Metoda produkcji trwałych peletów przy niższym zużyciu energii przy użyciu słomy kukurydzianej o wysokiej wilgotności i spoiwa skrobi kukurydzianej w młynie do peletów z płaską matrycą

Ogólnym celem tej procedury jest opracowanie metodologii granulowania biomasy o wysokiej wilgotności przy użyciu spoiwa w granulatorze z płaską matrycą. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie bioenergii, takie jak to, jak obniżyć koszty produkcji peletów przy jednoczesnej produkcji peletów, które spełniają specyfikacje jakościowe niezbędne dla różnych scenariuszy transportu. Główną zaletą tej techniki jest to, że można ją dostosować do potrzeb każdego użytkownika końcowego.

Zdobyte informacje można następnie wykorzystać jako podstawę do opracowania modeli na większą skalę oraz do testowania procesu w granulatorach na skalę pilotażową i komercyjną. Użyj młyna do peletowania z płaską matrycą w skali laboratoryjnej, wyposażonego w silnik o mocy 10 koni mechanicznych, aby przeprowadzić testy peletowania. Owiń taśmę grzewczą wokół dolnej części leja ze wszystkich czterech stron.

Następnie przykręć podajnik i zaizoluj lej zasypowy oraz podajnik watą szklaną, aby zapobiec utracie ciepła. Następnie podłącz taśmę grzewczą do regulatora temperatury, aby biomasa mogła zostać wstępnie podgrzana. Następnie podłącz VFD do silnika granulatora.

Silnik podajnika jest sterowany potencjometrem, dzięki czemu do regulacji prędkości podawania granulatora używany jest prąd stały. Następnie podłącz miernik mocy do silnika granulatora, aby rejestrować zużycie energii przez silnik. Następnie wybierz matrycę do peletów z otworem o średnicy ośmiu milimetrów i stosunkiem długości do średnicy wynoszącym dwa przecinki sześć.

Dostosuj odstępy między rolką a matrycą do punktu zerowego, jednego, punktu ósmego do punktu zerowego, dwóch milimetrów zerowych. Na koniec dodaj poziomą chłodnicę peletów, aby schłodzić ciepłe granulki, gdy wychodzą z matrycy. Podłącz chłodnicę do układu wydechowego, aby zapewnić cyrkulację świeżego powietrza.

Przygotuj trzy do czterech kilogramów słomy kukurydzianej, zmielonej w młynie młotkowym, wyposażonym w czteropunktowe sitko o średnicy ośmiu milimetrów. Zaopatrz się również w 100% w 100% w czysty środek wiążący skrobię kukurydzianą z lokalnego rynku. Zmierz zawartość wilgoci w obu substancjach.

Na przykład odważ trzy próbki słomy kukurydzianej o wadze od 25 do 50 gramów i wstaw je do piekarnika nastawionego na 105 stopni Celsjusza na 24 godziny. Następnego dnia zważyć wysuszone próbki i obliczyć ich wilgotność. Następnie zmierz gęstość nasypową obu substancji.

Napełnij cylinder z pleksiglasu, aż się przeleje i wyrównaj górną powierzchnię prostą krawędzią. Następnie zważ cylinder z materiałem. Podziel wagę przez objętość butli.

Powtórzyć pomiar w trzech egzemplarzach i użyć średniej. Teraz dodaj spoiwo skrobi kukurydzianej do zmielonej słomy kukurydzianej zgodnie z tabelą drugą w protokole tekstowym. Dostosuj ilość wody do użycia w zależności od poziomu wilgotności zmielonej słomy kukurydzianej.

Przygotuj mieszanki o wilgotności 33, 36 i 39 procent, mieszając wodę z mieszanką skrobi słomkowej za pomocą blendera wstęgowego. Każda mieszanka to około trzech do czterech kilogramów. Przechowuj mieszaniny w szczelnie zamkniętych pojemnikach i utrzymuj je w temperaturze od czterech do pięciu stopni Celsjusza.

Po około 24 godzinach ich wilgotność wyrówna się i będzie można je przetestować. Podgrzej mieszankę skrobi ze słomy kukurydzianej do temperatury pokojowej. Załaduj materiał do leja zasypowego granulatora.

Ustaw młyn tak, aby pracował z prędkością 60 Hz lub 380 obr./min. Następnie uruchom młyn i równomiernie podawaj mieszankę, dostosowując szybkość podawania, aby uzyskać pelety w stanie ustalonym. Ostudzić pelety w poziomej chłodnicy peletów.

