Торрефицированные пеллеты - ч1: технология

В последние несколько лет на мировом рынке биотоплива активно ведутся разговоры о преимуществах торрефицированной биомассы в форме пеллет или брикетов. Так называемых пеллет второго поколения. Торрефикация представляет собой «мягкий» пиролиз, который позволяет придать биомассе потребительские характеристики, максимально приближенные к характеристикам каменного угля, при сохранении большей части энергии, содержавшейся в исходной биомассе, а также параметров экологической чистоты и возобновляемости.

В процессе торрефикации биомасса подвергается температурному воздействию при ограниченном доступе воздуха, что приводит к потере материалом наименее калорийности части летучих веществ. Как следствие повышается калорийность материала. А после прессования в виде гранул или брикетов, насыпная плотность такой биомассы оказывается такой же или даже более высокой, чем насыпная плотность обычных топливных гранул или брикетов.

Становится очевидно, что рождение технологии торрефикации биомассы, которую можно было бы реализовывать при разумных капиталовложениях, должно существенно расширить круг возможностей для инвесторов в производство твердого биотоплива. 

Особенно – в России. Такая технология может сделать рентабельными масштабные проекты производства пеллет в Сибири, на Дальнем Востоке и в других районах, находящихся далеко от потенциальных европейских производителей. Подробнее об этом читайте в статье «На острие моды: биоуголь, торрефикат» (Ю.Юдкевич, А.Овсянко).

Разработкой технологии торрефикации биомассы занимаются многие ведущие производители оборудования. Многие разработчики провели успешные эксперименты и даже построили «пилотные» заводы. Однако, стабильно работающих промышленных производств торрефицированных пеллет в мире пока немного.

К сожалению, все предложения по установкам торрефикации, которые появляются на мировом рынке, обладают существенными недостатками, которые делают технологию очень сложной, неустойчивой и, главное, – дорогостоящей. 

Новейший способ подготовки древесной биомассы для изготовления черных пеллет, названный в научном мире торрефакацией, открыл широкие возможности по снижению затрат на логистику пеллет. Метод заключается в медленном нагреве биомассы в условиях отсутствия кислорода. Процесс схож с изготовлением древесного угля.

Из заранее подготовленного сырья производят пеллеты с уникальными свойствами, благодаря чему разница между пеллетами и углем становится не такой разительной. В английском языке этому способу подготовки сырья был присвоен термин torrefacation, что в дословном переводе на привычный для нас русский означает "обжаривание". 

В процессе нагрева до 160 ˚С древесина теряет влагу, однако ее свойство поглощать воду останется неизменным. При последующем нагреве древесина темнеет и происходит выделение фенола и уксусной кислоты, она меняет свои химические и физические свойства, в результате чего становится хрупкой и хорошо взаимодействует с водой.

Путем удаления уксусной кислоты из древесины замедляются коррозийные процессы металлических элементов пеллетного котла. Было установлено, что процесс так называемой торрефакации протекает при температуре 200-270 ˚С. Подвергшееся данной процедуре сырье в сравнении с обычной древесиной обладает следующими преимуществами:

Достоинством данного процесса является утилизация древесных отходов и превращение различных пород древесины как сырья в однородную массу, полностью идущую на изготовления пеллет. Изделия приобретают черный цвет и характеризуются высокой энергоемкостью и оптимизацией расходов на транспортировку. К тому же, сжигание происходит без выделения дыма.

История процесса торрефакация уходит корнями в 30-е гг прошлого столетия. Именно в биоэнергетики во Франции этот метод стали активно использовать для подготовки топлива, однако наступление бензиновой эры свело дальнейшие разработки по совершенствованию данного процесса на нет.

Технология неподвижного слоя состоит в следующем: процесс протекает при отсутствии инертного газа, а нагрев осуществляется способом конвекции. Применение этого метода оправдано с экономической точки зрения - это оптимизирует затраты на сушку сырья, а дополнительную прибыль приносит рекуперация водяного пара.

Получаемое таким образом сырье отправляется в гранулятор для дальнейшего производства пеллет и отвечает предъявляемым требованиям, а конечная продукция, изготовленная из этого сырья, наделена отличными эксплуатационными свойствами сродни угольному топливу, в сравнении с которым пеллеты горят с меньшими затратами и не содержат золы (максимально - 1%).

Хотим отметить, что пока технология энергозатратна и требует больших финансовых вливаний, которые не окупаются чуть более высокой ценой на пеллеты. Компания P&B MACHINE следит за развитием торрефикации в мире. Когда-нибудь эта технология станет прибыльной.