Für Produzenten, die verschiedene, heterogenes Ausgangsmaterial, insbesondere die Mischung von konventionellem Holz mit abrasiven landwirtschaftlichen Reststoffen wie Reishülsen, faseriges Stroh, und klebriger Luzerne sind die technischen Anforderungen an die Pelletpresse drastisch erhöht. Unsere Analyse bei Lansonmachines kommt zu dem Schluss, dass Standard-Granulieranlagen für diese Multi-Material-Anwendung nicht geeignet sind. Die endgültige Schlussfolgerung für eine erfolgreiche und dauerhafte Granulierung dieses breiten Spektrums von Biomasse ist die zwingende Integration einer Matrize aus hochchromhaltigem Edelstahl (4Cr13) in Verbindung mit einer Motoreinheit mit hohem Wartungsfaktor und Schneckengetriebe. Diese Kombination mildert den durch die Kieselsäure in den Reishülsen hervorgerufenen starken Abrieb ab und sorgt für die immense, stabiles Drehmoment, das erforderlich ist, um die geringe Schüttdichte und den hohen Rückfederungswiderstand des verarbeiteten Strohs zu überwinden. Dieser Artikel enthält eine technische Anleitung für die Auswahl und den Betrieb einer geeigneten Motorgranuliermaschine, um eine gleichbleibende Qualität der Pellets aus diesen anspruchsvollen Quellen zu erzielen.

Wesentliche Merkmale

Rohmaterial	Biomasse, Gras, Reishülsen, Holzsägemehl, Baumwollstängel...	wichtige Verkaufsargumente	Hohe Produktivität
Kernkomponenten	Lager, Getriebe, Motor	Spannung	380 V, 110 V, 220 V
Garantie	1 Jahr	Maschinenprüfbericht	Zur Verfügung gestellt
Video-Ausgangsinspektion	Zur Verfügung gestellt	Pellet-Durchmesser (mm)	6 – 12
Leistung (kg/h)	800 - 5000 kg/h	Herkunftsort	Henan, China
Motorleistung (kw)	55	Gewicht (kg)	3500
Markenname	Lanson	Dimension(1*B*H)	1800*1000*1780

1. Die komplexen technischen Herausforderungen der Granulierung verschiedener Biomassen

Verarbeitung einer Kombination aus Holz, Alfalfa, Reisspelze, und Stroh in einer einzigen Pelletpresse führt zu drei grundlegenden metallurgischen und mechanischen Beanspruchungen, für die nur wenige Standardmaschinen ausgelegt sind. Der erfolgreiche Betrieb einer Schneidmühle mit diesem Einsatzstoffportfolio ist eine Übung im Umgang mit Extremen.

Die dreifache Bedrohung des Maschinenparks

1. Kieselsäure Abrasivität (Reishülse): Reishülsen besitzen einen natürlich hohen Gehalt an Kieselsäure (Siliziumdioxid), häufig mehr als 15% des Aschegehalts. Dieser wirkt wie ein mikroskopisches Schneidmittel, aggressives Erodieren der Matrizenlöcher und Walzenmäntel. Allein dieser Werkstoff erfordert eine Änderung der Metallurgie.

2. Widerstandsfähigkeit der Fasern und geringe Dichte (Stroh): Stroh, insbesondere Getreidestroh, weist eine enorme strukturelle Widerstandsfähigkeit und eine geringe Dichte auf. Dieser “Rückfederungseffekt” erfordert eine extrem hohe Druckkraft, um die Fasern fest genug zu verdichten, damit das Lignin aktiviert und dauerhaft gebunden wird, die dem Motor ein maximales Drehmoment abverlangen.

3. Protein- und Fettklebrigkeit (Alfalfa): Alfalfa (Luzerne) ist reich an Eiweiß, die, wenn sie erhitzt werden, klebrig wird. Wenn das Verdichtungsverhältnis zu hoch ist, das Material überhitzt, die Löcher der Matrizen verstopft, und löst eine chemische Reaktion aus, die zu innerer Korrosion der Matrize führen kann.

2. Die kritische Rolle der Matrizenmetallurgie bei der Handhabung von Multi-Feedstock

Als Materialexperte, Ich möchte betonen, dass die Entscheidung zwischen gewöhnlichem legiertem Stahl (wie 20CrMnTi) und rostfreiem Stahl keine Option ist, wenn es um hohe Asche geht, kieselsäurehaltige Biomasse wie Reishülsen.