Następnie oddziel drobne cząstki od granulek za pomocą sześciopunktowego sita o średnicy trzech milimetrów. Zważ materiał, który przeszedł przez sito, aby określić procentową zawartość drobnych cząstek z materiału. Odłóż na bok dwa kilogramy granulek, aby zmierzyć ich wilgotność i trwałość, a pozostałe granulki suszyć w temperaturze 70 stopni Celsjusza przez trzy do czterech godzin, aby zmniejszyć końcową zawartość wilgoci w granulkach do mniej niż dziewięciu procent.

Korzystając z wcześniej opisanych metod, zmierz zawartość wilgoci i gęstość nasypową mokrych granulek i suchych granulek, które są również określane odpowiednio jako zielone lub utwardzone granulki. Następnie określ trwałość granulek. Umieść około 500 gramów granulek bez drobnych cząstek w każdej komorze testera trwałości pelletu i obracaj granulki z prędkością 50 obrotów na minutę przez 10 minut.

Następnie przesiej przewrócony materiał za pomocą sześciopunktowego trzymilimetrowego sita i zważ granulki, aby obliczyć ich trwałość. Aby obliczyć współczynnik rozszerzalności, weź pojedynczy granulat i wygładź oba końce szmatką użytkową z grysu. Następnie zmierz średnicę granulki za pomocą suwmiarki z noniuszem.

Zrób to z 10 granulkami. Współczynnik rozszerzalności to kwadrat średnicy wytłaczanego granulatu podzielony przez kwadrat średnicy matrycy. Na koniec, określ zużycie energii przez granulator.

Po pierwsze, zapisz zużycie energii bez obciążenia przez granulator pracujący na pusto przy 60 Hz. Następnie uruchom granulator z materiałem, zmierz zużycie energii i dokonaj odpowiednich obliczeń. Porównano granulki o zmiennej zawartości spoiwa i wilgotności.

Zawartość wilgoci w biomasie została zmniejszona o około siedem do ośmiu procent, po granulowaniu bez spoiwa. Dodatek czteroprocentowego spoiwa zmniejszył utratę wilgoci w surowcu do trzech do pięciu procent. Średnica granulek zwiększała się wraz ze wzrostem wilgotności.

Wzrost ten był statystycznie istotny między 33 a 39 procentami wilgotności, bez spoiwa. Wysuszone granulki miały niższy współczynnik rozszerzalności. Zwiększona zawartość wilgoci zwiększyła współczynnik rozszerzalności, ale dodanie spoiwa skrobiowego nie miało znaczącego wpływu na współczynnik rozszerzalności.

Gęstość nasypowa zmniejszała się wraz ze wzrostem wyjściowej wilgotności surowca. Ponadto istnieją pewne przesłanki, że gęstość nasypowa zmniejszała się wraz ze wzrostem zawartości skrobi. Wartości trwałości zielonych i utwardzonych granulek wzrastały wraz z zawartością spoiwa.

Szczytową trwałość w kolorze zielonym stwierdzono przy zawartości wilgoci 33 procent i czteroprocentowym spoiwie skrobiowym. Trwałość utwardzonego produktu była znacznie wyższa, osiągając szczyt na poziomie 98 procent trwałości dla granulek wykonanych z 33 procentami wilgotności i czteroprocentowym spoiwem. Procent generowanych drobnych cząstek wzrastał wraz z zawartością wilgoci.

Dodanie spoiw spowodowało obniżenie procentowej zawartości drobnych cząstek dla całej zawartości wilgoci. Jednostkowe zużycie energii zostało zmniejszone dzięki dodatkowi spoiwa przy każdej zawartości wilgoci. Dodanie od dwóch do czterech procent spoiwa zmniejszyło jednostkowe zużycie energii o około 20 do 40 procent.

Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu dwóch godzin, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Podczas wykonywania tej procedury, ważne jest, aby pamiętać o procedurach bezpieczeństwa, których należy przestrzegać podczas obsługi młyna do peletowania z płaską matrycą. Wysokie temperatury i ryzyko przytrzaśnięcia wymagają stosowania odpowiednich środków ochrony osobistej.

Postępując zgodnie z tą procedurą, można zmienić wiele różnych parametrów, takich jak rodzaj surowca, wielkość cząstek biomasy, zawartość wilgoci w paszy, rodzaj spoiwa, temperatura podgrzewania, prędkość matrycy, stosunek LBD, stosunek długości do średnicy matrycy, Po jej opracowaniu technika ta utorowała naukowcom drogę do opracowania tanich granulek w laboratorium do zastosowań bioenergetycznych. Planujemy wykorzystać te informacje do rozszerzenia procesu na młyny na skalę pilotażową i komercyjną.