Pour les producteurs utilisant des produits divers, une matière première hétérogène mélangeant spécifiquement des matériaux de bois conventionnels avec des résidus agricoles abrasifs tels que la balle de riz, paille fibreuse, et la luzerne collante, les exigences techniques du broyeur à pellets sont considérablement accrues. Notre analyse chez Lansonmachines conclut que l'équipement de granulation standard est inadéquat pour cette application multi-matériaux. La conclusion définitive pour une granulation réussie et durable de ce large spectre de biomasse est l'intégration obligatoire d'une filière fabriquée en acier inoxydable à haute teneur en chrome (4Cr13) couplée à un moteur à engrenage hélicoïdal à facteur de service élevé. Cette combinaison permet d'atténuer l'usure abrasive sévère induite par la silice contenue dans les balles de riz et d'obtenir l'immense résultat escompté, un couple stable nécessaire pour surmonter la faible densité en vrac et la forte résistance au retour élastique de la paille traitée. Cet article fournit un plan technique pour la sélection et l'utilisation du granulateur motorisé approprié afin d'obtenir des granulés de qualité constante à partir de ces sources exigeantes.

Caractéristiques principales

Matières premières	Biomasse, herbe, écorce de riz, sciure de bois, tige de coton...	les principaux arguments de vente	Productivité élevée
composantes essentielles	Roulement, engrenage, moteur	tension	380 V, 110 V, 220 V
garantie	1 an	rapport d'essai des machines	Fourni
inspection de sortie vidéo	Fourni	diamètre des granulés (mm)	6 – 12
rendement (kg/h)	800 - 5000 kg/h	lieu d'origine	Henan, Chine
puissance du moteur (kw)	55	Poids (kg)	3500
nom de marque	Lanson	dimension(1*l*h)	1800*1000*1780

1. Les défis techniques complexes de la granulation de diverses biomasses

Transformation d'une combinaison de bois, la luzerne, la balle de riz, et de la paille dans un seul et même moulin à granulés introduit trois contraintes métallurgiques et mécaniques fondamentales que peu de machines standard sont conçues pour supporter. L'exploitation réussie d'un broyeur avec cette gamme de matières premières est un exercice de gestion des extrêmes.

La triple menace qui pèse sur les machines

1. Abrasivité de la silice (écorce de riz) : Les enveloppes de riz possèdent une concentration naturellement élevée de silice (dioxyde de silicium), dépassant souvent 15% de la teneur en cendres. Celui-ci agit comme un agent de coupe microscopique, érodant agressivement les trous des filières et les coquilles des rouleaux. Ce matériau à lui seul impose un changement de métallurgie.

2. Résilience des fibres et faible densité (paille) : Paille, notamment la paille de céréales, fait preuve d'une immense résistance structurelle et d'une faible densité. Cet effet de “retour élastique” nécessite une force de compression extrêmement élevée pour compacter les fibres suffisamment étroitement pour que la lignine soit activée et liée de manière permanente, exigeant un couple maximal du moteur.

3. L'adhérence des protéines et des graisses (luzerne) : La luzerne est riche en protéines, qui, lorsqu'il est chauffé, devient collant. Si le taux de compression est trop élevé, le matériau surchauffe, obstrue les trous de la matrice, et déclenche une réaction chimique qui peut provoquer une corrosion interne de la matrice.

2. Le rôle critique de la métallurgie des filières dans la manipulation de matières premières multiples

En tant qu'expert en matériaux, J'insiste sur le fait que le choix entre un acier allié commun (comme le 20CrMnTi) et un acier inoxydable n'est pas facultatif lorsqu'il s'agit d'un produit à forte teneur en cendres, biomasse à haute teneur en silice, comme la balle de riz.

Mandater l'acier inoxydable à haute teneur en chrome (4Cr13)

Lansonmachines précise Acier inoxydable 4Cr13 pour tout granulateur dédié à la biomasse agricole mélangée.

Matériau de la matrice	Caractéristiques principales	Aptitude à la biomasse mixte	Limitation
Acier allié 20CrMnTi	Dureté extrême de la surface (60-62 HRC)	Médiocre (très sensible à l'abrasion de la silice)	Usure rapide de la matrice ; nécessite un remplacement fréquent.
Acier allié 40Cr	Ténacité et dureté équilibrées	Insatisfaisant (se corrode avec les aliments riches en protéines)	Risque de corrosion lié aux sous-produits de combustion de la luzerne et des protéines.
Acier inoxydable 4Cr13	Teneur élevée en chrome (>12%)	Excellent (résiste à l'abrasion et à la corrosion)	Dureté de la surface légèrement inférieure.

