Файл: Виготовлення.pdf

50
плантації дає 185 ГДж енергії на рік, що еквівалентно 5,16 тис. кубометрів природного газу.
3.4 Уживана деревина
Україна має великий потенціал відходів деревини, використання яких з біоенергетичними цілями могло б частково забезпечити енергетичні потреби промисловості й населення, посилити енергетичну безпеку, покращити енергопостачання районів, де енергетична інфраструктура розвинена слабо [9, 10, 38]. Це деревина, а також деревʼяні вироби, які були частинами інших виробів, що закінчили свій цикл споживання або термін експлуатації. До таких відходів належать, наприклад, роздрібні або відремонтовані деревʼяні будівельні конструкції, тара (піддення, ящики), залізничні деревʼяні шпали, стовпи телеграфічні, вживані меблеві вироби тощо. [38].
Деревні відходи утворюються у виробників деревообробної продукції
і споживачів дерев’яних виробів. На сьогодні єдиної класифікації таких відходів немає. Їх можна розподілити на післяпродукційні (утворені в процесі виготовлення виробів) і вживані відходи (утворені внаслідок використання й викидання тих самих виробів). Недостатня законодавча база і відсутність класифікації деревних відходів за їхньою токсичністю і шкідливістю спричиняють багато непорозумінь і у трактуванні самого терміна «відходи», і в засобах їхнього економічного та екологічного застосування.
Багато непорозумінь виникає ще й тому, що виробник і споживач оцінюють дерев’яні відходи по-різному щодо охорони довкілля. Прийнято вважати, що деревина, як натуральна сировина, не може загрожувати довкіллю. А чи нешкідливі деревні відходи? Це обумовлюється їхнім різновидом, кількістю та способом утилізації. Кількість і якість відходів зумовлена профілем продукції і застосовуваною на даному підприємстві технологією.
Підставою для оцінювання відходів із огляду на їхню безпечність щодо довкілля є хімічний склад [38]. Деревні відходи виробництва меблів і деревних композиційних матеріалів, окрім лігноцелюлозного, містять клей, лак, плівки тощо, обсяг яких становить 5–20 %. Отже найважливішим класифікаційним критерієм застосування вживаної деревини є ступінь забруднення нею перш за все небезпечними для

51
довкілля хімічними речовинами. Із огляду на це пропонуємо класифікацію, що передбачає використання трьох основних груп деревних відходів, на які їх розподіляють за кількістю та різновидом забруднень, що вони спричиняють [9, 10, 38].
До першої групи належать відходи вживаної деревини, які не спричиняють жодних забруднень, оброблені механічним способом, не склеєні, не личковані й не лаковані. Допускають незначну кількість тільки натуральних речовин, такі як мастило та віск.
Другу групу – становлять уживані відходи, забруднені хімічними речовинами, за винятком речовин, за допомогою яких захищають деревину. Для усунення забруднень використовують різноманітні технології [8, 9, 10, 38].
До третьої групи належать решта вживаних деревних відходів (ті, що не ввійшли до перших двох груп) ступінь забруднення яких є найбільшою і найнебезпечнішою. До цієї групи належать здебільшого дерев’яні вироби, захищені речовинами, що містять галогеноорганічні сполуки, а також інші складники із хлорованими поліфенолами, мастилами, доважками важких металів.

