بالنسبة للمنتجين الذين يستخدمون منتجات متنوعة, المواد الأولية غير المتجانسة وتحديدًا مزج المواد الخشبية التقليدية مع المخلفات الزراعية الكاشطة مثل قشر الأرز, قش ليفي, والبرسيم الحجازي اللزج، ترتفع المتطلبات الهندسية لمطحنة الحبيبات بشكل كبير. يخلص تحليلنا في Lansonmachines إلى أن معدات التكوير القياسية غير كافية لهذا التطبيق متعدد المواد. إن الاستنتاج النهائي للتحبيب الناجح والمستدام عبر هذا الطيف الواسع من الكتلة الحيوية هو الدمج الإلزامي لقالب مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الكروم (4Cr13) إلى جانب مجموعة محرك حلزوني ذو محرك حلزوني عالي عامل الخدمة. هذا المزيج يخفف من التآكل الكاشط الشديد الناجم عن السيليكا في قشور الأرز ويوفر, عزم الدوران المستقر اللازم للتغلب على الكثافة السائبة المنخفضة والمقاومة العالية “للارتداد” للقش المعالج. توفر هذه المقالة مخططًا تقنيًا لاختيار وتشغيل آلة التحبيب المناسبة التي تعمل بمحرك لتحقيق كريات ذات جودة متسقة من هذه المصادر الصعبة.

السمات الرئيسية

المواد الخام	الكتلة الحيوية، والعشب، وقشر الأرز، ونشارة الخشب، وساق القطن،...	نقاط البيع الرئيسية	إنتاجية عالية
المكونات الأساسية	محمل، ترس، محرك، محرك	الفولطية	380 فولت، 110 فولت، 220 فولت
الضمان	1 سنة	تقرير اختبار الماكينات	المقدمة
الفحص والتفتيش الخارجي بالفيديو	المقدمة	قطر الحبيبات (مم)	6 – 12
الناتج (كجم/ساعة)	800 - 5000 كجم/ساعة	مكان المنشأ	خنان، الصين
قوة المحرك (كيلوواط)	55	الوزن (كجم)	3500
اسم العلامة التجارية	لانسون	البُعد (1*ث*ح)	1800*1000*1780

1. التحديات الهندسية المعقدة لتحبيب الكتلة الحيوية المتنوعة

معالجة مزيج من الخشب, البرسيم الحجازي, قشر الأرز, يُدخل القش والقش في مطحنة كريات واحدة ثلاثة ضغوطات معدنية وميكانيكية أساسية لم تصمم سوى القليل من الماكينات القياسية لتحملها. إن التشغيل الناجح لآلة التحبيب بنجاح مع مجموعة المواد الأولية هذه هو تمرين في إدارة الحدود القصوى.

التهديد الثلاثي للآلات

1. كشط السيليكا (قشر الأرز): تحتوي قشور الأرز على تركيز عالٍ طبيعي من السيليكا (ثاني أكسيد السيليكون), غالبًا ما يتجاوز 15% من محتوى الرماد. يعمل هذا كعامل قطع مجهري, تآكل ثقوب القالب وأغلفة الأسطوانة بقوة. هذه المادة وحدها تفرض تغييراً في المعادن.

2. مرونة الألياف والكثافة المنخفضة (القش): القش, خاصة قش الحبوب, تُظهر مرونة هيكلية هائلة وكثافة منخفضة. ويتطلب هذا التأثير “الزنبركي الخلفي” قوة ضغط عالية للغاية لضغط الألياف بإحكام بما يكفي لتنشيط اللجنين والربط الدائم, المطالبة بأقصى عزم دوران من المحرك.

3. ثبات البروتين والدهون (البرسيم الحجازي): يحتوي البرسيم الحجازي (اللوسيرن) على نسبة عالية من البروتين, والتي, عند تسخينها, تصبح لزجة. إذا كانت نسبة الضغط مرتفعة للغاية, تسخن المادة بشكل مفرط, يخدش ثقوب القالب, ويبدأ تفاعل كيميائي يمكن أن يسبب تآكل القالب الداخلي.

2. الدور الحاسم لميتالورجيا القوالب في مناولة اللقيمات المتعددة

كخبير في المواد, أؤكد على أن القرار بين سبائك الصلب الشائعة (مثل 20CrMnTi) والفولاذ المقاوم للصدأ ليس اختياريًا عند التعامل مع الرماد العالي, كتلة حيوية عالية السيليكا مثل قشر الأرز.

