كيفية صنع حبيبات الخشب من رقائق الخشب

تحويل رقائق الخشب إلى حبيبات خشبية عالية الجودة أمر بسيط من الناحية التقنية، ولكنه يتطلب مراقبة دقيقة لحجم الجسيمات والرطوبة ودرجة الحرارة، بالإضافة إلى سلسلة المعدات المناسبة: التقطيع، الطحن، التجفيف إلى حوالي 8-12 في المائة رطوبة، التكوير باستخدام قالب وأسطوانة متطابقين بشكل صحيح، التبريد والغربلة، وأخيراً التعبئة. عندما يتم إدارة هذه العناصر، تعمل الحبيبات بشكل موثوق للتدفئة والاستخدامات الصناعية ويمكن إنتاجها بشكل فعال من حيث التكلفة على نطاق واسع.

1. لماذا يتم تحويل رقائق الخشب إلى كريات؟

تحويل الرقائق إلى حبيبات يحول الكتلة الحيوية منخفضة القيمة أو الصعبة المعالجة إلى وقود كثيف وموحد ذو رطوبة منخفضة وحجم متسق ومحتوى طاقة يمكن التنبؤ به. تتدفق الحبيبات وتقاس بسهولة في الأنظمة الآلية وتزيد من كثافة الطاقة لكل وحدة حجم مقارنة بالرقائق الخام، مما يقلل من تكلفة النقل لكل وحدة حرارية ويفتح أسواقًا للتدفئة بالتجزئة والغلايات التجارية والاحتراق الصناعي. يوفر هذا التحول مزايا لوجستية وطلبًا تجاريًا أوسع للموردين.

2. نظرة عامة على سير الإنتاج

عادةً ما تتبع خطوط إنتاج الحبيبات القوية للرقائق المراحل التالية:

1. الاستلام والتخزين.

2. التقطيع الأولي وإزالة الأجسام الغريبة.

3. تقليل الحجم إلى جزيئات دقيقة (مطحنة مطرقة أو مطحنة).

4. الغربلة لإزالة الأجزاء الكبيرة الحجم.

5. تقليل الرطوبة في المجفف إلى مستوى التكوير المستهدف.

6. التكوير في مطحنة تكوير ذات قالب حلقي أو مسطح.

7. التبريد والتقسية لتثبيت القوة الميكانيكية.

8. غربلة لإزالة الجسيمات الدقيقة والحبيبات الصغيرة الحجم.

9. التعبئة والتغليف أو التعبئة في أكياس أو التحميل السائب للنقل.

تؤثر كل مرحلة على متانة الحبيبات النهائية وقيمتها الحرارية ومحصولها. تؤكد أدلة الصناعة ودراسات الحالات العملية في المصانع على أن خطوات التجفيف والطحن هي خطوات حاسمة لجودة الحبيبات.

3. اختيار المواد الخام ومعايير الجودة

ليست جميع الرقائق مناسبة بنفس الدرجة. السمات الرئيسية التي يجب تقييمها قبل الإنتاج:

• الأنواع وأنواع الأخشاب: غالبًا ما تتميز حبيبات الخشب الصلب بكثافة أكبر وحرق أبطأ، بينما يوفر الخشب اللين مواد رابطة غنية بالراتنج في بعض الأنواع. اختر المواد الأولية بناءً على الخصائص المطلوبة للحبيبات.

• مستوى الملوثات: المعدن والصخور والرمل والبلاستيك الأجنبي أو التربة ستتلف المطاحن والقوالب ويجب إزالتها بواسطة المغناطيس وفواصل الهواء والغربلة.

• الرطوبة الأولية: يمكن أن تكون الرقائق الطازجة رطبة بنسبة 30-60 في المائة. يقلل التجفيف المسبق أو الخلط مع مادة أكثر جفافًا من حمل المجفف.

• هندسة الجسيمات: الرقائق خشنة؛ يتطلب تشكيل الحبيبات جزيئات دقيقة يقل حجمها عن 3 ملم تقريبًا من أجل ضغط متسق، لذا يلزم طحن فعال.

نصيحة عملية: قم بإعداد فحص وارد لتسجيل الأنواع والرطوبة والملوثات حتى تتمكن من تحديد ما إذا كانت الدفعة تحتاج إلى معالجة مسبقة إضافية.

