Оборудование для переработки вторичного сырья деревообработки

Оборудование для подготовки, транспортировки и хранения отходов, а также для получения новых видов топлива из вторичного сырья деревообработки.

1. Станки для получения дров

Сухие дрова из березы и других лиственных пород можно успешно поставлять на экспорт в западноевропейские страны. Цена на эту продукцию в пересчете на тонну на 2017 г. выше цен на пеллеты, и, соответственно, производство каминного топлива может быть перспективным направлением переработки неделовой древесины, особенно в местах лесозаготовок.

На европейском рынке представлены каминные дрова как атмосферной, так и камерной сушки, упакованные в деревянные ящики или сетки. Дополнительно к ним предлагаются упакованные в коробки средства для розжига в виде лучины и специальных «свечек» — материал из древесной шерсти, склеенный воском.

Рис. 1. Каминные дрова в ящиках и сетках

Нетрудно заметить, что идеальное средство для розжига могут поставлять на этот рынок наши фанерные предприятия, где на участке обработки сухого шпона всегда найдется достаточно материала для этих целей в виде полосок шпона с влажностью 8-10%.

Дровокольные станки выпускаются как в стационарном, так и передвижном варианте с приводом от трактора. В России дровокольный станок выпускает предприятие «Тайга» (рис. 2).

Станок работает с ручной загрузкой чураков. Раскалывание выполняется надвиганием чурака на раскалывающий нож с помощью гидроцилиндра.

Отдельные дровокольные станки могут быть вертикальными. На рисунке 3 показан такой гидравлический дровокол.

Рис. 2. Дровокол ДК Тайга (ГК «Тайга», Новосибирск)

Рис. 3. Вертикальный гидравлический дровокол S 21 (Tajfirn, Словения)

Этот станок перерабатывает чураки длиной до 1180 мм, диаметром до 1100 мм. Производительность— до 7 м³/час. Усилие раскалывания— 20 т, возможна настройка угла ножа для более эффективного раскола, а также использование различных ножей для раскола на 2 или 4 части.

Для промышленного производства дров используются дровокольные линии, в состав которых входят агрегат для распиловки и колки бревен (процессор), а также конвейеры для подачи бревен и удаления поленьев.

На нашем рынке представлены процессоры словенской компании Taifun и финских компаний Palax, Hakki Pilke, Pilkemaster, Farmi forest и др. Это оборудование, у которого часто есть привод от трактора, можно доставлять прямо в лес и там заготавливать дрова. Более мощные линии Posch (Австрия), Rabaud (Франция), Pinosa (Италия), Cord King, Bell’s Machining, CRD Metalworks (все— США) обычно оснащены вместительными накопителями для бревен, устройствами поштучной выдачи, справляющимися даже с искривленными бревнами. Такими линиями может управлять один оператор. Линии этого типа чаще всего имеют в качестве инструмента раскряжёвки круглую пилу вместо цепной, которой оснащены простые линии.

На рисунке 4 показан процессор для производства дров RCA-380.

Рис. 4. Процессор для производства дров RCA-380 и дополнительный раскалывающий нож для деления чураков на 6 частей (Tajfun, Словения)

Процессор предназначен для заготовки дров в больших количествах. Дровокол выполняет две операции — поперечное пиление бревна цепной пилой на заготовки заданных размеров и раскалывание заготовок (чураков) на 2, 4, 6, 8 частей. С помощью ленточного транспортера бревно подается в зону резания, где оно делится на чураки заданной длины. Отпиленная часть падает в зону раскола, где гидроцилиндр мощностью 15 т толкает чурак на нож. Готовые дрова падают на ленточный транспортер. Привод машины может быть от трактора через карданную передачу или от электродвигателя.

Самое мощное и тяжелое оборудование, рассчитанное на большие объемы производства и обработку бревен самого большого диаметра, выпускают итальянские компании Pezzolato и Pinosa. Компания Pezzolato предлагает, в частности, линии как с агрегатом раскряжевки и колки, так и с отдельными станками для этих операций (рис. 5). Во втором случае один оператор может полностью сосредоточиться на непрерывной подаче бревен и их распиловке, а другой — на раскалывании чураков. При обработке горбылей и веток используется только раскряжевочный станок, сортименты подаются в него пачкой.

Рис. 5. Дровокольная линия Pezzolato (Италия) с раздельными раскряжевочным и раскалывающим станками

При раскряжевке лучше использовать круглые пилы, так как их ресурс в несколько раз выше, чем цепных пил.

Обработка бревен разного диаметра представляет определенные трудности, так как требует настройки инструмента по высоте, чтобы соблюсти стандартный размер дров по толщине 9-15 см. На эстонской фабрике Sanlain Grupp действуют шесть дровокольных линий, настроенных на бревна различных диаметров — соответственно до 20, 44 и 50 см. Процессоры, в которых имеются датчики для измерения диаметра чураков, например Palax Titan (Финляндия), могут осуществлять центрирование ножевой решетки автоматически.

На рисунке 6 показан в плане пильный станок для отходов, не требующих раскалывания (горбыли, рейки). Такой станок востребован в лесопильных производствах.

На линии производится резка заготовок на запрограммированную длину. Подача материала— с помощью приводного рольганга со скоростью 5-50 м/мин. Автоматическая торцовка имеет пилу диаметром 550 мм, время цикла резания — не более 1,5 с.

Рис. 6. Торцовочный станок для переработки горбыля и отходов TRV 1200L 550 (Cursal, Италия)

2. Оборудование для измельчения древесных отходов на топливо

На рисунке 7 показан измельчитель древесного утиля.

Рис. 7. Большой измельчитель MGB (Maier, Германия)

Стационарный измельчитель предназначен для получения предварительно измельченного материала из отходов (древесного утиля) различных размеров. В качестве исходного сырья могут быть поддоны, тара, старая мебель и столярные изделия, кабельные барабаны, шпалы, оторцовки бревен и пр. Влажность древесины— атмосферная (воздушно-сухая древесина). Система подачи— с помощью рольгангов, погрузчиком, грейфером. Конечный продукт — кусковой материал длиной 100-500 мм. Удаление материала— конвейерами различного типа.