52
РОЗДІЛ 4 ТВЕРДЕ БІОПАЛИВО
4.1 Характерні особливості твердого біопалива
Тверде біопаливо – це тверда біомаса, яку використовують як котельно-пічне паливо, зокрема дрова, торф, тирса, тріска, солома інші сільськогосподарські відходи, гранули та брикети, виготовленні з біомаси, деревне вугілля та вуглиста речовина. Серед різноманітних методів використання біомаси як альтернативного енергоносія найпоширенішим є процес спалювання біомаси [5]. Для підвищення ефективності цього процесу широко застосовують різні способи попередньої переробки біомаси, наприклад її пелетування [5]. Паливні гранули (пелети) – біопаливо, яке отримують з торфу, деревних відходів і відходів сільського господарства або з вугілля. Йдеться про пелети, які ще називають
євродровами і паливними брикетами [5].
Паливні брикети виготовляють зі спресованої під високим тиском висушеної біомаси, зокрема деревних відходів, а також різних видів відходів агро-промислового комплексу: соломи, лушпиння соняшника, полови рису, лушпиння гречки тощо, торфу і вугільного штибу (великого вугільного пилу). Шляхом брикетування утилізують навіть виведені з обороту грошові купюри.
Брикети були винайдені в 1947 року. Власник лісопильного господарства американець Рудольф Гуннерман, не маючи технічної освіти, винайшов простий спосіб для вивезення відходів власного виробництва.
Для зменшення транспортних витрат винахідливий підприємець вирішив пресувати деревні відходи, адже в такому стані їх легше складати й економічно доцільніше транспортувати. За декілька десятків років про брикети знову згадали, проте вже як про енергетично привабливий товар.
У Європі брикетування вперше було використано в Швеції, де в 1984–1988 роках почали виготовляти гранули із відходів деревини. На початку 90-х років у Швеції було налагоджене промислове виробництво пелет. У
Німеччині пелети почали виготовляти в 1998 році [34–39].
Брикетування – (з франц. briguette – невелика цегла) процес переробки матеріалу на куски геометрично правильної і одноманітної форми, практично однакової маси. Унаслідок пресування біомаса набуває нових унікальних властивостей: велика щільність – понад 1000 кг/м
3
і теплотворна здатність – до 5000 Ккал/кг (залежно від матеріалу). Такі самі

53
властивості має камʼяне вугілля [34–39]. Деревні брикети виробляють за допомогою спеціальних пресів, без використання зв’язувальних домішок, замість яких використовують лігнін, що розплавляється в процесі брикетування. Деревні паливні брикети – екологічно чисте паливо, яке широко застосовують у світі як для опалення обʼєктів заміської нерухомості в приватному секторі, так і в промислових і муніципальних котельнях. Вологість брикетів становить 8–10%, а зольність – не більше
1,5 %. Сировиною для виробництва паливних брикетів може слугувати будь-який рослинний матеріал. Найчастіше для цієї мети використовують таку деревину: тирса, тріску [52], кускові відходи, кору, а останнім часом навіть – листя дерев. Порівняно з іншими різновидами рослинної біомаси деревина – це високоякісна сировина, у неї найнижчий показник зольності й найвища теплотворна здатність [47–49].
Найякіснішою сировиною для виготовлення брикетів є тирса та стружка столярних цехів, що утворюється під час виготовлення вікон, дверей, вагонки, паркетної дошки з попередньо висушених пиломатеріалів.
Вологість такої тирси і стружки зазвичай становить 4–8 %, тому перед брикетуванням цю пересушену сировину часто зволожують. Виготовлення брикетів – теж ефективний спосіб утилізації відходів, що утворюються під час виготовленні плит MDF і фанери, а також лігніну (відходи гідролізних виробництв). Сировиною для виробництва брикетів також може слугувати деревина вживаних деревʼяних виробів і конструкцій, наприклад, утилізованих транспортних піддень. Піддення зазвичай виготовляють із якісної деревини без кори. З уживаних піддень видаляють цвяхи й інші металеві частини, дошки подрібнюють на тріски, які досушують і розмелюють у тирсу, із цієї сировини отримують високоякісні паливні брикети [9, 10, 38].
Інтерес становлять також брикети, які на 100 % виготовлені з деревної кори. Такі брикети тліють не згораючи і забезпечують тепло протягом
10–12 годин, тому їх використовують для підтримання в будинку комфортної температури протягом тривалого часу, наприклад вночі. Якщо звечора залишити тліти в топці кілька таких брикетів, то вранці можна тільки додати брикети з тирси і швидко довести температуру в приміщенні до необхідної. У таблиці 4.1 подано перелік переваг та недоліків виробництва цих екологічно чистих різновидів палива.
В останні роки восени в містах та інших населених пунктах Європи почали утилізувати листя дерев шляхом їх брикетування. Для цього

