Yöntemi Düz Die Pelet Mill Yüksek Nem mısır koçanı ve Mısır nişastası Ciltçi'yi kullanarak Az Enerji Tüketimi de Dayanıklı Peletlerini üretmek için

Biyokütle dünyanın başlıca enerji kaynaklarından biridir ve karbon nötr ¹ olarak kabul edilir. baled ve zemin tarımsal biyokütle ve yontma odunsu biyokütle kütle yoğunluğu düşüktür. Düşük toplu balyalanmış biyokütle yoğunlukları (130-160 kg / ^m3), zemin biyokütle (60-80 kg / m ^{3) ve} odunsu biyokütle (200-250 kg / m ³⁾ oluşturmak depolama, taşıma ve taşıma sorunları ² yontma ^3.. Yoğunlaşma veya basınç ve sıcaklık kullanılarak zemin biyokütle sıkıştırarak yaklaşık 5 ila 7 kat kütle yoğunluğu artar, ulaştırma ve depolama sınırlamaları ⁴ üstesinden gelmeye yardımcı olur. Pelet fabrikaları, briket presleri ve vida ekstruderler genellikle, biyokütle ⁴ için kullanılan yoğunlaşma sistemleridir. Baled ve pelet biyokütle hammadde üzerinde Başabaş taşıma mesafesi analizi pelet aynı maliyet ⁵ için bir kamyon kullanarak balyalar daha uzak 1,6 kat taşınabilir belirtti. ulaştırma effio ağırlık ile sınırlıdır kamyonlara kıyasla hacim sınırlı olduğundan pelet CIENCIES gibi demiryolu olarak diğer taşıma modları ile artar. Şu anda Avrupa'da odunsu biyokütleden üretilen pelet yoğun biyo-enerji üretimi için kullanılmaktadır. Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri büyük üretici ve Avrupa'ya ⁶ ahşap pelet tedarikçileri vardır. Odunsu bitki biyokütlesinin hem üretilen peletler termokimyasal (cofiring, gazlaştırma ve piroliz) ve biyokimyasal dönüşüm (etanol) uygulama ^7-9 hem de kullanılabilir.

peletler yetenekler (yoğunluğu ve dayanıklılığı) ve kaplama işleminin spesifik enerji tüketimi, kalıp çapı pelet değirmen proses değişkenleri, bağlı olan bu gibi besleme nem oranı olarak kalıp ve besleme değişkenleri, çap oranı hızı ve uzunluğu kalıp ve kompozisyon ^4. Her iki pelet değirmen işlem değişkenleri ve hammadde değişkenleri etkisiPeletlerin kalitesi ve işlemde kullanılan spesifik enerji. Kalıp boyutları (yani, çap 'a uzunluk oranı) sıkıştırma ve çekme basıncı etkileyecek ve kalıp dönme hızı kalıp içinde maddenin kalış süresini kontrol eder. Nem içeriği nedeniyle kalıbında karşılaşılan yüksek sıcaklık ve basınç biyokütle bileşimi bileşenlerinin (örneğin, protein, nişasta ve lignin) ile etkileşerek önemli bir rol oynayan bir besleme stoğu bir değişkendir. Nemin varlığı böylece biyokütle parçacıkları ¹⁰ ile gözde artan, Van der Waals kuvvetleri arttırmaktadır. Genel olarak, bağlı çap ve yanal genişlemeye biyokütle etkilerinin sıkıştırılmış ürünün kütle yoğunluğu daha yüksek nem bu pelet makinesinde veya briket basın ¹⁰ kalıp tarafından dışarı çıkar. Bir basınca tabi bağlama davranışını etkiler nişasta, protein, lignin ve başka suda çözülebilen karbonhidratlar olarak biyokütle bileşim olup,yoğunlaştırma ekipman ¹¹ ND sıcaklığı. besleme nem, kalıp sıcaklığı ve basıncının etkisi olan ortak bir bileşim reaksiyonların bazı nişastanın jelatinleştirilmesi, protein denatürasyonu ve lignin cam geçiş vardır. Genel olarak, gıda ve hayvan yemi olarak 100 ° C veya daha fazla,% 30'dan yüksek bir besleme nem içeriği, nişasta sıcaklıklarda jelatinize ve etkiler doku özellikleri sertliği ¹² gibi olur. Tipik