Materiały do IV zajęć - Wiedza i umiejętności

Projekt „Wiedza i umiejętności kluczem do sukcesu inżynierów Ochrony Środowiska oraz
Odnawialnych Źródeł Energii i Gospodarki Odpadami” współfinansowany przez Unię
Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Systemy jakości w produkcji i obrocie biopaliwami stałymi
Zajęcia IV - Techniki i technologie produkcji peletów
grupa 1, 2, 3
Projekt „Wiedza i umiejętności kluczem do sukcesu inżynierów Ochrony Środowiska oraz
Odnawialnych Źródeł Energii i Gospodarki Odpadami” współfinansowany przez Unię
Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Peletowanie
Proces
peletowania
przeprowadzany
jest
na
maszynach
zwanych
peleciarkami,
peletyzatorami lub granulatorami. Rozdrobniony i odpowiednio nawilżony materiał przeciskany jest
cyklicznie przez odpowiednio ukształtowane kanały rozmieszczone w matrycy. Kształt i długośd
kanału projektowana jest pod kątem właściwości peletowanego materiału. Kolejne porcje materiału
wgniatane są do przelotowych kanałów przez rolki prasujące, gdzie w wyniku stawianego oporu
następuje wzrost ciśnienia i temperatury i w konsekwencji jego zagęszczanie. Wzrost temperatury,
jak najbardziej w tym procesie pożądany, powoduje uaktywnienie się lepiszczy zarówno tych
dodanych do materiału jak i tych naturalnie się w nim znajdujących. Po przejściu przez kanał
prasujący pelet odcinany jest za pomocą noża w celu ujednolicenia jego długości.
Rys. Zasada działania peletyzatora: 1 – prasowany materiał, 2 – matryca, 3 – pelet, 4 – rolki prasujące, 5 – kanał
prasujący, 6 – nóż odcinający pelet
Konstrukcje granulatorów możemy podzielid wg kształtu matrycy na: granulatory z matrycą
płaską w postaci tarczy, pierścieniową oraz rzadziej spotykaną matrycą w kształcie ściętego stożka. W
celu lepszego efektu prasowania, rolki prasujące posiadają nacięte na obwodzie rowki. W zależności
od konstrukcji maszyny, napęd przekazywany jest na matrycę lub rolki prasujące.
Granulatory z
matrycą
pierścieniową
pracują
najczęściej
w
układzie
wyciskania
odśrodkowego za pomocą jednej, dwóch lub trzech obrotowych rolek, dociskających rozdrobniony
surowiec do
wewnętrznej
Projekt „Wiedza i umiejętności kluczem do sukcesu inżynierów Ochrony Środowiska oraz
Odnawialnych Źródeł Energii i Gospodarki Odpadami” współfinansowany przez Unię
Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
powierzchni matrycy. Jest to najpopularniejsza odmiana granulatorów, produkowana jest przez
kilkadziesiąt firm (np. amerykaoska CPM, europejska Andritz
czy też polska Mechanika
Nawrocki). Andritz jest jedną z nielicznych firm, która zaprojektowała od początku granulator
przeznaczony do przerobu trocin (miazgi drzewnej), najczęściej jednak spotyka się wzmocnione
adaptacje granulatorów paszowych. Wydajnośd tego typu urządzeo, przy danym surowcu, zależy
bezpośrednio od roboczej powierzchni matrycy i jest pochodną jej obwodu i szerokości. Zależy ona
również od powierzchni docisku rolek do matrycy, a ta wyznaczona jest przez szerokośd rolek i ich
liczbę.
O
wydajności
decyduje
wzajemna
prędkośd
matrycy
i
rolek
dociskających
oraz grubośd prasowanej warstwy surowca ograniczana przez średnicę rolek i siłę ich docisku.
a)
b)
Rys. Granulatory pierścieniowe: a - firmy CPM model 9042-12, b - firmy Andritz Group typ PALADIN 2000250/2R
Projekt „Wiedza i umiejętności kluczem do sukcesu inżynierów Ochrony Środowiska oraz
Odnawialnych Źródeł Energii i Gospodarki Odpadami” współfinansowany przez Unię
Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Rys. Granulator firmy Mechanika Nawrocki – firma Saleko
Nowością w technice peletowanie, są granulatory z dwoma aktywnymi
matrycami
prasującymi, oparte na koncepcji wyciskania dośrodkowego. Technika ta zaczerpnięta została z
przemysłu farmaceutycznego. Tego typu granulatory pozbawione są zespołu rolek dociskających i
osiągają wydajnośd nawet do 10 ton na godzinę. Szerokośd matrycy nie jest tu ograniczana oporami
jakimi obciążane są łożyska rolek dociskających. Współpracujące matryce, mogą byd przez to znacznie
szersze. Dzięki zastosowaniu dwóch matryc podwaja się powierzchnia robocza. W przeciwieostwie do
granulatorów z matrycą odśrodkową niesprasowany surowiec spada poniżej matryc i musi byd
ponownie doprowadzony do zbiornika, co jest najczęściej realizowane w sposób pneumatyczny.
