Metodo per la Produzione di Pellet durevoli a basso consumo energetico utilizzando ad alta umidità paglia del mais e amido di mais Binder in un appartamento Die Pellet Mill
Summary
In questo studio, un protocollo è stato sviluppato per produrre pellet di buona qualità utilizzando un mulino pellet die piatta ridotti test consumo specifico di energia ad alta umidità paglia del mais e un legante a base di amido. I risultati hanno indicato che l'aggiunta di un legante amido di mais migliorata la durabilità pellet, ridotto ammende cento e diminuisce il consumo energetico specifico.
Abstract
Una sfida importante nella produzione di pellet è l'elevato costo associato con essiccazione della biomassa da 30 a 10% (wb) contenuto di umidità. A Idaho National Laboratory, un processo pellettatura alta umidità è stato sviluppato per ridurre il costo di asciugatura. In questo processo i pellet da biomasse vengono prodotti a più alto contenuto di umidità delle materie prime rispetto ai metodi tradizionali, e il pellet di alta umidità prodotta sono ulteriormente essiccati in essiccatoi ad alta efficienza energetica. Questo processo consente di ridurre il contenuto di carica di umidità di circa il 5-10% in pellet, che è principalmente dovuta al calore di attrito sviluppato nello stampo. L'obiettivo di questa ricerca è stato quello di esplorare come aggiunta di legante influenzi il consumo di qualità del pellet e l'energia del processo di pellet di alta umidità in un laminatoio della pallina testa piana. Nel presente studio, crudo paglia del mais è stato pellettizzato in moistures di 33, 36, e il 39% (WB) con l'aggiunta di 0, 2, e l'amido di mais puro 4%. Il pellet parzialmente secche prodotte sono state ulteriormente essiccati alforno aboratory a 70 ° C per 3-4 ore per ridurre l'umidità pellet a meno del 9% (wb). L'alta umidità e pellet essiccati sono stati valutati per le loro proprietà fisiche, come la densità apparente e la durevolezza. I risultati indicano che l'aumento della percentuale di legante al 4% maggiore durata pellet e ridotto il consumo energetico specifico del 20-40% rispetto ai pellets senza legante. A più alto additivazione di legante (4%), la riduzione dell'umidità carica durante pellet era <4%, mentre la riduzione era di circa 7-8%, senza legante. Con 4% legante e 33% (wb) contenuto di carica di umidità, i valori di densità e durabilità massa osservati dei pellet secchi erano> 510 kg / m 3 e> 98%, rispettivamente, e la percentuale di particelle sottili generate stato ridotto a <3 %.
Introduction
La biomassa è una delle principali risorse energetiche del mondo ed è considerata carbon neutral 1. Densità apparente di balle e di terra biomassa agricola e scheggiato biomasse legnose è basso. Basse densità di massa di biomassa balle (130-160 kg / m 3), la biomassa a terra (60-80 kg / m 3) e scheggiati biomassa legnosa (200-250 kg / m 3) Creazione di stoccaggio, il trasporto e problemi di movimentazione 2, 3. Ridensificante o comprimendo la biomassa a terra utilizzando la pressione e la temperatura aumenta la densità apparente di circa 5 a 7 volte, e aiuta a superare di trasporto e di stoccaggio 4 limitazioni. Mulini a pellet, presse bricchette, ed estrusori a vite sono sistemi di densificazione tipicamente utilizzati per la biomassa 4. Breakeven analisi distanza di trasporto su balle e pellettato materie prime di biomassa ha indicato che pellet possono essere trasportati 1,6 volte più lontano di balle utilizzando un camion per lo stesso costo 5. L'effi trasportocarenze di pellets aumentano con altri modi di trasporto come la ferrovia, poiché è volume-limitato rispetto ai carrelli che sono limitati in peso. Attualmente, in Europa il pellet prodotte da biomassa legnosa sono ampiamente utilizzati per la produzione di bio-energia. Il Canada e gli Stati Uniti sono i maggiori produttori e fornitori di pellet di legno in Europa 6. Pellet prodotte sia da legnose e biomasse erbacee possono essere utilizzati sia per termochimica (cofiring, gassificazione e pirolisi) e la conversione biochimica (etanolo) applicazioni 7-9.