Большое загрузочное окно измельчителя позволяет не сортировать исходный материал по размерам. Высокая жесткость вальцов с наваренными зубьями, прочный металл стенок машины и решетки позволяют ломать даже крупные металлические детали. В системе управления предусмотрена защита от перегрузки с включением реверса. Исполнение Vario позволяет настраиваться на желаемый размер конечного продукта.

Для измельчения древесных отходов на топливную щепу существуют специальные дробилки, например стационарная дробилка ДОС-1 (рис. 8).

Рис. 8. Стационарная дробилка ДОС-1
Новозыбковского завода

Дробилка перерабатывает вершинки деревьев, некондиционные деревья, крупные сучья и т. д. Щепа выбрасывается вращающимся ротором через щепопровод. Высота выброса — 3,5 м. Наибольший поперечный размер перерабатываемых отходов в комле— до 100 мм, длина щепы— 10-60 мм, производительность станка— 10-20 м³/час. Существует также передвижной вариант подобной машины (ДОП-1) с приводом от вала отбора мощности автомобиля через карданную передачу.

Для фанерных предприятий могут представлять интерес измельчители отходов шпона, например марки FAZ 100 (рис. 9).

Рис. 9. Измельчитель отходов шпона FAZ 100 (Josting-maschinen, Германия)

Этот станок бесшумно измельчает отходы шпона в виде полос (например, от гильотинных ножниц) для использования в качестве топлива. Измельчение происходит при вертикальном возвратно-поступательном движении одного продольного и 10 поперечных ножей. После измельчения объем отходов уменьшается почти вдвое. Известные роторные измельчители плохо подходят для такого материала. Машины такого же назначения выпускает итальянская фирма Casadei Industria.

Измельчители типа шредер предлагает австрийская фирма Untha (рис. 10).

Рис. 10. Шредер RS30 для измельчения отходов, вид узла резания и получаемая продукция (Untha, Австрия)

Шредер предназначен для переработки отходов деревообработки, обрезков, кусковых отходов ДСП, МДФ, ДВП, мебельных и фанерных отходов, поддонов, ящиков. Режущая система состоит из основных и вторичных кованых, цельных и закаленных измельчающих режущих дисков. Диски установлены на четырех шестигранных валах. Сортировочное сито охватывает все четыре режущих вала. Производительность— до 8 м³/ч. Получаемый материал может использоваться в производстве арболитовых плит.

Другой принцип измельчения применяется в шредерах типа LR той же фирмы (рис. 11).

Рис. 11. Схема работы шредера типа LR фирмы Untha (Австрия)

Материал прижимается к ножевому валу толкателями в виде полумесяца, управляемыми гидроцилиндрами. Специальная универсальная форма ножа позволяет работать с сухой и сырой древесиной с содержанием инородных тел, например гвоздей. Полые вогнутые режущие пластины идеально соответствуют форме реверсивных держателей.

Оригинальный ножевой ротор имеют измельчители немецкой фирмы Reinbold (рис. 12). Ножи клиновидной формы расположены ступенчато на роторе и легко заменяются. Фирма выпускает гамму измельчителей древесных отходов с вертикальной, наклонной и горизонтальной загрузкой материала. Число ножей на роторе зависит от мощности станка и изменяется в пределах от 15 до 60 шт.

Эта же фирма выпускает многороторные измельчители серии RMZ. Принципиальная схема узла измельчения показана на рисунке 13. Диаметр отверстий в нижнем сите составляет 20, 25 или 40 мм.

Рис. 12. Ножевой ротор измельчителя серии AZR (Reinbold, Германия)

Рис. 13. Схема узла резания измельчителей серии RMZ (Reinbold, Германия)

3. Оборудование для переработки коры

Кора дерева выполняет защитную функцию: предохраняет древесину от механических повреждений, проникновения грибков и насекомых, воздействия резких изменений температуры, испарения влаги. Между корой и древесиной залегает камбиальный слой — это первичная ткань, из которой образуется новое годовое кольцо и за счет которой прирастает кора. У коры два слоя: снаружи— корка, внутри— луб, обеспечивающий движение органических питательных веществ в стволе.

Доля коры у разных деревьев неодинакова и составляет примерно от 6 до 25% объема ствола. Замечено, что кора дерева тем толще, чем тяжелее условия произрастания.

По характеру поверхности кора может быть гладкой, бороздчатой, чешуйчатой, волокнистой и бородавчатой. Химический состав коры мало отличается от химического состава древесины, но содержание минеральных веществ в коре выше (около 4%). В коре содержится значительно меньше целлюлозы, но присутствуют водорастворимые экстрактивные вещества (до 30% в хвойных породах). В березовой коре (бересте) содержится до 40% суберина — пробкового вещества с низкими водо-, газопроницаемостью и теплопроводностью.

Существует несколько путей использования коры, но все они требуют дополнительного измельчения коры, полученной на роторных окорочных станках. При использовании фрезерных окорочных станков дополнительного измельчения коры не требуется.

На рисунке 14 показаны схемы специальных корорубок отечественного производства.

Рис. 14. Принципиальные схемы роторных корорубок: а — КРС-68; б — КР-6.

Двухроторная корорубка (типа КРС-68) с расположением роторов один над другим (рис. 14а) относится к оборудованию, представляющему собой две однороторные корорубки, размещенные в одном корпусе. Кора после измельчения ротором первой ступени попадает в ротор второй ступени, где измельчается в более мелкую фракцию при помощи ножей меньшей ширины, чем у ножей ротора первой ступени, и большего количества ножей на диске, чем в первой корорубке. В станке КР-6 (рис. 146) кора измельчается ножами, жестко закрепленными на роторах, вращающихся навстречу друг другу с разной скоростью. На одном роторе ножей в 3^4 раза больше, чем на другом.

Сегодня фирма «Союэлесмонтаж» (г. Вологда) выпускает корорубки КРГ12 (рис. 15).