4. المعالجة المسبقة: التقطيع والطحن والغربلة

يجب تقليل حجم رقائق الخشب الناتجة عن معالجة جذوع الأشجار أو بقايا الغابات إلى حجم الجسيمات المناسب لمصنع الحبيبات. وتتمثل السلسلة النموذجية في التقطيع → الطاحونة المطرقية/الطاحونة السكينية → الغربال الاهتزازي.

• تشيبر: يحول القطع الكبيرة والأغصان إلى رقائق سهلة التعامل من أجل مزيد من الطحن. اختر حجم آلة التقطيع المناسب لموادك الأولية وإنتاجيتك.

• مطحنة المطرقة: تستخدم معظم مصانع الحبيبات مطحنة مطرقة لإنتاج علف يشبه المسحوق. يجب أن يكون متوسط حجم الجسيمات أقل من 3 مم؛ فالجسيمات التي يزيد حجمها عن ذلك تقلل من تماسك الحبيبات وتزيد من تآكل القالب. تعتمد الكفاءة والتآكل على سرعة الدوار وتكوين المطرقة.

• الشاشات والمصنفات: هذه القطع الكبيرة الحجم المنفصلة التي قد تتطلب طحنًا ثانويًا. يقلل الغربلة الفعالة من الحمل على المجفف وآلة التكوير.

تحويل الرقائق إلى مسحوق ناعم موحد يتطلب طاقة كبيرة ولكنه ضروري؛ فسوء الطحن هو السبب الأكثر شيوعًا لإنتاج حبيبات رديئة الجودة.

5. أهداف التحكم في الرطوبة والتجفيف

الرطوبة هي العامل الأكثر أهمية في جودة الحبيبات. هناك حقيقتان يجب أخذهما في الاعتبار:

• الرطوبة المستهدفة: تهدف معظم العمليات الصناعية إلى الحصول على نسبة رطوبة تتراوح بين 8 و 12 في المائة للكريات الخشبية قبل عملية التكوير؛ حيث يتيح هذا التوازن تلدين اللجنين وإنتاج كريات صلبة. تؤدي الرطوبة العالية إلى انخفاض الإنتاج وقد تؤدي إلى إنتاج كريات متفتتة؛ بينما تؤدي الرطوبة المنخفضة إلى زيادة طاقة الطحن وقد تقلل من قوة التماسك.

• أنواع المجففات: مجففات الأسطوانة ومجففات الحزام شائعة الاستخدام في تجفيف الرقائق. يجب أن يوازن تصميم التجفيف بين الإنتاجية ومصدر الوقود والحرارة المسموح بها في العادم. تستخدم بعض المصانع اللحاء أو الوقود المعالج لتسخين المجففات.

استراتيجية التحكم: مراقبة درجات حرارة المدخل/المخرج واستخدام مستشعرات الرطوبة المدمجة حيثما أمكن ذلك لحماية عمر القالب وجودة الحبيبات. عادةً ما تكون الرطوبة النهائية للحبيبات بعد التبريد حوالي 4-6 في المائة، وهو ما يعتبر مثاليًا للتخزين طويل الأمد.

6. التكوير: الآلات والقوالب والأسطوانات ومعلمات التشغيل

التكوير هو جوهر العملية. يتم استخدام نوعين شائعين من المطاحن:

• آلة تكوير الحلقات: مفضلة في المصانع المتوسطة إلى الكبيرة للحصول على إنتاجية أعلى وتشغيل مستمر لفترة أطول. تقوم قالب حلقي دوار مزود بمجموعات بكرات بضغط المواد من خلال فتحات القالب. تعالج المطاحن ذات القوالب الحلقية رقائق الخشب (بعد الطحن) بكفاءة أكبر وتوفر عمرًا أطول للقالب للاستخدامات الشاقة.

• مطحنة حبيبات مسطحة: أكثر شيوعًا في الإنتاج على نطاق صغير أو منزلي. إنه أبسط ولكن إنتاجيته أقل وعادة ما يتطلب عمالة أكثر كثافة. بالنسبة للرقائق إلى الحبيبات على نطاق واسع، يُفضل استخدام القالب الحلقي.

المعلمات الرئيسية التي يقوم المشغلون بضبطها:

• معدل التغذية وسرعة اللولب للحفاظ على ملء القالب بشكل متسق.

• درجة حرارة القالب يتأثر بالاحتكاك ويمكن أن يساعد في تليين اللجنين.