Le qualità di pellets (densità e durabilità) e il consumo energetico specifico del processo di pellettatura dipendono dalle variabili di processo mulino pellet, come il diametro die, muoiono velocità e rapporto tra lunghezza e diametro di stampo e materie prime variabili, come il contenuto di materia prima umidità e la composizione 4. Entrambi laminatoio della pallina variabili di processo e le variabili delle materie prime influenzala qualità del pellet e l'energia specifica utilizzata nel processo. Le dimensioni stampo (cioè rapporto tra lunghezza e diametro) influenzeranno la pressione di compressione ed estrusione, e la velocità di rotazione dado controlla il tempo di permanenza del materiale all'interno dello stampo. Il contenuto di umidità è una variabile materia prima che svolge un ruolo importante interagendo con i componenti della composizione della biomassa (cioè, proteine, amido e lignina) a causa dell'elevata temperatura e pressione incontrati nello stampo. La presenza di umidità aumenta le forze di van der Waals, aumentando così l'attrazione tra le particelle di biomassa 10. In generale, una maggiore umidità nelle impatti biomassa la densità di massa del prodotto compressa a causa di espansione diametrale e laterale appena esce il laminatoio della pallina o premere mattonella muoiono 10. Composizione biomassa, come amido, proteine, lignina e altri carboidrati idrosolubili, influenza il comportamento vincolante se sottoposto a pressione unTemperatura di ND in apparecchiature densificazione 11. Alcune delle reazioni composizione comuni che sono influenzati dall'umidità feedstock, temperatura della matrice, e la pressione sono gelatinizzazione, denaturazione delle proteine, e transizione vetrosa lignina. Generalmente, a temperature di 100 ° C o superiore e un contenuto di materia prima di umidità superiore al 30%, amido in alimenti e mangimi viene gelatinizzato e influenze proprietà tessiturali come durezza 12. Tipicamente, le reazioni di amido sono gelatinizzazione, incollare e retrogradazione. Tra queste reazioni, gelatinizzazione ha la maggiore influenza sulle proprietà pellet 13. L'amido è spesso incluso in applicazioni alimentari e non alimentari come legante. Ad esempio, nella formulazione in compresse amido farmaceutica è usato come riempitivo 4,14. Proteina nella biomassa subisce denaturazione e forma legami complesse a causa della elevata temperatura e pressione sperimentato nel processo di densificazione 11. In generale, più alta di unsupporti di proteine a biomassa si tradurrà in un 15,16 pellet più durevole. Ad esempio, erba medica, che ha una maggiore quantità di proteine, comporta pellets durevoli a più alto contenuto di umidità feedstock. Il grasso nella biomassa riduce le forze di attrito e l'energia di estrusione durante rivestimento o di bricchettatura 11,17. In biomassa lignocellulosica, la presenza di lignina all'interno materiale vegetale aiuta a formare pellets senza l'aggiunta di leganti 18. Woody biomassa ha un contenuto di lignina più elevato (29-33%) se confrontato con una biomassa erbacea, che in genere è costituito da 12-16% lignina 4,19. A bassi contenuti carica di umidità di circa il 10-12% (WB), temperatura di transizione vetrosa della lignina è superiore a 140 ° C 20; che, aumentando il contenuto di umidità riduce la temperatura di transizione vetrosa 21. Secondo Lehtikangas 22, la temperatura di transizione vetrosa di lignina al 8-15% (wb) contenuto di umidità è di circa 100-135 ° C, but aumentando il contenuto di umidità al> 25% (wb) riduce la temperatura di transizione vetrosa a <90 ° C.