Mandatierung von hochchromhaltigem Edelstahl (4Cr13)

Lansonmaschinen spezifiziert Rostfreier Stahl 4Cr13 für jeden Granulator, der für gemischte landwirtschaftliche Biomasse bestimmt ist.

Material der Matrize	Primäres Merkmal	Eignung für gemischte Biomasse	Begrenzung
20CrMnTi Legierter Stahl	Extreme Oberflächenhärte (60-62 HRC)	Schlecht (hohe Anfälligkeit für Kieselsäureabrieb)	Schnelle Abnutzung der Matrize; muss häufig ersetzt werden.
40Cr legierter Stahl	Ausgewogene Zähigkeit und Härte	Unbefriedigend (korrodiert bei eiweißreichem Futter)	Korrosionsrisiko durch Luzerne/Protein-Verbrennungsnebenprodukte.
Rostfreier Stahl 4Cr13	Hoher Chromgehalt (>12%)	Ausgezeichnet (Abrieb- und korrosionsbeständig)	Geringfügig niedrigere erreichbare Oberflächenhärte.

Umgang mit der Erosion von Bohrlöchern

Die Kieselsäure in der Reishülse greift die Wände der Matrizenlöcher durch Mikro-Pitting an. Der hohe Chromgehalt in 4Cr13 bildet eine schützende Oxidschicht, die dieser abrasiven Schneidwirkung chemisch widersteht, Die Lebensdauer der Matrize wird im Vergleich zu normalem legiertem Stahl bei gleicher Belastung um bis zu 400 Stunden verlängert.

3. Vorverarbeitungsprotokolle für landwirtschaftliche Rückstände

Die häufigste Betriebsstörung ist auf die unzureichende Aufbereitung von Nichtholz-Biomasse zurückzuführen. Der Granulator ist eine Presse, kein Schredder.

Größenreduzierung: Überwindung der Faserlänge

Stroh und lange Alfalfa-Stängel müssen reduziert werden. Standard-Holzhackmaschinen sind unzureichend. A Hammermühle ist eine obligatorische vorgelagerte Komponente.

• Strohanforderung: Die Fasern müssen auf eine durchschnittliche Länge von 3 mm bis 5 mm reduziert werden. Längere Fasern verheddern sich am Düseneinlauf, Dies führt zu einer “Brückenbildung” über die Formfläche und verhindert eine gleichmäßige Kompression.

• Reishülse: Aufgrund seiner feinen Beschaffenheit, Reishülsen müssen nur gesiebt werden, um fremde anorganische Verunreinigungen (Steine) zu entfernen, Metallschrotte) vor der Konditionierung.

Mandat zur Feuchtigkeitsaufbereitung

Holz hingegen benötigt 12%-15% Feuchtigkeit, landwirtschaftliche Materialien haben besondere Bedürfnisse:

• Stroh: Erfordert Dampfkonditionierung oder höhere Feuchtigkeit (bis zu 18%), um die harte Zellulosestruktur aufzuweichen und die Plastizität zu verbessern.

• Alfalfa: Muss bei 10%-12% streng kontrolliert werden. Überschüssige Feuchtigkeit verschlimmert die Klebrigkeit, was zum Verschmutzen der Matrizen führt.

4. Abstimmung des Verdichtungsverhältnisses (CR) bei variablen Rohstoffen

Die größte mechanische Herausforderung bei einer Mehrstoffmühle ist die Forderung nach sofort einstellbaren Verdichtungsverhältnissen (CR, definiert als die effektive Arbeitslänge des Werkzeugkanals, $L$, geteilt durch den Bohrungsdurchmesser, $D$, oder $L/D$).

Das Komprimierungsverhältnis-Spektrum

Ein Hersteller, der zwischen diesen Materialien wechselt, kann nicht ein einziges Werkzeug verwenden. Der CR muss sorgfältig angepasst werden.

Ausgangsstoff	CR-Anforderung (L/D)	Grund
Reisspelze	Niedrig (3,0 - 4,0)	Hohe natürliche Dichte; verhindert Verkohlung durch Reibung.
Alfalfa	Mittel (4,5 - 5,5)	Sorgt für die notwendige Verdichtung und verhindert gleichzeitig das Ausbrennen von Proteinen.
Holzsägespäne	Mittel-Hoch (5,5 - 6,5)	Erforderlich zur Aktivierung von Lignin; Standard-Holzdichte.
Stroh	Hoch (6,5 - 7,5)	Überwindet die extreme Elastizität der Fasern und die geringe Schüttdichte.

