Пеллеты своими руками: технология, самодельные грануляторы (шнековый, с плоской матрицей)

Не везде дрова или уголь — доступное топливо, а вот отходы деревообрабатывающей промышленности или сельского хозяйства найти можно, пожалуй, везде. Давно замечено, что горят они, может, чуть хуже, но отапливаться ими вполне можно. Только просто насыпать опилки или солому очень неудобно. Поэтому придумали их перерабатывать и прессовать в брикеты или гранулы. Для топливных гранул — пеллет — есть даже специальные котлы. При хорошем топливе они обслуживаются (выгребают золу) раз в месяц. Самая хорошая новость состоит в том, что вполне можно сделать пелеты своими руками. Для этого потребуется достаточно много оборудования, но основа — гранулятор (экструдер или пеллетайзер). Без него никак.

Что такое пеллеты и каких видов они бывают

Пеллеты — это топливные гранулы, которые изготавливаются из отходов деревообрабатывающей промышленности, некоторых остатков растениеводства (солома, лузга подсолнечника, гречихи и т.п.) и даже из куриного помета. Технология их производства такова, что никаких добавок и связующих не требуется. То есть, это абсолютно безопасное и стопроцентно натуральное топливо, которое к тому же сделано из отходов.

Пеллеты — хорошее топливо

Так как сырье для топливных пеллет может быть разным, то и характеристики топлива различны. Делят пеллеты на три категории:

Белые. Это топливо премиум класса с наивысшими характеристиками (и ценой). Названо так за характерный цвет — светло-желтый, почти белый. Но цвет вторичен, первичны характеристики и главная — очень низкая зольность. После сгорания белых пеллет золы остается не более 0,5% от объема топлива. Чистить котел надо будет очень редко. Белые топливные гранулы получают из стружки без коры и других посторонниз включений. Как правило, это столярное или мебельное производство.
Серые. Сырье для этого типа пеллет может содержать некоторый процент коры, хвои и некоторых других посторонних примесей. Но зольность при этом не должна быть более 1,5%.
Промышленные или темные пеллеты. Этот вид топливных гранул делают из соломы или жмыха в чистом виде или с добавлением древесных отходов. Зольность этого типа топлива намного выше, чем описанных выше, тем не менее, она не может быть выше 5%.

Белые и серые пеллеты используются для индивидуального отопления. Их еще называют «первого класса» или первокассными. Они имеют диаметр 6-8 мм, плотность примерно 600 кг/м3, количество выделяемого тепла — около 4,7 кВт/ч. Сжигаются они в специальных котлах, которые так и называются — пеллетные. Обычно это оборудование очень требовательно к качеству топлива. Кроме малой зольности предъявляются требования и по целостности гранул, и по отсутствию пылевидной фракции. В противном случае горелка пеллетного котла забивается, котел отключается. Промышленные пеллеты сжигаются тоже в специальных печах, но они имеют абсолютно другое строение и намного большие объемы.

Характеристики пеллет из разного сыроья

В принципе, любые пеллеты можно засыпать в твердотопливные котлы, только их обычно используют на стадии тления. Когда печь уже разогрета, засыпают некоторое количество гранул.

Где взять оборудование?

Если у вас имеется уже сухая стружка, и оборудование для сушки этой стружки, молотковая дробилка и много много сырья, то пришло время задуматься о своем станке или как его часто еще называют грануляторе.

Конечно лучше его купить, покупка такого агрегата имеет свои плюсы:

На покупном качественном оборудовании более точная технологическая точность, а соответственно и ресурс работы будет выше;
Не всегда, но на покупное оборудование при выходе какого то узла можно быстрее заказать запчасть;
Если вы что то не знаете то можете с легкостью найти на форумах в интернете полезную информацию о таких типах грануляторов, или на крайний случай обратиться к производителю за информацией.

Купить грануляторы небольшой производительности можно тут.

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.

Советы профессионалов

Изготовление редуктора

Чтобы сделать гранулятор, можно применять самодельный редуктор. Один из распространенных вариантов изготовления: задний мост от тяжелых мотоциклов Урал или Днепр. Придаточное соотношение данного элемента равно 4,62, он компактный, поэтому его возможно разместить вертикально.

Присоединить двигатель к редуктору можно с помощью кардана или упругой муфты с тех же мотоциклов. Ведущая шестерня имеет шлицевой хвостовик, на который можно насадить карданчик или упругую муфту.

Самодельные грануляторы

Хоть оборудования для производства пеллет требуется много, основное устройство — гранулятор. С его помощью из сырья формируются пеллеты. Есть несколько моделей грануляторов:

Шнековые. По строению похожи на бытовую мясорубку. Тот же шнековый вал и матрица — решетка, через которую продавливается сырье. Их можно использовать для мягкого сырья, например, соломы. Древесину, даже хорошо измельченную, он «не тянет» — не хватает усилия. В принципе, при достаточной прочности деталей, можно поставить более мощный мотор.