olarak, nişasta reaksiyonları jelatinizasyon, yapıştırma ve retrogradasyon vardır. Bu reaksiyonlar arasında, jelatinizasyon pelet özellikleri ¹³ üzerinde büyük etkisi vardır. Nişasta, genellikle bir bağlayıcı madde gıda ve gıda dışı uygulamalarda dahildir. Örneğin, farmasötik tablet formülasyonu nişasta dolgu ^4,14 olarak kullanılır. Biyokütle protein denatürasyon maruz ve yoğunlaştırma işlemi ¹¹ yaşanan yüksek sıcaklık ve basınca bağlı kompleks bağlar oluşturur. Genel, yüksek a içindebiyokütle protein monte daha dayanıklı bir pelet ^15,16 neden olur. Protein, daha yüksek bir miktarda daha yüksek ham madde ve bağıl nemi kalıcı topaklar ile sonuçlanmaktadır, örneğin, alfalfa, için. Biyokütle yağ peletleme veya ^11,17 briket sırasında sürtünme kuvvetlerini ve ekstrüzyon enerjisini azaltır. Lignoselülozik biyokütle, bitki malzemesi içinde lignin mevcudiyetinin herhangi bir bağlayıcı ¹⁸ eklemeden peletler oluşturmak için yardımcı olur. Odunsu biyokütle genellikle% 12-16 lignin ^4,19 oluşan bir otsu biyokütle ile karşılaştırıldığında daha yüksek lignin içeriğine (29-33%) sahiptir. Yaklaşık% 10-12 daha düşük ham madde nem içeriği (DB), lignin cam geçiş sıcaklığı daha büyük 140 ° C sıcaklıkta ²⁰ olduğu; oysa nem oranını arttırmadan cam geçiş sıcaklığı ²¹ azaltır. Lehtikangas ²² göre% 8-15 (WB) nem içeriği lignin cam geçiş sıcaklığı yaklaşık 100-135 ° C, bu ise>% 25 (WB) nem oranını arttırmadan T <90 ° C bir cam geçiş sıcaklığına düşürür.

Otsu biyokütle hasat yöntemi ve hasat zamanına bağlı olarak yüksek nem içeriği mevcuttur. Tek geçişli hasat yöntem durumunda hasat edilen malzeme bir nem muhtevası>% 30 (WB) ²³ olacaktır. Biyokütle tipik olarak aerobik sabit hale getirmek için ve depolama sırasında kuru madde kaybını önlemek için, yaklaşık% 10 (WB) nem içeriğine kadar kurutulur. Lamers ve ark., ^24% 30 nem içeriği preprocess biyokütle hem taşlama (aşamaları 1 & 2) ve kurutmak için toplam maliyeti kuru ton sadece biyokütle kurutmak için yaklaşık 43,60 $ / kuru ton ve yaklaşık 15,00 $ / olduğunu belirtti. Biyokütle Kurutma toplam ön işleme enerjinin yaklaşık% 65 alır ve peletleme yaklaşık 8-9% ²⁴ alır. Yancı ve ark., ²⁵ kurutma biyokütle preproce büyük enerji tüketicisi olduğu gerçeğini teyit ettissing. Deneysel veriler ve tekno-ekonomik analiz verimli nem yönetimi biyokütle ön işleme maliyetlerini azaltmak için kritik olduğunu belirtti. daha verimli bir şekilde besleme nem kurutma maliyetini azaltmak ve yönetmek için bir yolu, düşük sıcaklıkta kurutma yöntemi ile bağlanmış bir yüksek nem peletleme işlemini kullanmak. Idaho Ulusal Laboratuvarı'nda geliştirilen yüksek nem peletleme işleminde, biyokütle nem içeriğinin fazla% 28 (lb) olarak topak haline getirilir; Hala nem oranı yüksek olan üretilen kısmen kurutulmuş peletler, örneğin tane ya da kayış kurutucular ²¹ enerji etkin kurutma bölgesi kurutulabilir. Yüksek nem peletleme bir büyük avantajı da, kuruma maliyetini azaltmak yardımcı olmasıdır olan azaltılmış toplam pelet üretim maliyetinin dönüş sonuçlarında. Tekno-ekonomik analiz, enerji ve üretim maliyetleri geleneksel peletleme yöntemi ^24,26 oranla yüksek nem peletleme işlemini kullanarak yaklaşık% 40-50 oranında azaldığını belirtti. majya da indirgenmiş