في هذه الدراسة، تم وضع بروتوكول لانتاج الكريات نوعية جيدة باستخدام مطحنة بيليه يموت شقة في خفض اختبار استهلاك الطاقة النوعية عالية الرطوبة حطب الذرة والموثق النشوية. أشارت النتائج أن إضافة الموثق نشا الذرة تحسين المتانة بيليه، وخفض الغرامات في المئة وانخفض استهلاك الطاقة النوعية.
ويتمثل التحدي الرئيسي في إنتاج الكريات هي التكلفة العالية المرتبطة تجفيف الكتلة الحيوية 30-10٪ (WB) محتوى الرطوبة. في المختبر الوطني ايداهو، تم تطوير عملية التكوير عالية الرطوبة للحد من تكلفة التجفيف. في هذه العملية يتم إنتاج الكريات الكتلة الحيوية في محتويات رطوبة أعلى المواد الخام من الطرق التقليدية، والكريات عالية الرطوبة المنتجة وكذلك المجففة في مجففات كفاءة في استخدام الطاقة. هذه العملية تساعد على تقليل محتوى المواد الخام الرطوبة بحوالي 5-10٪ خلال التكوير، الذي يرجع أساسا إلى حرارة الاحتكاك وضعت في الموت. وكان الهدف من هذا البحث لاستكشاف كيفية الموثق بالإضافة يؤثر على جودة بيليه واستهلاك الطاقة في عملية التكوير عالية الرطوبة في بيليه مطحنة يموت مسطح. في هذه الدراسة، تم مكعبات الخام حطب الذرة في رطوبة من 33، 36، و 39٪ (الضفة الغربية) من خلال إضافة 0، 2، و 4٪ نشا الذرة النقي. وكان الكريات المجففة جزئيا إنتاج مزيد المجففة في منطقةفرن aboratory عند 70 درجة مئوية لمدة 3-4 ساعة لخفض الرطوبة بيليه إلى أقل من 9٪ (البنك الدولي). تم تقييم رطوبة عالية والكريات المجففة لخصائصها الفيزيائية، مثل الكثافة الظاهرية والمتانة. وأشارت النتائج إلى أن زيادة نسبة الموثق إلى 4٪ تحسين المتانة بيليه وخفض استهلاك الطاقة النوعية بنسبة 20-40٪ مقارنة مع الكريات مع أي الموثق. في أعلى بالإضافة الموثق (4٪)، وكان الانخفاض في رطوبة المواد الخام خلال التكوير <4٪، في حين كان الانخفاض حوالي 7-8٪ من دون الموثق. مع 4٪ الموثق و 33٪ (WB) محتوى المواد الخام الرطوبة، كانت كثافة ومتانة القيم السائبة لاحظ من الكريات المجففة> 510 كجم / م 3 و> 98٪، على التوالي، وانخفض في المئة ولدت الجسيمات الدقيقة إلى <3 ٪.
الكتلة الحيوية هي واحدة من مصادر الطاقة الرئيسية في العالم، وتعتبر محايدة الكربون 1. الكثافة الظاهرية من الكتلة الحيوية الخشبية يرزم والكتلة الحيوية الزراعية الأرض ليسددها منخفضة. الكثافة السائبة منخفضة الكتلة الحيوية يرزم (130-160 كجم / م 3)، والكتلة الحيوية الأرض (60-80 كجم / م 3) وزميله الكتلة الحيوية الخشبية (200-250 كجم / م 3) خلق التخزين، والنقل، والتعامل مع القضايا 2، 3. التكثيف أو ضغط الكتلة الحيوية الأرض باستخدام الضغط ودرجة الحرارة يزيد من كثافتها بحوالي 5-7 مرات، ويساعد على التغلب على النقل والتخزين 4 القيود. مصانع بيليه، المطابع فحم حجري، وتضغط بثق هي أنظمة التكثيف التي تستخدم عادة لالكتلة الحيوية (4). وأشار التعادل تحليل مسافة النقل على يرزم ومكعبات المواد الأولية الكتلة الحيوية التي الكريات يمكن نقل 1.6 مرة أبعد من بالات باستخدام شاحنة لنفس تكلفة 5. وايفي النقلciencies الكريات زيادة مع وسائل النقل الأخرى مثل السكك الحديدية، لأنها محدودة الحجم بالمقارنة مع الشاحنات التي تقتصر بالوزن. حاليا، في أوروبا وتستخدم الكريات المنتجة من الكتلة الحيوية الخشبية على نطاق واسع لتوليد الطاقة الحيوية. كندا والولايات المتحدة على المنتجين والموردين من الكريات الخشب إلى أوروبا 6 رئيسيا. الكريات المنتجة من كلا الخشبية والكتلة الحيوية العشبية يمكن أن تستخدم لكلا حرارية و(cofiring، تغويز، والانحلال الحراري) وتحويل الكيمياء الحيوية (الإيثانول) تطبيقات 7-9.
