Выбор сырья

Качественные характеристики сырья для производства пеллет в значительной степени определяют параметры готовой продукции. Сырьем для пеллет могут служить практически все виды растительных биополимеров:

• древесина, измельченная до размера около 1 мм толщиной и до 3-4 мм длиной;
• обрезки древесины – отходы деревообработки, первичной обработки, порубочные остатки, кора деревьев, горбыль, ветки, целлюлоза;
• отходы сельскохозяйственного производства – лузга подсолнечника, проса, гречихи, риса, овса, гороха, жмых подсолнечника, конопли, рапса и сои, шрот подсолнечника, рапса и сои, стебли подсолнечника и кукурузы, в т.ч. ее початки, солома рапса, гороха, злаковых и зерновых культур, костра льна, жом свекловичный, мука травяная, отруби зерновые, барда спиртовая, пивная дробина, мискантус, энергетическая ива, свичграс;
• торф и торфосмеси.

Рис. 1. Пеллеты, произведенные из различного сырья

В исходном сырье не должно быть минеральных и металлических примесей и металлических включений. На цвет готовых гранул влияет его вид (рис. 1):

• черные (темные) пеллеты получают из древесного сырья, в котором присутствует кора деревьев, возможна гниль, или не была полностью соблюдена технология производства (повышенная температура прессования). Темный цвет могут давать также примесь торфа, лузги подсолнечника и некоторые другие виды сырья темного цвета. Торрефицированное топливо также имеет более темный цвет;
• серые пеллеты получают из неокоренной древесины. Рассматривая их при увеличении, можно заметить включения коры. При уменьшении размера частиц сырья, включения могут быть и не видны, но пеллеты будут иметь темный оттенок;
• светлые пеллеты разного оттенка получают из качественной окоренной древесины и отходов сельскохозяйственного производства. Они обладают большей теплоотдачей, меньше крошатся и соответственно стоят дороже, чем серые и черные гранулы.

Кроме цвета, от сырья зависит и качество склеивания пеллет при прессовании. Связующим веществом при этом является природный лигнин, содержащийся в древесине в разном количестве в зависимости от породы дерева. Чем больше лигнина содержится в древесине, тем более качественными получаются пеллеты. Они не крошатся при транспортировке и хранении.

Твердость исходного сырья

Очень важным технологическим фактором в производстве пеллет является твердость древесины. Чем она выше, тем сложнее ее переработать в стружку, тяжелее спрессовать в пеллеты, тем большим будет износ режущего инструмента измельчителей, матриц и пуансона пресса, повысится расход электроэнергии. Для примера сравним твердость некоторых пород древесины по Бринеллю (кГс/мм²): сосна – 2,49, акация белая – 27,1, ясень – 4,0, бук – 3,8, береза – 3,0-3,5, осина – 1,86, клен – 4,1, вишня – 3,1.

Содержание лигнина в исходном биосырье

Порода древесины и вид отходов сельского хозяйства влияют на качественные показатели готовой продукции — склеиваемость пеллет, теплотворную способность, цвет, зольность и др.

Пеллеты можно производить из разных пород древесины и чем больше природного лигнина она содержит, тем проще получить качественные пеллеты. Для примера, приведем содержание лигнина в стволах наиболее распространенных пород древесины: сосна – 27,05%, ель – 27,00%, пихта – 29,89%, бук – 27,72%, береза – 19,10%, осина – 21,67%, дуб скальный 20,1 — 22,6%, дуб черешчатый – 20-22, в коре ствола дуба скального 22-24%, дуба черешчатого 20—22% и бука 23—24; в древесине сучьев бука скального — 23 -24%, дуба черешчатого — 22,5-23,4% и бука – 24-25%; в коре сучьев дуба скального – 23-24%, дуба черешчатого – 23-24% и бука – 24-26%; в листьях дуба скального — 22,4%, дуба черешчатого — 21,1%, бука — 20,2%.

Причем, в заболони лигнина больше, чем в ядре. У ели европейской, пихты белой и сосны кедровой минимальное количество лигнина содержится в древесине и коре у основания ствола, а максимальное — в древесине и коре вершины ствола.

В среднем в древесине хвойных пород содержание лигнина составляет 26-30%, в лиственных породах 19-28% от общей абсолютно сухой массы древесины. Чем ниже содержание лигнина, тем большее количество отсева получаем при производстве пеллет, а это приводит к увеличению затрат электроэнергии и снижению производительности прессовального оборудования.

Плотность древесины

Плотность древесины зависит от влажности и для сравнения значения плотности всегда приводят к единой влажности — 12%. Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. Величина плотности колеблется в очень широких пределах. По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:

— породы с малой плотностью (510 кг/м³ и менее): сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, ольха, каштан, орех;

— породы средней плотности (550-740 кг/м³): лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, карагач, клен, платан, рябина, яблоня, ясень;

— породы с высокой плотностью (750 кг/м³ и выше): акация белая, береза железная, граб, фисташка, кизил.

Один кубометр пеллет из опилок более плотных пород будет обладать большей насыпной плотностью и большей теплотой сгорания.

Производитель пеллет должен учитывать физико-химические и реологические свойства сырья для предварительной оценки производственных затрат и качества получаемой продукции!