bir pelet, üretim maliyeti nedeni yaklaşık 80 ° C ²¹ veya daha düşük sıcaklıklarda çalışan bir tane kurutma 180 ° C'ye kadar 160 yüksek sıcaklıklarda çalışan bir döner kurutucu yerine etmektir. Bir kemer ya da tahıl kurutma makinesi ile bir döner kurutucu yerine diğer avantajları şunlardır: 1) daha fazla verimlilik, 2) yangın tehlikesini azaltılmış, 3) yüksek kaliteli ısı ihtiyacı yoktur, 4) uçucu organik bileşik indirgenmiş (VOC) emisyonlarının, 5) azaltılmış partikül emisyonları, ve 6) yüksek kil veya yapışkan biyokütle ²⁷ aglomera değil. Geleneksel topaklama enerji yoğun buhar makinesi aşaması tipik olarak nem eklemek ve biyokütle bazı bileşenlerin aktive etmek için kullanılan kısa ön-ısıtma aşaması ile ikame edilir. Bu adım, besleme nem içeriğini azaltmak ve lignin gibi bir biyokütle bileşenleri aktive eder. Pelet kalıp geliştirilen sürtünme ısı da yaklaşık% 5-8 (wb) ^21,28 tarafından hammadde nem içeriğini azaltmaya yardımcı olur. Yüksek moisture topaklama işlemi pelet değirmeni biyokütle sıkıştırır, aynı zamanda sıkıştırma ve ekstrüzyon sırasında nem içeriğini azaltmak için yardımcı olur. Birçok araştırmacı, tek laboratuvar kullanarak nem içeriğinin geniş bir yelpazede (7-45%, wb) ham ve kimyasal ön işlem biyokütle peletleme üzerinde deneyler yapmış, pilot ölçekli halka ölür ve ticari sürekli peletleme sistemleri ^{10,25,29-40, (belediye katı atık ve amonyak lif patlama Pace, D. 2015 Peletleme (AFEX) pilot ölçekli halka kalıp pelet değirmen mısır koçanı ön muamele. Biyoyakıt Bölümü, Baş Mühendis, Biyokütle Ulusal Kullanıcı Tesisi, Idaho Ulusal Laboratuvarı (Yayınlanmamış veri))} . Farklı istenen seviyelere biyokütle Bu araştırmacılar arındırılmış hammadde nem içeriği pelet kalitesi özellikleri üzerinde nem içeriğinin etkisini anlamak için.

Pelet kalite özellikleri, yoğunluk ve dayanıklılık, ABD'ye göre normatif özellikleri vardırA bazlı Pelet Yakıt Enstitüsü (PFI). Ancak, Standardizasyon (CEN) dayanıklılık için Avrupa Komitesi göre normatif ve yığın yoğunluğu bilgilendirici bir şartname ⁴¹ dir. >% 97.5 dayanıklılık değerleri ile pelet en yüksek notu ile pelet olarak belirlenmiş ise dayanıklılık değerleri> 96.5 ve% yığın yoğunluğu> 640 kg / m ³ ile topaklar, PFI standartlarına dayalı süper prim pelet olarak belirlenir. Hem CEN ve PFI standartları farklı çaplarda granül öneriyoruz. CEN 6-25 mm 'den az ya da 4 kez çapı ⁴¹ eşit bir pelet boyu arasında değişen bir çapa önerdiğinden Örneğin, PFI, 6,35-7,25 mm aralığında bir çapa önerir. Daha küçük çaplı peletler (6 mm) daha yüksek paketleme yoğunlukları ²⁸ bilgisi göz önüne alındığında daha uzun mesafelerde taşınması için özellikle tercih edilir. Geleneksel peletleme işlemleri için, bu yoğunluk özellikleri d karşılamak için düşük nem içeriklerindeki biyokütle pelet tavsiye edilirpelet, uzun mesafeler ⁴¹ taşınması için esirable. CEN ve PFI Hem ek pelet dereceleri ⁴¹ var. Tumuluru ²⁸ ve Tumuluru ve Conner ⁴⁰ Idaho Ulusal Laboratuvarı yardım geliştirilen yüksek nem peletleme süreçleri farklı taşımacılık ve lojistik senaryoları için uygun hale farklı kalite nitelikleri (kütle yoğunluğu ve dayanıklılık) ve spesifik enerji tüketimi ile mısır koçanı ve ahşap pelet üretmek olduğunu belirtti.