Рис. 15. Корорубка КРГ12 («Союзлесмонтаж»)

Корорубка роторная КРГ12 предназначена для измельчения отходов окорки древесины хвойных и лиственных пород с целью их дальнейшей утилизации. Основной частью корорубки является массивный ротор, на дисках которого закреплены рубящие ножи. Отходы окорки, падая в корорубку с подающего механизма, попадают между ножами и наковальней, измельчаются и продавливаются через отверстия решетки, определяющие размер кусков измельченных отходов, на последующий механизм.

На случай попадания в корорубку крупных посторонних включений она снабжена защитными устройствами. Для повышения производительности потока перед корорубкой следует оборудовать устройство камнеловушкой и металлоискателями. Производительность машины — до 100 насыпных м³ в смену.

На рисунке 16 показана схема финской большой корорубки Saalasti 0912. На базе этой машины ООО «Торин» (Архангельск) выпускает российский вариант такой корорубки. Дробилки Saalasti способны измельчать древесную биомассу различного фракционного состава при верхней загрузке материала к ножевому барабану. Измельченная кора после дробилки может поступать к короотжимным прессам этой же фирмы (до 4 прессов в линии). После этого кора может сжигаться в топках без дополнительной подсушки. Производительность короотжимных прессов — от 50 до 125 нас. м³/ч.

Рис. 16. Схема дробилки Saalasti 0912 (Финляндия)

Дополнительное измельчение коры можно выполнять в молотковых мельницах, чтобы получить мелкодисперсный материал, который находит широкое применение в разных технологиях.

Для превращения измельченной коры в компосты для сельскохозяйственных целей измельченную кору складируют на асфальтированных или бетонированных площадках в кучах высотой 5-10 м с углом естественного откоса 30- 40°, пересыпая ее добавками, содержащими азот и фосфор. В коре немало органических соединений. В период хранения в коре происходят биохимические процессы, температура внутри кучи повышается до 55-60°С. Содержащийся в коре лигнин при определенных условиях со временем превращается в гумус.

Кора богата различными питательными веществами и разлагается быстрее опилок, за счет высокой пористости она быстро накапливает и хорошо удерживает влагу. В результате химических реакций образуется компост, который по эффективности может конкурировать с другими удобрениями. Опытом использования коры для приготовления удобрений располагают в объединении «Кировмебель», Красноярском ЛПК, на Костромском фанкомбинате.

Использование коры в качестве топлива — вероятно наиболее перспективный путь ее использования. Кора— это низкосортное топливо с высоким содержанием влаги, золы и низкими сыпучими свойствами. Перед сжиганием требуется ее измельчение и подсушка.

Влажность коры, полученной в результате окорки древесины, поступившей сплавом, мерзлой, которая оттаивала перед окоркой в бассейнах, а также подвергавшейся паровому обогреву при барабанной окорке, выше критической. Перед поступлением такой коры в топки на сжигание необходимо снизить ее относительную влажность до 50-60%. Это достигается посредством механического отжима влаги из коры с помощью короотжимных прессов либо подсушиванием коры при помощи отходящих газов котельных, вентиляционных выбросов и других низкопотенциальных вторичных тепловых энергетических ресурсов. Однако надо помнить: образующаяся при отжиме жидкость является токсичным веществом, которое не должно попадать в открытые водоемы. Устройство же специальных водоемов или очистных сооружений часто делает операцию короотжима экономически невыгодной.

Поэтому существуют способы снижения влажности коры без образования сточных вод. Один из них — подсушка коры с высокой влажностью перед сжиганием. Критическим значением в этом случае является влажность свыше 60%, а предварительная сушка за счет сжигания части подсушенной коры целесообразна только в том случае, если первоначальная влажность коры не превышает 75%. Для коры любой влажности сушка перед сжиганием теплотехнически обоснована, если процесс осуществляется за счет вторичных тепловых ресурсов (тепла дымовых газов котельных и электростанций, воздуха, выбрасываемого при вентиляции помещений, и т. п.). Примерная технологическая схема подготовки к сжиганию отходов окорочных цехов показана на рисунке 17.

Кора высокой влажности из окорочного цеха проходит в магнитный сепаратор, где из нее извлекаются металлические частицы, и поступает в корорубку, где измельчается и направляется в бункерное устройство для накопления и буферного хранения. Из бункерного устройства кора транспортируется в сушильную установку, в которой высушивается посредством тепла дымовых газов, подаваемых в сушилку из борова котельной вентилятором, либо продуктов сгорания определенной доли подсушенной коры, сжигаемой в резервной топке. Подсушенная кора из сушилки подхватывается сушильным агентом, засасываемым вентилятором, и подается в циклон, где отделяется от газов и поступает в бункерное устройство сухой коры. Отработанные газы очищаются от пыли в циклоне и выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу. Из бункера сухая кора направляется для сжигания в топки котельной и частично в резервную топку, обеспечивающую приготовление теплоносителя для сушки, если дымовые газы в этих целях по каким-либо причинам не могут быть использованы.

Рис. 17. Технологическая схема подготовки для сжигания коры высокой влажности: 1 — склад коры; 2 — магнитный сепаратор; 3 — корорубка; 4 — бункер измельченной сырой коры; 5 — вентилятор; 6 — циклон для отделения газов от коры; 7—циклон для очистки газов от пыли; 8 — бункер сухой коры; 9 — топка котельной; 10 — дымовая труба; 11 — вентилятор; 12 — сушилка для коры; 13 — резервная топка.

Главным оборудованием в цехе подготовки коры к сжиганию является сушилка. Здесь могут применяться сушилки тех же конструкций, что и в цехах изготовления стружечных плит для сушки стружки: сушильные барабаны или пневматические сушилки со спиральной трубой. Начальная температура теплоносителя может быть очень высокой. Известен опыт использования топочных газов с температурой 900°С (Крестецкий леспромхоз).

Кора — объект химической переработки. Древесная кора является источником многих ценных экстрактивных веществ, из которых получают биологически активные, дубильные, красящие и прочие ценные продукты. Из коры хвойных, в частности пихты белокорой, можно получать эфирное (пихтовое) масло, используемое в ароматерапии и медицинской практике. Естественно, каждое деревообрабатывающее предприятие должно стремиться к комплексному использованию древесного сырья. Здесь можно рекомендовать схему комплексной переработки коры хвойных деревьев (ели, сосны, кедра) с получением удобрений, сорбционных материалов и химических продуктов (рис. 18).

