В последние годы в почти всех странах осуществляется резвый переход к использованию биомассы как горючего. К примеру, ЕС декларирует до 2030 года замещения четвертой части потребляемого горючего для транспорта за счет водянистых видов биотоплива. Это существенно понизит уровень зависимости государств ЕС от импорта ископаемых энергоресурсов. 

По заказу Государственного агентства Украины по вопросам обеспечения действенного использования энергетических ресурсов Институтом технической теплофизики НАН Украины в 2008 году был изучен и проанализирован потенциал нестандартных и возобновляемых источников энергии и выполнена оценка сельскохозяйственных отходов, отходов деревообработки, энергетических культур, биодизеля, биоэтанола, биогаза с отходов животноводства, торфа. Как проявили расчеты, экономический потенциал биомассы в Украине, доступной для получения энергии, составляет 27 млн. тонн условного горючего на год.

Кандидатурой отходам деревообработки для прессования топливных гранул (пеллет) являются сельскохозяйственные отходы (трава, лузга зерновых культур, риса, кукурузы, подсолнечника). Эти виды сырья могут служить значимым источником твердого горючего для сельских регионов.

К примеру, теплотворная способность при сжигании травы пшеницы составляет 17-18 МДж/кг (плотность энергии на единицу массы), рапсовой травы 16-17 МДж/кг, отходов кукурузы 18 МДж/кг. Для сопоставления скажем, что теплотворная способность древесной породы составляет 17,5-19 МДж/кг.

А более экономически прибыльным является внедрение твердого горючего из биомассы в виде брикетов либо пеллет, т.к. это не просит подмены котлов и сберегает средства на транспортных расходах.

Технологические процессы получения пеллет состоят из 4 шагов: измельчение; сушка; гранулирование; остывание и упаковка.

Анализ работы указывает, что одним из путей понижения энергозатрат при производстве твердого горючего из биомассы является перераспределение мощности: понижение мощности прессового оборудования в 25 раз при одновременном повышение мощности на измельчение в 2 раза (подмена молотковой молотилки на дезинтегратор).

Уменьшение тонины помола биомассы перед прессованием с одновременной активацией биомассы также приводит к увеличению свойства получаемых пеллет.

В качестве устройства для измельчения биомассы может служить дезинтегратор. Научные базы внедрения дезинтегратора для измельчения строй материалов разработаны Й.О. Хинтом, но для измельчения биомассы, имеющей влажность до 20%, к примеру травы, применяемый принцип удара — малоэффективен. Потому была разработана конструкция дезинтегратора, где употребляются два принципа измельчения: удар и истирание сразу.

Сначала процесса в основном употребляется удар, а на конечной стадии измельчения — употребляется истирание. Такая конструкция позволяет понизить затраты энергии на измельчение при одновременном повышении свойства помола.

Рис. 1 — Вид общий дезинтегратора

Из представленной конструкции на рис. 1, следует, что устройство состоит из 2-ух, крутящихся навстречу друг дружке роторов 3. Загрузка биомассы делается через полый вал ротора при помощи шнека 7 вовнутрь помольной камеры 1. Удар и истирание происходит меж рабочими колесами 2, конструкция которых представлена на рис. 2.

 Рис. 2 — Рабочие колеса дезинтегратора

1 — рабочие диски; 2 — рабочие кольца

При столкновении биомассы с отверстиями происходит измельчение за счет удара, а в зазоре меж вращающимися навстречу друг дружке колесами, происходит измельчение истиранием. (Внешний облик колеса представлен на рис. 3).

В итоге внедрения для измельчения разных видов биомассы такового принципа помола средний размер тонины составляет 70 мкм (единица измерения длины) при производительности 3,6 т/ч. При всем этом дезинтегратор потребляет мощность 18 кВт.

Новый технологический процесс исключает из цепи измельчения молотковую молотилку, заместо которой применяется дезинтегратор.

Дезинтегратор может обеспечивать наноизмельчение до уровня 5…10 мкм. Не считая этого, он способен делать измельчение биомассы с уровнем влажности до 40 %, что исключает из технологического процесса сушку.

Измельчение до наноуровня вызывает разрушение клеток, что приводит к понижению энергозатрат при прессовании. Конечные продукт — пеллета либо брикет, имеет физико-механические свойства на уровне древесного угля, что соответствует интернациональным эталонам.

В. Войтов, доктор технических наук,

доктор.

С.Дрыгуля, В.Бунецкий, аспиранты.

Харьковский государственный технический институт сельского хозяйства им. П. Василенко,

Украина

Материал подготовлен на базе доклада на интернациональнойнаучно-технической конференции в г. Минске «Сбережение энергии — важное условие инноваторского развития АПК».

Agrobelarus.by