Projekt „Wiedza i umiejętności kluczem do sukcesu inżynierów Ochrony Środowiska oraz
Odnawialnych Źródeł Energii i Gospodarki Odpadami” współfinansowany przez Unię
Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Rys. Granulator z matrycami prasującymi – zasada działania
Jakośd uzyskiwanego granulatu zależy od wielu czynników związanych z mechaniką docisku,
parametrami matrycy z kanałami prasującymi, sposobem podawania i nawilżania surowca oraz w
dużym stopniu od właściwości samego surowca. Dobrej jakości pelet (wysoka trwałośd i gęstośd
właściwa) to efekt wzajemnych relacji pomiędzy siłą docisku rolek do matrycy, ich wzajemną
prędkością decydującą o grubości wciskanej warstwy, ukształtowaniem rowków w rolkach
dociskających, długością i średnicą, ukształtowaniem lei otworów od wewnętrznej i zewnętrznej
strony matrycy oraz szybkością i równomiernością podawania i rozprowadzania surowca na całej
szerokości matrycy.
Istotne znaczenie ma tutaj również sam surowiec. Jego wilgotnośd musi zawierad się w
przedziale 12 -14%. Aby możliwe było uzyskanie produktu o wymaganej jakości (trwałośd, gęstośd) do
surowca, tuż przed granulacją, dodawana jest w niewielkiej ilości para lub woda. Odbywa się to
najczęściej w podajniku ślimakowym spełniający funkcję mieszalnika, który montowany jest
zazwyczaj bezpośrednio nad matrycą granulatora. Zabieg ten ma na celu zmiękczenie i zwilżenie
powierzchniowe cząstek surowca, nadanie im właściwej sprężystości oraz kleistości, co ułatwia
aglomerację.
Zbyt mokry ale i zbyt suchy materiał powoduje, że efektywnośd procesu peletowania spada
lub w ogóle nie jest możliwe jego przeprowadzenie jak również jakośd uzyskiwanego granulatu jest
nie do przyjęcia. Stopieo rozdrobnienia materiału do rozmiaru cząstek 1-3 mm to drugi warunek
który należy spełnid podczas peletowania.
Projekt „Wiedza i umiejętności kluczem do sukcesu inżynierów Ochrony Środowiska oraz
Odnawialnych Źródeł Energii i Gospodarki Odpadami” współfinansowany przez Unię
Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Rys. Pelety wykonane z materiału o wilgotności 7 %. Foto: K. Mudryk
W Polsce stosowane są pleciarki z matryca talerzową jak również pierścieniową. W tab.
przedstawiono specyfikacje techniczne najczęściej wykorzystywanych maszyn do peletowania
biomasy.
Tab. Parametry techniczne i robocze peleciarek najczęściej spotykanych na rynku
Granulatory do produkcji pelletów z biomasy – Mechanika Nawrocki
Parametr
Jed.
e. GRD2 420
MODEL
e. GRD2 550
e. GRD2 750
Prasa
Wydajnośd
[t/h]
0,7 - 1,0
0,8- 1,7
1,6 - 2,5
Silniki główne
[kW]
75
110 lub 132
160 lub 200
Masa
[kg]
3 300
5 500
10 600
Ciśnienie pary
[bar]
2-8
2-8
2-8
Temperatura pary (opcja)
[ C]
110-170
110-170
110-170
Parametry pary
o
Projekt „Wiedza i umiejętności kluczem do sukcesu inżynierów Ochrony Środowiska oraz
Odnawialnych Źródeł Energii i Gospodarki Odpadami” współfinansowany przez Unię
Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Zapotrzebowanie pary lub wody
[kg/t]
10-20
10-20
10-20
Średnica matrycy
[mm]
420
550
750
Szerokośd robocza
[mm]
55 lub 65
85 lub 110
110 lub 150
Ilośd rolek
[szt.]
2
2
2
Średnica rolek
[mm]
200
250
368
Długośd
[mm]
1850
2350
2350
Średnica
[mm]
400
400
500
Silnik
[kW]
5,5 (4)
5,5
7,5
Matryca i rolki
Kondycjoner
Granulatory do produkcji pelletów z biomasy – KAHL (wybrane modele)
Parametr
Jednostka
14-175
33-500
Model
34-600
39-1000
60-1500
Średnica matrycy
[mm]
175
500
600
1000
1500
Średnica / Szerokośd rolek
[mm]
130/29
230/77
280/102
350/156
450/242
Ilośd rolek
szt.
2
3
3-4
3-5
4-5
Silnik napędowy
kW
3
15-30
45-55
160-200
2 x 200-250
Prędkośd rolek
m/s
0,5-0,8
2,4
2,7
2,6
2,67
Powierzchnia matrycy
cm
106
840
1382
3850
8769
260
1300
2330
5400
12800
Masa maszyny
2
kg
Źródło: Opracowanie własne na podstawie materiałów firmy Machnika Nawrocki oraz KAHL