Method to Produce Durable Pellets at Lower Energy Consumption Using High Moisture Corn Stover and a Corn Starch Binder in a Flat Die Pellet Mill

该程序的总体目标是开发一种在平模制粒机中使用粘合剂对生物质进行高水分造粒的方法。这种方法可以帮助回答生物能源领域的关键问题，例如如何降低颗粒生产成本，同时生产满足不同运输场景所需质量规格的颗粒。这种技术的主要优点是它可以根据每个最终用户的需求进行定制。

然后，所学到的信息可以用作开发放大模型的基础，并在中试规模和商业规模的制粒机中测试工艺。使用配备 10 马力电机的实验室规模的平模制粒机进行造粒测试。将加热胶带缠绕在料斗的下部的所有四个侧面。

然后拧上喂料器，用玻璃棉对料斗和喂料器进行绝缘，以防止热量散失。接下来，将加热带连接到温度控制器，以便预热生物质。然后，将 VFD 连接到制粒机电机。

给料机电机由电位计控制，因此使用直流电来调节制粒机的给料速度。接下来，将功率计连接到制粒机电机上，以记录电机的功耗。然后，选择开口直径为 8 毫米且长径比为 2 点 6 的颗粒模具。

将滚轮和模具之间的间距调整为零点 1，将间距调整为零点 8 调整为零点 2 零毫米。最后，添加一个水平颗粒冷却器，以便在温暖的颗粒从模具中出来时对其进行冷却。将冷却器连接到排气系统以循环新鲜空气。

准备 3 到 4 公斤的玉米秸秆，在装有 4 点 8 毫米筛网的锤式粉碎机中研磨。还可以从当地市场获得 100% 纯玉米淀粉粘合剂。测量两种物质的水分含量。

例如，称取三个 25 至 50 克玉米秸秆样品，并将它们放入设置为 105 摄氏度的烤箱中 24 小时。第二天，称量干燥的样品并计算其水分含量。接下来，测量两种物质的堆积密度。

填充 Plexiglas 圆柱体，直到它溢出，并用直边平整顶面。然后，用材料称量圆柱体。将重量除以圆柱体的体积。

一式三份重复测量并使用平均值。现在，根据文本方案中的表 2 将玉米淀粉粘合剂添加到磨碎的玉米秸秆中。根据磨碎的玉米秸秆的水分含量调整用水量。

用带状搅拌机将水混合到秸秆淀粉混合物中，制成水分含量为 33%、36% 和 39% 的混合物。每种混合物大约有 3 到 4 公斤。将混合物储存在密封容器中，并保持在 4 到 5 摄氏度。

大约 24 小时后，它们的水分会达到平衡，可以进行测试。将玉米秸秆淀粉混合物加热至室温。将物料装入制粒机的进料斗中。

将磨机设置为以 60 赫兹或 380 rpm 的速度运行。然后，启动研磨机并通过调整进料速率均匀地进料混合物，以在稳定状态下生产颗粒。在卧式颗粒冷却器中冷却颗粒。

然后，使用 6 点 3 毫米筛网将细粉与颗粒分离。称量通过筛网的材料，以确定材料中的细粉百分比。留出 2 公斤颗粒来测量其水分含量和耐用性，并在 70 摄氏度下干燥剩余的颗粒 3 到 4 小时，以将颗粒的最终水分含量降低到 9% 以下。

使用前面描述的方法，测量湿颗粒和干颗粒的水分含量和堆积密度，它们也分别称为生颗粒或固化颗粒。接下来，确定颗粒的耐用性。将大约 500 克不含细粉的颗粒放入颗粒耐久性测试仪的每个隔间中，以每分钟 50 转的速度翻滚颗粒 10 分钟。

然后，使用六点 3 毫米筛网筛分翻滚的材料，并称量颗粒以计算其耐用性。要计算膨胀率，请取一个颗粒，然后用砂砾实用布抹平两端。然后，使用游标卡尺测量颗粒直径。

用 10 个颗粒来做这个。膨胀率是挤出颗粒直径的平方除以模具直径的平方。最后，确定制粒机的功耗。

首先，记录制粒机在 60 赫兹空载运行时的空载功耗。然后运行载有材料的制粒机，测量功耗并进行适当的计算。比较了具有不同粘合剂和水分含量的颗粒。

粘合剂的情况下造粒后，生物质的水分含量降低了约 7% 到 8%。添加 4% 的粘合剂可将原料中的水分损失减少到 3% 到 5%。颗粒直径随着水分含量的增加而增加。

增加在 33% 到 39% 的水分之间具有统计学意义，没有粘合剂。干燥的颗粒具有较低的膨胀率。增加含水率增加了膨胀率，但添加淀粉粘合剂对膨胀率没有显着影响。

堆积密度随着起始原料水分含量的增加而降低。此外，有一些迹象表明，堆积密度随着淀粉含量的增加而降低。颗粒的生坯和固化耐久性值随着粘合剂含量的增加而增加。

发现 33% 的水分含量和 4% 的淀粉粘合剂具有峰值绿色耐久性。固化耐久性要高得多，含水率为 33% 且粘合剂含量为 4% 的颗粒的耐久性达到 98% 的峰值。产生的细粉百分比随着水分含量的增加而增加。

添加粘合剂可降低所有水分含量的细粉百分比。在所有水分含量下添加粘合剂后，单位能耗均降低。添加 2% 到 4% 的粘合剂可将单位能耗降低约 20% 至 40%。

一旦掌握，如果执行得当，这项技术可以在两个小时内完成。在执行此程序时，重要的是要记住作平模制粒机应遵循的安全程序。高温和夹伤危险需要适当的个人防护设备。

按照此程序，您可以更改各种参数，例如原料类型、生物质粒径、原料水分含量、粘合剂类型、预热温度、模具速度、LBD 比率、模具的长径比，经过开发，这项技术为研究人员铺平了道路在实验室中开发低成本颗粒，用于生物能源应用。我们计划利用这些信息将工艺扩展到中试规模和商业规模的工厂。