الصفات الكريات (الكثافة والمتانة) واستهلاك الطاقة المحدد للعملية التكوير تعتمد على متغيرات عملية بيليه مطحنة، مثل قطر يموت، يموت سرعة ونسبة طول إلى قطر من يموت والمواد الخام المتغيرات، مثل محتوى المواد الخام الرطوبة وتكوين 4. كل من بيليه مطحنة المتغيرات العملية والمتغيرات الوسيطة النفوذنوعية الكريات والطاقة المحددة المستخدمة في هذه العملية. أبعاد يموت (أي نسبة طول إلى قطر) سوف تؤثر على ضغط وقذف الضغط، وسرعة دوران يموت يتحكم في وقت الإقامة للمادة داخل يموت. محتوى الرطوبة هو متغير المواد الخام التي تلعب دورا هاما من خلال التفاعل مع مكونات تكوين الكتلة الحيوية (أي البروتين والنشا، واللجنين) بسبب ارتفاع درجة الحرارة والضغط واجهت في الموت. وجود الرطوبة يزيد من قوى فان دير فال، وبالتالي زيادة التجاذب بين الجزيئات الحيوية 10. بشكل عام، والرطوبة العالية في الآثار الكتلة الحيوية والكثافة الظاهرية للمنتج مضغوط نتيجة للتوسع قطري والجانبي فور خروجها من مطحنة بيليه أو فحم حجري الصحافة يموت 10. تكوين الكتلة الحيوية، مثل النشا والبروتين واللجنين، وغيرها من الكربوهيدرات القابلة للذوبان في الماء، ويؤثر على سلوك ملزمة عندما تتعرض للضغط علىدرجة الحرارة الثانية في معدات التكثيف 11. بعض ردود الفعل تكوين المشتركة التي تتأثر بالرطوبة المواد الخام، ودرجة الحرارة يموت، والضغط على جلتنة النشا، تمسخ البروتين، والانتقال اللجنين الزجاج. عموما، عند درجة حرارة 100 درجة مئوية أو أكثر، ومحتوى المواد الخام رطوبة تزيد عن 30٪، والنشا في تغذية الأغذية والأعلاف الحيوانية يحصل مهيلم والتأثيرات الخصائص التكوينية مثل صلابة 12. عادة، فإن ردود الفعل النشا هي جلتنة، اللصق، وتدهور. ومن بين هذه التفاعلات، جلتنة له التأثير الأكبر على خصائص بيليه (13). وغالبا ما تتضمن النشا في تطبيقات المواد الغذائية وغير الغذائية كما الموثق. على سبيل المثال، في الصيدلانية النشا صياغة قرص يستخدم كمواد حشو 4،14. البروتين في الكتلة الحيوية يخضع تمسخ وتشكل السندات معقدة بسبب ارتفاع درجة الحرارة والضغط من ذوي الخبرة في عملية التكثيف 11. في العام، وهو أعلىسوف يتصاعد من البروتين في الكتلة الحيوية يؤدي إلى 15،16 بيليه أكثر دواما. على سبيل المثال، البرسيم، والذي يحتوي على كمية أكبر من البروتين، ينتج الكريات دائمة في أعلى محتوى رطوبة المواد الخام. الدهون في الكتلة الحيوية يقلل من قوى الاحتكاك والطاقة قذف أثناء التكوير أو قولبة 11،17. في الكتلة الحيوية lignocellulosic، وجود اللجنين ضمن المواد النباتية يساعد على تشكيل الكريات دون إضافة أي المجلدات 18. الكتلة الحيوية الخشبية لديها محتوى اللجنين أعلى (29-33٪) بالمقارنة مع الكتلة الحيوية العشبية، والتي تتكون عادة من 12-16٪ اللجنين 4،19. في أقل محتويات المواد الخام الرطوبة من حوالي 10-12٪ (WB)، درجة حرارة التحول الزجاجي من اللجنين أكبر من 140 درجة مئوية 20؛ في حين، وزيادة نسبة الرطوبة يقلل من درجة حرارة التحول الزجاجي 21. وفقا لLehtikangas 22، ودرجة حرارة التحول الزجاجي من اللجنين في 8-15٪ (WB) محتوى الرطوبة حوالي 100-135 درجة مئوية، بور زيادة نسبة الرطوبة إلى> 25٪ (WB) يقلل من درجة حرارة التحول الزجاجي إلى <90 درجة مئوية.
