Méthode pour produire des granulés durables à la consommation d'énergie inférieure à l'aide maïs humide Stover et un amidon de maïs Binder dans un plat Die Pellet Mill

L’objectif global de cette procédure est de développer une méthodologie pour l’enrobage à haute humidité de la biomasse, à l’aide d’un liant dans un moulin à granulés à matrice plate. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la bioénergie, telles que la façon de réduire le coût de production des granulés tout en produisant des granulés qui répondent aux spécifications de qualité nécessaires aux différents scénarios de transport. Le principal avantage de cette technique est qu’elle est personnalisable en fonction des besoins de chaque utilisateur final.

Les informations apprises peuvent ensuite servir de base à l’élaboration de modèles à l’échelle et à la mise à l’essai du procédé dans des usines de granules à l’échelle pilote et à l’échelle commerciale. Utilisez un moulin à granules à matrice plate à l’échelle de laboratoire équipé d’un moteur de 10 chevaux pour effectuer les tests de granulation. Enroulez du ruban chauffant autour de la partie inférieure de la trémie sur les quatre côtés.

Vissez ensuite l’alimentateur et isolez la trémie et l’alimentateur avec de la laine de verre, pour éviter les pertes de chaleur. Ensuite, connectez le ruban chauffant à un régulateur de température afin que la biomasse puisse être préchauffée. Ensuite, connectez un VFD au moteur du moulin à granulés.

Le moteur d’alimentation est contrôlé par un potentiomètre, de sorte que le courant continu est utilisé pour ajuster la vitesse d’alimentation du moulin à granulés. Ensuite, connectez un wattmètre au moteur du moulin à granulés pour enregistrer la consommation d’énergie du moteur. Ensuite, sélectionnez une matrice à granulés avec une ouverture de huit millimètres de diamètre et un rapport longueur/diamètre de deux virgule six.

Ajustez l’espacement entre le rouleau et la matrice au point zéro un huit au point zéro deux millimètres zéro. Enfin, ajoutez un refroidisseur de granulés horizontal pour refroidir les granulés chauds lorsqu’ils sortent de la matrice. Connectez le refroidisseur à un système d’évacuation pour faire circuler l’air frais.

Préparez trois à quatre kilogrammes de tiges de maïs, broyées dans un broyeur à marteaux, équipé d’un tamis à quatre points de huit millimètres. Procurez-vous également un liant de fécule de maïs 100 % pur sur un marché local. Mesurez la teneur en humidité des deux substances.

Par exemple, pesez trois échantillons de tiges de maïs de 25 à 50 grammes et mettez-les dans un four réglé à 105 degrés Celsius pendant 24 heures. Le lendemain, pesez les échantillons séchés et calculez leur teneur en humidité. Ensuite, mesurez la masse volumique apparente des deux substances.

Remplissez un cylindre en plexiglas jusqu’à ce qu’il déborde et nivelez la surface supérieure avec un bord droit. Ensuite, pesez le cylindre avec le matériau. Divisez le poids par le volume du cylindre.

Répétez la mesure en trois exemplaires et utilisez la moyenne. Maintenant, ajoutez du liant de fécule de maïs à la tige de maïs moulue conformément au tableau deux du protocole de texte. Ajustez la quantité d’eau à utiliser en fonction du niveau d’humidité de la tige de maïs moulue.

Faites des mélanges avec une teneur en humidité de 33, 36 et 39 % en mélangeant l’eau dans le mélange d’amidon de tiges avec un mélangeur à ruban. Chaque mélange pèse environ trois à quatre kilogrammes. Conservez les mélanges dans des récipients hermétiques et conservez-les à une température de quatre à cinq degrés Celsius.

Après environ 24 heures, leur humidité s’équilibrera et ils pourront être testés. Réchauffer le mélange d’amidon de tiges de maïs à température ambiante. Chargez le matériau dans la trémie d’alimentation de la presse à granulés.

Réglez le moulin pour qu’il fonctionne à 60 Hertz ou 380 tr/min. Ensuite, démarrez le moulin et alimentez le mélange uniformément en ajustant le taux d’alimentation pour produire des granulés à un état stable. Refroidissez les granulés dans le refroidisseur de granulés horizontal.

