 90 550-600 1000

Теплотворность, кДж/кг 17150 19320 19320 19800-21000

Влага, % 6-8 4-7 8-10 -

Зольность, % 0,5-1,0 0,35-3,0 1,0-3,0 10-20

Благодаря вышеперечисленным качествам гранулы обладают высокой конкурентоспособностью по сравнению с другими видами топлива.

Технология производства топливных гранул из лузги подсолнечника не сильно отличается от технологии производства древесных или торфяных гранул. В большинстве случаев это сырьё не требует предварительной сушки, так как имеет

влажность не более 14-15%. Подсолнечная лузга измельчается при помощи молотковой дробилки и подается непосредственно на линию гранулирования. Перед прессованием измельчённая подсолнечная лузга должна пройти влаго-термическую обработку (обработку острым паром, а при недостаточной влажности - горячей водой). При выходе из прессующей камеры гранулятора гранулы необходимо охладить, отсеять от образовавшейся при гранулировании и транспортировании крошки и передать на хранение бестарно (насыпью или в бункере) либо в таре (мешках или биг-бэгах).

Результаты и дискуссии

На АО «Алиментармаш» (Кишинёвском заводе пищевого оборудования), специализирующемся на выпуске оборудования по производству и переработке растительных масел (в том числе и из семян подсолнечника) [2], была разработана аппаратурно-технологическая схема производства гранул из лузги подсолнечника (рис.1). В соответствии с принятой схемой был разработан и изготовлен комплект необходимого оборудования.

А

Рис. 1. Аппаратурно-технологическая схема комплекта оборудования для производства топливных гранул из лузги подсолнечника

1 - циклон, 2 - шлюзовый затвор, 3 - молотковая дробилка, 4 - винтовой транспортёр, 5 - смеситель лузги, 6 - парогенератор, 7 - пресс-гранулятор, 8 - барабанный сепаратор, 9 - бачок для воды

Принцип работы комплекта оборудования заключается в следующем. Подсолнечная лузга при помощи пневмотранспорта поступает в циклон 1 , а оттуда, пройдя шлюзовый затвор 2, поступает в молотковую дробилку 3, где измельчается в мелкую фракцию. Измельченная лузга затем поступает в приемный бункер винтового транспортёра 4, а из него в приемный бункер смесителя лузги (кондиционера) 5. В кондиционере лузга при помощи парогенератора 6 обрабатывается паром, чтобы размягчить волокна и активизировать связующее вещество. При недостаточной влажности лузги (менее 1 2%) в смеситель из бачка для воды 9 подаётся вода в количестве, необходимом для увлажнения лузги до 15...18%. Пройдя обработку горячим паром и водой, лузга попадает в прессующую камеру пресса-гранулятора 7. Полученные на прессе-

грануляторе мягкие горячие гранулы нужно охладить и придать им твёрдость во избежание их крошения. Это происходит в барабанном сепараторе 8, где одновременно с охлаждением (при помощи вентилятора) происходит отсев мелкой крошки, получаемой во время гранулирования и транспортировки. Охлаждённые твердые гранулы поступают на хранение.

Влажность исходного материала, подвергаемого уплотнению, влияет не только на качество гранул, но и на экономичность работы прессов-грануляторов. Высокая пористость сырья делает его очень чувствительным к наличию в системе воды. Профессор В.Ф.Некрашевич установил, что зона оптимальной влажности лежит в пределах 15...18%. При увеличении влажности частиц выше 18% уменьшается их прочность: частицы набухают, увеличивается их объём. Частицы воды, находящиеся между частицами сырья, препятствуют их сближению и работают как клинья. Это приводит к ухудшению качества гранул и увеличению энергоёмкости процесса прессования [3]. Производительность пресса-гранулятора первоначально можно определить по формуле [3]:

Q = 80р р/1, кг/с,

где: 80 -площадь поперечного сечения канала, м2;

1 -длина канала, м;

р - плотность гранул, кг/м3;

2 - количество каналов в матрице;

$ - коэффициент использования живого сечения матрицы;

I - время прессования, т.е. время пребывания порции материала в канале прессования, с.

Производительность комплекта оборудования, созданного на АО «Алиментармаш» 120-150 кг/ч (по сырью). В таблице 2 приведены характеристики гранулированного биотоплива, полученного из лузги подсолнечника.

Таблица 2

Характеристики пеллет из подсолнечной лузги.

Характеристики Единица измерения Значение

Диаметр мм 8-10

Длина мм 8-25

Влажность % 6,8

Летучие вещества:

- к массе топлива % 78,9

- к массе горючих веществ топлива % 87,0

Зольность рабочая % 2,53

Содержание серы % 0,24

Теплота сгорания:

-низшая сухого вещества кДж/кг 20030

-низшая рабочая кДж/кг 18500

-высшая рабочая кДж/кг 19870

Коэффициент перевода в условное топливо Ед. 0,63

Выводы

1. Одним из путей решения проблемы с утилизацией лузги подсолнечника, получаемой в процессе «горячего» метода производства растительного масла, является получение из лузги пеллет - топливных гранул.

2. Созданный АО «Алиментармаш» комплект оборудования для производства топливных гранул из лузги подсолнечника обеспечивает технологический процесс их производства согласно установленным требованиям к качеству получаемого продукта.

Литература

1. http//crystal.kiev.ua

2. www.almash.md

3. Практикум по дисциплине: Заготовка и переработка сельскохозяйственной продукции и биоотходов. Авторский коллектив под руководством проф. Гаврланда. Чешский университет живых наук в Праге. Кишинев-Прага, 2009.

Сведения об авторе - Слюсаренко Валентин Васильевич, АО «АЛИМЕНТАРМАШ», г. Кишинев, главный инженер, научные интересы: проблемы энергоэффективности, альтернативные источники энергии.

E-mail: v.sliusarenco@gmail.com