تفويض الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الكروم (4Cr13)

تحدد لانسون ماشينز فولاذ مقاوم للصدأ 4Cr13 لأي آلة تحبيب مخصصة للكتلة الحيوية الزراعية المختلطة.

مادة القالب	الميزة الأساسية	ملاءمة الكتلة الحيوية المختلطة	التقييد
سبائك الفولاذ 20CrMnTi	صلابة السطح القصوى (60-62 HRC)	ضعيف (شديد التأثر بتآكل السيليكا)	تآكل سريع للقالب؛ يتطلب الاستبدال المتكرر.
سبائك الصلب 40Cr 40	صلابة وصلابة متوازنة	غير مرضٍ (يتآكل مع العلف عالي البروتين)	مخاطر التآكل من المنتجات الثانوية لاحتراق البرسيم/البروتين.
فولاذ مقاوم للصدأ 4Cr13	نسبة عالية من الكروم (>12%)	ممتاز (يقاوم التآكل والتآكل)	صلابة سطح أقل قليلاً مما يمكن تحقيقه.

إدارة تآكل حفرة القالب

تهاجم السيليكا الموجودة في قشور الأرز جدران ثقوب القوالب من خلال التنقر الدقيق. يشكل المحتوى العالي من الكروم في 4Cr13 طبقة أكسيد واقية تقاوم كيميائيًا حركة القطع الكاشطة هذه, إطالة العمر التشغيلي للقالب بشكل كبير بما يصل إلى 400 ساعة مقارنةً بالسبائك الفولاذية القياسية تحت حمولة مماثلة.

3. بروتوكولات المعالجة المسبقة للمخلفات الزراعية

ينبع الفشل التشغيلي الأكثر شيوعًا من عدم كفاية إعداد الكتلة الحيوية غير الخشبية. آلة التحبيب عبارة عن مكبس, ليست آلة تمزيق.

تقليل الحجم: التغلب على طول الألياف

يجب تقليل القش وسيقان البرسيم الطويلة. آلات تقطيع الخشب القياسية غير كافية. A مطحنة المطرقة هو مكون إلزامي من المنبع.

• متطلبات القش: يجب تقليل الألياف إلى متوسط طول يتراوح بين 3 مم و5 مم. سوف تتشابك الألياف الأطول عند مدخل القالب, مما يسبب “التجسير” عبر وجه القالب ويمنع الضغط المنتظم.

• قشر الأرز نظراً لطبيعتها الجميلة, لا يحتاج قشر الأرز إلا إلى غربلة لإزالة الملوثات غير العضوية الغريبة (الأحجار, الخردة المعدنية) قبل التكييف.

تفويض تكييف الرطوبة

بينما يتطلب الخشب رطوبة 12%-15%, المواد الزراعية لها احتياجات فريدة من نوعها:

• القش: يحتاج إلى تكييف بالبخار أو رطوبة أعلى (حتى 18%) لتليين بنية السليلوز الصلبة وتحسين اللدونة.

• البرسيم الحجازي: يجب أن تبقى تحت رقابة مشددة عند 10%-12%. تؤدي الرطوبة الزائدة إلى تفاقم الالتصاق, مما يؤدي إلى تلوث القالب.

4. ضبط نسبة الضغط (CR) للمواد الخام المتغيرة

يتمثل التحدي الميكانيكي الأكبر في آلة التحبيب متعددة اللقيمات في متطلبات نسب الضغط القابلة للتعديل الفوري (CR), يُعرَّف بأنه طول العمل الفعال لقناة القالب, $L$, مقسومًا على قطر التجويف, $D$P4T, أو $L/D$).

طيف نسبة الضغط

لا يمكن للمنتج الذي يقوم بالتبديل بين هذه المواد استخدام قالب واحد. يجب مطابقة CR بعناية.

اللقيم	متطلبات اتفاقية حقوق الطفل (L/D)	السبب
قشر الأرز	منخفض (3.0 - 4.0)	كثافة طبيعية عالية؛ تمنع التفحم الناتج عن الاحتكاك.
البرسيم الحجازي	متوسط (4.5 - 5.5)	يوفر التكثيف اللازم مع تجنب احتراق البروتين.
نشارة الخشب	متوسط-عالي (5.5 - 6.5)	مطلوب لتنشيط اللجنين؛ كثافة الخشب القياسية.
قش	مرتفع (6.5 - 7.5)	تتغلب على المرونة الشديدة للألياف والكثافة السائبة المنخفضة.