• ضغط الأسطوانة والتخلص من الجسيمات التي تحدد كثافة الحبيبات.

• حجم فتحة القالب لتلبية قطر الحبيبات المستهدف (عادةً 6 أو 8 أو 10 مم لحبيبات الوقود).

ملاحظة: يحتوي الخشب على مادة اللجنين الطبيعية التي تعمل كمواد رابطة داخلية عند تسخينها وضغطها؛ ولا تحتاج حبيبات الخشب النقية عادة إلى مواد رابطة اصطناعية إذا تم تحقيق الأهداف المحددة للجسيمات والرطوبة.

7. خطوات ما بعد التكوير: التبريد والغربلة والتخزين والتعبئة

بعد البثق، تكون الحبيبات ساخنة وهشة؛ والخطوات الفورية هي:

• التبريد: يعمل المبرد المعاكس على خفض درجة حرارة الحبيبات وتصلب اللجنين السطحي، مما يزيد من المتانة الميكانيكية. كما تصل الحبيبات المبردة إلى توازن رطوبة مستقر.

• الفحص: تقوم الغرابيل الاهتزازية بفصل الجسيمات الدقيقة والغبار. يتم إعادة تدوير الجسيمات الدقيقة إلى المطحنة المطرقية أو مزجها في الدفعات المستقبلية.

• التخزين: يخزن في مستودعات جافة وجيدة التهوية أو في أكياس كبيرة محكمة الإغلاق لتجنب امتصاص الرطوبة والتحلل البيولوجي. يتطلب التخزين بالجملة مراعاة التسخين التلقائي في الأكوام العميقة.

• التعبئة: تزيد أنظمة التعبئة الآلية من كفاءة العمالة؛ ويشيع تحميل البضائع السائبة في الشاحنات أو الحاويات لدى العملاء الصناعيين.

تصميم المصنع الذي يقلل من مناولة المواد بين مكبس الحبيبات والمبرد وآلة التعبئة يقلل من الكسر ويحسن العائد.

8. مقاييس الجودة والاختبارات المعملية

يتوقع العملاء وهيئات المعايير وجود مقاييس جودة قابلة للقياس. تشمل الاختبارات الشائعة ما يلي:

• محتوى الرطوبة بعد التبريد (الهدف 4-6 في المائة للكريات النهائية).

• الكثافة الظاهرية (كجم/م3) – الكثافة العالية تحسن اقتصاديات النقل.

• المتانة أو القوة الميكانيكية المقاسة باختبارات التدحرج؛ القيم المقبولة لكريات الوقود عالية الجودة تتجاوز عادةً 95 في المائة من المتانة.

• محتوى الرماد – كلما كان المعدل أقل كان ذلك أفضل؛ فارتفاع نسبة الرماد يمكن أن يتسبب في تلوث الغلايات.

• القيمة الحرارية (قيمة حرارية أعلى) مقدمة بوحدة MJ/kg أو BTU/lb.

• توزيع حجم الجسيمات ونسبة الجسيمات الدقيقة بعد الفحص.

تختلف المعايير ومواصفات المشتري حسب السوق؛ قم بتبني إجراءات روتينية بسيطة لمراقبة الجودة في المختبر لكل نوبة إنتاج.

9. التخطيط النموذجي للمعدات وتكوينات المصنع

يعتمد تصميم المصنع على الإنتاجية. الوحدات النموذجية لمصنع صغير إلى متوسط الحجم:

• الاستلام والتخزين: حجرات مغطاة، ناقلات وآلات تقطيع

• المطحنة الأولية والمطحنة المطرقية: وحدات التخفيض المرحلي والمغناطيس والشاشات

• خط التجفيف: مجفف أسطواني أو مجفف حزامي مزود بنظام لجمع الغبار ومعالجة الدخان

• جزيرة التكوير: مطحنة (مطاحن) الحبيبات، المغذيات ولوحات التحكم

• التبريد والغربلة: مبرد، شاشة وناقلات إرجاع للغبار الناعم

• التعبئة والتغليف والتكديس: آلة التعبئة، آلة التغليف بالبليت وآلة التغليف بالبلاستيك

للتشغيل المستمر، صمم نظامًا للتكرار في قطع الغيار الهامة: مجموعة قوالب إضافية، بكرات احتياطية، ومطحنة ثانية إذا كان الإنتاج أو تقلب التغذية مرتفعًا. يمكن أن يكون تصميم المصنع معياريًا ليتناسب مع الطلب.