Operative Einblicke: Für Schneidmühlen, die alle vier Materialien verarbeiten, empfehlen wir in der Regel einen Flachwalzwerk. Die flache Matrizenbauweise ermöglicht im Vergleich zu großen Ringmatrizensystemen einen schnelleren Matrizenwechsel (Stunden statt Tage), so dass die Matrizenplatte entsprechend den CR-Anforderungen des aktuellen Ausgangsmaterials gewechselt werden kann.

5. Motorauswahl und Getriebedynamik (Die “Mit-Motor”-Einschränkung)

Der Motor und das Getriebe sind die folgenreichsten nicht verbrauchbaren Komponenten. Sie bestimmen die Fähigkeit der Mühle, das für Materialien wie Stroh erforderliche Spitzendrehmoment aufrechtzuerhalten.

Der Service-Faktor Voraussetzung

Aufgrund der intermittierenden, hohe Stoßbelastungen durch die Verarbeitung von uneinheitlichen Rohstoffen (z. B.g., Klumpen von nasser Luzerne oder dichte Holzäste), muss der Elektromotor deutlich überdimensioniert sein.

• Standard-Industriemotoren: Service-Faktor (SF) von 1.0 bis 1.15.

• Lansonmachines Mandat für gemischte Biomasse: Ein Motor mit einer SF von 1,5 oder höher. Dadurch wird sichergestellt, dass die Motorwicklungen den ständigen Überlastbedingungen standhalten, die auftreten, wenn die Mühle versucht, hochelastisches Stroh zu verdichten.

Getriebetechnik

Das Getriebe, nicht der Motor, ist für die Umwandlung der hohen Drehgeschwindigkeit in ein hohes Drehmoment verantwortlich. A Schrägstirnradgetriebe ist nicht verhandelbar.

• Effizienz: Schrägverzahnte Getriebe sind 95% bis 98% effizient in der Kraftübertragung, die für Stabilität sorgen, nicht schwankende Drehmomentabgabe.

• Lastverteilung: Ihre schrägen Zähne greifen allmählicher und sanfter ein als bei geradverzahnten Stirnrädern, Dadurch wird der mechanische Stoß, der entsteht, wenn die Rollen auf einen plötzlichen Widerstand treffen, wirksam gedämpft. Dadurch werden die Lager der Hauptwelle erheblich geschützt, die sehr anfällig für Ermüdungsbrüche sind.

6. Vergleichende Analyse von Pelletmühlentypen für gemischtes Ausgangsmaterial

Die Wahl zwischen einer Flachmatrizen-Granulator und eine Ringmatrizen-Granulator ist eine reine Leistungs- und Flexibilitätsentscheidung für diese Materialien.

Merkmal	Flachmatrizen-Granulator	Ringmatrizen-Granulator
Leistungsbereich	Niedrig bis mittel (50 - 800 kg/h)	Hoch (1 - 20+ Tonnen/h)
CR-Flexibilität	Ausgezeichnet (Einfacher Würfeltausch)	Schlecht (der Austausch von Matrizen ist komplex und zeitaufwändig)
Vertikaler Vorschub	Hervorragend geeignet für leichte, flauschige Materialien (Stroh/Zwiebel)	Verlassen sich auf die Zentrifugalkraft (Risiko von Brückenbildung)
Werkzeugverschleiß Zugang	Einfach (Stanzplatte umkehrbar, leichte Reinigung)	Schwierig (schweres Gehäuse, Spezialwerkzeuge erforderlich)

Schlussfolgerung: Für einen vielseitigen Einsatz, bei dem zwischen verschiedenen Materialien gewechselt wird und unterschiedliche CRs benötigt werden, die Motorgetriebener Flachmatrizen-Granulator bietet die betriebliche Flexibilität und Wartungsfreundlichkeit, die große industrielle Ringmühlen nicht bieten können.

7. Betriebliche Strategien zur Maximierung von Durchsatz und Haltbarkeit

Um eine hohe Leistung zu erzielen, muss die Thermik gemanagt werden, mechanisch, und chemischen Umgebung im Inneren der Granulatkammer.

Das Fenster Thermomanagement

Lignin (in Holz) und Eiweiß (in Luzerne) benötigen Wärme, um sich zu verflüssigen und zu binden.