Основная доля (до 90%) измельченной коры направляется на компостирование. Часть коры подвергается последовательной экстракции с получением дубильного экстракта и пектина. Твердый остаток коры после экстракции является пористым углеродным материалом с высокой сорбирующей способностью. Это его свойство используется для внесения азото- и фосфорсодержащих добавок, необходимых для производства качественных удобрений.

Рис. 18. Схема комплексной переработки коры хвойных деревьев

Еще одним эффективным способом переработки коры является пиролиз, т. е. нагрев без доступа воздуха, в результате которого получается уголь-сырец, который можно активировать, т. е. увеличить количество пор в материале. Активацию выполняют термохимическим способом или перегретым паром. В результате получается материал с огромным количеством пор, т. е. с большой площадью активной поверхности (1000-2000 м² на 1 г) и высокой сорбционной (впитывающей) способностью. Активные угли применяют в самых разных областях промышленности, в основном в фильтрах для очистки различных жидкостей и сточных вод, для сбора разливов нефти и т. п.

Древесные угли изготавливают обычно из древесины березы, однако исследования показали, что древесная кора тоже может быть сырьем для производства этого материала. Выход активных углей из пихтовой коры сплавной древесины составляет 32-33% от массы коры (оптимальная температура пиролиза 750°С). Опыты, проведенные на Енисейском ЛПК, показали, что активные угли, полученные из коры, успешно очищают сточные воды от метанола, формальдегида, фенола и других химических загрязнителей.

Это же касается и активных углей из коры сибирской лиственницы и пихты. В ходе комплексной переработки хвойной коры можно получать пихтовое масло, хвойный бальзам, дубители, красители и углеродные сорбенты (активный уголь). Из коры осины производят витаминные и кормовые добавки и удобрения. Из березовой коры получают бетулин (кристаллическое вещество из бересты для лечения ожогов и травм), субериновые вещества (пробковые вещества для залечивания ран), полифенолы (антиоксиданты) и сорбенты.

Береста (наружная часть коры березы) занимает особое место среди древесных материалов. Она использовалась издревле и используется сейчас без всякой переработки, в натуральном виде, для изготовления туесов, корзин, емкостей для пищевых продуктов. Береста— отличное топливо, не требующее сушки перед сжиганием. Из березовой и осиновой коры получают фармакопейную смолу и деготь.

Некоторые предприятия, выпускающие фанеру, занимаются заготовкой коры и поставляют ее как полуфабрикат на специализированные предприятия в соответствии с ТУ 13-707-83 на бересту. Большой опыт химической переработки бересты был накоплен в ПО «Киевдревпром» (Украина), где имелась установка по производству дегтя мощностью до 5 т. Выход дегтя составляет 25% от массы сухой бересты.

Деготь— темная густая жидкость, содержащая бензол, ксилол, крезол, толуол, фенол и другие вещества. Деготь применяют в медицине (мазь Вишневского) и косметике (дегтярное мыло). После перегонки из дегтя получают креозот, широко используемый для пропитки шпал и других деревянных деталей, контактирующих с землей.

Луб, содержание которого в березовой коре составляет 60-80% от ее массы, может перерабатываться в муку, пригодную в качестве наполнителя синтетических клеев взамен дефицитной древесной муки. Процесс изготовления такой муки включает сушку луба до влажности 4—8% и размол на мельнице до однородной мелкой фракции, близкой к фракции древесной муки № 140 по ГОСТ 16361-80.

Выбор оптимального варианта переработки коры зависит от многих факторов: породы древесины, способа доставки сырья (водного или сухопутного), объемов получаемой коры, доступности энергоресурсов, наличия потребителей продукции из коры и т. д. В любом случае переработка коры должна носить комплексный характер. Кора из обременительного вторсырья может стать экономически выгодным ресурсом. Для большинства древесных материалов (пиломатериалов, фанеры, плит) доля сырья в себестоимости продукции составляет около 50%. Кора же — бесплатное сырье, деньги за которое предприятие уже заплатило при покупке круглых лесоматериалов.

4. Установки для получения топливных брикетов и гранул

Брикетирование и гранулирование — процесс прессования мелкоизмельченных отходов древесины под высоким давлением без использования связывающих. Брикеты могут быть круглой, квадратной или шестигранной формы (рис. 19) с поперечным размером 40-100 мм. Плотность брикетов — примерно 750 кг/м³, теплота сгорания — 3500—4500 ккал/кг (у исходной древесины — 2400-2700 ккал/кг).

Рис. 19. Топливные брикеты различной формы: 1 — RUF; 2 — Pini-Kay; 3 — Nestro.

Пеллеты — это цилиндрические гранулы диаметром несколько миллиметров.

Согласно ГОСТ Р 54220-2010 (унифицирован с европейским стандартом), диаметр пеллет (рис. 20) должен составлять 6, 8, 10, 12, 25 мм (с допуском ±1,0 мм), а длина — 40-50 мм.

Рис. 20. Топливные гранулы (пеллеты)

В качестве исходного сырья могут использоваться отходы из древесины любого типа влажностью до 12%. Опилки от лесопильного производства должны быть подсушены до этой влажности. Станочная стружка (например, после строгальных станков) должна быть измельчена в молотковых дробилках или центробежных стружечных станках. Брикетирование позволяет в 7-8 раз уменьшить объем перевозимых отходов, повышает эффективность транспортных перевозок, экономит энерго- и лесоресурсы.

Состав технологической линии по производству брикетов или гранул зависит от вида исходного сырья. В случае использования технологической щепы требуется такая цепочка оборудования:

• центробежный стружечный станок для получения стружки;
• барабанная сушилка для стружки;
• мельница для получения микростружки;
• увлажнитель микростружки;
• брикетирующий пресс или гранулятор для получения биотоплива;
• охладитель и упаковочное оборудование.

Специальную сушилку для измельченных древесных отходов предлагает ЗАО «Биостар-Инжиниринг» из Белоруссии (рис. 21).