رؤى تشغيلية: بالنسبة للمحببات التي تعالج جميع المواد الأربعة، نوصي عادةً بما يلي ماكينة تفريز القوالب المسطحة. يسهّل تصميم القالب المسطح تغيير القالب بشكل أسرع (ساعات بدلاً من أيام) مقارنةً بأنظمة القوالب الحلقية الكبيرة، مما يجعل من العملي تبديل لوحة القالب لتتناسب مع متطلبات CR للمادة الأولية الحالية.

5. اختيار المحرك وديناميكيات ناقل الحركة (قيد “مع المحرك”)

المحرك وعلبة التروس هما أكثر المكونات غير القابلة للاستهلاك تبعية. فهي تحدد قدرة ماكينة التفريز على تحمل ذروة عزم الدوران المطلوب لمواد مثل القش.

الشرط الأساسي لعامل الخدمة

بسبب التقطيع المتقطع, الأحمال عالية الصدمات الناتجة عن معالجة المواد الأولية غير المتسقة (مثل.g., كتل من البرسيم الحجازي الرطب أو عقد الخشب الكثيفة), يجب أن يكون المحرك الكهربائي كبير الحجم بشكل كبير.

• المحركات الصناعية القياسية: عامل الخدمة (SF) 1.من 0 إلى 1.15.

• تفويض لانسون ماشينز للكتلة الحيوية المختلطة: محرك مزود بـ SF 1.5 أو أكثر. وهذا يضمن قدرة اللفات الحركية على التعامل مع ظروف التحميل الزائد المستمر التي تحدث عندما تحاول الطاحونة تكثيف القش عالي المرونة.

هندسة علبة التروس

علبة التروس, وليس المحرك, مسؤولة عن تحويل الدوران عالي السرعة إلى عزم دوران عالي القوة. A ناقل الحركة الحلزوني غير قابل للتفاوض.

• الكفاءة: التروس الحلزونية من 95% إلى 98% فعالة في نقل الطاقة, توفير الاستقرار, ناتج عزم دوران غير متذبذب.

• توزيع الأحمال: يتم تعشيق أسنانها ذات الزوايا بشكل أكثر تدرجاً وسلاسة من التروس المحفزة ذات القطع المستقيم, تخميد الصدمة الميكانيكية التي تحدث عندما تواجه البكرات مقاومة مفاجئة. وهذا يحمي محامل العمود الرئيسي بشكل كبير, والتي تكون عرضة للإصابة بالإجهاد بشكل كبير.

6. تحليل مقارن لأنواع مطاحن الحبيبات للمواد الأولية المختلطة

الاختيار بين آلة التحبيب بالقالب المسطح و آلة التحبيب بالقوالب الحلقية هو قرار إخراج ومرونة بحتة لهذه المواد.

الميزة	آلة التحبيب بالقالب المسطح	آلة التحبيب بالقوالب الحلقية
نطاق الإخراج	منخفض إلى متوسط (50 - 800 كجم/ساعة)	عالية (1 - 20 طن/ساعة فأكثر)
مرونة CR	ممتاز (مبادلة القوالب السهلة)	ضعيف (استبدال القالب معقد ويستغرق وقتًا طويلاً)
التغذية الرأسية	متفوقة للمواد الخفيفة والرقيقة (قش/قش القش)	يعتمد على قوة الطرد المركزي (خطر التجسير)
الوصول إلى ارتداء القوالب	بسيط (عكس لوحة القالب، سهولة التنظيف)	صعب (مبيت ثقيل وأدوات متخصصة مطلوبة)

الخلاصة: من أجل عملية متعددة الاستخدامات للتبديل بين مواد مختلفة وتتطلب معالجات CR مختلفة, فإن آلة تحبيب القوالب المسطحة المسطحة التي تعمل بمحرك توفر خفة الحركة التشغيلية وبساطة الصيانة التي لا يمكن لمطاحن الحلقات الصناعية الكبيرة الحجم أن تضاهيها.

7. الاستراتيجيات التشغيلية لتحقيق أقصى قدر من الإنتاجية والمتانة

يتطلب تحقيق الأداء العالي إدارة الحرارة, ميكانيكية, والبيئة الكيميائية داخل غرفة التحبيب.

نافذة الإدارة الحرارية

يحتاج اللجنين (في الخشب) والبروتين (في البرسيم) إلى حرارة للتلدين والربط.