• Lignin-Aktivierung: Benötigt $80^{\circ}\text{C}$ zu $120^{\circ}\text{C}$.

• Eiweißgerinnung: Benötigt $70^{\circ}\text{C}$ bis $90^{\circ}\text{C}$.Die Aufrechterhaltung der optimalen Innentemperatur ist von größter Bedeutung. Wenn der Granulator zu kalt läuft (aufgrund von zu hoher Feuchtigkeit), schlägt die Bindung fehl. Wenn sie zu heiß läuft (aufgrund hoher Reibung), verkohlt das Material. Die Überwachung der Lagertemperatur ist eine wesentliche Voraussetzung für die Vermeidung von thermischem Durchgehen.

Die Verwendung von Bindemitteln

Holz hingegen nutzt sein eigenes Lignin, Stroh und Reishülsen profitieren häufig von exogenen Bindemitteln zur Verbesserung des Pellet Durability Index (PDI).

• Reishülse: Die Zugabe von Bentonit-Ton oder stärkereichem Material (z. B. Abfallmehl) zwischen 1% und 2% erhöht den PDI erheblich, indem die durch Kieselsäure verursachten mikroskopischen Hohlräume gefüllt werden.

• Stroh: Geringe Mengen an Pflanzenöl (0.5%) wirken wie ein Schmiermittel, Dadurch wird die Reibung der Matrize verringert und die Maschine kann mit einem höheren CR-Wert arbeiten, ohne zu überhitzen, wodurch die Verdichtung verbessert wird.

8. Analyse der Pelletqualität bei verschiedenen Biomassearten

Die Qualität der fertigen Pellets muss an der Zielanwendung gemessen werden (Brennstoff, Futtermittel, oder Bettzeug).

Qualitätsmetriken für verschiedene Granulate

 

Pellet Typ	Ziel Anwendung	Schlüsselqualitätsmetrik	Vorgeschriebener Bereich
Holz	Heizung/Kraftstoff	Nettoheizwert (NCV)	$17-19 \text{ MJ/kg}$
Reisspelze	Heizung/Kraftstoff	Aschegehalt	$\text{High (5-15%)}$
Stroh	Bettzeug/Brennstoff	Pellet-Haltbarkeitsindex (PDI)	$>96\%$
Alfalfa	Futtermittel	Eiweißgehalt	$15-20\%$

Prüfung der Asche: Bei der Verarbeitung von Reishülsen entsteht ein Pellet mit hohem Aschegehalt. Der Hersteller muss die Marktakzeptanz für diesen aschereichen Brennstoff ermitteln und die Verbrennungsanlagen entsprechend anpassen. Dies ist ein kritischer Faktor, der von Erstbetreibern oft vernachlässigt wird.

9. Fehlersuche und -vermeidung bei häufigen Fehlern

In einem motorgetriebenen Granulator, der gemischte Biomasse verarbeitet, die Fehler sind spezifisch für das derzeit am schwierigsten zu verarbeitende Material.

Matrizenverstopfung (Stroh und Alfalfa)

• Die Ursache: Die häufigste Ursache sind Faserbrücken (Stroh) oder übermäßig klebriges Material (Luzerne).

• Abhilfe: Sofort das Abschaltverfahren “Ölmischung” anwenden (Öl, Sand, Sägemehl) zum Schmieren und Herausdrücken der Verstopfung. Prüfen Sie den Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials vor der Wiederinbetriebnahme genauestens.

Vorzeitiger Lagerausfall (Reishülse)

• Die Ursache: Mikroskopisch kleiner Silikatstaub, der die Dichtungen umgeht und die Rollen- und Hauptwellenlager verunreinigt.

• Abhilfe: Aufrüstung auf Lager mit Dreilippendichtung. Implementieren Sie ein automatisches Schmiersystem, das Verunreinigungen regelmäßig mit frischem Fett abschmiert. Manuelle Schmierpläne sind für Umgebungen mit hoher Staubbelastung nicht ausreichend.

Unterkapazität/Motorüberlastung

• Die Ursache: Betrieb mit der falschen Lochplatte (z.g., Verwendung einer Luzerne mit niedrigem CR-Wert für Stroh mit hohem CR-Wert). Der Motor hat Mühe, das Material voranzutreiben und verbraucht zu viel Strom.