Сушилка предназначена для сушки опилок, щепы, коры с максимальным размером частиц до 50 мм. Производительность сушилки — 500 и 1500 кг/ч.

Прессы для брикетирования работают по принципу экструдера. Сырье выдавливается через фильеру, представляющую собой трубу с конусным отверстием определенной формы. Процесс довольно прост: поршень продвигает по трубе сырье, которое в фильере сдавливается, а на выходе образовавшийся материал автоматически нарезается в размер брикета.

Рис. 21. Сушилка вихревая для измельченных древесных отходов («Биостар-Инжиниринг», Беларусь): 1 — подача чистого воздуха из теплогенератора; 2 — выход воздуха в циклон; 3 — подача опилок в сушилку; 4 — сектора; 5 — лопасти для перемешивания опилок; б — противовзрывные клапаны; 7 — направление движения воздуха; 8 — выход сухих опилок.

В зависимости от способов подачи и сдавливания материала экструзионные прессы подразделяются на гидравлические, шнековые и ударномеханические. В гидравлическом прессе поршень двигается вперед-назад, проталкивая материал через фильеру, где формируется брикет. Это оборудование имеет малые размеры и просто в обслуживании. Максимальная мощность пресса — 500 кг/ч, но большим спросом пользуются прессы производительностью 100-150 кг/ч. У изготовленного на гидравлическом прессе брикета форма кирпичика, реже — цилиндра. В числе достоинств этого оборудования можно отметить невысокую стоимость и низкое электропотребление, к недостаткам специалисты относят низкую производительность, высокую изнашиваемость деталей, чувствительность к неоднородности фракции сырья и низкую плотность брикетов.

Шнековые прессы разработаны австрийской компанией Pini-Kay. Прессы получили широкое распространение за счет оптимального соотношения «цена — качество». Материал подается в фильеру посредством шнековых конвейеров. Особенностью процесса является нагрев сырья до 300°С. В результате термического обжига при высоком давлении (до 1100 бар) происходит спекание массы в брикет, что повышает его целостность и прочность. В процессе производства восьмигранные брикеты Pini-Kay приобретают характерный темнокоричневый цвет и высокую плотность, они долго горят и хорошо хранятся. В числе недостатков шнековых прессов нужно отметить повышенную пожароопасность (при трении детали нагреваются), а также высокое энергопотребление, чувствительность к однородности фракции сырья и непостоянную плотность брикетов.

Шнековый пресс от белорусской фирмы «Биостар-Инжиниринг» показан на рисунке 22.

Пресс имеет производительность 500-1500 кг/ч готового брикета (пиникей) при влажности не более 12%. Самой изнашиваемой деталью пресса является шнек, который требуется восстанавливать после выпуска каждых 50-100 тпродукции. Диаметр брикетов— 68 мм, длина— 220-150 мм, плотность — 1,2-1,5 т/м³, влажность — 3-5%.

На крупных производствах используются механические прессы ударного типа высокой производительности — от 1 до 5 т/ч. Материал набивается в фильеру при помощи ударного кривошипного механизма, весь процесс идет автоматически — оборудование почти не требует контроля в процессе эксплуатации. Ударно-механический способ прессования позволяет производить брикеты разной формы как для частных потребителей, так и для промышленного использования. Ударно-механические прессы рассчитаны на безостановочную работу. Цена их выше, чем прессов других типов.

Пресс такого типа марки Самсон 700 выпускает белорусская фирма «Биостар-Инжиниринг» (рис. 23).

Рис. 22. Шнековый пресс от фирмы «БиоСтар» (Белоруссия)

Рис. 23. Ударно-механический пресс Самсон 700
(«Биостар-Инжиниринг», Белоруссия)

Пресс имеет производительность до 1000 кг/ч. В прессе эксцентрик или коленвал передает толчковое движение поршню, который с частотой 4 удара в секунду проталкивает древесную массу через конический цилиндр к фильере с отверстием нужной формы. Материал при этом уплотняется до плотности 1- 1,2 г/см³. Длина пресса с направляющими — 14 м, установленная мощность — около 60 кВт.

Пресс изготавливает брикеты круглой или восьмигранной формы поперечным размером 68 мм переменной длины для промышленного использования в котельных (вместо угля) или фиксированной длины, упакованные в термоусадочную пленку, для индивидуального пользования.

Технология холодного гидравлического брикетирования считается сегодня самой перспективной. Безусловным лидером в производстве прессов этого типа является немецкая компания RUF; аналогичное оборудование производится в Литве, Польше, Китае и Турции. Отличительная черта оборудования — высокая степень автоматизации и способность к автоматической регулировке параметров прессования в зависимости от поступающей на пресс фракции, причем размер частиц сырья может достигать 20 мм.

На прессах холодного гидравлического брикетирования RUF изготавливают брикеты одинаковой формы и габаритов, за чем следит система электронного контроля. При необходимости можно установить систему, которая будет контролировать вес брикетов. Производительность прессов колеблется от 100 кг до 1,5 т/ч. У самых ходовых брикетов поперечный размер составляет 150×60 мм. Прямоугольные брикеты стабильных размеров легко упаковываются, удобны для складирования и транспортировки.

Достоинствами этого вида брикетирования также являются низкий механический износ деталей, низкие электропотребление и расходы на эксплуатацию. К недостаткам можно отнести довольно высокую стоимость оборудования. Кроме того, как выяснилось, прямоугольные брикеты при транспортировке лучше сохраняют целостность, чем брикеты других форм.

Схема брикетирующего пресса RUF показана на рисунке 24.

Загрузочный шнек 2 подает материал, находящийся в бункере 1, в наполнитель 4. Продолжительность работы загрузочного шнека взаимосвязана с системой автоматического дозирования материала. После окончания загрузки наполнителя и остановки загрузочного шнека поршень наполнителя 3 производит предварительное сжатие материала, находящегося в камере наполнителя 4. Главный прессующий поршень 6 передвигает предварительно сжатый материал в одну из двух камер пресс-формы 5 и сжимает его в плотный блок. В течение этого этапа выталкиватели, установленные параллельно главному цилиндру, выталкивают готовый брикет из второй камеры пресс-формы через специальные отверстия в передней панели. Поршень наполнителя поднимается вверх. Загрузочный шнек начинает подачу следующей порции. Прессующий цилиндр 7 возвращается назад.