10 - استخدام الطاقة والإنتاجية واعتبارات التكلفة التقريبية

سيختلف الطلب على الطاقة والإنتاجية بناءً على الرطوبة الأولية والأنواع وكفاءة النبات. بعض القواعد العامة:

• خسارة المحصول: ينخفض الحجم والكتلة أثناء التجفيف؛ توقع فقدان ملحوظ في الكتلة عند تحويل الرقائق الخضراء إلى رطوبة الحبيبات.

• استهلاك الطاقة: الطحن والتجفيف والتكوير هي العمليات التي تستهلك الطاقة بشكل رئيسي. التجفيف الفعال واستعادة الحرارة يقللان من تكاليف التشغيل. استخدام بقايا العمليات مثل اللحاء كوقود للمجففات يمكن أن يقلل من فواتير الوقود.

لتخطيط المشروع، قم بإجراء عملية تخطيط للمواد الخام، وحساب حجم المجفف، ونموذج بسيط لعائد الاستثمار يشمل رأس المال اللازم للكسارات، والمطاحن، والمجففات، ومصانع الحبيبات، والمبردات، والغرابيل، والتعبئة، بالإضافة إلى رأس المال العامل للمواد الخام. يعد تقرير جامعة واشنطن وملاحظات الإرشاد الإقليمية مراجع مفيدة لنمذجة الجدوى.

11 - الاعتبارات البيئية والسلامة والاعتبارات التنظيمية

ضع في اعتبارك هذه المتطلبات التشغيلية:

• السيطرة على الغبار ومخاطر الانفجار: تنتج مصانع الحبيبات غبارًا قابلًا للاشتعال. قم بتركيب أنظمة مناسبة لجمع الغبار والتأريض وتنفيس الانفجارات أو إخمادها.

• الانبعاثات من المجففات: يجب أن تتوافق غازات الاحتراق والجسيمات مع تراخيص الهواء المحلية. قد يتطلب الأمر معالجة المداخن في المجففات الصناعية.

• شرعية المصادر: التحقق من قواعد توريد الأخشاب والتزامات الاستدامة التي يطلبها بعض المشترين أو برامج الاعتماد.

• الحماية من الحرائق: التخزين السائب العميق يمكن أن يسخن ذاتيًا؛ راقب درجة الحرارة في الأكوام وصمم إجراءات مقاومة للحريق.

معالجة هذه المشكلات في مرحلة مبكرة يقلل من الاحتكاك التنظيمي ويعزز ثقة المشتري.

12. ملاحظات حول ملاءمة منتجات LansonMachines وشرائها

بالنسبة للعملاء الذين يفكرون في شراء معدات، هناك أسئلة أساسية يجب طرحها لمواءمة العرض ونموذج الأعمال:

• ما هو معدل إنتاجك التصميمي بالطن في الساعة وفي السنة؟

• ما هي جودة الرقائق الواردة وخصائص الرطوبة التي يجب أن نتوقعها؟

• هل ستستخدم وقودًا صناعيًا أم كهرباءً لتشغيل المجفف؟

• هل مستوى الأتمتة والمراقبة عن بعد مطلوبان؟

توفر LansonMachines مكابس الحبيبات والمطاحن المطرقية وخطوط الحبيبات المعيارية بأسعار مصنع متميزة وخيارات تخصيص للمواد الخام والسعة. عند مقارنة الموردين، أعط الأولوية لضمانات صناعة القوالب المعدنية وتوافر قطع الغيار والخدمة المحلية. (يوصى بالرجوع إلى صفحات المواصفات وورقات البيانات الخاصة بالشركة عند الاختيار النهائي).

13- الجداول

الجدول 1: المواصفات المستهدفة النموذجية لحبيبات الخشب (استخدام الوقود)

الجدول 2: مقارنة المعدات – الصغيرة والمتوسطة والكبيرة الحجم

الجدول 3: قائمة مراجعة سريعة لعملية تحويل الرقائق إلى حبيبات

14. الأسئلة الشائعة

1. هل يمكنني صنع حبيبات مباشرة من الرقائق دون طحنها؟
   لا. الرقائق خشنة جدًا بحيث لا يمكن تشكيل كريات متينة منها؛ لذا يلزم استخدام مطحنة مطرقة أو أي جهاز آخر لتقليل الحجم لإنتاج جزيئات يقل حجمها عن 3 مم تقريبًا.

