Прежде чем начать эксперимент обозначали цели и задачи осушествления работ связанные с сушкой соломы и провели литературный обзор. Работы велись по подбору оборудований и допольнительных средств. Изучались принципы работы барабанных сушек что является основным оборудованием в технологической линий.

Для сушки соломы подобрали из возможных ШСУ, сушильный шкаф ГОСТ 2823-59 . А также дополнительно термометр МЕСТ2823-59 для измерения температуры сушки в сушильной камере, тара, электронные весы и образцы соломы (Рисунок 1).

Рисунок 1. Экспериментальный комплекс для сушки соломы

В технологической линий получения пеллета основной стадией является отчистка от мусора и ненужных включений. Прежде чем начать сушить отчистили образцы. В дитературном обзоре указано что влажность соломы не должна превышать 10-12 %, что явлется основным критерием качества прессования в нашем случае гранулирования. Эксперимент проводился следующим образом, дадим описание сушилному шкафу ШСУ:

Рабочий диапазон – 50÷350 С

Отклонение температуры- 4 С

Количество стадий в одной программе-16

Объем рабочей камеры-28х350х350

Размер печи – 450х310х510

Масса,кг-30

Сушилный шкаф СШУ позволяет термическую обработку в широком диапазоне при низких температурах в среде 350С.

Образец 1

Температура сушки-105÷120С

Время сушки- 16:50-17:45



Влажность определяется следующим образом:

%
Здесь,
в- масса до и после сушки,кг
а- масса тары,кг
В данном опыте не получили нужных результатов увеличиваем время сушки и температуру сушки.

Температура сушки-120÷150С

Время сушки- 17:45-18:45

%
Получен оптимальный результат, влажность соломы-10,08%
Образец 2

Температура сушки-130÷160С

Время сушки- 17:58-18:33Время сушки- 17:58-18:33

%
В данном опыте не получили нужных результатов увеличиваем время сушки и температуру сушки.

Температура сушки-130÷160С

Время сушки- 18:58-19:30





%

Температура сушки-130÷160С
Время сушки- 18:58-19:30





%

Образцы просушены до нужной влажности, по технологии дальше образцы отправляются для измельчения.

Измельчение соломы

Измельчение соломы проводилось на вибрацианном истирателе 75Т-ДРМ (Рисунок 2)

Рисунок 2. Вибрацианный истиратель 75Т-ДРМ

Брались образцы соломы и общим методом наблюдения и принципу работы вибрационного истирателя находилась оптимальное время измельчения.

После 20 минут измельчения соломы под нагревом сгорали и время сократили до 7-и минут.

Получили солому в измельченном порошкообразном виде с размером 0,44 мкм, а также в зависимости от изначального вида соломы получили неоднородные образцы измельченной соломы. Процесс засыпки в контейнера вибрационного истирателя осуществлялась следующим образом: (Рисунок 3)

Рисунок 3. Процесс засыпки в контейнера вибрационного истирателя

Отметим что перед измельчением соломы оно было просушено в СШУ до нужной влажности, что дает практически осуществить теоритический разработанную технологию получения пеллета.

Измельчение образцов проводились в исследовательской лаборатории инженерного профиля.

В данном случае вибрационный истиратель очень эффективен, но в проиводственных масштабах он не сможет использоваться. В литературных данных указано что молотковая дробилка является самым оптимальным оборудованием для измельчения соломы. Молотковые дробилки, так широко используемые в производстве топливных пеллет – машины ударного действия, и предназначены они для измельчения материалов твердых и хрупких материалов. Ни древесные, ни сельскохозяйственные отходы к таким материалам не относятся, напротив, все они мягкие, упругие и при ударе так просто не разрушаются. При измельчении не учитывается, что межклеточная связь соломы равняется по прочности межмолекулярной связи низкосортных сортов стали. Получается, что необходимо перерабатывать тонкие стальные проволочки. Получение тонкодисперсных порошков с использованием молотковых дробилок связано с большим расходом энергии 1000 кВт*ч на тонну порошка. В результате затраты на переработку соломы на 1 тонну продукции колеблется от 120 до 420 кВт, что сводит рентабельность производства к нулю

С точки зрения получения мелкодисперсного лигноцеллюлозного топлива, необходимо использовать аппараты, которые, работая в проточном режиме при производительности минимум 50-150 кг/час способны измельчать растительное сырьё до размеров меньше 150-200 мкм. Часть из них обладает высокой энергонапряжённостью и непериодического действия. По результатам исследований физико-механических свойств соломы известно, что из всех процессов (изгиб, растяжение, перетирание, срез), используемых в машинах для измельчения, наименее энергоемкий – процесс резания. Так, например, если максимальное сопротивление разрыву стебля риса достигает 76 Н, то максимальное сопротивление среза не превышает 37 Н. Соответственно меньше затрачивается работы на разрушение стеблей резанием, чем на разрыв. Поэтому обычные прямоугольные молотковые дробилки, применяемые для измельчения влажной соломы надо заменит дробилкой снабженными режущими и истирающими элементами. Для решения проблемы были обоснованы задачи исследования, намечены пути и методы их решения. При этом проанализированы современное состояние и перспективы.