54
застосовують спеціальні мобільні брикетувальні преси малої продуктивності. Цей бізнес дотується державою, тому він є досить рентабельним. Крім того, одночасно вирішується проблема охорони навколишнього середовища.
Таблиця 4.1 – Порівняльна таблиця переваг і недоліків виробництва екологічно чистих різновидів палива
Параметри порівняння
Гранули
Брикети
1 2
3
Устаткування для виробництва
Складніший. Дорожчий.
Ремонт обладнання досить дорогий. Зазвичай відремонтувати можна тільки на заводах-виробниках
Використовують тільки прес.
Гранулятори для їхнього виготовлення на 30–50 % дешевші
Вимоги до сировини
Вимоги щодо якості тирси більші. Потрібно додатково перемелювати. Не допуска- ються помітні домішки кори
Вимоги щодо тирси менші. Велика стружка, окремі шматочки до 20 мм завдовжки, кора, що не заважає роботі преса
Забезпеченість сировиною
Економічно виправданою є продуктивність не менше ніж
1,5–2 т на год, тобто на вході потрубно використовувати як мінімум 6–8 м
3
тирси за годину.
Такий обсяг виробництва тирси характерний для великих комбінатів (промислове виробництво гранул у Європі потребує 3–4 т сировини на годину і не менше ніж 5 т на годину – в Америці)
Виготовлення брикетів вигідне вже за наявності сухої сировини (від
50 кг на год), а за наявності сировини з природною вологістю – від 400–500 кг на год
Транспортування Неміцність гранул.
Європейські стандарти передбачають високі вимоги щодо міцності під час транспортування. За необхідного перевантаження гранул покупцеві у процесі транспортування (таких перевантажень може бути 6–8) у герметичній тарі з’являється крихта
Мають у 4–5 разів менший обʼєм, ніж непресована тирса. Крім значної щільності (1,1–1,2 т / м
3
) має зміцнювальну кірку на поверхні.
Брикети практично не дають крихти
і можуть транспортуватися у два яруси
Собівартість
Вища, оскільки устаткування більш дороге ї використовуються кваліфіковані робітники тощо
Нижча, оскільки трудо- і енергоємнісь менші

55
Продовження таблиці 4.1 1
2 3
Ринок збуту
Майже завжди на експорт. Для спалювання гранул потрібні тільки спеціалізовані котли або звичайні рідкопаливні котли, оснащені спеціалізованим спалювачем для гранул (теж використовуються у недостатній кількості)
Експорт та імпорт. Якщо російських споживачів задовольняють, переважно, експортні поставки, то в
Україні й Білорусі використовують вітчизняні брикети (навіть на заправках та в гіпермаркетах)
Галузь застосування
Переважно у промисловості
(з тієї самої причини відсутні спеціальні котли)
Поряд з промисловою (теплові станції – найбільша категорія споживачів). Обсяги закупівлі біопалива одним споживачем у цьому сегменті часто перевищують обсяги виробництва найбільшого заводу з випуску брикетів). У власників ресторанів, кафе, заміських котеджів, любителів барбекю, гриля та шашликів
Різновиди брикетів. У наш час поширення набули чотири різновиди брикетів: Піні-кей (Pini-Kay), Руф (RUF), циліндричні брикети з радіальним наскрізним каналом або без нього і циліндричні брикети (іноді
їх називають брикети Нестро (Nestro).
Брикети Піні-кей з перетином у вигляді неправильного восьми-, шести- або чотиригранника і отвором в центрі мають найбільшу щільність порівняно з іншими різновидами брикетів – більше ніж 1,2 кг/дм
3
і найбільшу тривалість горіння. Вони можуть дуже довго зберігатися, не втрачаючи своїх властивостей. Отже, Піні-кей мають найкращі споживчі властивості порівняно з іншим, тому вони зазвичай найдорожчі. Однак висока ціна цих брикетів пояснюється також і низькою продуктивністю пресів (що супроводжується і великою собівартістю виробництва). Для виготовлення брикетів Піні-кей використовують шнекові преси. Під впливом високого тиску, створюваного конічним шнеком, а також нагрівання (від +240 до +300 С° залежно від вологості і типу сировини) відбувається агломерація (спікання) брикета. Коефіцієнт використання шнекових пресів рідко перевищує 50 %, тому найдешевший прес має найтриваліший термін окупності.
Брикети Руф через надзвичайну форму цеглинки та незначну щільність (до 1 кг/дм
3
), унаслідок чого вони кришаться під час транспортування, характеризується найменшим з усіх різновидів брикетів

