Verfahren zur Produktion von Durable Pellets bei geringerem Energieverbrauch Mit Feuchtmais Stover und Maisstärke Binder in einer Wohnung Die Pellet Mill

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist die Entwicklung einer Methodik für die Pelletierung von Biomasse mit hohem Feuchtigkeitsgehalt unter Verwendung eines Bindemittels in einer Flachmatrizenpresse. Diese Methode kann dazu beitragen, wichtige Fragen im Bereich der Bioenergie zu beantworten, z. B. wie die Kosten für die Pelletproduktion gesenkt werden können und gleichzeitig Pellets hergestellt werden können, die den Qualitätsspezifikationen entsprechen, die für verschiedene Transportszenarien erforderlich sind. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie an die Bedürfnisse jedes Endbenutzers angepasst werden kann.

Die gewonnenen Informationen können dann als Grundlage für die Entwicklung von Scale-up-Modellen und für die Erprobung des Prozesses in Pelletpressen im Pilotmaßstab und im kommerziellen Maßstab verwendet werden. Verwenden Sie eine Flachmatrizen-Pelletpresse im Labormaßstab, die mit einem 10-PS-Motor ausgestattet ist, um die Pelletiertests durchzuführen. Wickeln Sie Heizband an allen vier Seiten um den unteren Teil des Trichters.

Schrauben Sie dann den Feeder auf und isolieren Sie den Trichter und den Feeder mit Glaswolle, um Wärmeverluste zu vermeiden. Verbinden Sie anschließend das Heizband mit einem Temperaturregler, damit die Biomasse vorgewärmt werden kann. Schließen Sie dann einen Frequenzumrichter an den Motor der Pelletpresse an.

Der Zuführmotor wird mit einem Potentiometer gesteuert, so dass Gleichstrom zur Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit der Pelletpresse verwendet wird. Schließen Sie als Nächstes einen Leistungsmesser an den Motor der Pelletpresse an, um den Stromverbrauch des Motors aufzuzeichnen. Wählen Sie dann eine Pelletmatrize mit einer Öffnung von acht Millimetern Durchmesser und einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von zwei Komma sechs aus.

Stellen Sie den Abstand zwischen Walze und Matrize auf null Komma eins, acht bis null Komma zwei, null Millimeter ein. Fügen Sie zum Schluss einen horizontalen Pelletkühler hinzu, um die warmen Pellets zu kühlen, wenn sie aus der Matrize kommen. Schließen Sie den Kühler an ein Abluftsystem an, um Frischluft zirkulieren zu lassen.

Bereiten Sie drei bis vier Kilogramm Maisstroh vor, das in einer Hammermühle gemahlen und mit einem Vier-Komma-Acht-Millimeter-Sieb versehen ist. Besorgen Sie sich auch 100 Prozent reines Bindemittel aus Maisstärke von einem lokalen Markt. Messen Sie den Feuchtigkeitsgehalt beider Substanzen.

Wiegen Sie zum Beispiel drei 25 bis 50 Gramm schwere Proben des Maisstrohs ab und legen Sie sie für 24 Stunden in einen auf 105 Grad Celsius eingestellten Ofen. Wiegen Sie am nächsten Tag die getrockneten Proben und berechnen Sie ihren Feuchtigkeitsgehalt. Messen Sie anschließend die Schüttdichte beider Substanzen.

Füllen Sie einen Plexiglaszylinder, bis er überläuft, und ebnen Sie die Oberseite mit einer geraden Kante. Wiegen Sie dann den Zylinder mit dem Material. Teilen Sie das Gewicht durch das Volumen des Zylinders.

Wiederholen Sie die Messung in dreifacher Ausfertigung und verwenden Sie den Mittelwert. Geben Sie nun Maisstärke-Bindemittel zum gemahlenen Maisstroh gemäß Tabelle zwei im Textprotokoll. Passen Sie die zu verwendende Wassermenge an den Feuchtigkeitsgehalt des gemahlenen Maisstrohs an.

Stellen Sie Mischungen mit 33, 36 und 39 Prozent Feuchtigkeitsgehalt her, indem Sie das Wasser mit einem Bandmixer in die Strohstärkemischung mischen. Jede Mischung wiegt etwa drei bis vier Kilogramm. Lagern Sie die Mischungen in verschlossenen Behältern und halten Sie sie bei vier bis fünf Grad Celsius.

Nach etwa 24 Stunden gleicht sich ihre Feuchtigkeit aus und sie können getestet werden. Die Maisstrohstärkemischung auf Zimmertemperatur erwärmen. Laden Sie das Material in den Aufgabetrichter der Pelletpresse

Stellen Sie die Mühle auf 60 Hertz oder 380 U/min ein. Starten Sie dann die Mühle und füttern Sie die Mischung gleichmäßig, indem Sie die Zuführgeschwindigkeit anpassen, um Pellets in einem stabilen Zustand zu erzeugen. Kühlen Sie die Pellets im horizontalen Pelletkühler.