Gestion de l'érosion du trou de coulée

La silice contenue dans la balle de riz attaque les parois des trous de la filière par des micro-piqûres. La teneur élevée en chrome du 4Cr13 forme une couche d'oxyde protectrice qui résiste chimiquement à cette action de coupe abrasive, prolongeant de manière significative la durée de vie de la matrice jusqu'à 400 heures par rapport à l'acier allié standard sous une charge identique.

3. Protocoles de prétraitement des résidus agricoles

L'échec opérationnel le plus courant est dû à une préparation inadéquate de la biomasse non ligneuse. Le granulateur est une presse, pas une déchiqueteuse.

Réduction de la taille : Surmonter la longueur des fibres

La paille et les longues tiges de luzerne doivent être réduites. Les broyeurs de bois standard sont insuffisants. A broyeur à marteaux est une composante obligatoire en amont.

• Exigence en matière de paille : Les fibres doivent être réduites à une longueur moyenne de 3 à 5 mm. Les fibres plus longues s'emmêleront à l'entrée de la filière, provoquant un “pontage” sur la face de l'outil et empêchant une compression uniforme.

• Écorce de riz : En raison de sa finesse, La balle de riz ne nécessite qu'un criblage pour éliminer les contaminants inorganiques étrangers (pierres), les déchets métalliques) avant le conditionnement.

Mandat de conditionnement de l'humidité

Alors que le bois a besoin de 12%-15% d'humidité, Les matériaux agricoles ont des besoins uniques :

• Paille : Nécessite un conditionnement à la vapeur ou une humidité plus élevée (jusqu'à 18%) pour assouplir la structure dure de la cellulose et améliorer la plasticité.

• Luzerne : Doit être étroitement contrôlé à 10%-12%. L'excès d'humidité accentue l'effet collant, entraînant l'encrassement de la filière.

4. Réglage du taux de compression (CR) pour des matières premières variables

Le plus grand défi mécanique d'un broyeur multi-produits est la nécessité de régler instantanément les taux de compression (CR), définie comme la longueur utile effective du canal de la filière, $L$, divisé par le diamètre de l'alésage, $D$, ou $L/D$).

Le spectre du taux de compression

Un producteur qui passe d'un matériau à l'autre ne peut pas utiliser une seule filière. Le CR doit être soigneusement adapté.

Matières premières	Exigence en matière de CR (L/D)	Raison
Écorce de riz	Faible (3.0 - 4.0)	Densité naturelle élevée ; empêche la carbonisation par frottement.
Luzerne	Moyen (4,5 - 5,5)	Fournit la densification nécessaire tout en évitant l'épuisement des protéines.
Sciure de bois	Moyenne-élevée (5.5 - 6.5)	Nécessaire pour activer la lignine ; densité standard du bois.
Paille	Haut (6,5 - 7,5)	Surmonte l'extrême élasticité des fibres et la faible densité apparente.

Aperçu opérationnel : Pour les granulateurs qui traitent les quatre matériaux, nous recommandons généralement un Moulin à filière plate. La conception de la filière plate permet de changer de filière plus rapidement (quelques heures au lieu de quelques jours) que les grands systèmes à filière annulaire, ce qui permet de changer la plaque de la filière pour répondre aux exigences en matière de CR de la matière première actuelle.

5. Sélection du moteur et dynamique de la transmission (la contrainte “avec moteur”)

Le moteur et la boîte de vitesses sont les composants non consommables les plus importants. Ils déterminent la capacité du broyeur à supporter le couple maximal requis pour des matériaux tels que la paille.

Le facteur service Condition préalable

En raison de l'intermittence, les charges de choc élevées créées par le traitement de matières premières incohérentes (par ex.g., touffes de luzerne humide ou nœuds de bois denses), le moteur électrique doit être considérablement surdimensionné.

• Moteurs industriels standard : Facteur de service (SF) de 1.0 à 1.15.

• Lansonmachines Mandat pour la biomasse mixte : Un moteur avec un SF de 1,5 ou plus. Cela garantit que les enroulements du moteur peuvent supporter les conditions de surcharge continue qui se produisent lorsque le moulin tente de densifier de la paille très résistante.

Ingénierie des boîtes de vitesses

La boîte de vitesses, pas le moteur, est responsable de la conversion de la rotation à grande vitesse en un couple à grande force. A transmission par engrenages hélicoïdaux n'est pas négociable.

