Пеллеты и брикеты производятся при высокой степени сжатия. Несмотря на то, что технология полностью разработана и хорошо известна, процедура требует глубоких экспертных знаний для гарантированно высокого качества результата.
Группа экспертов BIO-PROM подготовила «Базовые требования к производству древесного биотоплива в отопительных целях». Рассмотрим некоторые нюансы гранулирования и брикетирования.
Интенсивность предварительной обработки сырья зависит от его вида (например, древесная стружка или опилки). Сырьевой материал должен быть очищенным от посторонних частиц, таких как камни и металлы, которые могут вызвать проблемы в следующих этапах производства. При необходимости должно быть сделано просеивание. Сырьё для процесса гранулирования и брикетирования должно быть сухим и мелкозернистым. Таким образом, первыми этапами производства являются сушка и измельчение.
Сушильный барабан уменьшает содержание воды не менее чем на 15%. В молотковой дробилке размер частиц уменьшается до менее чем 10 мм. Грануляторы часто требуют размер 4 мм. Результатом является довольно однородная масса.
Следующим шагом в производственной цепочке является гранулирование пресса. Материал может потребовать предварительного нагрева. Тепло делает лигнин в древесине более пластичным, что помогает частицам слипаться. При необходимости на данном этапе могут быть введены добавки, чтобы улучшить характеристики конечного продукта топлива. Успешное производство пеллет из твердых пород дерева без дополнительных связующих является проблематичным. Доля смолы в хвойных растениях может вызвать проблемы с остатками в печи и дымовой трубе после сгорания. В Германии для улучшения естественного свойства связывания используют следующие добавки: крахмал, растительный парафин или патоку. В виде добавок может использоваться также кукурузная или ржаная мука.
Опилки из древесины хвойных пород имеют лучшие связующие свойства, чем древесные опилки из древесины твердых пород. Возможно сочетание мягкой и твердой древесины.
Брикеты обычно производятся с использованием поршневой экструзии. Предварительное уплотнение материала частично происходит перед его заливкой в цилиндрический пресс-канал. Поршень движется по пресс-каналу вперед и назад. Подаваемый материал прижимают к уже сжатому материалу. Формируется лента. Материал выходит по пресс-каналу с каждым нажатием поршня. Необходимое противодавление создается в процессе трения внутри прессующего канала. Оно может регулироваться с помощью сужения в конце пресс-канала Уровень давления поднимается до 1.200 бар, что приводит к значительному нагреванию. Продукт должен быть охлажден. В конце линии охлаждения лента материала измельчается до образования брикетов конечной формы. Рисунок демонстрирует основной принцип такого вида производства.
Существуют также брикет-прессы с винтовым сжатием вместо поршня. Такие прессы используют камеру прессования с гидравлическим сжатием. Они не производят ленту материала. Разработаны производственные линии брикета доступны с мощностью от 25 до 1.800 кг/ч. Весь процесс требует 50-70 кВтч/т (без уменьшения размера и сушки).
Гранулировочная машина функционирует иным образом. Вместо прессующего канала в матрице применяются катки. Катки прижимают материал через прессовальный канал в матрице. Отрезной нож отделяет гранулы, как показано на рисунке.
Пеллеты выходят из пресса в горячем и пластичном состоянии. Так же, как брикеты, они должны быть охлаждены (например, с помощью охладителя встречного потока). Во время охлаждения гранулы становятся жесткими. Затем они транспортируются ленточным конвейером на склад. После того, как гранулы сформированы и охлаждены, их пакуют в мешки или хранят навалом. Пеллеты могут храниться в течение неопределенного периода времени, но они должны быть сухими, чтобы предотвратить повреждение.
Потребление энергии процесса варьируется в зависимости от необходимой предварительной обработки (измельчение, сушка, предварительный нагрев). Без энергии, необходимой для уменьшения размера частиц, транспортировки и охлаждения, для поддержания процесса нужно около 40 кВт·ч/т.
Во время технического процесса производства важно точное согласование всех компонентов. Опыт требуется для обработки переменных параметров сырья (например, вида биомассы, влажности и доли лигнина), а также, при необходимости, для типа и количества добавок. Наконец, пеллеты хранятся либо в бункере как оптовые товары, или в упакованном виде. Для внутреннего рынка обычно используют бункер вместимостью 1 тонна.