Принципиальная схема шнекового экструдера (гранулятора)
С плоской матрицей. Есть металлический круг, в котором проделаны отверстия необходимого диаметра (обычно 3-4 мм). Есть зубчатые катки, которые продавливают сырье через отверстия, формируя гранулы.

Устройство основного узла гранулятора с плоской матрицей
С круглой матрицей. Идея такая же, только матрица выполнена в виде кольца, соответственно катки расположены в другой плоскости. Этот вариант имеет большую производительность, но грануляторы этого типа своими руками делают редко.

Устройство гранулятора с цилиндрической матрицей

Самый простой по строению шнековый экструдер. Его часто делают для прессовки комбикормов, но можно использовать и для изготовления топливных гранул из мягкого сырья. Если вам необходимо сделать оборудование для производства пеллет, это — самый простой вариант. При условии, что вы умеете обращаться с токарным станком и сварочным аппаратом.

Самодельный шнековый гранулятор

Как и в любом оборудовании подобного типа у шнекового гранулятора есть матрица. В данном случае она похожа на сетку мясорубки, только сделана из пластины намного более толстой. Второй важный узел — шнековый вал. Все эти детали можно сделать своими руками. Как — описывать словами бесполезно, смотрите в видео.

Изготовление матрицы под готовый шнек.

Шнек и матрицу «упаковывают» в корпус или гильзу. Как ее сделать, смотрим в следующем видео.

После сборки основного узла надо установить мотор с редуктором, бункер, в который будет подаваться измельченная солома. Можно запускать.

Как сделать гранулятор с плоской матрицей

Сначала надо разобраться с тем, как он устроен. Все отлично продемонстрировано в видео.

Устройство пеллетайзера с плоской матрицей

В следующем ролике довольно подробные пояснения по процессу изготовления матрицы и роликов.

Изготавливаем в домашних условиях

Но если такой возможности нет, а желание иметь огромное – то можно сделать свой образец, который будет обладать следующими преимуществами:

Вы можете сделать его с той производительностью, с которой хотите;
Вы с легкостью можете спроектировать его под себя, учитывая ваши пожелания по расположению, его размерам;
После изготовления вы будете знать оборудование от А до Я, все его слабые и сильные стороны, это облегчит его эксплуатацию;
Вы можете сами на него изготавливать большинство запасных частей, не завися от поставщиков.

Какие навыки нужны для того чтобы его собрать:

Слесарные, вы должны хорошо разбираться в слесарном деле, или на крайний случай позвать в помощники хорошего слесаря;
Навыки газо и электро сварщика;
Токарное мастерство.

Что понадобиться для изготовления:

Сварочный аппарат с не одной пачкой электродов;
Резак с балоном пропана и кислорода (не обязательно, но желательно, так вы сократите время на некоторые операции);
Токарный станок;
Сверлильный стационарный станок;
Сверла 6, 8 или 10 мм, в зависимости от диаметра пеллет которые вы хотите получать;
Листовой металл от 40 мм толщиной;
Металл, лучше если у вас будет доступ к какой нибудь старой и большой свалке металлолома;
Труба для корпуса гранулятора, толщина металла может быть от 3 мм, диаметр от 50 см, в зависимости от ваших пожеланий. Такие трубы можно найти на старых котельных, которые использовались в роли дымоходов;
Подшипники;
Электродвигатель, для гранулятора 400 кг/час, нам подойдет двигатель 1500 об/мин и 22 кВт мощностью;
Червячный редуктор;
Шкивы или металл для того чтобы их выточить;
Нужна сеть для подключения и работы станка 380 Вольт.

Преимущества топливных гранул

Пеллеты применяются для обогрева как частного сектора, так многоквартирных домов. Более того на некоторых промышленных предприятиях установлены специальные котлы для сжигания топливных гранул. Подобные объекты экономят приличные суммы, обогреваясь недорогим, но эффективным гранулированным топливом.

Производство пеллет как бизнес считается очень выгодным предприятием, благодаря преимуществам альтернативного источника тепла:

высокая теплоотдача;
компактность гранулированного топлива;
пожарная безопасность из-за отсутствия подверженности к самовозгоранию;
не токсичность, отсутствие вредных примесей в гранулах;
объем углекислого газа, выделяемого при сгорании гораздо меньше, чем у угля;
низкая стоимость;
низкий расход.

К преимуществам использования гранул относится также и простота транспортировки.

Зачем использовать пеллетную горелку

Пелетты – это материал для топки. Речь не идет об обычных поддонах для транспортировки. Пеллеты для горелки представляют собой прессованную древесину в виде небольших цилиндров. Их диаметр доходит до 25 мм. Они успешно ворвались на рынок и не перестают покорять его. Люди, использовавшие подобное топливо, отмечают его высокое качество и используют только его.