biomassa erbacea è disponibile a maggiore contenuto di umidità a seconda del metodo di raccolta e la raccolta di tempo. Nel caso del metodo di singolo passaggio di raccolta del materiale raccolto avrà un contenuto di umidità> 30% (wb) 23. La biomassa è tipicamente essiccato a circa il 10% (wb) contenuto di umidità per renderlo aerobicamente stabile e per prevenire la perdita di sostanza secca durante la conservazione. Lamers et al. 24 ha indicato che al pre-elaborazione biomassa al contenuto di umidità del 30% del costo totale per entrambi di rettifica (fasi 1 e 2) e l'essiccazione è di circa $ 43.60 / ton a secco, e circa $ 15.00 / ton a secco è solo per l'essiccazione della biomassa. Essiccazione della biomassa richiede circa il 65% dell'energia totale di pre-elaborazione, e pellet richiede circa 8-9% 24. Yancey et al. 25 ha confermato il fatto che l'asciugatura è il principale consumatore di energia a biomassa preprocessing. I dati sperimentali e l'analisi tecnico-economica hanno indicato che la gestione dell'umidità efficiente è fondamentale per ridurre i costi della biomassa di pre-elaborazione. Un modo per ridurre il costo di essiccazione e gestire l'umidità materia prima più efficiente è quello di utilizzare un processo di pellettatura alta umidità accoppiato con un metodo a basso temperatura di essiccamento. Nel processo di pellet di alta umidità sviluppata in Idaho National Laboratory, la biomassa è pellettato al contenuto di umidità superiore al 28% (wb); il pellet parzialmente essiccati prodotti, che sono ancora ad alto contenuto di umidità, possono essere essiccati in essiccatoi ad alta efficienza energetica, come grani o nastro essiccatoi 21. Uno dei principali vantaggi di pellet di alta umidità è che aiuta a ridurre il costo di essiccazione, che a sua volta si traduce in una riduzione dei costi totali di produzione di pellet. Analisi tecnico-economica ha indicato che i costi energetici e di produzione sono ridotti di circa il 40-50% utilizzando il processo di pellet di alta umidità rispetto ad un convenzionale metodo di pellet 24,26. il majo motivo di ridotto costo di produzione di pellet è dovuto alla sostituzione di un essiccatore rotativo che opera a temperature elevate di 160 a 180 ° C con un essiccatore grano che opera a temperature più basse di circa 80 ° C o inferiore a 21. Gli altri vantaggi di sostituzione di un essiccatore rotativo con una cintura o asciugatrice grano sono: 1) una maggiore efficienza, 2) ha ridotto il rischio di incendi, 3) non ha bisogno di calore di alta qualità, 4) riduzione di composti organici volatili (COV), 5) ridotti le emissioni di particolato, e 6) non agglomerarsi alta argilla o biomassa appiccicosa 27. Il vapore condizionata passo intensità di energia in pellet convenzionale, tipicamente utilizzato per aggiungere umidità e attivare alcuni componenti biomassa, viene sostituito con un passo di preriscaldamento breve. Questo passaggio aiuta a ridurre il contenuto di umidità delle materie prime, nonché attivare componenti biomassa come lignina. Il calore da attrito sviluppato nello stampo pellet aiuta anche a ridurre il tenore di materia prima di umidità di circa il 5-8% (wb) 21,28. Durante l'alta mprocessi di pellettatura oisture, la pressa non solo comprime la biomassa, ma contribuisce anche a ridurre il contenuto di umidità durante la compressione e l'estrusione. Molti ricercatori hanno fatto esperimenti sui pellet di biomassa grezza e chimicamente pretrattato in una vasta gamma di contenuti di umidità (7-45%, WB) utilizzando un'unica, di laboratorio, anello di scala pilota muore e commerciali sistemi cubettatura continui 10,25,29-40, (Pace, D. 2015. Pelleting di esplosione rifiuti solidi urbani e ammoniaca fibra (AFEX) pretrattati paglia del mais in uno stampo ad anello pressa scala pilota. I biocarburanti Dipartimento, Ingegnere Capo, Facility utente biomassa nazionale, Idaho National Laboratory (dati non pubblicati)) . Questi ricercatori hanno regolato contenuto di carica di umidità della biomassa a diversi livelli desiderati per comprendere l'effetto del contenuto di umidità sulle caratteristiche qualitative dei pellets.