• تنشيط اللجنين: الاحتياجات $80^{\circ}\text{C}$ إلى $120^{\circ}\text{C}$.

• تخثر البروتين: يحتاج إلى $70^{\circ} \tP4T70^{\circ}\text{C}{C}$ إلى $90^{\circ}\text{C}$.الحفاظ على درجة الحرارة الداخلية المثلى أمر بالغ الأهمية. إذا كان جهاز التحبيب يعمل باردًا (بسبب الرطوبة الزائدة)، يفشل الربط. إذا تم تشغيله ساخنًا جدًا (بسبب الاحتكاك العالي)، فإن المادة تتآكل. تُعد مراقبة درجة حرارة المحمل شرطًا أساسيًا لمنع الهروب الحراري.

استخدام عوامل الربط

بينما يستخدم الخشب اللجنين الخاص به, غالبًا ما يستفيد القش وقشر الأرز من المجلدات الخارجية لتحسين مؤشر متانة الحبيبات (PDI).

• قشر الأرز 1% إلى 2% إضافة طين البنتونيت أو المواد عالية النشا (مثل دقيق النفايات) يزيد بشكل كبير من معامل التجزئة الرقمي الشخصي عن طريق ملء الفراغات المجهرية التي تسببها السيليكا.

• القش: كميات صغيرة من الزيت النباتي (0.5%) بمثابة مادة تشحيم, تقليل الاحتكاك بالقالب والسماح بتشغيل الماكينة بعزم دوران أعلى دون ارتفاع درجة الحرارة, وبالتالي تحسين الضغط.

8. تحليل جودة الحبيبات عبر أنواع الكتلة الحيوية المختلفة

يجب قياس جودة الحبيبات النهائية مقابل الاستخدام المستهدف (الوقود, الخلاصة, أو الفراش).

مقاييس الجودة للحبيبات المتنوعة

 

نوع الحبيبات	التطبيق المستهدف	مقياس الجودة الرئيسي	النطاق المأذون به
خشب	التدفئة/الوقود	صافي القيمة الحرارية (NCV)	$17-19 \-{{م.ج/كجم}$
قشر الأرز	التدفئة/الوقود	محتوى الرماد	$\text{High (5-15%)}$
قش	الفراش/الوقود	مؤشر متانة الحبيبات (PDI)	$> 96\%$
البرسيم الحجازي	علف الحيوانات	محتوى البروتين	$15-20\%$

فحص الرماد: عند معالجة قشر الأرز، فإن الحبيبات الناتجة ستحتوي على نسبة عالية من الرماد. يجب على المنتج التأكد من قبول السوق لهذا الوقود عالي الرماد وتعديل معدات الاحتراق وفقًا لذلك. وهذا عامل حاسم غالبًا ما يهمله المشغلون لأول مرة.

9. استكشاف الأعطال الشائعة وإصلاحها ومنع حدوثها

في آلة التحبيب التي تعمل بمحرك لمعالجة الكتلة الحيوية المختلطة, الأعطال خاصة بأصعب المواد التي تتم معالجتها حاليًا.

انسداد القالب (القش والبرسيم الحجازي)

• السبب: السبب الأكثر شيوعًا هو انسداد الألياف (القش) أو المواد اللزجة بشكل مفرط (البرسيم).

• العلاج: استخدم على الفور إجراء إيقاف تشغيل “مزيج الزيت” (الزيت, الرمل, نشارة الخشب) لتليين وإزالة الانسداد بالقوة. افحص محتوى رطوبة اللقيم بدقة قبل إعادة التشغيل.

فشل المحمل المبكر (قشر الأرز)

• السبب: غبار السيليكا المجهري الذي يتجاوز موانع التسرب ويلوث الأسطوانة ومحامل العمود الرئيسي.

• العلاج: قم بالترقية إلى المحامل المزودة بموانع تسرب ثلاثية الشفاه. تنفيذ نظام تشحيم أوتوماتيكي يقوم بتطهير الملوثات بشكل متكرر بشحوم جديدة. جداول التشحيم اليدوي غير كافية للبيئات عالية الغبار.

نقص السعة/الحمل الزائد للمحرك

• السبب: التشغيل بلوحة القالب الخطأ (هـ.g., باستخدام قالب البرسيم الحجازي المنخفض الكربون لقش عالي الكربون). يكافح المحرك لدفع المادة ويسحب تيارًا زائدًا.

