Содержание
Во многих частных домах имеются печи, работающие на твёрдом топливе. Используются дрова, древесный и каменный уголь. Ещё один вид топлива – это пеллеты и топливные брикеты.
В качестве сырья для их производства применяются отходы от деревопереработки (щепа, опилки), макулатура, лузга от семян растительных культур (подсолнечник, кедр). В принципе, эти отходы вполне можно сжигать в печи без совершения дополнительных операций с ними. Но тогда резко возрастает скорость сгорания, тепло буквально улетает в трубу.
Прессованное сырьё обладает более длительным сроком сгорания, повышается экономическая эффективность печи. Чтобы получить топливные брикеты применяется специальное оборудование – прессы для брикетирования.
Описание и принцип работы
Пресс для получения топливных брикетов представляет собой механическое устройство, состоящее из:
- Основание, стол – служит для крепления остальных конструктивных элементов пресса, в том числе, матрицы, которая образует форму будущего изделия.
- Силовой каркас, крепящийся к основанию. Предназначен для передачи усилия через пуансон на сжимаемый материал.
- Привод– бывает двух видов:
- механический, например, гидроусилитель или электромотор;
- ручной – в качестве усилителя используется мускульная сила человека; подвид – использование дополнительного домкрата;
Этапы производства брикетов:
- Сырьё засыпают в матрицу, уплотняют, чтобы вошло максимально возможное количество материала.
- Далее, усилие через систему рычагов, передаётся на пуансон.
- Пуансон сдавливает сырьё, находящееся в матрице.
- Из расфиксированной формы достаётся брикет, отправляется на сушку.
Область применения
Прежде чем рассматривать области применения пресса, целесообразно ознакомиться с необходимостью создания или приобретения оборудования.
Силовая конструкция будет себя оправдывать в нескольких случаях:
- Доступность дешёвого сырья.
- Наличие твёрдотопливного котла или печи.
Эти два фактора определяют экономичность оборудования и применение топливных брикетов.
Сырьё
В качестве сырья могут использоваться:
- Отходы деревообработки – щепа и опилки. Наличие этого материала определяется развитой промышленной переработкой древесины. То есть в транспортной доступности должны находиться некоторые виды цехов, например, лесопилка, мебельное производство.
- Бумажные отходы – рядом находится бумажный комбинат или склад макулатуры.
- Растительная продукция – лузга от переработки семечек или скорлупа от орехов.
Преимущества и недостатки
Доступность недорого сырья экономически оправдает наличие пресса для брикетов и применение их в качестве топлива. Например, ими можно отапливать деревообрабатывающий цех или обогревать теплицу. Естественно, эти условия дают возможность использовать спрессованные отходы для бытовых нужд собственного дома.
Для наглядности, ниже приведена таблица с тепловыми характеристиками различного вида топлива:
| Виды топлива | Удельная теплотворная способность, в кВт/ч (среднее) |
| Дрова хвойных пород деревьев | 2,45 |
| Дрова лиственных пород | 3,2…3,6 |
| Брикетированная лузга подсолнечника | 5,0 |
| Брикет из соломенных отходов | 4,0 |
| Брикет из щепы и стружки | 4,2…4,8 |
| Каменный уголь | 7,2…7,7 |
| Бурый уголь (зольных сортов) | 3,2…3,5 |
Ещё один пример, показывающий соотношение показателей теплотворных способностей.
Для получения определённой единицы теплоты, потребуется:
- Природный газ, необходимо около 960 м³.
- Солярка – до 1000 литров.
- Мазут, 1350 литров.
- Древесные уплотнённые отходы, 2800-4000 кг.
- Древесина (дрова), 3200 кг.
Из приведённых вариантов видно, что переработанные отходы по выработке тепловой энергии, приближаются к некоторым видам топлива. С учётом доступности сырья, становится выгодно применять топливные элементы, произведённые на собственном оборудовании.
Существенный плюс – это малая, не превышающая 5-8% зольность, а зола хорошее удобрение для восстановления свойств почвы.