2. ما هي درجة الرطوبة التي يجب أن تكون عليها الرقائق قبل تحويلها إلى حبيبات؟
   استهدف نسبة رطوبة تتراوح بين 8 و12 في المائة عند دخولها إلى مطحنة الحبيبات؛ يجب أن تكون نسبة الرطوبة في الحبيبات النهائية حوالي 4-6 في المائة بعد التبريد.

3. هل يلزم استخدام مواد رابطة في حبيبات الخشب؟
   تعتمد حبيبات الخشب النقي عادةً على اللجنين الطبيعي ولا تتطلب إضافة مواد رابطة إذا كان حجم الجسيمات والرطوبة مناسبين. قد تحتاج بعض المواد الخام منخفضة اللجنين إلى إضافة كمية صغيرة من المادة الرابطة.

4. ما هو نوع مطحنة الحبيبات الأفضل لرقائق الخشب؟
   تُفضل المطاحن ذات القوالب الحلقية لإنتاج الرقائق إلى الحبيبات على نطاق متوسط وكبير لأنها تتعامل مع إنتاجية أعلى وعمليات شاقة.

5. كيف يمكنني التحكم في مخاطر الغبار والانفجار؟
   قم بتركيب نظام قوي لجمع الغبار، وحافظ على نظافة المكان، وقم بصيانة المعدات الأرضية واستخدم فتحات التهوية أو أجهزة إخماد الانفجارات عند الضرورة.

6. ما هي الأنواع التي تصنع أفضل الحبيبات؟
   يمكن أن تنتج كل من الأخشاب الصلبة والأخشاب اللينة حبيبات عالية الجودة؛ ويعتمد اختيار الأنواع على تحمل الرماد والاحتياجات الحرارية والتوافر الإقليمي.

7. ما مقدار الكتلة المفقودة أثناء التجفيف؟
   يحدث فقدان كبير في الوزن عند تجفيف الرقائق الخضراء إلى رطوبة الحبيبات؛ لذا يجب تخطيط كميات المواد الخام وفقًا لذلك. يعتمد مقدار الفقدان الدقيق على الرطوبة الأولية.

8. هل يمكن إعادة استخدام الغرامات؟
   نعم. عادةً ما يتم إعادة تدوير الجسيمات الدقيقة في تغذية الطحن لتحسين العائد. لكن الجسيمات الدقيقة الزائدة تشير إلى وجود مشاكل في المراحل الأولية.

9. هل من الاقتصادي تحويل كميات صغيرة إلى حبيبات؟
   التكوير على نطاق صغير ممكن من الناحية التقنية، ولكنه غالباً ما يكون غير اقتصادي بسبب الطاقة اللازمة للطحن والتجفيف؛ وتفضل اقتصاديات الحجم المصانع المتوسطة أو الكبيرة.

10. كيف يمكنني اختبار جودة الحبيبات؟
    قياس الرطوبة والكثافة الظاهرية والمتانة الميكانيكية ومحتوى الرماد باستخدام طرق الاختبار القياسية؛ إجراء عمليات أخذ العينات الروتينية لكل نوبة عمل.

15. قائمة مرجعية عملية لبدء إنتاج الحبيبات من الرقائق الخشبية

1. رسم خريطة لتوافر المواد الأولية واتجاهات الرطوبة الموسمية.

2. حدد مواصفات الحبيبات المستهدفة لسوقك (القطر، الرماد، السعرات الحرارية).

3. حدد حجم المجفف والمطحنة المطرقية وفقًا للإنتاجية والرطوبة النموذجية للرقائق.

4. اختر حجم مطحنة الحبيبات ذات القالب الدائري بناءً على خطة السعة وساعات التشغيل.

5. دمج وحدات التبريد والغربلة والتعبئة في تدفق المواد.

6. تصميم نظام للتحكم في الغبار والحماية من الحرائق في تخطيط المبنى.

7. تخصيص ميزانية لقطع الغيار ووضع جدول زمني للصيانة الوقائية للقوالب والأسطوانات.

8. قم بتشغيل دفعات تجريبية للتحقق من صحة مراقبة الجودة وتعديل الرطوبة أو الطحن حسب الحاجة.