Trennen Sie dann die Feinanteile mit einem Sechs-Komma-Drei-Millimeter-Sieb von den Pellets. Wiegen Sie das Material, das das Sieb passiert hat, um den prozentualen Feinanteil des Materials zu bestimmen. Stellen Sie zwei Kilogramm Pellets beiseite, um ihren Feuchtigkeitsgehalt und ihre Haltbarkeit zu messen, und trocknen Sie die restlichen Pellets drei bis vier Stunden lang bei 70 Grad Celsius, um den Endfeuchtigkeitsgehalt der Pellets auf weniger als neun Prozent zu reduzieren.

Messen Sie mit den zuvor beschriebenen Methoden den Feuchtigkeitsgehalt und die Schüttdichte der nassen Pellets und der trockenen Pellets, die auch als grüne bzw. ausgehärtete Pellets bezeichnet werden. Bestimmen Sie als Nächstes die Haltbarkeit der Pellets. Geben Sie etwa 500 Gramm Pellets ohne Feinanteile in jedes Fach des Pellet-Haltbarkeitsprüfers und trommeln Sie die Pellets 10 Minuten lang mit 50 Umdrehungen pro Minute.

Sieben Sie dann das getrommelte Material mit einem Sechs-Komma-Drei-Millimeter-Sieb und wiegen Sie die Pellets, um ihre Haltbarkeit zu berechnen. Um das Expansionsverhältnis zu berechnen, nehmen Sie ein einzelnes Pellet und glätten Sie beide Enden mit einem Splitttuch. Messen Sie dann den Pelletdurchmesser mit Messschiebern.

Tun Sie dies mit 10 Pellets. Das Expansionsverhältnis ist das Quadrat des Durchmessers des extrudierten Pellets geteilt durch das Quadrat des Matrizendurchmessers. Bestimmen Sie abschließend den Stromverbrauch der Pelletpresse.

Erfassen Sie zunächst den Leerlaufstromverbrauch der leerlaufenden Pelletpresse mit 60 Hertz. Dann betreiben Sie die Pelletpresse mit Material, messen Sie den Stromverbrauch und führen Sie die entsprechenden Berechnungen durch. Verglichen wurden Pellets mit variablem Bindemittel- und Feuchtigkeitsgehalt.

Der Feuchtigkeitsgehalt der Biomasse wurde nach der Pelletierung ohne Bindemittel um etwa sieben bis acht Prozent reduziert. Durch die Zugabe von vier Prozent Bindemittel konnte der Feuchtigkeitsverlust im Einsatzmaterial auf drei bis fünf Prozent reduziert werden. Der Pelletdurchmesser nahm mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt zu.

Dieser Anstieg war statistisch signifikant zwischen 33 und 39 Prozent Feuchtigkeit, ohne Bindemittel. Getrocknete Pellets hatten ein geringeres Expansionsverhältnis. Ein erhöhter Feuchtigkeitsgehalt erhöhte das Expansionsverhältnis, aber die Zugabe eines Stärkebindemittels hatte keinen signifikanten Einfluss auf das Expansionsverhältnis.

Die Schüttdichte nahm mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials ab. Darüber hinaus gibt es einige Hinweise darauf, dass die Schüttdichte mit zunehmendem Stärkegehalt abnahm. Die Grün- und ausgehärteten Haltbarkeitswerte der Pellets stiegen mit dem Bindemittelgehalt.

Eine maximale Grünbeständigkeit wurde bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 33 Prozent und vier Prozent Stärkebindemittel festgestellt. Die Haltbarkeit der Aushärtung war viel höher und erreichte einen Spitzenwert von 98 Prozent Haltbarkeit bei Pellets mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 33 Prozent und einem Bindemittelgehalt von vier Prozent. Der prozentuale Anteil der erzeugten Feinanteile stieg mit dem Feuchtigkeitsgehalt.

Die Zugabe von Bindemitteln führte zu einer Senkung des prozentualen Feinanteils für alle Feuchtigkeitsgehalte. Der spezifische Energieverbrauch wurde durch Bindemittelzusätze bei allen Feuchtegehalten reduziert. Durch die Zugabe von zwei bis vier Prozent Bindemittel konnte der spezifische Energieverbrauch um etwa 20 bis 40 Prozent gesenkt werden.

Einmal gemeistert, kann diese Technik in zwei Stunden durchgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, sich an die Sicherheitsverfahren zu erinnern, die für den Betrieb einer Flachmatrizen-Pelletpresse zu befolgen sind. Hohe Temperaturen und Einklemmgefahr erfordern eine entsprechende persönliche Schutzausrüstung.

Nach diesem Verfahren können Sie eine Vielzahl von Parametern ändern, wie z. B. die Art des Ausgangsmaterials, die Größe der Biomassepartikel, den Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials, den Bindemitteltyp, die Vorwärmtemperatur, die Düsengeschwindigkeit, das LBD-Verhältnis, das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Matrize. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher, kostengünstige Pellets in einem Labor für Bioenergieanwendungen zu entwickeln. Wir planen, diese Informationen zu nutzen, um das Verfahren auf Mühlen im Pilotmaßstab und im kommerziellen Maßstab auszuweiten.