الكتلة الحيوية العشبية يتوفر في أعلى محتوى الرطوبة تبعا للوقت طريقة الحصاد والحصاد. في حالة واحدة طريقة تمرير حصاد مادة الحصاد سوف يكون محتوى الرطوبة> 30٪ (البنك الدولي) 23. وعادة ما يتم تجفيف الكتلة الحيوية إلى حوالي 10٪ (WB) محتوى الرطوبة لجعلها مستقرة هوائيا ومنع الجفاف فقدان المادة أثناء التخزين. وأشار امرز وآخرون. 24 أن للكتلة الحيوية المعالجة المسبقة على محتوى الرطوبة 30٪ من التكلفة الإجمالية لكل من طحن (المراحل 1 و 2) والتجفيف حوالي 43.60 $ / طن الجاف، وحوالي $ 15.00 / طن الجاف هو فقط لتجفيف الكتلة الحيوية. تجفيف الكتلة الحيوية يستغرق حوالي 65٪ من إجمالي الطاقة تجهيزها، والتكوير يستغرق حوالي 8-9٪ 24. ينسي] وآخرون. 25 وتؤكده حقيقة أن التجفيف هو المستهلك الرئيسي للطاقة في preproce الكتلة الحيويةssing. وأشارت البيانات التجريبية والتحليل التقني والاقتصادي أن إدارة الرطوبة فعالة أمر بالغ الأهمية للحد من تكاليف الكتلة الحيوية تجهيزها. طريقة واحدة لتقليل تكلفة التجفيف وإدارة رطوبة المواد الخام أكثر كفاءة في استخدام عملية التكوير عالية الرطوبة إلى جانب وجود انخفاض في درجة الحرارة طريقة التجفيف. في عملية التكوير عالية الرطوبة وضعت في مختبر الوطني لولاية ايداهو، ومكعبات الكتلة الحيوية في محتويات الرطوبة أكبر من 28٪ (البنك الدولي)؛ الكريات المجففة جزئيا المنتجة، التي لا تزال مرتفعة في الرطوبة، ويمكن أن تجفف في مجففات كفاءة في استخدام الطاقة، مثل الحبوب أو حزام مجففات 21. واحد الميزة الرئيسية لالتكوير عالية الرطوبة هو أنه يساعد في تقليل تكلفة التجفيف، والتي تؤدي بدورها إلى انخفاض إجمالي تكلفة الإنتاج بيليه. وأشار تحليل الفنية والاقتصادية أن تكاليف الطاقة والإنتاج وانخفاض بنحو 40-50٪ باستخدام عملية التكوير عالية الرطوبة بالمقارنة مع طريقة التكوير 24،26 التقليدية. والميجورأو سبب لانخفاض تكلفة الإنتاج بيليه ويرجع ذلك إلى استبدال مجفف الدوارة التي تعمل في درجات حرارة عالية 160 الى 180 درجة مئوية مع مجفف الحبوب التي تعمل في درجات حرارة منخفضة حوالي 80 درجة مئوية أو أقل 21. المزايا الأخرى لاستبدال مجفف دوارة مع حزام أو مجفف الحبوب هي: 1) زيادة الكفاءة، 2) انخفاض خطر الحريق، 3) لا تحتاج إلى حرارة عالية الجودة، 4) انخفاض المركبات العضوية المتطايرة (VOC) الانبعاثات، 5) خفضت انبعاثات الجسيمات، و6) لا التكتل الطين عالية أو الكتلة الحيوية لزجة 27. الخطوة تكييف البخار كثيفة الاستهلاك للطاقة في التكوير التقليدية، التي تستخدم عادة لإضافة الرطوبة وتنشيط بعض مكونات الكتلة