attributi di qualità Pellet, densità apparente e durata nel tempo, sono specifiche normative secondo gli Stati UnitiUn pellet Institute carburante a base di (PFI). Tuttavia, secondo il Comitato europeo di normalizzazione (CEN) la durata è una densità normativa e di massa è una specifica informativa 41. I pellet con valori di durata> 96,5% e densità di massa> 640 kg / m 3 sono designati come pellet super premium basati su standard PFI, mentre i pellet con valori di durata> 97,5% sono designati come pellet con il massimo dei voti. Entrambe le norme CEN e TIF raccomandano pellet con diversi diametri. Ad esempio, PFI raccomanda un diametro nell'intervallo di 6,35-7,25 mm, mentre CEN raccomanda un diametro compreso tra 6-25 mm ed una lunghezza pellet inferiore o uguale a 4 volte il diametro 41. Pellet diametro più piccolo (6 mm) sono da preferire per il trasporto di distanze più lunghe considerato che hanno densità di confezionamento più elevate 28. Per i processi di cubettatura convenzionali, si consiglia di pellet biomassa a basso contenuto di umidità per soddisfare queste specifiche di densità desirable per il trasporto dei pellet lunghe distanze 41. Sia CEN e PFI hanno ulteriori tipi pellet 41. Tumuluru 28 e Tumuluru e Conner 40 hanno indicato che i processi di cubettatura alta umidità sviluppate a aiuto Idaho National Laboratory per la produzione di paglia del mais e pellet di legno con diversi attributi di qualità (densità apparente e di durata) e il consumo energetico specifico che li rende adatti per i diversi scenari di trasporto e logistica.
La maggior parte degli studi di cubettatura di biomassa sono stati fatti utilizzando un unico sistema di pellet. Pellet dati sulla biomassa con tecnologia continua a livello di laboratorio è limitata. Studi su sistemi di rivestimento continui saranno utili per comprendere l'effetto delle variabili di processo pellet come stampo velocità di rotazione, rapporto lunghezza su diametro e morire diametro sugli attributi di qualità e il consumo energetico specifico. I dati in pellet sui sistemi continui possono essere ulteriormente utilizzati per scale il processo di pilotare e sistemi scala commerciale. In generale, un mulino stampo pallina piatto viene utilizzato per lo svolgimento di studi di cubettatura su Woody e biomasse erbacee in un laboratorio 4. Il principio di funzionamento dello stampo scala di laboratorio piatto, pilota, e su scala commerciale mulini stampo ad anello pellet sono simili. Tutti questi mulini a pellet hanno uno stampo forato acciaio duro con due o tre rulli. Ruotando il dado, i rulli esercitano vigore carica e forzano attraverso le perforazioni dello stampo per formare pellets densificati 4.
I nostri studi precedenti su alta umidità pellet di paglia del mais in materia contenuto di umidità del 28-38% (WB), senza alcuna aggiunta di legante portato a valori di durata inferiore a più alto contenuto di umidità materia prima 21,28. Migliorare la durata dei pellet di alta umidità dopo il raffreddamento e l'essiccazione è importante in quanto aiuta a prevenire la disintegrazione dei pellet (perdita di qualità del pellet) durante la movimentazione, STOla rabbia e il trasporto. La disintegrazione di pellet in genere si traduce nella generazione di multe e la perdita di reddito per i produttori di pellet. Leganti sono tipicamente utilizzati nel processo di pellettatura per migliorare la qualità del pellet, in particolare la durata, e di ridurre il consumo energetico specifico. Leganti naturali comunemente usati nel processo di pellet sono proteine e amido 4,28. Amido subisce gelatinizzazione, considerando proteina subisce denaturazione in presenza di calore, umidità e pressione. Entrambe queste reazioni tradurrà in una migliore pellet vincolanti e più durevole a basso consumo di energia. L'obiettivo generale di questo studio è stato quello di sviluppare e dimostrare un processo di pellet di alta umidità utilizzando paglia del mais con l'aggiunta di un legante per la produzione di pellet di buona qualità in termini di durata verde (dopo il raffreddamento) e durata guarito (dopo l'asciugatura) ad un più basso consumo energetico specifico. Gli obiettivi specifici per lo studio erano a 1) condurre ad alta umidità pellet di mais stoltre a diversi contenuti di materie prime di umidità (33, 36, e 39%, BM) e il contenuto di amido legante (0, 2, e 4%), 2) valutare le proprietà fisiche (pellet contenuto di umidità, del diametro di pellet, rapporto di espansione, densità apparente e durata (verde e durata cured), e 3) valutare il consumo energetico specifico del processo di pellet.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le fasi critiche nel metodo ad alta umidità pellet per produrre pellet con la durata desiderata in basso consumo energetico specifico sono: 1) essiccare il alta umidità paglia del mais ai livelli di umidità desiderato (33-39%, wb), 2) oltre cento legante e 3) di alimentazione elevata biomassa umidità uniformemente nella pressa. umidità materie prime e la percentuale di legante sono variabili di processo che hanno influenzato le proprietà pellet (densità e la durata delle pastiglie prima di raffreddarsi e dopo l'essiccazione) e il consumo energetico specifico del processo di pellet. Si raccomanda di verificare il contenuto di umidità della carica prima di essere utilizzato per studi di rivestimento. Alimentazione di alta umidità paglia del mais a 33, 36 e 39% (WB) in modo uniforme al mulino a pellet ha un impatto sulla qualità e il consumo di energia. Modifica l'alimentatore laminatoio della pallina con un variatore di frequenza è essenziale per alimentare i biomassa in modo uniforme al mulino pellet.
