Как работает машина для производства пеллет из биомассы? Объяснение принципа и процесса

Введение

Каждая машина для производства гранул биомассы, будь то домашняя установка или промышленная линия, работает по одному и тому же принципу: взаимодействие силы экструзии и трения между прижимным колесом и матрицей формирует сыпучий материал в плотные гранулы. Что делает этот процесс примечательным, так это то, что вообще не требуются никакие добавки или связующие вещества, поскольку связующее вещество содержится в самом сырье. Понимание этого принципа объясняет, почему влажность, температура и давление так важны для качества пеллет и почему производственный процесс организован именно так.

Принцип работы: сила экструзии и трение

Машина для производства пеллет из биомассы продавливает сырье через отверстия матрицы с помощью прижимного колеса. Два физических эффекта делают свою работу. Первый — это сила экструзии: прижимное колесо проталкивает материал через конические отверстия матрицы, сжимая его до доли первоначального объема. Второй — трение: материал трётся о стенку матрицы и внутри себя, выделяя тепло. Вместе они повышают температуру материала внутри зоны прессования до точки, где активируется его естественное связующее, позволяя сжатому материалу сохранять свою форму после выхода из матрицы.

Почему связующее не требуется: роль лигнина

Такие материалы, как солома, содержат особую целлюлозу и лигнин. Лигнин — это структурный полимер в стенках растительных клеток, соединение фенилпропаноидного-типа, которое укрепляет клеточные стенки и связывает волокна целлюлозы вместе. Он аморфен, и его основная часть нерастворима ни в одном растворителе при комнатной температуре. Лигнин не имеет температуры плавления, но имеет температуру размягчения. Когда температура в зоне прессования достигает этого значения, лигнин размягчается и сила его сцепления увеличивается. Под приложенным давлением молекулярные группы целлюлозы смещаются, деформируются и расширяются, а соседние частицы биомассы сцепляются друг с другом, рекомбинируются и сжимаются в твердую форму. Когда гранула остывает, повторно-затвердевший лигнин фиксирует структуру на месте, поэтому правильная температура прессования – это разница между плотными гранулами и рассыпчатым порошком.

Полный производственный процесс

Производственный процесс включает в себя: сбор сырья, дробление сырья, сушку сырья, механическое гранулирование и формование, механическое охлаждение и упаковку для продажи. В зависимости от периода сбора урожая сырье необходимо вовремя собирать и хранить в больших количествах, а затем измельчать и формовать при необходимости. Каждый этап защищает следующий: дробление контролирует размер частиц для равномерного сжатия, сушка устанавливает диапазон влажности, который позволяет лигнину размягчаться без пропаривания, а охлаждение делает гранулы твердыми до того, как они попадут в упаковку.

Правило 40-минутного охлаждения

Свежесформированные гранулы оставляют матрицу горячей, но все еще слегка мягкой. Благодаря принципу теплового расширения и сжатия гранулы, упакованные в пакеты, немедленно сжимаются и деформируются, а захваченное тепло и влага вызывают конденсацию внутри мешка, что приводит к порче продукта в течение нескольких дней. Подождите примерно 40 минут, пока гранулы остынут до температуры, близкой к температуре окружающей среды, прежде чем упаковывать их в пакеты для транспортировки. При больших объемах механический охладитель сокращает время ожидания и делает процесс непрерывным.

Справочник по емкости серии MK

Номинальная производительность предполагает правильно высушенное и измельченное сырье; фактическая производительность зависит от типа материала и влажности.

Часто задаваемые вопросы

Почему для изготовления древесных пеллет не требуется связующее?Сырье содержит лигнин, природный полимер, который размягчается при температуре прессования и связывает частицы вместе по мере охлаждения гранул. Для хорошо приготовленной биомассы добавки не нужны.

Что происходит внутри матрицы во время прессования?Прижимное колесо проталкивает материал через конические отверстия, а трение повышает температуру. Размягченный лигнин позволяет группам целлюлозы деформироваться и сцепляться, поэтому сжатая колонна сохраняет свою форму.

Почему пеллеты должны охлаждаться перед упаковкой?Горячие пеллеты все еще мягкие и сжимаются при охлаждении. Ранняя упаковка в мешки задерживает тепло и влагу, вызывая конденсацию, плесень и деформацию в течение нескольких дней.

Как долго пеллеты должны охлаждаться перед упаковкой?от около 40 минут до температуры, близкой к температуре окружающей среды, для небольших партий или используйте механический охладитель для непрерывного производства.

Почему температура прессования имеет такое большое значение?Лигнин размягчается только выше точки размягчения. Слишком холодно, и частицы не скрепятся; слишком жарко, и лигнин обугливается, образуя черные хрупкие гранулы.

В чем разница между целлюлозой и лигнином при гранулировании?Целлюлоза обеспечивает структурное волокно, а лигнин — клей, который его связывает. Качество гранулирования зависит от размягчения лигнина без разрушения целлюлозы.