الحيوية، يتم استبدال خطوة التسخين قصيرة. هذه الخطوة يساعد في تقليل نسبة الرطوبة المواد الخام وكذلك تفعيل مكونات الكتلة الحيوية مثل اللجنين. حرارة الاحتكاك وضعت في يموت بيليه يساعد أيضا في الحد من محتوى المواد الخام الرطوبة بنحو 5-8٪ (WB) 21،28. في ارتفاع متر،عملية التكوير oisture، مطحنة بيليه يضغط ليس فقط على الكتلة الحيوية، ولكن يساعد أيضا على تقليل نسبة الرطوبة خلال ضغط وقذف. العديد من الباحثين قد فعلت التجارب على التكوير الكتلة الحيوية الخام وسابقة التجهيز كيميائيا في مجموعة واسعة من محتويات الرطوبة (7-45٪، البنك الدولي) باستخدام واحد، والمختبرات، وخاتم نطاق تجريبي تموت والتجارية أنظمة التكوير مستمرة 10،25،29-40، (بيس، D. 2015. التكوير من النفايات البلدية الصلبة والأمونيا انفجار الألياف (AFEX) سابقة التجهيز حطب الذرة في نطاق تجريبي حلقة يموت بيليه مطحنة. زارة الوقود الحيوي، كبير المهندسين، الكتلة الحيوية الوطنية مرفق المستخدم، المختبر الوطني ايداهو (بيانات غير منشورة)) . هؤلاء الباحثين تعديل محتوى المواد الخام رطوبة من الكتلة الحيوية إلى المستويات المنشودة مختلفة لفهم تأثير الرطوبة على صفات الجودة من الكريات.
صفات الجودة بيليه وكثافتها وقوة التحمل، وهي المواصفات المعيارية فقا للولايات المتحدةومعهد مقرها بيليه وقود (الرابطة). ومع ذلك، وفقا للجنة الأوروبية للتقييس (CEN) متانة هو كثافة المعيارية والسائبة هي مواصفات بالمعلومات 41. تصنف الكريات مع القيم متانة> 96.5٪ والكثافة الظاهرية> 640 كجم / م 3 من هذه الكريات قسط سوبر على أساس معايير الرابطة، في حين يتم تعيين الكريات مع القيم متانة> 97.5٪ كما الكريات مع أعلى درجة. كل من معايير CEN والرابطة يوصي الكريات بأقطار مختلفة. على سبيل المثال، توصي الرابطة قطر في نطاق 6،35-7،25 ملم، في حين توصي CEN قطرها تتراوح 6-25 ملم وبطول بيليه أقل من أو يساوي 4 أضعاف قطر 41. ويفضل كريات قطرها أصغر (6 ملم) لنقل لمسافات أطول النظر لديهم كثافة التعبئة أعلى 28. للعمليات التكوير التقليدية، فمن المستحسن أن بيليه الكتلة الحيوية في محتويات رطوبة منخفضة لتلبية هذه المواصفات كثافة دesirable لنقل الكريات مسافات طويلة 41. كلا CEN والرابطة على درجات بيليه إضافية 41. وأشار Tumuluru 28 و Tumuluru وكونر 40 أن عمليات التكوير عالية الرطوبة وضعت في مختبر الوطني لولاية ايداهو مساعدة لإنتاج حطب الذرة والكريات الخشب مع سمات مختلفة الجودة (الكثافة الظاهرية والمتانة) واستهلاك الطاقة محددة مما يجعلها مناسبة لمختلف سيناريوهات النقل والخدمات اللوجستية.