Недостатки:
- Конечный продукт переработки является гигроскопичным материалом, поэтому необходимо позаботиться о сухом месте для хранения.
- Сжатые отходы обладают малой механической прочностью, вследствие чего, образуется пыль, которая может вызвать аллергическую реакцию, а в больших объёмах – это создание взрыво- и пожароопасной смеси.
Основное назначение использования пресса – это переработка горючих отходов в топливные брикеты. Одна из разновидностей оборудования может применяться для производства пеллет – небольших по размеру брусочков, которые нашли применение, например, как наполнители лотков для домашних животных.
Условно, промышленное оборудование, подразделяется на:
- Автоматические линии производства.
- Полуавтоматы.
- Мелкосерийное производство.
По конструкции:
- Гидравлические или пневматические.
- Винтовые.
- Вертикального или горизонтального исполнения.
Критерии выбора
Для решения о выборе того или иного вида оборудования целесообразно учесть ряд факторов:
- Наличие в транспортной доступности источников сырья.
- Примерный средневзвешенный объём получаемого материала для переработки.
- Вид сырьевых отходов.
- Собственную потребность в готовом продукте.
- Возможность реализации излишков топливных брикетов.
- Наличие источников электроэнергии, воды (актуально для промышленного производства).
Как сделать своими руками?
Схема конструкции пресса для опилок:
При небольших объёмах переработки сырья, есть смысл задуматься об изготовлении оборудования своими руками. В зависимости от конструкции и привода, возможно создание пресса с производительностью до 0,5м³ в течение 6-8 часов.
В интернете приведено достаточно много чертежей оборудования, которые охватывают различную производительность, виды сырья. Если у вас есть техническое образование или склонность к конструированию, то выполнить графическое изображение самостоятельно не составит особого труда.
Необходимые материалы:
- Набор столярно-слесарного инструмента – ножовки по дереву и металлу, молоток, пассатижи, отвёртки, напильники и другой абразивный инструмент;
- Электродрель (шуруповёрт) с набором свёрл по дереву и металлу;
- Сварочный аппарат с питанием от электросети в 220V, необходим для изготовления серьёзного мощного станка;
- Древесный (доски, бруски) и металлический (различного вида профили) полуфабрикат.
Пошаговое руководство:
- Ещё раз внимательно изучаем чертёж будущей конструкции – на стадии проектирования зачастую вкрадываются различные, незаметные на первый взгляд, ошибки.
- Изготовляются отдельные части будущего оборудования. На этой стадии целесообразно выполнять все необходимые отверстия, производить получистовую обработку.
- Осуществляется сборка изделия. Для уменьшения затрат на транспортировку, монтаж лучше производить как можно ближе к месту, где предполагается эксплуатация пресса.
- Выполняются пуско-наладочные работы. Для этого должно быть подготовлено необходимое количество сырья. Начальная загрузка отходов производится на 40-60% от общего объема приёмного устройства. Усилие также не должно превышать 50% от расчётных значений.
- При положительных результатах предварительных работ, оборудование окончательно устанавливается по месту эксплуатации, проводится полномасштабная нагрузка конструкции.
При правильных конструкторских расчётах и выборе необходимого материала для изготовления пресса, продуманных шагах сборки, осуществить монтаж и вывести на полную загрузку оборудование, можно за 3-7 дней.
Для растопки твердотопливных котлов используют различные материалы, например, дерево, ветки, древесные и торфяные отходы. В последнее время стали популярными топливные брикеты из опилок. Своими руками сделать такой вид топлива несложно, достаточно правильно выбрать сырье, подготовить необходимые инструменты, запастись чертежом или схемой, и можно приступать к сборке прессовочного станка, а затем непосредственно к брикетированию.