За счет высокого давления прессования лигнин, находящийся в древесине, размягчается и служит связующим средством для древесных частиц. Брикеты имеют поперечные размеры 150×60 мм и длину 40-110 мм.

Подаваемый материал должен иметь влажность не более 12%. В основном прессы используют для переработки опилок, измельченной стружки, но измельченная кора также перерабатывается в брикеты. Особенность корьевых брикетов заключается в длительном их горении, что привлекательно для домашних печей и каминов.

Ударный способ производства брикетов реализован также в прессе, показанном на рисунке 25.

Прессы ПБУ производят брикеты диаметром 60 мм. Производительность прессов составляет 400 или 800 кг/ч.

Брикетирующий пресс может работать в паре с эксгаустерной системой деревообрабатывающего цеха. В составе этого комплекса — циклон с картриджным фильтром, роторный измельчитель и брикетирующий станок. Диаметр брикета — 76 мм, максимальное давление прессования — 200 кг/см². Производительность — 60-115 кг/ч.

1

Рис. 24. Пресс брикетирующий RUF Lignum (RUF Maschinenbau, Германия): 1 — бункер; 2 — загрузочный шнек; 3 — поршень наполнителя; 4 — камера наполнителя; 5 — прессформа; 6— главный прессующий поршень; 7— прессующий цилиндр.

Рис. 25. Пресс ударный ПБУ-400 (800) для производства брикетов стандарта Nestro (Press-briket, РФ)

Производство гранул требует несколько иного оборудования. На рисунке 26 дана примерная схема прессования гранул в грануляторе с цилиндрической матрицей.

Рис. 26. Примерная схема прессования пеллет через цилиндрическую матрицу

Увлажненная микростружка с помощью катков продавливается через отверстия в цилиндрической матрице. При этом материал нагревается примерно до 90°С и уплотняется, образуя достаточно прочные гранулы, которые срезаются специальным ножом. Плотность материала увеличивается со 100 до 650 кг/м³. Важными условиями получения качественного продукта являются постоянство загрузки пресса и однородность входного материала.

Установка для гранулирования с плоской матрицей от фирмы Kahl (Германия) показана на рисунке 27.

Рис. 27. Установка для гранулирования с плоской матрицей от фирмы Kahl (Германия) и схема ее работы

Фирма выпускает установки гранулирования древесных отходов мощностью от 3 до 400 кВт— всего 10 типоразмеров. Исходное сырье: станочная стружка, щепа, опилки, древесная и шлифовальная пыль, солома, багасса. Размер частиц — около 4 мм, влажность — примерно 10%. Самая малая установка имеет производительность 200 кг/ч и может использоваться на малом предприятии для гранулирования собственных отходов.

Сырье через дозировочный шнек свободным потоком подается в камеру прессования, что обеспечивает его равномерное распределение по всей поверхности матрицы. На рабочей поверхности матрицы образуется равномерный слой, по которому двигаются вращающиеся бегунки и уплотняют его в открытых пресс-каналах матрицы. Прессы Amandus Kahl оснащены бегунковыми роликами диаметром до 450 мм и шириной 192 мм. Основные профили рабочих поверхностей: с желобами, с отверстиями и рифленая. Бегунки во время вращения разрывают древесину, что приводит к скручиванию и измельчению сырья на матрице и способствует лучшему прессованию продукта. Высокая скорость бегунков (2,5 м/с) гарантирует оптимальную деаэрацию сырья.

Силы трения, возникающие при переработке сырья, зависят от свойств продукта и отношения диаметра отверстий к длине пресс-канала. Для достижения оптимального качества гранул и производительности машины точный выбор этого параметра имеет важнейшее значение. Гидравлическая система пресс-грануляторов Amandus Kahl позволяет оператору пресса контролировать и оптимизировать процесс в ходе работы оборудования. Благодаря встроенному разгрузочному клапану она обеспечивает надежную защиту в случае попадания в пресс посторонних предметов.

Одним из актуальных направлений развития биоэнергетической отрасли являются производство и эксплуатация мобильных и модульных пеллетных заводов. Для их организации не требуется строить специальное здание для размещения в нем оборудования по производству пеллет. Производственные модули стандартных размеров полной заводской готовности включают в себя то же оборудование, которое входит в состав стационарной линии, но поставляется уже в собранном и налаженном состоянии.

Инновационная концепция реализуется в компактном модульном пеллетном заводе производства немецкой компании Rudnick & Enners из г. Альпенрод. Подобный завод не требует значительных капиталовложений, производительность одного модуля — от 800 до 4000 кг/ч пеллет. Есть возможность поэтапного наращивания производительности пеллетного завода за счет поставок дополнительных модулей. В качестве сырья могут быть использованы опилки, стружка или щепа.

Благодаря усовершенствованной технологии помола влажных опилок и щепы с помощью молотковой дробилки RE-НМ фракция измельченного сырья соответствует всем параметрам, необходимым для гранулирования. Поэтому отпадает необходимость во втором этапе измельчения — сухом помоле, что позволяет экономить и производственную площадь, и финансы. Горбыль и обрезки за одну операцию на двухступенчатом измельчителе RE-TC можно измельчать до фракции, которая необходима для пеллетирования. В модульной конструкции завода используется компактная ленточная низкотемпературная пожаробезопасная сушилка Rudnick & Enners.

Еще один производитель модульных пеллетных заводов— австрийская компания Albert Knoblinger. Ее модульный пеллетный завод под брендом PelletsCube представляет собой двухэтажную рамную конструкцию. В рамы вставляются шесть стандартных контейнеров, в каждом из которых находится один агрегат: пресс-гранулятор, молотковая дробилка, транспортеры и другие вплоть до линии фасовки в биг-бэги. Единственным недостатком этого завода является отсутствие сушилки. Производительность заводов — от 2 до 5 т/ч, габариты в плане — 7,32×6,06 м, высота — до 7 м. Потребляемая мощность — 335-575 кВт.