وقد أجريت معظم الدراسات التكوير على الكتلة الحيوية باستخدام نظام التكوير واحد. التكوير البيانات على الكتلة الحيوية باستخدام نظام مستمر في نطاق المختبر محدودة. والدراسات على أنظمة التكوير مستمرة تكون مفيدة لفهم تأثير المتغيرات عملية التكوير مثل سرعة دوران يموت، نسبة طول إلى قطر ويموت قطر على صفات الجودة واستهلاك الطاقة النوعية. البيانات التكوير على أنظمة مستمرة ويمكن زيادة استخدامها لالشوريالبيرة بعملية تجريب وأنظمة نطاق تجاري. بشكل عام، يتم استخدام مسطحة مطحنة يموت بيليه لإجراء دراسات التكوير على الخشبية والكتلة الحيوية العشبية في مختبر 4. مبدأ العمل من يموت نطاق المختبر شقة، والطيار، وعلى نطاق تجاري المطاحن الدائري يموت بيليه متشابهة. كل من هذه المطاحن بيليه يملك يموت الفولاذ الصلب مثقب مع اثنين أو ثلاثة بكرات. من خلال تناوب يموت، بكرات ممارسة القوة على المواد الخام وإجبارها من خلال الثقوب من يموت لتشكيل الكريات مكثف 4.
أسفرت دراساتنا السابقة على التكوير عالية الرطوبة من حطب الذرة في المواد الخام محتوى الرطوبة من 28-38٪ (WB) دون أي إضافة الموثق في القيم متانة أقل في ارتفاع المواد الخام محتوى الرطوبة 21،28. زيادة متانة الكريات الرطوبة عالية بعد التبريد والتجفيف مهم لأنه يساعد على منع تفكك الكريات (فقدان للجودة بيليه) أثناء التداول أو ستوالغضب والنقل. تفكك الكريات النتائج عادة في توليد غرامات وفقدان للدخل بالنسبة للمنتجين بيليه. وتستخدم المواد اللاصقة عادة في عملية التكوير لتحسين جودة بيليه، خاصة وقوة التحمل، والحد من استهلاك الطاقة النوعية. يشيع استخدامها المجلدات الطبيعية في عملية التكوير هي البروتينات والنشويات 4،28. النشا يخضع جلتنة، في حين أن البروتين يخضع تمسخ في وجود الحرارة والرطوبة والضغط. كل من هذه التفاعلات تؤدي إلى الكريات ملزمة وأكثر دواما أفضل في انخفاض استهلاك الطاقة. وكان الهدف العام من هذه الدراسة هو تطوير وإثبات عملية التكوير عالية الرطوبة باستخدام حطب الذرة مع إضافة الموثق لإنتاج الكريات نوعية جيدة من حيث المتانة الخضراء (بعد التبريد) والمتانة مملح (بعد التجفيف) بسعر أقل استهلاك الطاقة معين. وكانت الأهداف المحددة للدراسة ل1) إجراء التكوير عالية الرطوبة من الذرة الواحدأكثر على مختلف محتويات المواد الخام الرطوبة (33، 36، و 39٪، البنك الدولي) والنشا الموثق (0، 2، و 4٪)، 2) تقييم الخصائص الفيزيائية (بيليه محتوى الرطوبة، قطر بيليه، ونسبة التوسع وكثافتها والمتانة (الأخضر والمتانة الشفاء)، و 3) تقييم استهلاك الطاقة المحدد للعملية التكوير.
الخطوات الحاسمة في ارتفاع طريقة الرطوبة التكوير لانتاج الكريات مع المتانة المطلوبة في استهلاك أقل للطاقة محددة هي: 1) تجفيف الذرة حطب عالية الرطوبة إلى مستويات الرطوبة المطلوبة (33-39٪، البنك الدولي)، 2) في المئة الموثق إضافة و3) تغذية عالية الكتلة الحيوية الرطوبة بشكل موحد في مطحنة بيليه. رطوبة المواد الخام وفي المئة الموثق هي متغيرات العملية التي أثرت على خصائص بيليه (كثافة وقوة التحمل من الكريات قبل التبريد وبعد التجفيف) واستهلاك الطاقة المحدد للعملية التكوير. فمن المستحسن لاختبار محتوى الرطوبة من المواد الخام قبل استخدامها للدراسات التكوير. تغذية عالية الرطوبة حطب الذرة في 33 و 36 و 39٪ (WB) موحد لمطحنة بيليه له تأثير على نوعية واستهلاك الطاقة. تعديل وحدة تغذية بيليه مطحنة مع محرك التردد المتغير من الضروري لتغذية الكتلة الحيوية بشكل موحد على مطحنة بيليه.