• العلاج: إيقاف التشغيل والتبديل إلى لوحة القالب بنسبة الضغط الصحيحة للمادة الأولية التي يتم تشغيلها حاليًا.

10. الجدوى الاقتصادية والعائد على الاستثمار (ROI)

يكون عائد الاستثمار أقوى ما يكون في معالجة المواد الأولية المتنوعة لأنه يحول المواد منخفضة القيمة, في كثير من الأحيان إلى ثلاثة مجاري نفايات ذات تكلفة التخلص من النفايات إلى ثلاثة مجاري نفايات متميزة, المنتجات عالية القيمة (الوقود, الخلاصة, الفراش).

تخفيف تكلفة استبدال القالب

أكبر نفقات تشغيلية في التحبيب متعدد التغذية هي استبدال القالب والأسطوانة بسبب السيليكا. من خلال فرض التكلفة الأعلى قالب من الفولاذ المقاوم للصدأ 4Cr13 مقدماً, يقلل المشغل تكلفة وقت التوقف عن العمل و المخاض المرتبطة بالاستبدال المتكرر, والتي غالبًا ما تفوق تكلفة القطعة المستهلكة نفسها. تحقق النفقات الرأسمالية الأولية للمحرك والقالب المتميز وفورات كبيرة على المدى الطويل.

الأسئلة الشائعة الشاملة

س1: كيف يمكنني منع سيليكا قشر الأرز من تدمير القالب الخاص بي؟

يجب عليك انتداب قالب مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الكروم (4Cr13)، وليس من سبائك الفولاذ القياسية. وبالإضافة إلى ذلك، تأكد من غربلة مادة القشر لإزالة جزيئات الكوارتز/الرمل الأكبر حجمًا والحفاظ بدقة على نسبة الضغط المثلى (منخفضة) لتقليل الاحتكاك.

س2: هل يمكنني مزج المواد الأربعة (الخشب، البرسيم، قشر الأرز، القش) معًا؟

لا يوصى بذلك. تتطلب كل مادة مستوى رطوبة ونسبة ضغط مثالية مختلفة. ويؤدي مزجها إلى حل وسط يؤدي إلى جودة منخفضة وكريات متفتتة وتشغيل غير فعال للماكينة. قم بمعالجتها بشكل منفصل.

السؤال 3: لماذا تتفتت حبيبات القش الخاصة بي فور خروجها من آلة التحبيب؟

ويرجع ذلك عادةً إلى عدم كفاية نسبة الضغط (القالب رقيق جدًا بالنسبة لمرونة ألياف القش) أو عدم كفاية التكييف بالبخار. تتراجع الألياف إلى الخلف بدلاً من أن تتماسك.

س4: هل آلة التحبيب التي تعمل بمحرك أكثر كفاءة من طراز PTO؟

نعم. توفر المحركات الكهربائية عدد دورات في الدقيقة وعزم دوران ثابت وقابل للقياس، على عكس الجرارات ذات مقابض التحكم الآلي PTO، التي تتقلب مع حمل المحرك ودرجة الحرارة. هذا الثبات ضروري للحفاظ على الظروف الحرارية الدقيقة المطلوبة لربط الكتلة الحيوية المتنوعة.

س5: ما نوع المحرك اللازم لهذه الأحمال الصدمية؟

يعد المحرك الكهربائي ثلاثي الأطوار (380 فولت/400 فولت) قياسيًا، ولكن يجب أن يكون وحدة من الدرجة الصناعية مقترنًا بعلبة تروس تستخدم تروسًا حلزونية وتمتلك عامل خدمة (SF) بحد أدنى 1.5.

س6: ما هي مخاطر استخدام نسبة ضغط عالية جدًا للبرسيم الحجازي؟

سيؤدي استخدام درجة حرارة احتكاك عالية إلى توليد حرارة احتكاكية مفرطة، مما يتسبب في احتراق محتوى البروتين والدهون في البرسيم. وهذا يفسد القالب، ويقلل بشكل كبير من القيمة الغذائية لحبيبات العلف، وقد يتسبب في التآكل.

س7: هل يجب استخدام قالب مسطح أم قالب حلقي للمعالجة صغيرة الحجم ومتعددة المواد؟

يُفضل القالب المسطح بشدة. يسمح تصميمها البسيط للمشغل بتبديل صفيحة القالب بسرعة وفعالية من حيث التكلفة لتتناسب مع متطلبات نسبة الضغط للمواد المحددة التي تتم معالجتها (القش أو الخشب أو البرسيم).