В рамках существующей технологии растительное сырье измельчается не до оптимальной дисперсности, а всего лишь до предельно достижимой с использованием оборудования определенного типа, то есть вибрационного истирателя.

Прессование (гранулирование) соломы

Прессование соломы осцществляли на гидропрессе 50, производство Турция. (Рисунок 4)

Рисунок 4. Гидропресс 50, METCON

Заранее заготовленные измельченные образцы прессовались под разными условиями для того что бы можно было сравнительно посмотреть свойства полученного пеллета.

Гидропресс 50 предназначен для прессования металлических и неметаллических порошкобразных материалов. В нашем случае они был подобран максимально приближенно по технологии получения пеллета. В теории сказано что для гранулирования используется пресс-гранулятор который прессует измельченную солому при нагреве (при гранулировании повышается температура) и указана температура как 100-150 градусов.

Приближенно к этому подбираем температуру массу образцов и прессуем 6 мин, а также устанавливаем разные время для держания после прессование что дает нам сведения о выделении лигнина в зависимости от повышения или же понижении температуры.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 
Усилие можно регулировать до 330 Бар.
Температуру до 240 С 
Время работы до 59 мин
Работая на Гидропрессе 50 мы можем получить образцы с размером от 25мм до 55мм, в нашем случае 50 мм.
Технические характеристики:
Напряжение 220В;
Частота сети-50В;
Мощность-1,4Квт;
Максимальная температура нагрева-240С;
Максимальное усилие-210 Бар для 50мм диаметра ;
240 Бар для 40мм диаметра;
270 Бар для 30мм диаметра.

Образец 1
Т=154-194С
Р=280Бар




Образец 2
Т=154-164 С
Р=280Бар




Полученные пеллеты отвечают условиям технологии получения пеллета.

Рисунок 5. Пеллеты под разным режимом прессования

Полученные методом прессования пеллеты в дальнейшем будут исследоваться на механические свойства и будут построены графики зависимостей.

Структура образцов

После прессования образци исследуются на сканирующем микроскопе и в ходе работы получили следующий фотографии стуктуры пеллетов (Рисунок 6)

Рисунок 6. Микроструктура образца 1 (время держания 6мин)

В следующем рисунке даны микструктура образцов 2(Рисунок 7)

Рисунок 7. Микроструктура образцов 2

Отметим что однородность пеллета имела зависимость от гранулометрического состава измельченного сырья, чем однороднее измельченная солома тем лучше однородность образцов.

Предпочтительнее считать что и это зависит от выделения лигнина при измельчении соломы. Факт в том что чем мельче тем больше лигнина, одним из факторов качества пеллета зависит и от гранулометрического состава. Однородность и мелкодисперстность напрямую увеличивают качество прессования измельченной соломы. Наличие неоднородности и крупности предвещает поры и низкое качество пеллета.

В температурных диапазонах оптимальная влажность сырья рассчитывается как 12-18%. Соблюдение температурных режимов напрямую зависит на выделение лигнина, что в своих свойствах лигнин играет роль связующего.

В дальнейших исследованиях будут направлены на испытания теплотворности и механических свойств полученных пеллетов.

1. Авштолис В.И. Брикеты и пеллеты с точки зрения бизнеса / Что выгоднее производить. ООО «ПИНИБРИКЕТ», 2010г., г. Санкт-Петербург
2. Биоэнергия: технология, термодинамика.  Д.Бойлз, М., Агропромиздат,  1987 г.,187 с.
3. Технологическая платформа «биоэнергетика» Москва, 2012
4. Биотопливо и энергия для развития страны// Наука в России. 2012. № 4. С. 28-32.
5. Sims R.E.H., Mabee W., Saddler J.N., Taylor M. An overview of second generation biofuel technologies// Bioresource Technology. 2010. V. 101. P.1570-1580.

Все статьи автора «Алтынова Асем Ериковна»