النتائج منوأشارت الدراسة إلى أن إضافة الموثق إلى حطب الذرة عالية الرطوبة فعل تقليل الكثافة الأكبر من الكريات بشكل هامشي، ولكن تحسنت متانة كبيرة. إضافة النشا أساس الموثق زيادة نسبة الرطوبة في الكريات بعد ضغط وقذف، ولكن تم العثور على الزيادة لا تكون ذات دلالة إحصائية في جميع الحالات تقريبا التي شملتها الدراسة. وكان فقدان الرطوبة خلال التكوير حوالي 3 إلى 4٪ عند إضافة 4٪ الموثق، في حين كان أعلى (7-8٪، البنك الدولي) دون الموثق. إضافة الموثق إلى حطب الذرة قد يكون لديك 1) خفضت فترة بقاء المواد في الموت و2) خفض مقاومة الاحتكاك في الموت، مما يؤدي إلى خفض درجة حرارة يموت، والتي قد تسببت في خسارة أقل رطوبة خلال ضغط وقذف في بيليه يموت.
كان هناك زيادة في قطر بيليه بعد مقذوف أنه من يموت بيليه والمجففة (الشكل 4). هذه الزيادة كانت كبيرةإيه في أعلى محتوى المواد الخام الرطوبة ومع اضافة النشا الموثق. كانت الكثافة الأكبر من الكريات في نطاق 510-530 كجم / م 3 في 33٪ (WB) محتوى المواد الخام الرطوبة مع وبدون الموثق. وقد أشارت الأبحاث السابقة أن ارتفاع محتوى المواد الخام الرطوبة عن 38٪ (WB) النتائج إلى انخفاض الكثافة الظاهرية، ويرجع ذلك أساسا إلى التوسع في الكريات عند خروجها من خلال يموت 21،28. بل هو ظاهرة شائعة أنه عندما مقذوف المواد الكتلة الحيوية عالية الرطوبة من خلال يموت تحت الضغط الذي ينتج في الرطوبة فلاش قبالة 12،21. الرطوبة فلاش قبالة يعطي وسيلة لتوسيع بيليه، سواء في الاتجاه المحوري وقطري. بشكل عام، وتوسيع قطري هو أكثر بروزا مقارنة مع توسع المحوري. وهناك سبب آخر لسلوك توسيع الكتلة الحيوية بعد ضغط وقذف من خلال يموت بيليه يمكن أن يكون أن الألياف الكتلة الحيوية الاسترخاء في ظل وجود نسبة الرطوبة. نديما وآخرون. 45 ووأشار ماني وآخرون. 18 أن الإفراج عن الضغوط التي مورست في النتائج يموت في التخفيف من الكتلة الحيوية مضغوط. خصائص الاسترخاء تعتمد على عوامل كثيرة مثل حجم الجسيمات، ومحتوى الرطوبة المواد الخام والضغوط التي مورست. أيضا، في هذه الدراسة لاحظنا أن زيادة الكثافة الظاهرية بعد التجفيف، والتي يمكن أن تكون نتيجة لعدد أقل من الجسور السائلة بين الجسيمات التي قد حافظت على جسيمات أقرب وأسفر عن هيكل أقل مفتوحة. لاحظ Oginni 45 أن الكثافة الأكبر من الأرض الأرض الطينية الصنوبر انخفضت مع زيادة نسبة الرطوبة.