Домашнее производство топливных опилок можно организовать где угодно, это может быть в любом подсобном помещении или даже на улице. Получаемое топливо отлично подходит для розжига любого твердотопливного котла независимо от его модификации. Кроме этого, горючее можно использовать для отопления каминов, бань. Сфера применения разнообразна, именно поэтому топливо так ценят владельцы частных домов и загородных коттеджей.
Брикеты состоят из отходов горючего. Для его изготовления используют сушеную траву, торф, шелуху подсолнечника и другие отходы, которые остались после обработки дерева. И если в недавнем прошлом от этого мусора избавлялись, то теперь из него изготавливают евродрова своими руками.
Отапливать таким вторсырьем можно что угодно — частные дома, производственные и жилые помещения, котловые установки. При этом у такого вида сырья есть преимущества, которые заключаются в следующем:
Гораздо больший показатель теплотворности, прессованные опилки отдают значительно больше тепловой энергии, чем обычная древесина. Это происходит вследствие того, что давление, которое оказывалось на материал при изготовлении, достигает наивысшего значения.- Экологически чистый продукт — технология, которая применяется при производстве, не предусматривает использование каких-либо токсичных материалов.
- Удобное складирование. Для хранения традиционных дров требуется много места, так как они, как правило, различаются и по форме, и по размерам, а торфобрикеты можно легко сложить ровными штабелями.
- Универсальность. Самодельными брикетами можно отапливать любые печные устройства.
- Низкая цена. Материалы, используемые для изготовления топлива — это отходы, которые можно приобрести по низкой стоимости.
- Ровный и равномерный процесс горения. Топливо не трещит и не разбрасывает угли.
Помимо явных преимуществ, самодельные брикеты имеют и недостатки. Главными минусами прессованных опилок считаются следующие факторы:
Материал, который применяется для производства, не переносит сырости, поэтому хранить его необходимо в сухом и хорошо проветриваемом помещении. Во влажном состоянии он непригоден для изготовления.- Приобрести древесные отходы можно только в специальных местах, например, на деревоперерабатывающих комбинатах, что не всегда удобно.
- Сложный розжиг, так как прессовка материала довольно плотная, то брикет крайне сложно разжечь.
Несмотря на эти минусы, многие владельцы пытаются сделать брикеты в домашних условиях, а некоторые особо предприимчивые мастера сделали из этого производства собственный бизнес, товар которого пользуется большим спросом.
Современные технологии проявляют себя там, где, казалось бы, ничего нового не придумаешь. Примером тому являются топливные брикеты или, как их еще называют, евродрова. Это та же древесина, но за счет спецобработки получившая новые свойства, позволяющие ей сгорать с большей эффективностью.
Для их создания не требуются космические технологии – простейший станок для изготовления топливных брикетов представляет собой пресс. Поэтому наладить получение современного топлива с некоторыми свойствами, улучшенными по сравнению с обычными дровами, можно и своими руками.
Чем хороши брикеты
Топливный брикет – измельченная древесина и древесные отходы, спрессованные в форму, удобную для транспортировки и хранения.
В результате обработки на станках прессованием под высоким давлением готовые брикеты приобретают новые качества. Их применение вместо обычных дров в печах, каминах и дровяных котлах дает следующие преимущества:
- повышенная температура горения и, соответственно, лучшая теплоотдача;
- большая плотность брикетов приводит к более длительному горению одинакового объема;
- уменьшенное образование сажи и зольных остатков;
- брикеты выпускаются различной формы – короткие цилиндры, прямоугольные кирпичи. Но в любом случае они удобны для хранения и переноски.
Если сравнивать с обычными дровами, то ни по одному параметру евродрова не будут хуже. К недостаткам можно отнести то, что по внешнему виду брикета не всегда можно определить конкретную древесину, из которой он изготовлен. И если, например, требуется именно березовый брикет, то приходится положиться на добросовестность производителя.
Изготовление промышленным способом
Первым этапом при получении топливных брикетов в промышленных условиях является измельчение материала на специальных станках. Зачастую сырьем для изготовления брикетов служат отходы деревообработки – стружки, опилки, щепки. Крупные куски дерева измельчаются до состояния опилок размером не более 4 мм.