• Abhilfe: Schalten Sie die Anlage ab und wechseln Sie zur Lochplatte mit dem richtigen Verdichtungsverhältnis für das derzeit verwendete Material.

10. Wirtschaftliche Tragfähigkeit und Investitionsrendite (ROI)

Die Rentabilität ist bei der Verarbeitung verschiedener Rohstoffe am höchsten, da hier geringwertige Stoffe verarbeitet werden, oft mit Entsorgungskosten verbundene Abfallströme in drei verschiedene, Hochwertige Produkte (Kraftstoff, Futtermittel, Einstreu).

Verringerung der Kosten für den Austausch von Matrizen

Der größte betriebliche Aufwand bei der Granulierung mit mehreren Zuführungen ist der Austausch von Düsen und Walzen aufgrund von Kieselsäure. Durch die Beauftragung der teureren Matrize aus rostfreiem Stahl 4Cr13 im Voraus, der Betreiber minimiert die Kosten für Ausfallzeit und Arbeit die mit einem häufigen Austausch verbunden sind, die häufig die Kosten für das Verschleißteil selbst übersteigen. Die anfänglichen Investitionskosten für den Premium-Motor und das Werkzeug führen langfristig zu erheblichen Einsparungen.

Umfassende FAQs

F1: Wie verhindere ich, dass Reishülsenkieselsäure meinen Stumpf zerstört?

Sie müssen eine Matrize aus hochchromhaltigem rostfreiem Stahl (4Cr13) verwenden, nicht aus normalem legiertem Stahl. Stellen Sie außerdem sicher, dass das Schalenmaterial gesiebt wird, um größere Quarz-/Sandpartikel zu entfernen, und halten Sie unbedingt das optimale Verdichtungsverhältnis (niedrig) ein, um die Reibung zu minimieren.

F2: Kann ich alle vier Materialien (Holz, Luzerne, Reishülsen, Stroh) zusammen mischen?

Es wird nicht empfohlen. Jedes Material erfordert einen anderen optimalen Feuchtigkeitsgehalt und ein anderes Verdichtungsverhältnis. Eine Vermischung führt zu einem Kompromiss, der minderwertige, bröckelige Pellets und einen ineffizienten Maschinenbetrieb zur Folge hat. Verarbeiten Sie sie getrennt.

F3: Warum bröckelt mein Strohpellet sofort nach dem Verlassen des Granulators?

Dies ist in der Regel auf ein unzureichendes Verdichtungsverhältnis (die Matrize ist zu dünn für die Elastizität der Strohfaser) oder eine unzureichende Dampfkonditionierung zurückzuführen. Die Fasern federn zurück, anstatt sich zu binden.

F4: Ist eine motorbetriebene Schneidmühle effizienter als ein Modell mit Zapfwelle?

Ja. Elektromotoren liefern konstante, messbare Drehzahlen und Drehmomente, im Gegensatz zu Traktorzapfwellen, die je nach Motorlast und Temperatur schwanken. Diese Stabilität ist zwingend erforderlich, um die genauen thermischen Bedingungen aufrechtzuerhalten, die für die Bindung verschiedener Biomassen erforderlich sind.

F5: Welcher Motortyp ist für diese Stoßbelastungen erforderlich?

Ein Dreiphasen-Elektromotor (380V/400V) ist Standard, aber es muss sich um eine industrietaugliche Einheit handeln, die mit einem Getriebe mit Schrägverzahnung gekoppelt ist und einen Mindestbetriebsfaktor (SF) von 1,5 aufweist.

F6: Welches Risiko besteht bei der Verwendung eines zu hohen Verdichtungsverhältnisses für Alfalfa?

Die Verwendung eines hohen CR-Wertes erzeugt übermäßige Reibungswärme, wodurch der Protein- und Fettgehalt der Luzerne verbrennt. Dadurch wird die Matrize verschmutzt, der Nährwert des Futterpellets wird drastisch reduziert und es kann zu Korrosion kommen.

F7: Sollte ich für die Verarbeitung mehrerer Materialien in kleinem Maßstab eine Flachmatrize oder eine Ringmatrize verwenden?

Die Flachmatrize wird stark bevorzugt. Ihre einfache Konstruktion ermöglicht es dem Bediener, die Matrizenplatte schnell und kostengünstig auszutauschen, um sie an das erforderliche Verdichtungsverhältnis des zu verarbeitenden Materials (Stroh, Holz oder Luzerne) anzupassen.