Ensuite, séparez les fines des granulés à l’aide d’un tamis à six points de trois millimètres. Pesez le matériau qui est passé à travers le tamis pour déterminer le pourcentage de particules fines du matériau. Mettez de côté deux kilogrammes de granulés pour mesurer leur teneur en humidité et leur durabilité, et séchez les granulés restants à 70 degrés Celsius pendant trois à quatre heures, afin de réduire la teneur en humidité finale des granulés à moins de neuf pour cent.

À l’aide des méthodes décrites précédemment, mesurez la teneur en humidité et la densité apparente des granulés humides et des granulés secs, également appelés granulés verts ou durcis respectivement. Ensuite, déterminez la durabilité des granulés. Placez environ 500 grammes de granulés sans fines dans chaque compartiment du testeur de durabilité des granulés et faites culbuter les granulés à 50 tours par minute pendant 10 minutes.

Ensuite, tamisez le matériau roulé à l’aide d’un tamis à six points de trois millimètres et pesez les granulés pour calculer leur durabilité. Pour calculer le taux de dilatation, prenez une seule pastille et lissez les deux extrémités avec un chiffon utilitaire à grain. Ensuite, mesurez le diamètre du granulé à l’aide d’un pied à coulisse Vernier.

Faites-le avec 10 granulés. Le rapport d’expansion est le carré du diamètre du granulé extrudé divisé par le carré du diamètre de la matrice. Enfin, déterminez la consommation d’énergie du moulin à granulés.

Tout d’abord, enregistrez la consommation d’énergie à vide de la presse à granulés à vide à 60 Hertz. Ensuite, faites fonctionner le moulin à granulés avec du matériel, mesurez la consommation d’énergie et effectuez les calculs appropriés. Des granulés avec une teneur en liant et en humidité variables ont été comparés.

La teneur en humidité de la biomasse a été réduite d’environ sept à huit pour cent, après granulation sans liant. L’ajout de quatre pour cent de liant a réduit la perte d’humidité dans la matière première à trois à cinq pour cent. Le diamètre des granulés augmente avec une plus grande teneur en humidité.

Cette augmentation était statistiquement significative entre 33 et 39 % d’humidité, sans liant. Les granulés séchés avaient un taux de dilatation plus faible. L’augmentation de la teneur en humidité augmentait le taux d’expansion, mais l’ajout d’un liant d’amidon n’avait pas d’effet significatif sur le taux d’expansion.

La densité apparente diminuait avec l’augmentation de la teneur en humidité de la matière première de départ. De plus, il y a des indications que la densité apparente diminuait avec une augmentation de la teneur en amidon. Les valeurs de durabilité vertes et durcies des granulés augmentaient avec la teneur en liant.

Une durabilité maximale de l’environnement a été constatée avec une teneur en humidité de 33 % et un liant d’amidon de 4 %. La durabilité durcie était beaucoup plus élevée, culminant à 98 % pour les granulés fabriqués avec une teneur en humidité de 33 % et un liant de 4 %. Le pourcentage de fines générées augmentait avec la teneur en humidité.

L’ajout de liants a permis de réduire le pourcentage de fines pour toutes les teneurs en humidité. La consommation d’énergie spécifique a été réduite grâce à l’ajout de liant à toutes les teneurs en humidité. L’ajout de deux à quatre pour cent de liant a réduit la consommation d’énergie spécifique d’environ 20 à 40 pour cent.

Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en deux heures, si elle est correctement exécutée. Lors de l’exécution de cette procédure, il est important de se rappeler les procédures de sécurité à suivre pour l’utilisation d’un moulin à granulés à matrice plate. Les températures élevées et les risques de pincement nécessitent un équipement de protection individuelle approprié.

En suivant cette procédure, vous pouvez modifier une grande variété de paramètres, tels que le type de matière première, la taille des particules de biomasse, la teneur en humidité de la matière première, le type de liant, la température de préchauffage, la vitesse de la matrice, le rapport LBD, le rapport longueur/diamètre de la matrice, Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs pour développer des granulés à faible coût en laboratoire, pour des applications de bioénergie. Nous prévoyons utiliser cette information pour étendre le processus aux usines pilotes et aux usines à l’échelle commerciale.