Як дозувати сировину для машини для виготовлення пелет з біомаси: практичний посібник із складання

 

Машина для пелетування деревини не працює лише за одним рецептом, і сировина, яку ви подаєте в неї, має більший вплив на якість пелет, ніж сама машина. Вологість, розмір частинок і суміш вихідної сировини визначають, чи ви отримаєте щільні, міцні гранули чи бункер, повний пилу. У цій статті пояснюється, що входить до хорошої партії та чого слід уникати.

 

 

 

 

Перш ніж обговорювати формули, роз’ясніть поширену плутанину. Термін «дозування» у виробництві гранул походить від виробництва кормів для тварин, де виробники збалансовують білок, клітковину та енергію, використовуючи такі співвідношення, як «концентрат до грубого=3:2». Це співвідношення не має нічого спільного з паливними гранулами з біомаси.

Для паливних гранул мета інша: вам потрібна максимальна механічна міцність, мінімальна кількість дрібних частинок і стабільні характеристики горіння. Формула стосується відповідності додаткових фізичних і хімічних властивостей -, а не харчових цінностей. Соснова тирса, яка добре зв’язується, але швидко горить, може поєднуватися з твердою деревиною, яка горить повільніше, але її важче пелетувати. Тобто дозування палива.

 

 

 

Правильно налаштована кільцева-машина для виробництва деревних гранул-може ущільнити широкий діапазон лігноцелюлозної біомаси. Це не вичерпний список, але він охоплює сировину, з якою працюють більшість операторів:

 

Категорія	Приклади	Примітки щодо гранулювання
Залишки хвойної деревини	Соснова тирса, ялинова стружка, стружка ялиці	Високий вміст натуральної смоли/лігніну - чудовий сполучний; пелети довговічні. Спостерігайте за накопиченням смоли на матриці протягом тривалого циклу.
Залишки листяної деревини	Дубова тирса, букова стружка, евкаліпт	Щільніше гранули, повільніше горіння. Часто важче пелетувати, ніж хвойну деревину; може знадобитися трохи більша вологість або змішування.
Сільськогосподарські стебла	Стебло кукурудзи, солома пшениці, солома рису, стебло бавовни	Менше лігніну, вище золи. Сушіння і тонке подрібнення є критичними. Пелети, як правило, менш довговічні - змішування з деревиною покращує результати.
Обробка побічних-продуктів	Рисове лушпиння, жом, арахісова лушпиння, соняшникове лушпиння, кавове лушпиння	Високий вміст кремнезему (рисове лушпиння) збільшує знос матриці. Деякі лушпиння добре гранулюються окремо; іншим потрібен партнер для змішування деревини.
Відходи деревообробної промисловості	МДФ/шліфувальний пил, кора, змішані відходи пилорами	Кора підвищує зольність. Пил МДФ може містити сечовину-формальдегідну смолу - перед використанням перевірте місцеві норми викидів.

Ця таблиця відображає типові польові спостереження операторів пелетного заводу та інженерів обладнання. Для будь-якої нової або незвичайної сировини запустіть пілотне випробування, перш ніж збільшувати обсяг виробництва.

 

 

 

Вологість вихідної сировини є параметром, який безпосередньо визначає, чи тримається гранула разом чи розпадається. Ось така логіка:

 

• Нижче ~10% вологи:Матеріалу бракує пластичності, необхідної для стиснення та зчеплення. Тертя в матриці різко зростає, струм двигуна зростає, і гранули виходять із шорсткою потрісканою поверхнею.
• 10-18% вологи:Це найкраща робоча точка для більшості деревних та сільськогосподарських відходів-. Вода діє як мастило та-теплоносій. Він також пом’якшує лігнін, який є природним термопластичним зв’язуючим, що надає пелетам міцність.
• Вище ~18% вологи:Надлишок води перетворюється на пару всередині матриці під час стиснення (температура досягає 90–130 градусів на поверхні матриці). Тиск пари розриває гранулу під час її виходу. Результат: поздовжні тріщини, висока крихкість і бункер, повний дрібних частинок після охолодження.