I risultati delQuesto studio ha indicato che l'aggiunta di legante alla elevata umidità paglia del mais ha ridotto la densità apparente dei pellets marginalmente, ma migliora notevolmente la durabilità. L'aggiunta di un legante a base di amido aumentato il contenuto di umidità nel pellet dopo la compressione e l'estrusione, ma l'aumento è stato trovato non statisticamente significativa in quasi tutti i casi studiati. La perdita di umidità durante pellet era circa 3 a 4% di aggiunta di 4% di legante, mentre era più alta (7-8%, wb) senza legante. L'aggiunta di un legante alla paglia del mais potrebbe avere 1) ridotto il tempo di permanenza del materiale nello stampo e 2) ridurre le resistenze di attrito nello stampo, riducendo così la temperatura della matrice, che potrebbe aver provocato meno perdita di umidità durante la compressione ed estrusione nel pellet die.
C'è stato un aumento del diametro pellet dopo che è stato estruso dalla filiera pellet ed essiccato (Figura 4). Questo aumento è stato grandeer a più alto contenuto di materie prime di umidità e con l'aggiunta di amido di legante. La densità apparente dei pellets era nella gamma di 510-530 kg / m 3 al 33% (wb) contenuto di carica di umidità con e senza un legante. Precedenti ricerche hanno indicato che più elevato contenuto di materie prime di umidità di circa il 38% (wb) si traduce in minore densità di massa, principalmente a causa dell'espansione dei pellets in uscita attraverso il morire 21,28. È un fenomeno comune che, quando il materiale di biomassa alta umidità viene estruso attraverso la matrice sotto pressione si traduce in umidità appassimento 12,21. L'umidità appassimento cede all'espansione del pellet, sia in senso assiale e diametrale. In generale, l'espansione diametrale è più prominente rispetto alla dilatazione assiale. Un altro motivo per il comportamento di espansione della biomassa dopo la compressione e l'estrusione attraverso la filiera pellet potrebbe essere che le fibre biomassa rilassarsi in presenza di umidità. Ndiema et al. 45 eMani et al. 18 indica che il rilascio della pressione applicata in uno stampo provoca rilassamento della biomassa compresso. Le caratteristiche di rilassamento dipendono da molti fattori, come la dimensione delle particelle, contenuto di umidità delle materie prime e la pressione applicata. Inoltre, in questo studio abbiamo osservato che la densità di massa aumenta dopo l'essiccazione, che potrebbe essere a causa di un minor numero di ponti liquidi inter-particelle che potrebbero hanno mantenuto le particelle più vicino e ha prodotto una struttura meno aperta. Oginni 45 ha osservato che la densità di massa di terreno Loblolly pino è diminuita con l'aumento del contenuto di umidità.
Durata del pellet è stata misurata per capire la forza del pellet. In generale, pellet sono soggette a taglio e l'impatto resistenze durante la conservazione, il trasporto e il processo di movimentazione 4,46. Kaliyam e Morey 47 suggerito che la durata di pellet prodotte subito dopo la produzione (resistenza verde) è diverso da quello durabilità del pellet che vengono memorizzati per un paio di giorni dopo la produzione (resistenza cured). I pellet con valori di durata inferiore rompono e aumentano il rischio di problemi di archiviazione, come il rilascio di gas e la combustione spontanea che potrebbe causare la perdita di entrate per i produttori di pellet. Secondo il Comitato europeo di normalizzazione (CEN) e gli Stati Uniti a pellet Combustibili Institute (PFI) i valori raccomandati della durabilità sono> 96,5% per l'alta qualità o pellet di qualità premium 31. In questo studio, i valori durabilità aumentata a circa il 94-95% quando granuli con un legante amido al contenuto di umidità del 39% rispetto al pellet senza legante che avevano valori di durata nell'intervallo 83-85% dopo l'essiccazione. Il pellet prodotte al 33% (wb) tenore di materie prime di umidità avevano valori di durata> 96,5% e soddisfano gli standard internazionali.