Однако, если пеллеты – это та же древесина, которая загружается в топку, зачем тратить средства и усилия на создание дополнительного механизма? Хоть это логично, но в таком случае твердотопливный материал будет сгорать на 80 и даже на 40%. Остатки попросту утилизируются. Как результат, КПД такой печи снижается в разы. Если использовать горелку, то сгорание материала будет составлять 98%. Разница весомая.

Обратите внимание! Пеллеты не подходят для пиролизных котлов. В ходе эксплуатации они наносят ему вред, и обслуживать оборудование приходится чаще

Важно и то, что температура внутри горелки по мере сгорания пеллет достигает 1 тыс. градусов по Цельсию! Вот почему стоит задуматься, можно ли ставить горелку на пеллетах для своего котла

Это вполне рационально, если понимать принцип работы пеллетной горелки во время сборки, а также следовать инструкции. Тогда горелка станет прекрасным дополнением для котла, улучшая его КПД. На видео изображена пеллетная горелка и принцип ее работы.

Главная задача горелочного устройства – организовать мощный факел, который будет нагревать котел. Пелетная горелка используется для того же и состоит из небольшой камеры сгорания в виде аэродинамической трубы. В нее из бункера подаются пеллеты. Под воздействием потока воздуха образуется направленное пламя. Камера сгорания делается прямоугольной или круглой. Наружная часть состоит из шнекового конвейера. Топливо из бункера подается по входному патрубку. Следующий незаменимый элемент – вентилятор. Он будет подавать воздух в нижнюю часть камеры.

Принцип работы в следующем: пеллеты попадают в камеру, где они поджигаются. Включается вентилятор, подавая минимальное количество воздуха. Когда пламя разгорается, вентилятор крутится быстрее, нагнетая больше воздуха. В итоге получается ровный и мощный факел. Заводские горелочные устройства полностью автоматизированы. Контроллер пеллетной горелки позволяет регулировать подачу пеллет, воздуха и т. д.

Определение размеров

Определить размер будущего аппарата очень важно перед началом изготовления гранулятора из мясорубки. Всего нужно измерить следующие показатели:

Всего нужно измерить следующие показатели:

параметры сетки (частоту и диаметр ячеек);

Лучше всего использовать типовые чертежи, чтобы изготовить бытовой гранулятор комбикорма быстро и без долгих расчетов правильных размеров. Чертежи были составлены профессионалами, поэтому можно не переживать за успех в изготовлении прибора.

Так, например, диаметр корпуса должен составлять 54 миллиметра, а основные размеры подбираются пропорционально радиусу внутреннего вала, который равен 11-13 миллиметрам.

В чем заключается технологический процесс изготовления пеллет

В деревообрабатывающей промышленности после работы остаётся много древесного мусора, который долгое время бесполезно утилизировался. Сейчас технологии позволяют даже обычные опилки пускать в производства. Производство пеллет имеет простой принцип – отходы древесины спрессовывают в виде пакетов или гранул. Но перед этим происходит дробление материала в специальной дробилке.

Для топливных пеллет теперь есть специальные печи, которые очищаются всего раз в месяц, а дымоходы с выхлопами не несут вреда экологии.

Само прессование опилок занимает малое количество времени, но производство пеллет в домашних условиях – процесс долгий и сложный.

Устройства гравитационного типа

Горелки гравитационного типа могут не зависеть от электричества. Топливо поступает сразу в пиролизную камеру, наддув может быть обеспечен благодаря дымоходной тяге. Привести горелку в работу можно в ручном режиме, используя одну заслонку и регулятор тяги в дымоходе. Но устройство такого типа нуждается в серьезном обслуживании.

Энергонезависимые изделия с ручным управлением бывают только самодельными. В продаже имеются только гравитационные полуавтоматические конструкции, где топливо подается посредством «самосыпа».

Чтобы не допустить попадания огня в бункер, нужно поставить шлюз на основе элементов, расширяющихся при нагреве, или же использовать схему с двойным колосником. Он подвижный и периодически отодвигается назад, забирая часть пеллет и перенося их в зону сжигания, одновременно происходит выталкивание золы в зольник. Но есть риск, что между колосниками зазор может быстро забиться золой. Если колосник в заднем положении застрянет, то огонь может попасть в бункер.

Схема гравитационной энергонезависимой горелки следующая:

Опилки засыпают прямо в пиролизную камеру в виде стальной перфорированной корзины. Она съемная, под каждый размер пеллет требуется изготавливать новую.
Третичный воздух, который подсасывается сквозь специальные отверстия, не допускает попадания огня в бункер.
Пиролиз опилок в корзине проводится за счет первичного воздуха.
Во вторичном виде он вместе с газами поступает в камеру, где и осуществляется горение.
Из нее выходит факел газов.

Некоторые горелки фабричного типа тоже могут изготавливаться по такой схеме. Но, в отличие от самоделок, они все равно будут зависеть от электричества, поскольку в них присутствует встроенная автоматика.