biyokütle Peletlemenin çalışmaların çoğu, tek bir peletleme sistemi kullanılarak yapıldı. laboratuvar ölçeğinde sürekli sistem kullanılarak biyokütle verileri peletleme sınırlıdır. Sürekli peletleme sistemleri üzerinde çalışmalar çap oranı kalıp dönme hızı, uzunluğu gibi peletleme proses değişkenlerinin etkisini anlamak ve kalite nitelikleri ve spesifik enerji tüketimi üzerine çapı ölmeye yararlı olacaktır. Sürekli sistemlerde peletleme veriler ayrıca sc için kullanılabilirpilot süreci ve ticari ölçekli sistemlerini ale. Genel olarak, düz kalıp pelet değirmen bir laboratuvarda ⁴ odunsu ve otsu biyokütle üzerinde peletleme çalışmaları yürütmek için kullanılır. laboratuvar ölçekli düz kalıp, pilotun ve ticari ölçekli halka kalıp pelet değirmenleri çalışma prensibi benzer. Bu pelet değirmenleri tamamı iki ya da üç silindirleri ile bir delikli sert çelik kalıp var. Kalıp çevirerek, makaralar hammadde üzerinde kuvvet uygularlar ve yoğunlaştırılmış topakları ⁴ oluşturmak üzere kalıbın deliklerden zorlamak.

Herhangi bir bağlayıcı madde ilave edilmeden 28-38% (WB) arasında besleme nem içeriği, mısır koçanından, yüksek nem topaklama Bizim önceki çalışmalar daha yüksek ham madde nem içeriği ^21,28 daha düşük dayanıklılık değerleri elde edilmiştir. o ele sırasında pelet (pelet kalitesi kaybı) parçalanmasını önlemek için yardımcı olarak, soğutma ve kuruduktan sonra yüksek nem pelet dayanıklılığını artıran, sto önemlidiröfke ve ulaşım. pelet dağılması genellikle pelet üreticileri için cezalar üretim ve gelir kaybına neden olur. Bağlayıcılar genellikle pelet kalitesi, özellikle dayanıklılık geliştirmek ve spesifik enerji tüketimini azaltmak için peletleme işleminde kullanılmaktadır. Topaklama işleminde yaygın olarak kullanılan, doğal bağlayıcı proteinler ve ^4,28 nişasta. Protein, ısı, nem, basınç ve varlığında denatürasyon maruz ise nişasta, jelleşme maruz kalır. Bu her iki tepkime düşük enerji tüketimi ile daha iyi bir bağlanma ve daha dayanıklı topaklar ile sonuçlanmaktadır. Bu çalışmada, genel amacı, bir düşük (soğutulduktan sonra), yeşil dayanıklılık açısından iyi kalitede pelet ve (kurutma sonunda) tedavi dayanıklılık elde etmek geliştirmek ve bir bağlayıcı madde ilavesi ile mısır koçanı kullanarak yüksek nem topaklanma sürecini göstermekti spesifik enerji tüketimi. Çalışmanın için özel amaçları 1) Mısır st yüksek nem peletleme yapmak vardıfarklı besleme nem içeriği (33, 36 ve 39,% DB) ve nişasta bağlayıcı içeriği (0, 2 ve% 4) olarak, 2) fiziksel özellikleri (pelet nem içeriği, pelet çapı, genişleme oranı, ölçme, kütle yoğunluğu ve dayanıklılık (yeşil ve terbiyeli dayanıklılık) ve 3) peletleme sürecinin spesifik enerji tüketimi değerlendirir.