 

Готовий стандарт пелет більш жорсткий. ISO 17225-2 (міжнародна специфікація для сортованих деревних гранул) вимагає, щоб вміст вологи в готових гранулах був меншим або дорівнював 10% на вологій основі для всіх класів якості (A1, A2, B). Це означає, що вам потрібен етап охолодження після гранулятора -, навіть якщо ваша сировина надходить із 15%, тепло від тертя в матриці призведе до випаровування води, але недостатньо, щоб досягти необхідного рівня менше 10%. Протипоточний охолоджувач зазвичай видаляє 2–4 процентні пункти вологи.

 

 

 

В оригінальній статті згадувалося, що занадто велика кількість грубого матеріалу спричиняє надлишок гранульованого порошку - це спостереження правильне, але давайте пояснимо, чому.

У матриці для гранул валик проштовхує матеріал через отвори діаметром 6–8 мм і глибиною 40–60 мм. Частинка, яка наближається до діаметра отвору або перевищує його, не може ефективно упаковуватися. Він залишає порожнечі між собою та сусідніми частинками. Коли гранула виходить і охолоджується, ці порожнечі стають площинами розлому.

 

Рішення – це молотковий млин між вашим-сховищем сировини та кондиціонером машини для виробництва деревного пилу:

 

Стан вихідної сировини	Вплив на якість пелет	Дія
>частинки 5 мм > 15% від партії	High fines (>5% виходу по масі), погана довговічність	Пере-екран; повторно-подрібніть фракцію великого розміру
3–5 мм, однорідні	Хороша щільність упаковки, міцні гранули, < 2% дрібних частинок	Ідеально - підтримувати-розмір екрана молоткової млини
< 1 mm, excessively fine	Хороша міцність гранул, але проблеми з пилом та можливе утворення мостів у бункері	Прийнятний за якістю; вирішувати питання-обробки матеріалів окремо
Широке поширення (від пилу до стружки)	Непостійна щільність пелет; дрібні фракції, що відокремлюються при зберіганні	Покращте просіювання або додайте другий етап помелу

Рекомендації щодо розміру частинок на основі типових конфігурацій гранулятора з кільцевою-формою (отвори матриці 6–8 мм). Для промислових матриць для гранул розміром 10 мм або більше можуть бути прийнятними трохи більші частинки (до 6 мм).

 

 

 

Деревина та більшість сільськогосподарських відходів містять лігнін -, складний фенольний полімер, який становить 15–30% сухої маси деревини (більше в м’яких породах деревини, менше в соломі та травах). Лігнін є термопластичним: він розм’якшується при температурах, досягнутих всередині матриці для гранул (90–130 градусів), і перетікає між стиснутими частинками.

 

Коли гранули виходять із матриці й охолоджуються, лігнін повертається до твердого склоподібного стану, цементуючи частинки разом. Ось чому гранули з чистої тирси - без додавання сполучного - можуть досягти механічної міцності понад 97,5% (поріг ENplus A1).

 

Матеріали з низьким вмістом лігніну (наприклад, рисова солома з ~12% лігніну, багаса з ~18%) може потребувати змішування з високо-лігніновою сировиною для досягнення прийнятної довговічності гранул. Звичайні співвідношення сумішей на практиці: 70:30 або 60:40 тирси хвойних порід до сільськогосподарських відходів.

 

 

 

Для паливних пелет не існує єдиної «правильної» формули; Правильне поєднання залежить від сировини, доступної на вашій ділянці, і якості пелет, яку вимагає ваш покупець. Дотримуйтеся цієї послідовності для будь-якої нової суміші:

 

6.1 Охарактеризуйте кожну вихідну сировину

• Виміряйте вміст вологи (-сухий метод або калібрований вимірювач).
• Виміряйте вміст золи (як мінімум, простий тест на горіння: зважте зразок, повністю спаліть його при 550 градусах у муфельній печі, зважте залишок).
• Спостерігайте за-розподілом частинок за розміром після молоткового помелу (ситовий аналіз із використанням сит 1 мм, 3,15 мм і 5 мм).
• Оцініть вміст лігніну за опублікованими довідковими даними для породи - м’яка деревина ~25–30%, тверда деревина ~18–25%, солома ~10–15% (типові значення; фактичний вміст залежить від породи та умов вирощування).