وقد تم قياس قوة التحمل من الكريات لفهم قوة من الكريات. عموما، والكريات تخضع ليجز وتؤثر المقاومة أثناء التخزين، والنقل، وعملية التعامل مع 4،46. اقترح Kaliyan وموري 47 أن متانة الكريات المنتجة على الفور بعد الإنتاج (قوة الخضراء) مختلفة من دوrability من الكريات التي يتم تخزينها لبضعة أيام بعد الإنتاج (قوة الشفاء). الكريات مع القيم متانة أقل كسر وتزيد من خطر قضايا التخزين، مثل خارج بالغاز والاحتراق التلقائي التي يمكن أن تسبب خسارة في الإيرادات لمصنعي بيليه. ووفقا للجنة الأوروبية للتقييس (CEN) والولايات معهد الوقود بيليه المتحدة (الرابطة) القيم الموصى بها من المتانة هي> 96.5٪ عن ذات جودة عالية أو الكريات قسط الصف 31. في هذه الدراسة، ارتفعت قيم التحمل إلى ما يقرب من 94-95٪ عند مكعبات مع الموثق نشا في نسبة الرطوبة 39٪ مقارنة مع الكريات المصنوعة من أي الموثق الذي كان القيم المتانة في حدود 83-85٪ بعد التجفيف. الكريات المنتجة في 33٪ زيارتها (WB) محتوى المواد الخام الرطوبة القيم متانة> 96.5٪ وتلبية المعايير الدولية.
الرطوبة لها وظائف مختلفة خلال التكوير الكتلة الحيوية، بما في ذلك: 1) تشكيل جسر متين بينقوات فال جسيمات الكتلة الحيوية يرجع فان دير، 2) تفعيل المجلدات الطبيعية مثل البروتين والنشا واللجنين الموجودة في الكتلة الحيوية، و 3) تعزيز النشا والبروتين ردود الفعل القائمة على مثل جلتنة وتمسخ أن يكون لها تأثير قوي على الخصائص التكوينية، مثل صلابة 4-12. في حالة الكتلة الحيوية lignocellulosic، وكيل ملزم الرئيسي هو اللجنين (الكتلة الحيوية الخشبية: 27-33٪، والكتلة الحيوية العشبية: 12-16٪) 4. تم تحديد محتوى اللجنين في حطب الذرة بمعدل يصل الى 16٪ على أساس مراجعة بيانات التكوين، بما في ذلك مصادر الأدب وقواعد البيانات وسيطة 48. جزيئات اللجنين، والتي تنقل أعلى في محتوى الرطوبة العالي، تعمل كمادة لاصقة ويؤدي إلى ملزمة أقوى. ومع ذلك، عند مستويات مرتفعة جدا والرطوبة ستعمل أشبه زيوت التشحيم مما أدى ملزم أقل. في هذه الدراسة، على نسبة عالية من الرطوبة جدا من حوالي 39٪ (البنك الدولي) الرطوبة قد تصرفوا أشبه زيوت التشحيم ونتج عنها انخفاض المتانة لالثانية توليد المزيد من الغرامات في عملية الإنتاج بيليه. وقد لوحظت القيم متانة أعلى بإضافة الموثق في أعلى المواد الخام محتوى الرطوبة من 36 و 39٪ (البنك الدولي)، والتي يمكن أن تسببها جلتنة من النشا في وجود درجة حرارة يموت ومحتوى المواد الخام الرطوبة. ردود الفعل هذه جلتنة يمكن أن يؤدي إلى تشكيل عبر ربط النشا مع مكونات الكتلة الحيوية الأخرى.
الغرامات في المئة إنشاؤها أثناء عملية التكوير يعد مؤشرا جيدا لكيفية الكتلة الحيوية بشكل جيد سوف تشكل الكريات. جيل من جسيمات دقيقة خلال نتائج عملية التكوير في المنتجات وفقدان عائدات للمنتج بيليه. جيل ما يرام المفرط أثناء عمليات التكوير يمكن أن يكون لها أيضا تأثير على جودة سمات مثل الكثافة والمتانة. ويتأثر الجيل الغرامات أثناء عملية الإنتاج بيليه من خلال التركيبة الكتلة الحيوية (أي النشا والبروتين واللجنين، والشموع)، والمتغيرات بيليه عملية مطحنة <م> أي نسبة طول إلى قطر (L / نسبة D)، ويموت سرعة الدوران، شرط البخاري، التسخين)، والمتغيرات الوسيطة (أي محتوى رطوبة المواد الخام، وحجم الجسيمات ومعدل تغذية) 4. وتشير النتائج الحالية إلى أن إضافة الموثق لا يقلل فقط من المئة من الجسيمات الدقيقة، و لكن يساعد أيضا على تحسين الخواص الفيزيائية مع الحد من استهلاك الطاقة النوعية. أقل غرامات في المئة ولدت تشير إلى أن الكتلة الحيوية لديها pelletability أكبر.