L'umidità ha diverse funzioni durante la biomassa pellet, tra cui: 1) la formazione di ponte solido trale Waals particelle biomassa causa van der, 2) attivando leganti naturali come proteine, amido e lignina presente nella biomassa, e 3) promuovere amido e proteine reazioni basate come gelatinizzazione e denaturazione che hanno un forte impatto sulle proprietà strutturali, quali durezza 4-12. Nel caso della biomassa lignocellulosica, il principale legante è lignina (biomasse legnose: 27-33%, biomasse erbacee: 12-16%) 4. Contenuto di lignina in paglia del mais è stato determinato in media circa il 16% sulla base di una revisione dei dati relativi alla composizione, comprese le fonti di letteratura e database delle materie prime 48. molecole lignina, che hanno maggiore mobilità a maggiore contenuto di umidità, agiscono come un adesivo e si traducono in forte legame; tuttavia, a livelli molto elevati di umidità agirà più come un lubrificante con conseguente meno vincolanti. Nel presente studio, ad un elevato contenuto di umidità di circa il 39% (wb) umidità potrebbe aver agito più come un lubrificante e portato a scarsa durabilità unND più generazione multe nel processo di produzione di pellet. Valori durabilità sono stati osservati con l'aggiunta di un legante in una materia prima più elevato contenuto di umidità del 36 e 39% (wb), che potrebbe essere causato da gelatinizzazione dell'amido in presenza di temperatura della matrice e del contenuto di umidità feedstock. Queste reazioni gelatinizzazione possono portare alla formazione di reticolazione di amido con gli altri componenti della biomassa.
Le multe per cento generati durante il processo di pellet è un buon indicatore per il modo in cui la biomassa formerà pellet. Generazione di polveri sottili durante i risultati del processo pellet di prodotto e la perdita di entrate per il produttore di pellet. generazione multa eccessiva durante i processi di pellettatura può anche avere un impatto sulla qualità attributi come la densità e la durata nel tempo. La generazione multe durante il processo di produzione di pellet è influenzata dalla composizione biomassa (cioè, amido, proteine, lignina, e cere), variabili di processo pellettizzatrice <em> cioè, rapporto tra lunghezza e diametro (rapporto L / D), die velocità di rotazione, condizione a vapore, preriscaldamento), e le variabili delle materie prime (ad esempio, il contenuto di umidità delle materie prime, la dimensione delle particelle e la velocità di avanzamento) 4. Questi risultati indicano che l'aggiunta di legante non solo riduce la percentuale di particelle fini prodotte, ma aiuta anche a migliorare le proprietà fisiche riducendo il consumo energetico specifico. Lower multe per cento generati indicano che la biomassa ha una maggiore pelletability.
Tumuluru et al. 4 nella loro opinioni sistemi densificazione idonei a fare la biomassa in un prodotto tipo di merce indicato che l'aggiunta di leganti contribuisce a ridurre l'energia di estrusione, che si traduce nella riduzione del consumo energetico specifico. Tipicamente, la lunghezza e diametro (L / D) Rapporto controlla il tempo di permanenza del materiale nello stampo e aiuta il legame della biomassa. Inoltre, il rapporto L / D controlla l'energia estrusione e le speciil consumo di energia fic. Higher rapporto L / D aumenta il tempo di permanenza, che migliora le proprietà fisiche dei pellets, ma aumenta l'energia necessaria per l'estrusione. L'aggiunta di un legante a biomassa può contribuire a legare la biomassa in basso rapporto L / D e ridurre l'energia di estrusione. In questo studio, è stata selezionata una lunghezza costante al diametro (L / D) rapporto (2,6). La ricerca futura è volto a comprendere l'effetto del rapporto L / D della matrice pellet e la sua interazione con il contenuto feedstock umidità attributi di qualità pellet.