Затем происходит тщательная сушка древесины. Удельная влажность материала доводится до 10% и даже меньше. Чем суше древесина для последующего брикетирования, тем лучше качество готового топлива.
Завершающий этап – получение самих топливных брикетов. Для этого подготовленное сырье подвергают мощному давлению. Происходит повышение температуры, а из древесной массы выделяется клейкий компонент – лигнин. При большом давлении и в присутствии связующего лигнина древесная масса формируется в единый твердый брикет.
Плотность такого продукта превышает плотность природной древесины в 1,5-2 раза, что обеспечивает брикетному топливу повышенную теплоотдачу и увеличивает длительность горения. При промышленном производстве евродров различают два способа сдавливания.
Метод прессования
В случае прессования исходное сырье подвергается давлению в подготовленных формах с помощью гидравлического пресса. Типовая величина давления в станке для прессовочного производства топливных брикетов составляет 300-600 атмосфер. На выходе получаются брикеты в виде прямоугольных кирпичей или коротких цилиндров, в зависимости от формы, в которой они прессуются.
Метод экструзии
При этом методе происходит постоянное выдавливание древесной массы из выходного отверстия рабочего канала. Сырье загружается в бункер, оттуда подается в рабочий канал, где дополнительно разогревается. Канал выполнен в виде конуса, сужающегося к выходу. Подача сырья из бункера и его сдавливание в рабочем канале производится на станке шнековым винтом. Подобный пресс на основе шнека обеспечивает давление на сырьевую массу до 1000 атмосфер. Выходящая из экструзионной установки спрессованная «колбаска» охлаждается и нарезается на стержни нужного размера.
Брикетирование своими руками – за и против
Самостоятельно сделать пресс и наладить производство топливных брикетов возможно. Но это требует материальных затрат, физических усилий и времени. Надо учитывать и то, что достичь качества евродров, выпускаемых в заводских условиях, вряд ли получится. Конечно, можно приобрести станок, мало уступающий производственному, но затраты на приобретение будут колоссальными.
Необходимо хорошо представлять, для чего требуется собственное производство, какие есть для этого условия и какие предстоят затраты. Может быть, и не стоит отказываться от обычных дров или лучше закупать для отопления уже готовые брикеты.
Плюсы
Положительные стороны домашнего изготовления состоят в следующем. Собственные топливные брикеты не дадут качества горения, как у покупных, но будут эффективнее дров.
Если есть возможность получения большого количества древесных отходов – опилок, мелких обрезков, стружки, коры, – то из них выгоднее сделать спрессованные дрова. Опилки и стружка в чистом виде малопригодны для горения, а после обработки на станке для прессовки опилок из них выходит хорошее топливо.
Можно пустить в дело не только дровяные, но и любые другие горючие отходы – солому, сухие листья, бумагу, картон. По отдельности из них горючий материал – никакой, а в брикетах будет толк. Брикетированное топливо удобно для складирования и для загрузки в топку.
Минусы
Но есть и недостатки, о которых следует помнить. Попытки улучшить качество самодельных евродров могут привести к тому, что будет покупаться дорогостоящее оборудование или постоянно дополняться существующее. В итоге окажется, что выпуск собственных брикетов не оправдает затраты.
Самодельным топливным брикетам требуется место для качественной сушки. Просушивание на солнце не всегда оправданно. Требуется просторное сухое помещение. Хранить самодельные брикеты тоже надо так, чтобы они не впитывали влагу.
Домашние связующие материалы
На самодельных станках добиться давления, при котором из древесной массы выделяется лигнин, практически невозможно. Поэтому в сырье для самостоятельного брикетирования обязательно надо добавлять материалы, которые помогут связать, склеить сырье в монолитный брикет. Чаще всего для этих целей используют:
- глину. Объемная пропорция 1 к 10 древесного сырья;
- клей. Годится любой, но, естественно, лучше брать самый дешевый;
- измельченную бумагу или картон. Помимо того что это тоже горючий материал, в бумаге содержится лигнин. А бумажный лигнин свои клейкие свойства проявляет при замачивании. Правда, потом понадобится дополнительное время на просушку брикетов, содержащих бумагу.
