Види брикетів та їх паливні характеристики

Паливні брикети, вироблені з біомаси, являють собою спресовані матеріали циліндричної, прямокутної або будь-якої іншої форми з поперечним розміром не менше 25 мм і довжиною 100-400 мм. Типовий діаметр – 60-75 мм, а довжина брикетів зазвичай не перевищує 5 величин діаметру. Стандартних розмірів у даного виду продукту немає (Рис. 1).

а) NESTRO (NIELSEN) b) RUF

c) Pini&Kay

Рис. 1 Загальний вигляд брикетів з біомаси

Паливні брикети характеризуються різноманітністю форм, але загалом, виділяють три типи – NESTRO, RUF та Pini&Kay (ці назви походять від назв фірм, які виробляють найбільш популярні преси для отримання даних типів брикетів)[1]:

  • NESTRO (NIELSEN) – довгі циліндричної форми або многокутного перерізу брикети, переважно, без внутрішнього отвору (Рис. 1а), отримані за рахунок застосування високого тиску. Брикети NESTRO виробляють на гідравлічних пресах, а NIELSEN – на ударно-механічних пресах. Брикети даного типу мають нескінченну довжину і можуть бути розділені як на «шайби», так і на «поліна». Форму брикету замовляє покупець. Виробничий процес характеризується невисокими вимогами до кваліфікації персоналу і до організації виробництва. Переваги брикетів типу NESTRO (NIELSEN): невисока собівартість, достатньо висока щільність (1,0-1,15 т/м3). Недоліки: низька вологостійкість брикетів (необхідна хороша упаковка).
  • RUF – пресовані куби-цеглини (Рис. 1б), які виробляють на гідравлічних пресах за рахунок високого тиску. Розміри брикету залежать від пухкості вихідної сировини і прикладеного тиску. Гідравлічні преса вважаються найбільш надійним видом обладнання для брикетування, але мають високу вартість. Виробничий процес характеризується мінімальними вимогами до персоналу і до організації виробництва. Перевагою брикетів RUF є низька собівартість виготовлення. Недоліки: сама низька щільність у порівнянні з іншими типами брикетів (0,75-0,80 т/м3); брикет не стійкий до вологи (потрібна хороша упаковка), а також до механічних пошкоджень, що негативно впливає на його стан після тривалого транспортування.
  • Pini&Kay – брикети, які мають циліндричну або багатогранну форму з наскрізним отвором всередині (Рис. 1в). Наявність такого отвору забезпечує кращий рух повітря при горінні брикету. Брикети Pini&Kay виробляються екструдерним способом на механічних (шнекових) пресах шляхом поєднання високого тиску і термічної обробки (випалювання). Висока температура пресування (250-350ºС) сприяє оплавленню і зміцненню поверхні брикетів, що є важливим для транспортування брикетів без пошкоджень. Виробничий процес характеризується жорсткими вимогами до вологості сировини (< 8%), необхідністю подрібнення сировини до дрібної фракції, значною енергоємністю та потребою у висококваліфікованому персоналі. Переваги даного типу паливних брикетів: стійкість до механічних пошкоджень, висока вологостійкість, сама висока щільність у порівнянні з іншими типами брикетів (1,1-1,4 т/м3). Недолік: висока собівартість.

Одним з важливих показників якості паливних брикетів є їх щільність, яка зазвичай становить 0,8-1,3 т/м3 при вологості пресованої біомаси 8-14%. Щільність є основним фактором, що визначає механічну міцність і водостійкість брикету. Теплотворна здатність брикету залежить від виду сировини, з якого він виготовлений, і від вологості. Типовий діапазон значень нижчої теплоти згорання брикетів з біомаси – 16-18 МДж/кг (Табл. 1).

Таблиця 1. Характеристики брикетів з різних видів біомаси [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]

Важливою перевагою брикетів як палива є сталість температури при горінні протягом кількох годин. Брикети з біомаси можливо спалювати у побутових та невеликих твердопаливних котлах з ручним завантаженням (до 100-150 кВт), що часто вже наявні у закладах бюджетної або соціальної сфери та у населення. Також на ринку представлені автоматизовані котли з бункером (до 240 кВт), які пристосовані для використання брикетів із біомаси. Брикети меншої щільності (тобто «м’якіші» за рахунок пресування вологішої сировини) можна використовувати у потужних котлах із шнековою подачею. Очікується, що шнек, виконаний з міцного металу, буде здатний розламувати такі брикети і забезпечувати їх безперебійну подачу в топку.

Брикети з побічної продукції кукурудзи на зерно можуть використовуватися для спалювання у твердопаливних котлах так, як і паливні брикети з інших видів біомаси.

Автор: Семен Драгнєв, Тетяна Желєзна

[1] UABio Position Paper N 20 “Analysis of possibilities for the production and use of agribiomass briquettes in Ukraine” (2018)  http://uabio.org/img/files/docs/position-paper-uabio-20-en.pdf
[2] http://term.od.ua/blog/toplivnie-brikety-drevesnie/  (experimental data)
[3] Bio-briquettes based on straw http://www.gns-halle.de/downloads/info_straw_briquettes.pdf
[4] Józef Kowalczuk, Janusz Zarajczyk, Paweł Sobczak et al. The usefulness of briquettes and pellets from selected plant materials for energy purposes. TEKA. COMMISSION OF MOTORIZATION AND ENERGETICS IN AGRICULTURE – 2012, Vol. 12, No. 2, 311–313.
[5]https://bioresources.cnr.ncsu.edu/BioRes_10/BioRes_10_3_5515_Gong_LWTW_Compress_Charact_Energy_Require_Briquettes_7255.pdf
[6] https://bioekoprom.com.ua/ua/novini/teplotvornaya_sposobnost_toplivnyih_briketov_i_nekotoryih_vidov_topliva/
[7] D.P. Kindzera, V.М. Atamaniuk, R.R. Gosovskyi, І.М. Motil. Study of formation of briquettes from vegetable feedstock and determination of their characteristics. Scientific Bulletin of the National Forestry Engineering University of Ukraine, 2013, issue 23.17, p. 138-146 http://nltu.edu.ua/nv/Archive/2013/23_17/138_Kin.pdf
[8] http://bio.ukrbio.com/ru/articles/4355/
[9] O. Urbanovicova, K. Kristof, P. Findura et al. Physical and mechanical properties of briquettes produced from energy plants. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, V. 65, 2017, p. 219-224 https://acta.mendelu.cz/media/pdf/actaun_2017065010219.pdf
[10] http://www.biofuelmachines.com/miscanthus-pellet-mill-and-miscanthus-pellet-study.html

Читайте також:
Виробництво кукурудзи у світі та в Україні
Побічна продукція та збір урожаю кукурудзи на зерно в Україні
Енергетичний потенціал побічної продукції кукурудзи на зерно в Україні у 2018 р.
Паливні характеристики та властивості побічної продукції кукурудзи на зерно
Технології збору кукурудзи та залишків кукурудзи
Технології збору залишків кукурудзи: у рулонах та подрібненому вигляді
Економіка заготівлі побічної продукції кукурудзи на зерно
Витрати на зберігання побічної продукції кукурудзи на зерно