I dati sperimentali sulla biomassa pre-elaborazione (macinatura, essiccazione e pellet) ottenuto dalla biomassa National Facility utente (https://www.inl.gov/bfnuf/) situato a INL e associati analisi tecnico-economica hanno indicato che l'essiccazione della biomassa da 30- 10% (wb) consuma una grande quantità di energia (dati non pubblicati). Il processo di pellet di alta umidità sviluppata a INL può aiutare a ridurre il costo di produzione di pellet rispetto ad un convenzionale pelletmetodo di produzione 24. Il presente studio ha indicato che l'aggiunta di un legante a base di amido ad un processo di pellettatura alta umidità migliorata la durabilità del pellet a> 92% dopo il raffreddamento il contenuto feedstock umidità del 36 e 39% (wb), ed è anche ridotto l'energia specifica consumo del processo di pellettizzazione di circa il 20-40%. valori superiori di durabilità dei pellet a più alto di umidità materia prima è importante in quanto possono essere gestite in modo efficiente dai trasportatori. In genere basso pellet di durata si sbriciolano a multe durante la movimentazione e lo stoccaggio, che si traduce in perdita di reddito per i produttori di pellet. Inoltre, le multe generate nel processo può comportare rischi per la sicurezza, come la combustione spontanea e rilascio di gas 28,41. La riduzione di energia specifica di circa il 20-40% usando un legante superiore al costo del legante. Inoltre, sulla base di questo studio possiamo concludere che alcuni dei sottoprodotti di industrie alimentari potrebbero essere utilizzati per la biomassa pelletper le applicazioni bioenergetiche. Attualmente, il processo di pellet di alta umidità è stata dimostrata utilizzando uno stampo piatto laminatoio della pallina scala di laboratorio. Il protocollo qui descritto per il mulino a pellet su scala di laboratorio sarà la base per lo sviluppo di modelli in scala-up e per testare il processo in mulini su scala pilota e pellet su scala commerciale.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge Matt Dee for supporting the experimental work, Matthew Anderson and Rod Shurtliff for instrumenting the pellet mill. This work was supported by the Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy under the Department of Energy Idaho Operations Office Contract DE-AC07-05ID14517. Accordingly, the publisher, by accepting the article for publication, acknowledges that the U.S. government retains a nonexclusive, paid-up, irrevocable, worldwide license to publish or reproduce the published form of this manuscript, or allow others to do so, for U.S. government purposes.
Materials
| Flat pellet mill | Colorado Mill Equipment, Canon City, CO, USA | ECO-10 pellet mill |
| Heating tapes | BriskHeat, Columbus, OH, USA | Silicon Rubber Heater, Etched foil elements |
| Thermocouples | Watlow, Burnaby, BC, Canada | J-type |
| Variable frequency drive | Schneider Electric, Palatine, IL, USA | Altivar 71 |
| Power meter | NK Technology, USA | Model No: APT‑48T‑MV‑220‑420 |
| Pellet cooler | Colorado Mill Equipment, Canon City, CO, USA | CME ECO-HC6 |
| Data logging software | National Instruments Corporation, Austin, TX, USA | Labview software |
| Durability tester | Seedburo Equipment Co., Des Plaines, IL 60018, USA | Pellet durability tester |
| Hammer mill | Bliss Industries | CME ECO-HC6 |
| Grinder | Vermeer | HG200 |
| Horizontal mixer | Colorado Mill Equipment, Canon City, CO, USA | ECO-RB 500 |
| Blue Grit Utilty Cloth | 3M | Part No.05107-150J grade |
| Insulation materail | McMaster Carr | Flexible Fiberglass Insulation |
| Feeder controller | KB Electornics, INC | KBIC-DC-MTR Direct Current motor controller |
| Dust exhaust system | Delta | Model No: 50-763, Serial No: 2010 11OI1415 |
| Vernier Calipers | VWR® Digital Calipers | Part Number: 12777-830 |
| Binder | ACH Food Companies Inc., Memphis, TN, USA | ARGO 100 % pure corn Starch, |
| Corn stover | Harvested in Iowa and procurred in bale form |
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