Чтобы связующие добавки в полной мере проявили свои свойства, их надо тщательно перемешивать с горючим сырьем, а потом эту смесь замачивать в воде.
Обратите внимание! При промышленном производстве сырье перед прессовкой тщательно высушивают, а при самодельном – тщательно замачивают.
В этом основное отличие домашнего изготовления. Сушат топливные брикеты уже после прессовки, чтобы они затвердели, держали форму и хорошо горели.
Самодельный станок
Встречаются сведения об изготовлении в домашних условиях самодельных шнековых экструзионных установок. Но даже создатели таких эффективных станков для производства топливных брикетов отмечают, что устройства требуют качественных материалов и использования электродвигателя. Гораздо легче сделать вместо сложного станка обычный пресс.
Ручной пресс
Прессы, использующие только ручные усилия, бывают двух видов – винтовые и рычажные. В винтовых вариантах шток, сдавливающий сырьевую массу, перемещается накручиванием винта. В рычажных прессах давление создается собственными мускульными усилиями, используя длину рычага. На винтовой установке достигается большее давление и качество топливных брикетов становится лучше. Но закручивание и откручивание винта требует времени, поэтому производительность невелика. Рычажные прессы работают быстрее. Нужно только продумать способ или механизм выталкивания готового брикета из прессовочной формы. В этой же форме должны быть отверстия для выхода воды при сдавливании, поскольку при ручном производстве сырье замачивается.
Измельчители
Важным этапом в производстве брикетов является измельчение древесного сырья. Конечно, можно делать это вручную, с применением простейших резаков. Но эффективнее будет механизировать этот процесс. Подойдет роторный станок, применяемый для измельчения растительной массы при производстве удобрений в домашних условиях. Умельцы применяют для этих целей и старые стиральные машины активаторного типа. На активаторе крепятся ножи, измельчающие загруженное сырье.
Станок с использованием готовых механизмов
Усовершенствовать ручной станок можно, снабдив его готовым гидравлическим домкратом или покупным гидравлическим прессом. Потребуются также материалы для крепления механизма и изготовления других элементов конструкции. Форма матрицы, в которой будет прессоваться сырье, может быть круглой или прямоугольной. Для круглых форм можно использовать стальные трубы нужного диаметра.
Основание станка для изготовления топливных брикетов сваривается из швеллеров. Для стоек подходят уголки размером 100 х 100.
Для формовочной матрицы берется толстостенная труба. Диаметр подбирается исходя из желаемых размеров готовых изделий. В трубе равномерно высверливаются несколько отверстий диаметром 4-5 мм для выхода воды при сжатии.
Матрица оборудуется съемным дном, необходимым для извлечения готовых брикетов. Но есть более перспективный вариант: дно приваривается к матрице намертво, а с внутренней стороны крепится пружина с диском чуть меньшего диаметра. При прессовке пружина сжимается, а после отведения штока – разжимается, выталкивая диском спрессованный продукт.
Для штока подойдет труба миллиметров 30 в диаметре. К ней приваривается пуансон, свободно входящий в матрицу. Другой конец штока крепится к гидравлическому механизму.
Перед загрузкой в матрицу древесную массу желательно хорошо перемешать. Барабан для перемешивания можно сделать из листовой стали или взять готовый от стиральной машины. Закрепляется барабан на стойках.
Подающий лоток, по которому сырье из барабана загружается в матрицу, тоже делается из стального листа.
На такой установке вряд ли удастся получить сверхплотные евродрова. Но с задачей сделать из рассыпающегося сырья твердый брикет она вполне справится. В итоге из отходов получится продукт, по плотности равный древесине, но спрессованный в удобную форму.