 

6.2 Визначте цільову суміш

Визначте масове співвідношення суміші (наприклад, 70% соснової тирси + 30% стебла кукурудзи). Обчисліть очікувану вологість суміші як середньозважену величину. Якщо розрахована вологість суміші перевищує 18%, найвологіший компонент потребує сушіння перед змішуванням.

 

6.3 Виконайте пробну партію (20–50 кг)

Ретельно перемішайте зважені порції - для невеликих проб підійде стрічковий міксер або навіть чиста бетономішалка. Пропустіть суміш через гранулятор і зберіть вихід. міра:

• Індекс довговічності пелет (PDI):Перемішайте 500 г охолоджених гранул у стандартизованому тестері на міцність протягом 10 хвилин при 50 об/хв, потім зважте фракцію, що залишилася на ситі 3,15 мм. PDI=збережена вага / початкова вага × 100. Цільове значення Більше або дорівнює 97,5%.
• Зміст штрафів:Просійте охолоджений вихід через сито 3,15 мм. Дріб=фракція недорозміру / загальна вага × 100. Мета Менше або дорівнює 2%.
• Готова вологість:Має бути менше або дорівнювати 10% відповідно до ISO 17225-2.
• Візуальний огляд:Пелети повинні мати гладку глянсову поверхню без поздовжніх тріщин. Тьмяні, грубі гранули вказують на низьку температуру матриці або недостатній потік лігніну.

 

6.4 Налаштування та повторне -тестування

Якщо довговічність нижча за цільову, спробуйте: (а) збільшити частку компонента з високим вмістом -лігніну, (б) зменшити вологість вихідної сировини на 1–2 відсоткові пункти, (в) попередньо нагріти вихідну сировину за допомогою кондиціонування парою (якщо на вашій лінії є така можливість) або (г) перевірити матрицю-зношеність - зношена матриця зі скошеними краями вхідного отвору не може забезпечити належне стиснення.

 

 

 

помилка	Чому це не вдається	Виправити
Застосування кормового{0}}співвідношення «концентрат:грубий» до паливних гранул	Паливні гранули не призначені для харчування. Співвідношення 3:2 не має фізичного значення для ущільнення біомаси. Концепція відноситься до кормів для худоби, а не до твердого біопалива.	Думайте про вміст лігніну, вологи та золи -, а не про білки чи клітковину.
Пропуск вологоміра	Сировина, яка «на вигляд і на дотик суха», все ще може перевищувати 15% вологи. Ви не дізнаєтеся, поки гранули не потріскаються в кулері.	Інвестуйте в вологомір. Перевіряйте кожну вхідну партію сировини окремо.
Переробити сирі стебла або стружки без подрібнення	Пелетний млин — це ущільнювач, а не-зменшувальна машина. Він не може компенсувати занадто великі частки.	Молоткова дробарка подрібнює все до < 5 мм, перш ніж досягне кондиціонера.
Змішування матеріалів із дуже різним вмістом вологи без попереднього-сушіння	Суміш 8% MC тирси та 30% MC свіжої кори дасть нерівномірну гранулу - деякі ділянки надто вологі, деякі занадто сухі.	Спочатку висушіть вологий компонент або змішайте в дуже невеликих пропорціях, контролюючи якість виходу.
Припускаючи, що вся «біомаса» гранулюється однаково	Рисове лушпиння (високий вміст кремнезему, низький рівень лігніну) принципово відрізняється від соснової тирси. Рецепт, який підходить для деревини, не працюватиме для лушпиння без коригування.	Розглядайте кожну вихідну сировину як окремий випадок. Випробуйте кожен новий матеріал.

