Расчет количества сырья и производительности оборудования

Максимально приближенно к реальности темп производства за один календарный месяц можно подсчитать из соображений, что оборудование загружено на 50-70% от номинала и непрерывной работы будет примерно 600 часов. Остальное время уходит на предупредительно-плановые работы. Это практически идеальный расклад, к которому правильно построенные и организованные заводы приходят за 3-5 месяцев после запуска.

Для снижения вероятности ошибки в расчетах желательно цифры сразу приводить к измерению в тоннах или плотных кубах. Насыпная плотность – самый непредсказуемый показатель и никакие таблицы и коэффициенты не дадут уменьшения погрешности до 10%. Самое пушистое сырье – древесная стружка (90-120 кг/куб), шелуха подсолнечника (100-130 кг/куб) и РДФ (90-130 кг/куб) легко уплотняются при хранении, могут впитывать влагу и при достижении предельных значений влажности начинают перепревать, теряя технологические свойства. Насыпная плотность щепы очень сильно зависит не только и не столько от влажности, сколько от агрегата измельчения. Наиболее плотная щепка нарезается на дисковых рубительных машинах при фракции до 20мм. Наиболее распространенная по форме и фракции получается на больших барабанных рубительных машинах, и для хвойного сырья насыпная плотность при естественной влажности получается около 380 кг/м3 при фракции около 50мм. Самую меньшую насыпную плотность имеет щепа, получаемая на шредерах, где древесина преимущественно разрывается с получением частично расщепленных палочек.

Наибольшие потери сырья происходят при сушке и использовании части сырья в качестве топлива. В таблице пример расчета для получения 1 тонны сухого древесного сырья при различной исходной влажности. Количество тепла на сушку включает в себя затраты на плавление замерзшей влаги в сырье. Наиболее вероятная естественная влажность древесины от 45 до 55%, и для расчета производственной линии следует принимать именно эти значения. Горбыль с намерзшим льдом, щепа из-под сугроба достигает влажности 70-80%. Целесообразность переработки такого сырья становится сомнительной, так как тонна пеллет получится из более чем шести тонн щепы, а производительность сушилки упадет в 2,5-3 раза, что повлечет резкое увеличение удельного расхода электроэнергии и оплаты труда. Такой большой расход сырья обусловлен не только 2-3 кратным увеличением затрат тепловой энергии на сушку, но и таким же снижением теплотворности топлива, в качестве которого используется то же сырье.

При высыхании с влажности 55% до 10% древесина теряет ровно половину своей массы, поэтому с учетом затрат на сжигание получается потребность 2,4 тонны древесины на 1 тонну готовой пеллеты. Если сырье содержит в себе всего 5-10% сухого вещества, как в случае с пометом в лагунах, то пугающие кого-то цифры в 200-300 тон в сутки полужидкой массы превращаются в 20 тонн готовой гранулы, для которых нужен относительно небольшой цех гранулирования.

При подсчетах с древесиной для проверки адекватности выбора лучше пойти обратным путем. Если завод способен выпускать стабильно 1 тонну в час, то вполне реальный месячный объем около 600 тонн гранулы, на которые потратится почти 1500 тонн древесины, или 2500 плотных кубов, если перерабатывается сосна или похожие по плотности породы. Обычно в отходы идет около 50% от ввозимого на комбинат кругляка. Соответственно для потребностей такой линии гранулирования входящий объем сырья на комбинат должен составлять около 5000 плотных кубов сырой древесины. В натуральном представлении это значит, что на территорию комбината в среднем в день должно заезжать 6-8 лесовозов. В случае централизованной переработки древесных отходов на отдельно взятом районе такое количество свежесрубленной древесины должно заготавливаться или ввозиться суммарно на предприятия, которые предполагаются поставщиками щепы и опила.

Одним из опасных способов является «последовательное» инвестирование в производство древесных пеллет, при котором покупается линия в минимальной комплектации для работы только на сырой опилке, а закупка рубительных машин, бункеров равномерной подачи и прочей периферии откладывается на несколько месяцев после запуска. Основная идея при этом - заработать денег на первых отгрузках и реинвестировать. Из кругляка в плотных кубах получается примерно 50% доски, 15% опилки, остальные 35% горбыля. По жизни получается, что из-за нехватки опилки и нестабильной работы в течение примерно года ни один месяц не закрывается с прибылью, а дальше запас денег инвестора иссякает и начинается процесс банкротства. При этом вокруг завода уже накоплены горы горбыля с отторцовкой и уже начисляются штрафы от экологических и пожарных служб.

При работе на условно сухом сырье выход продукции примерно такой же по массе, как и входящий поток. Обычно погрешность 2-3% не берут в расчет, ведь излишняя влага может сниматься при охлаждении пеллеты, а может и добавляться перед гранулированием. Выражение «сколько вешать в граммах» вызывает улыбки на биотопливных заводах, а вот при гранулировании комбикорма это очень серьезный вопрос. Например, влажность жмыха, выходящего из маслоэкстракционного цеха всего 3-5%. Для его успешного гранулирования добавляют около 7-10% воды, и гранулы уже имеют влажность 10-12%. Таким образом, на выходе к каждой тонне получают дополнительно 50кг продукта только за счет добавления воды. Забавно то, что продается жмых в исходном и гранулированном виде по одной и той же цене. С учетом среднесуточного темпа производства в 100-120 тонн на одном грануляторе только на этой прибавке оборудование может окупиться за 2-3 месяца.

Если основная цель максимально быстро и безопасно окупить пеллетный проект, то производительность надо рассчитывать исходя из минимальных гарантированных объемов сырья, чтобы не допустить простоев. Такая стратегия оправдана в большинстве случаев, так как какое-то время отходы могут храниться у источника сырья, тем самым сглаживая пиковые нагрузки. Если же основная цель не допустить накопления отходов, то обычно берут расчетную производительность комбината, из которой считают максимальную техническую производительность линии понимая, что неминуемо производство пеллет большую часть времени не будет загружено полностью.

Первичный подсчет производительности линии гранулирования обычно делается под параметры гранулятора, и уже под заданные пределы подбирается периферийное оборудование. Оптимизация процесса начинается с правильной подачи и первичного измельчения, и даже первоначальная форма и фракция щепы может в 1.5-2 раза изменить производительность завода в целом, а также критически повлиять на основные свойства продукта. Для многих агрегатов определена не только максимальная, но и минимальная производительность, ниже которой либо резко возрастают затраты электроэнергии, либо вовсе возникает аварийная ситуация с повреждением оборудования или пожаром. Поэтому при описании особенностей каждого агрегата наибольшее внимание уделяется именно пограничным значениям, которые не только эмпирически рассчитаны, но и проверены на практике.