Мобильные пеллетные заводы — это комплект оборудования на автомобильном прицепе, на котором установлен контейнер или рамные модули. Прицеп транспортируется до места эксплуатации завода седельным тягачом.

Из европейских производителей можно отметить хорошо известную в РФ немецкую компанию Muench Edelstahl GmbH. Есть на рынке мобильная линия MPL 400 (производитель— шведско-российская компания Pellet & Briquette Machine), мощностью 400 кг/ч и линия шведской компании Sweden Power Chippers АВ производительностью 150/300/450 кг/ч, но это оборудование работает на сухом сырье.

В качестве модульной мобильной линии гранулирования российского производства можно назвать оборудование, которое выпускает ООО «БТК «Поли-НОМ». Производительность линии — не менее 1 т/ч, монтируется она в стандартном 40-футовом контейнере, установленная электрическая мощность — 160 кВт (рис. 28).

Сырье для производства — древесные опилки — загружаются через сепаратор в бункер сырья объемом 1,5 м³, откуда при помощи шнекового транспортера поступают в сушильный барабан роторного типа. Теплогенератор сушильного барабана оснащен пеллетной горелкой.

Рис. 28. Мобильная линия Поли-Ном (БТК «Поли-НОМ»)

Высушенное сырье поступает в циклон пневморазгрузки, а далее на молотковую дробилку. Отработанные газы удаляются из циклона дымососом через дымовую трубу в атмосферу. После молотковой дробилки через циклон измельченную древесину отправляют в пресс-гранулятор. Готовые гранулы при помощи ленточно-скребкового конвейера поступают в охладитель, а затем на вибросито. Просеянные гранулы по ленточно-скребковому конвейеру доставляются на фасовку. Некондиционные гранулы и пыль после охладителя и вибросита при помощи циклона и системы пневмотранспорта направляются повторно на гранулирование. Часть готовых гранул от охладителя через специальный шнековый питатель подается как топливо в пеллетную горелку. Управление линией осуществляется с единого щита автоматического управления. Особенность линии, как заявляет производитель, — компактная роторная барабанная сушилка.

Одним из решений для снижения себестоимости производства пеллет небольшой производительности (до 2 т/ч) может стать использование мобильной пеллетной линии с автономным электроснабжением (например, за счет газификации древесных отходов). В таком случае мобильную установку можно эксплуатировать в местах получения сырья с почти нулевой стоимостью (на лесных участках, где ведутся рубки ухода, на удаленных лесопилках, а также вблизи трасс строящихся газопроводов, нефтепроводов и ЛЭП, где сегодня вырубленный лес, как правило, утилизируется путем сжигания). Мобильные установки с автономным электроснабжением могут работать на любых предприятиях, где имеются отходы лесопиления и деревообработки.

5. Автономные установки для удаления пыли и стружки

Обычно деревообрабатывающие цеха имеют централизованную эксгаустерную систему удаления опилок, стружки и пыли. К этой системе подключены все узлы резания д/о станков. Основной циклон (бункер) такой системы, где собираются все измельченные отходы, обычно устанавливается вне помещения цеха. Такая система достаточно громоздка, требует постоянного ухода и часто является пожароопасной. К тому же в холодное время эксгаустерная система вместе со стружкой удаляет из цеха теплый воздух, заменяя его холодным.

Таких недостатков лишены автономные стружкоотсосы, которые располагаются непосредственно в цехе и могут обслуживать один или несколько дереворежущих станков.

Мобильные аспирационные установки (МАУ) — стружкоотсосы и пылеуловители, предназначенные для удаления стружки, опилок и пыли, образующихся в процессе деревообработки, широко представлены на российском рынке и являются альтернативой стационарным системам аспирации.

Выбор в пользу МАУ делают в первую очередь малые и средние предприятия. Это мастерские и цеха по производству столярно-строительных, погонажных изделий, клеёной продукции, корпусной мебели и пр. Для таких предприятий установка стационарной вентиляции может быть нерациональным или непосильным по затратам шагом.

МАУ, как правило, устанавливают в непосредственной близости (на расстоянии до 5 м) от обслуживаемого станка, и их можно эксплуатировать как в стационарном режиме, так и в мобильном: перемещение и подключение к тому или иному станку занимает мало времени. Для небольших производств МАУ экономичнее, чем стационарная приточная вентиляция с точки зрения энергозатрат. К тому же снизить энергопотребление позволяет подключение двигателя стружкоотсоса к пусковым кнопкам обслуживаемых станков. Поскольку воздух после фильтрации в МАУ возвращается в помещение, почти полностью исключается утечка тепла из цеха.

Основные компоненты конструкции МАУ — корпус со встроенным пылевым вентилятором; фильтры из специального материала, пропускающие воздух и задерживающие отходы; съемные мешки-накопители; гибкие воздуховоды (один конец рукава надевается на входной патрубок вентилятора, другой подводится к месту отсоса отходов). Фильтры и пылесборники обычно крепятся к корпусу с помощью легкосъемных хомутов.

Что касается обслуживания этих установок, то основные трудозатраты связаны с необходимостью периодически менять и чистить мешкипылесборники. Нуждаются в периодической очистке (регенерации) и фильтровальные компоненты— очистка осуществляется путем встряхивания (для обычных фильтров) и продувки сжатым воздухом или обычным пылесосом (для картриджных). Эти операции могут выполняться через определенные промежутки времени автоматически либо вручную.

Работает МАУ по принципу пылесоса: воздух с помощью вентилятора по воздуховодам всасывается внутрь установки. Крупные твердые частицы отходов под действием силы тяжести оседают в мешке-накопителе, мелкие частицы задерживаются в фильтрах. Пройдя через фильтры, воздух очищается и возвращается в помещение. Мешок-накопитель по мере наполнения снимают и меняют/ опорожняют.