Tumuluru وآخرون. 4 في استعراضها على أنظمة التكثيف مناسبة لجعل الكتلة الحيوية إلى منتج نوع السلع المشار إليها أن إضافة الموثق يساعد على تقليل الطاقة قذف، مما يؤدي إلى الحد من استهلاك الطاقة النوعية. عادة، وطول قطرها إلى (L / D) نسبة تتحكم في مدة بقاء المواد في الموت ويساعد على الربط من الكتلة الحيوية. أيضا، نسبة L / D تسيطر على الطاقة قذف وSPECIاستهلاك الطاقة المرورية. ارتفاع نسبة L / D يزيد من وقت الإقامة، مما يحسن من الخصائص الفيزيائية للكريات، ولكن يزيد من الطاقة اللازمة للقذف. يمكن إضافة الموثق إلى الكتلة الحيوية تساعد على تماسك الكتلة الحيوية في انخفاض نسبة L / D وتقليل الطاقة قذف. في هذه الدراسة، تم اختيار طول المستمر لقطر (L / D) نسبة (2.6). وتهدف البحوث المستقبلية في فهم تأثير نسبة L / D من يموت بيليه وتفاعله مع محتوى المواد الخام الرطوبة على صفات الجودة بيليه.
وأشارت البيانات التجريبية على تجهيزها الكتلة الحيوية (طحن، والتجفيف والتكوير) تم الحصول عليها من الكتلة الحيوية الوطنية مرفق المستخدم (https://www.inl.gov/bfnuf/) الموجود في INL وما يرتبط بها من تحليل الفنية والاقتصادية التي تجفيف الكتلة الحيوية من 30- 10٪ (WB) تستهلك كمية كبيرة من الطاقة (بيانات غير منشورة). عملية التكوير عالية الرطوبة وضعت في القائمة العراقية الوطنية يمكن أن تساعد على تقليل تكلفة الإنتاج بيليه مقارنة بيليه التقليديةأسلوب الإنتاج 24. وأشارت الدراسة إلى أن إضافة الموثق النشوية إلى عملية التكوير عالية الرطوبة تحسين المتانة من الكريات إلى> 92٪ بعد التبريد في محتويات المواد الخام الرطوبة من 36 و 39٪ (البنك الدولي)، وخفض أيضا الطاقة محددة استهلاك عملية التكوير بنحو 20-40٪. القيم قدر أكبر من المتانة من الكريات المصنوعة في ارتفاع الرطوبة وسيطة هي مهمة لأنها يمكن التعامل معها بكفاءة عن طريق الناقلات. عادة الكريات متانة منخفضة تنهار لغرامات أثناء المناولة والتخزين، مما يؤدي إلى فقدان إيرادات المنتجين بيليه. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للغرامات ولدت في عملية تؤدي إلى مخاطر السلامة مثل الاحتراق التلقائي وخارج بالغاز 28،41. تخفيض الطاقة معين قبل ما يقرب من 20-40٪ باستخدام الموثق تفوق تكلفة الموثق. أيضا، استنادا إلى هذه الدراسة يمكننا أن نستنتج أن بعض من المنتجات من الصناعات الغذائية يمكن أن تستخدم لالتكوير الكتلة الحيويةلتطبيقات الطاقة الحيوية. حاليا، وقد تجلى عملية التكوير عالية الرطوبة باستخدام يموت شقة بيليه مطحنة نطاق المختبر. سوف بروتوكول صفها هنا للمطحنة بيليه على نطاق المختبر أن تكون أساسا لوضع النماذج على نطاق ويصل ولاختبار عملية في نطاق تجريبي وبيليه على نطاق تجاري المطاحن.
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |