Торрефакация или обжаривание пеллет

Изобретение это стабильная комбинация мозгов и материалов. Чем больше мозгов Вы используйте, тем меньше материалов Вам необходимо.

Новый способ подготовки сырья для гранулирования пеллет открывает новые возможности по снижению общей стоимости отопления с использованием пеллет. Речь идёт о медленном нагреве исходного сырья (биомассы) в условиях недостатка кислорода, или иными словами, о процессе схожем с процессом изготовления древесного угля. Из подготовленного сырья возможно получение пеллет с уникальными характеристиками, что делает разрыв между углём и пеллетами еще меньше.

В английском языке подобная обработка сырья называется торрефакацией (torrefacation), в русском языке наиболее близкое по смыслу значение «обжаривание».

При нагреве до температуры 160 °С градусов древесина теряет влагу, однако ее свойства, в том числе, поглощать воду остаются неизменными. При дальнейшем нагреве древесина начинает темнеть, происходит выделение уксусной кислоты и фенола, древесина начинает менять физические и химические свойства, в том числе древесина становиться более хрупкой и более гидрофобной. Удаление уксусной кислоты из древесины замедляет коррозионные процессы металлических частей пеллетного котла, где используются подобные пеллеты.. При дальнейшем нагреве содержание CH₄, H₂, C_xH_y, и CO в образуемом газе увеличивается, в то время как содержание CO₂ уменьшается.

Опытным путём установлено, процесс торрефакации происходит при температуре от 200 до 270°С. Сырьё, подвергшееся подобной процедуре, обладает следующими преимуществами по сравнению с обычной древесиной:

Повышенная энергоёмкость по сравнению с традиционным сырьём за счёт уменьшения общей массы после испарения влаги и прочих негорючих веществ.
Устойчивость к поглощению влаги, влажность сырья сохраняется на уровне 2% .
Оптимальное соотношение прочности/хрупкости.

Стоит отметить, что каждое соотношение температуры, время нагрева и видов древесины создает уникальный продукт, однако, в общем, масса древесины уменьшается до 30%, в то время как сохраняется от 80 до 90 % первоначальной энергоёмкости древесины (22,500 kJ/kg).

Одним из наибольших преимуществ процесса является превращение разнообразной древесины сырья (как по влажности так и по размерам) в практически однообразное сырьё для изготовления пеллет. Пеллеты, изготовленные из подобного сырья отличаются практически чёрным цветом, высокой энергоемкостью, и как следствие сниженными затратами на транспортировку. Кроме того, сжигание подобных пеллет происходит практически без выделения дыма.

Исторически процесс торрефакации был разработан во Франции в 30 годах прошлого столетия с названием «мягкий» пиролиз» и активно использовался для подготовки топлива для газогенераторных установок в «золотой век» биоэнергетики. Предварительное испарение балластных веществ помимо прочего увеличивало срок службы фильтров газогенераторных установок. Однако, после наступления бензиновой эры практически ушёл в небытиё.

Существует два способа торрефакации: постоянный и метод «неподвижного слоя». В первом случае «обжаривание» происходит в процессе транспортировки сырья на транспортёре или шнеке, в этом случае сырьё должно быть предварительно высушено и иметь однообразную форму. Нагрев осуществляется от прямого контакта древесины с поверхностью нагревательных элементов.

Метод «неподвижного слоя» использует несколько другой подход. Процесс происходит при присутствии инертного газа, температура которого изменяется в течение процесса в соответствии с технологией процесса. В данном случае нагрев осуществляется методом конвекции, однако следует заметить, что процессы сушки и торрефакации должны быть разнесены во времени. С экономической точки зрения, использование метода «неподвижного слоя» возможно экономия затрат на сушку сырья, так как процесс является замкнутым, а рекуперация водяного пара (что тем не менее является непростым техническим решением даже не сегодняшний день) может принести дополнительный доход.

Получаемое сырьё затем направляется в гранулятор для производстве пеллет, аналогично уже существующим технологиям. Пеллеты, полученные таким образом, обладают теплотворными характеристиками схожими с угольным топливом, но в отличии от последнего, с меньшими затратами поддаются в зону горения и практически не содержат золы (не более 1 процента).