56
часом горіння, їх не можна зберігати тривалий час без герметичного упаковування. Отже, брикети Руф характеризуються найгарнішими споживачами властивостями і найдешевші.
Виготовляють такі брикети за допомогою гідравлічних пресів. Процес виробництва простий і для обслуговування гідравлічного преса висококваліфікований обслуговуючий персонал не потрібнен. Коефіцієнт використання устаткування сягає 90 % і більше. Ще однією перевагою є простота і зручність упакування готової продукції. Із деяких різновидів сировини брикети можна виготовляти тільки за допомогою гідравлічного преса. Гідравлічний прес дорожчий за шнековий, це обладнання має найкоротший термін окупності.
Циліндричні брикети з радіальним наскрізним каналом або без нього виготовляють за допомогою ударно-механічних пресів, таких як Нільсен
(CF Nielsen) – Данія, Богма (Bogma) - Швеція, Паверт-СПМ АГ
(Pawert-SPM AG) – Швейцарія, Ді-піу (DI-PIU) – Італія. Виробники таких пресів є в Китаї, Індії, Бразилії, Україні, США. Брикети випускаються у вигляді циліндрів з діаметром 40–110 мм, частіше без отвору (іноді можуть бути прямокутної форми). Виготовляють циліндри чи паралелепіпеди; їх або розрізують пилкою на мірні відрізки (шайби завтовшки 5–20 мм), або ламають на відрізки певної довжини. Щільність брикетів, виготовлених на таких пресах, становить 1–1,2 кг/дм
3
, час горіння – досить тривалий, зберігати їх можна довго. Такі брикети дешевші, ніж виготовлені за допомогою шнекового преса, але вони дорожчі за виготовлені за допомогою гідравлічнго пресування. Перевагою таких пресів є те, що можна виготовити брикети будь-якої форми – круглі, квадратні, багатокутні. Висока продуктивність (до 1,8 т/год) роботи пресів дає змогу виготовляти брикети не лише для приватних споживачів, але й для промислового використання.
Циліндричні брикети (іноді їх називають брикети Нестро) із діаметром 50–90 мм і 50–100 мм завтовшки виготовляють на гідравлічних пресах, створюючи протитиск за допомогою цанги. Преси для таких брикетів – найпоширеніші, їх випускають заводах у Європі, зокрема і в
Україні.
Переваги деревних паливних брикетів.Теплотворна здатність деревних паливних брикетів – 4000–4400 Ккал/кг, вона вища, ніж та у дров
і співпадає з теплотворною здатністю пелетів і багатьох різновидів вугілля, застосовуваних у комунальній теплоенергетиці.

57
На відміну від дров брикети не потрібно попередньо підсушувати перед закладанням у топку. Порівняно з дровами, брикети мають більшу тривалість горіння, а закладання в піч можна виконувати рідше. Під час горіння паливні брикети мало димлять і не іскрять. У них низька зольність
(0,5–1,5 %). На відміну від інших різновидів твердого палива, після згорання брикетів у топці залишається тільки попіл.
Для брикетів потрібно менше місця для зберігання, ніж для дров, їх зручніше транспортувати: одна стандартна європелета з брикетами, вага якої становить 1 т, еквівалентна 3–4 м
3
дров, що забезпечує істотне скорочення витрат на перевезення і зберігання палива. Зручна розфасовка
(10–12 кг) дає змогу вивантажувати і складувати брикети вручну в гаражі, підвалі й навіть у коморі або на балконі квартири.
Вартість брикетів нижча за вартість пелет. До сировини для виробництва брикетів не становить таких жорстких вимог, як до сировини для виробництва пелет, зокрема за вмістом кори. Брикетувальні лінії дешевші за пелетні, а собівартість виробництва брикетів нижча за собівартість виробництва пелет. Котли і каміни для брикетів дешевші за пелетні, не потрібно спеціально обладнаних місць для влаштування паливного складу та вирішення питання щодо автоматичної подачі палива в котел. Брикетами, на відміну від пелет, можна замінювати інші різновиди палива (дрова, вугілля), не модернізуючи й не замінюючи котли й каміни.
Брикетами завжди можна замінити дрова, а пелетами – ні. Саме з цієї причини останнім часом виробники пелетних котлів включають в асортимент своєї продукції комбіновані котли, які працюють як на пелетах, так і на брикетах та дровах.
Викид оксидів вуглецю в атмосферу під час згорання брикетів мінімальний [5].
Брикети можна зберігати довгостроково, при цьому їхні якісні характеристики не погіршуються, на відміну від вугілля, вони не створюють негативного впливу на навколишнє середовище. Крім того, порівняно з вугіллям або тирсою брикети більш пожежо-вибухобезпечні.
До того ж працювати з брикетами набагато комфортніше, ніж з іншими різновидами твердого палива.
Використання
брикетів.
Деревні паливні брикети можна використовувати як паливо для всіх твердопаливних котлів, вони добре горять в камінах і грилях. Брикети можна використовувати замість дров і під час заміських прогулок. Потрібно зауважити, що твердо спресовані