Большинство производителей МАУ выпускают линейку из нескольких моделей, отличающихся друг от друга в первую очередь мощностью и производительностью. Мощность установки обусловливает и различия в габаритах и конструкции. Обычно чем мощнее модель, тем больше объем и число мешковнакопителей и фильтров, шире патрубки для шлангов-воздуховодов и пр.

МАУ различаются по типу фильтра (рукавный или картриджный), материалу рукавных фильтров и мешков-пылесборников, типу крыльчатки вентилятора (закрытая или открытая), материалу крыльчатки (пластик или металл) и пр. Установки с картриджными фильтрами рекомендуется выбирать, если требуется удалять мелкодисперсную пыль, которую обычные фильтровальные мешки-рукава не удерживают. Металлическая крыльчатка обязательна в том случае, если в составе отходов есть крупные твердые частицы (куски коры, сучки и пр.).

Среди российских производителей наиболее широкий модельный ряд МАУ у компаний «Консар», «Эвента», «Эковент». Зарубежные фирмы, специализирующиеся на промышленном оборудовании, также выпускают мобильные пылеуловители. На российском рынке представлена продукция китайских марок Hetai, High Point, Rautec, LTT, Tongan и других, пользующаяся популярностью у отечественных покупателей благодаря невысокой цене, а также установки швейцарско-тайваньской компании JET. Разнообразные МАУ предлагают и европейские производители— от болгарской фирмы «Стомана» и чешской Ргота до итальянской Griggio и немецких Nestro и Hoecker Polytechnik.

Фирма «Консар» (Нижегородская обл.) выпускает две линейки стружкоотсосов, в каждой — около десятка моделей. Первая линейка УВП — модели с рукавными фильтрами из материала «Ланит 500» для работы с сухими стружками, опилками, неслипающейся пылью. В ее составе модели разной мощности— от 1,2 до 7000м³/час. Производитель гарантирует степень очистки воздуха до уровня 99,9% при размере частиц пыли 5 мкм и более. Некоторые модели линейки снабжены двумя колесными опорами или подставкой с четырьмя колесами. Кроме того, у части моделей предусмотрена функция уборки пола.

Вторая линейка (УВП-ФК) вместо рукавных фильтров снабжена фильтрующими картриджами. Площадь фильтрования таких установок значительно больше, чем у моделей с рукавным фильтром, и они могут использоваться для удаления мелкодисперсной неслипающейся пыли с размером частиц от 2,5 мкм (образующейся, например, при обработке плит MDF, ДСП, OSB и других материалов на фрезерных станках). Установки с картриджными фильтрами могут оснащаться автоматическими системами регенерации. Крыльчатка вентилятора в установках ЗАО «Консар» выполнена из стали толщиной 3 мм, что обеспечивает долговременную безаварийную эксплуатацию оборудования. Производитель гарантирует 100%-ную очистку воздуха.

На рисунке 29 показаны стружкоотсос предприятия «Консар».

Установка имеет производительность до 7000 м³/ч по воздуху. «Консар» выпускает стружкоотсосы с двумя и четырьмя колесными опорами, а также установку УВП-5000 с фильтрующим элементом длиной 2,0 м из антистатического материала, с нижним расположением электродвигателя, с вентилятором с повышенной защитой от искрообразования.

Среди зарубежных производителей широкий модельный ряд МАУ (от компактных малопроизводительных вариантов до довольно мощных установок) предлагают фирмы Alfarimini (Италия), Nestro (Германия), Hoecker Polytechnik (Германия), Schuko (Германия), ACword (Чехия), JET (Швейцария — Тайвань), KUFO (США — Тайвань), Rautek (Китай). У многих производителей оборудования (в их числе итальянская Griggio, немецкая Metabowerke, чешская Ргота и др.) линейки МАУ ограничены двумя-тремя моделями небольшой производительности, рассчитанными скорее на использование в мастерской, а не на предприятии с промышленными масштабами производства.

Рис. 29. Мобильный стружкоотсос серии УВП7000 (ЗАО «Консар»).

При выборе МАУ следует обращать внимание на такие характеристики, как производительность аппарата (м³/ч), скорость воздушного потока (м/с), создаваемое разряжение на входе (Па), количество патрубков и их геометрические параметры для подсоединения воздуховодов, диаметр крыльчатки. Рекомендуется проанализировать фракционный состав отходов, рассчитать их максимальный объем (мУч), составить схему подключения стружкоотсосов к станкам и рассчитать потери производительности МАУ.

Мощность стружкоотсоса зависит от суммарного сопротивления воздуховодов и шлангов, степени запыленности фильтров, от типа системы воздуховодов в подключаемом станке. Мощность рассчитывается и корректируется только тогда, когда сформируется вся схема подключаемой аспирационной системы. Производительность установок со временем снижается из-за забивания фильтров мелкой фракцией пыли. Дополнительно при расчетах необходимо учесть постоянные потери производительности, связанные с сопротивлением воздуховодов.

Сравнивая МАУ со стационарными аспирационными системами, специалисты отмечают такие недостатки мобильных стружкоотсосов и пылеуловителей, как низкая производительность, неспособность регенерировать воздух, высокий уровень шума. Еще один минус— необходимость менять и чистить фильтры и пылесборники; эта операция не только требует дополнительных трудозатрат, но и приводит к микровыбросам пыли в помещение.

Производители стремятся по возможности устранить эти недостатки, улучшая конструкции МАУ. Например, в линейке вытяжных установок DC фирмы JET есть модели, в которых использована технология Vortex Cone. Ее суть в том, что емкости для сепарации и накопления мусора разделяет металлический конус, это обеспечивает высокое качество очистки воздуха и плотную укладку отходов. В результате чистить фильтр и накопитель можно реже, а при смене накопителя, когда приходится открывать корпус, выброс пыли существенно меньше, чем в аналогичных моделях, созданных по традиционной технологии. У пылеуловителей немецких фирм Nestro и Hoecker Polytechnik (серия Vacumobil) конструкция более эргономичная, чем у стандартных МАУ. Вместо мешков-накопителей установлены контейнеры для мусора, а в качестве опции производители предлагают интегрированный брикетировочный пресс для отходов. Подобная конструкция и у аппаратов третьего поколения фирмы KUFO (серия LS).