 

 

Перш ніж завантажувати партію в бункер вашої дров’яної печі, перегляньте цей контрольний список:

 

1. Вміст вологи в діапазоні 10-18%?[Так / Ні]
2. Розмір частинок < 5 мм після молоткового помелу?[Так / Ні]
3. Співвідношення суміші вимірюється вагою, а не об’ємом?[Так / Ні]
4. Видалено сторонні матеріали (каміння, метал, пластик)?[Так / Ні]
5. Пробна партія (20–50 кг) запущена та якість пелет перевірена?[Так / Ні]

 

Якщо відповідь на будь-яке з перших чотирьох запитань «Ні», виправте це перед початком виробництва. Якщо відповідь на запитання 5 «Ні», це означає, що ви ще не підтвердили свою формулу.

 

 

 

Q1. Для чого оптимальна вологістьмашина для виготовлення деревних{0}}паливних гранулвихідна сировина?

Більшість машин для виробництва гранул із деревної тріски-працюють найкраще, коли вологість вихідної сировини становить від 10% до 18%. Нижче 10% матеріал не стискається і не зв’язується належним чином. Понад 18% надлишок пари під час стиснення в матриці спричиняє розтріскування або розпад гранул під час охолодження. Примітка: вологість готової гранули має бути менше або дорівнювати 10%, щоб відповідати ISO 17225-2, що означає, що етап охолодження після гранулювання є важливим.

 

Q2. Яка сировина може aМашина для виготовлення гранул з деревної стружкипроцес?

Вертикальна кільцева машина для гранулювання може обробляти широкий спектр лігноцелюлозної біомаси: тирса (м’яка та тверда деревина), дерев’яна стружка, стружка рубанка, мелені стебла кукурудзи, пшенична солома, рисове лушпиння, жом, шкаралупа арахісу, лушпиння соняшнику та багато відходів лісового та сільськогосподарського виробництва. Ключовим є те, що матеріал має містити достатню кількість лігніну (природного термопластичного зв’язуючого) для формування довговічної гранули без штучних добавок. Матеріали з дуже низьким вмістом лігніну, такі як чисте листя або скошена трава, можуть потребувати змішування з деревною біомасою.

 

Q3. Що станеться, якщо розмір частинок сировини занадто великий?

Частинки, розмір яких перевищує приблизно 5 мм, протистоять стисненню в матриці для гранул, утворюючи слабкі гранули з високим вмістом дрібних частинок (пилу). Площа поверхні, доступна для розм’якшення лігніну та зв’язування між-частинками, також зменшується. Молотковий млин повинен зменшити всю сировину до консистенції-подібної до тирси - в ідеалі 3–5 мм або дрібнішої - перед тим, як вона потрапить до кондиціонера гранулювача.

 

Q4. Чи можна змішувати різні види сировини в одній партії?

Так, і на практиці більшість виробничих ліній так і роблять. Змішування більш м’якої біомаси (наприклад, соснової тирси з високим вмістом смоли/лігніну) з твердішими, сухішими залишками (наприклад, рисового лушпиння) часто підвищує довговічність пелет. Правило: змішуйте матеріали з доповнювальними зв’язуючими властивостями та однаковим вмістом вологи. Завжди запускайте невелику пробну партію перед повним виробництвом нової суміші.

 

Q5. Чи потрібно додавати сполучну речовину до деревних гранул?

Для більшості сировини-на основі деревини – ні. Природний деревний лігнін діє як термопластичний сполучний під час гранулювання: тепло і тиск у матриці (90–130 градусів) розм’якшують лігнін, який потім твердне при охолодженні, цементуючи частинки. Матеріали з низьким вмістом-лігніну, такі як солома або жом, можуть отримати користь від змішування з 30–40% тирси м’якої деревини. Штучні сполучні (наприклад, крохмаль, патока) використовуються в деяких промислових рецептурах, але не потрібні для стандартних деревних гранул.

 

 

 

 

 

Упаковка та доставка

 

 

Сертифікати якості