• Efficacité : Les engrenages hélicoïdaux sont 95% à 98% efficaces dans le transfert de puissance, assurer la stabilité, une sortie de couple non fluctuante.

• Répartition de la charge : Leurs dents inclinées s'engrènent plus progressivement et en douceur que les engrenages droits, amortissant efficacement le choc mécanique subi par les rouleaux lorsqu'ils rencontrent une résistance soudaine. Les roulements de l'arbre principal sont ainsi considérablement protégés, qui sont très sensibles aux défaillances dues à la fatigue.

6. Analyse comparative des types de broyeurs à granulés pour les matières premières mixtes

Choisir entre un Granulateur à filière plate et un Granulateur à filière annulaire est une décision purement liée à la production et à la flexibilité de ces matériaux.

Fonctionnalité	Granulateur à filière plate	Granulateur à filière annulaire
Plage de sortie	Faible à moyen (50 - 800 kg/h)	Élevée (1 - 20+ tonnes/h)
Flexibilité de la CR	Excellent (Easy Die Swap)	Médiocre (le remplacement des matrices est complexe et prend du temps)
Alimentation verticale	Supérieure pour les matériaux légers et pelucheux (paille/bouc)	S'appuie sur la force centrifuge (risque de formation de ponts)
Accès à l'usure des matrices	Simplicité (plaque de découpe inversée, nettoyage facile)	Difficile (boîtier lourd, outils spécialisés nécessaires)

Conclusion : Pour un fonctionnement polyvalent permettant de passer d'un matériau à l'autre et nécessitant des CR différents, les Granulateur à filière plate motorisé offre une souplesse opérationnelle et une simplicité d'entretien que les broyeurs à anneaux industriels à grande échelle ne peuvent égaler.

7. Stratégies opérationnelles pour maximiser le rendement et la durabilité

Pour obtenir des performances élevées, il faut gérer le thermique, mécanique, et l'environnement chimique à l'intérieur de la chambre de broyage.

La fenêtre de gestion thermique

La lignine (dans le bois) et les protéines (dans la luzerne) ont besoin de chaleur pour se plastifier et se lier.

• Activation de la lignine : Besoins $80^{\circ}\text{C}$ à $120^{\circ}\text{C}$.

• Coagulation des protéines : Besoin de $70^{\circ}\text{C}$ à $90^{\circ}\text{C}$.Le maintien d'une température interne optimale est primordial. Si le broyeur fonctionne à froid (en raison d'une humidité excessive), la liaison échoue. S'il est trop chaud (en raison d'une friction élevée), le matériau se carbonise. La surveillance de la température des paliers est une condition préalable essentielle pour éviter l'emballement thermique.

L'utilisation d'agents liants

Alors que le bois utilise sa propre lignine, la paille et la balle de riz bénéficient souvent de liants exogènes pour améliorer l'indice de durabilité des granulés (PDI).

• Écorce de riz : 1% à 2% l'ajout d'argile bentonite ou de matériaux à forte teneur en amidon (tels que la farine de déchets) augmente considérablement le PDI en comblant les vides microscopiques causés par la silice.

• Paille : De petites quantités d'huile végétale (0.5%) agissent comme un lubrifiant, réduisant le frottement de la matrice et permettant à la machine de fonctionner avec un CR plus élevé sans surchauffe, améliorant ainsi le compactage.

8. Analyse de la qualité des granulés selon les différents types de biomasse

La qualité des granulés finis doit être mesurée par rapport à l'application visée (combustible), alimentation, ou de la literie).

Mesures de qualité pour des granulés divers

 

Type de granulés	Application cible	Mesure clé de la qualité	Fourchette prescrite
Bois	Chauffage/Combustible	Pouvoir calorifique inférieur (PCI)	$17-19 \text{ MJ/kg}$
Écorce de riz	Chauffage/Combustible	Teneur en cendres	$\text{High (5-15%)}$
Paille	Literie/combustible	Indice de durabilité des granulés (PDI)	$>96\%$
Luzerne	Alimentation animale	Teneur en protéines	$15-20\%$

Contrôle des cendres : Lors de la transformation de la balle de riz, les granulés obtenus ont une teneur élevée en cendres. Le producteur doit s'assurer que le marché accepte ce combustible à forte teneur en cendres et ajuster l'équipement de combustion en conséquence. Il s'agit d'un facteur critique souvent négligé par les nouveaux exploitants.

9. Dépannage et prévention des défaillances courantes

Dans un granulateur motorisé traitant de la biomasse mélangée, les défaillances sont spécifiques au matériau le plus difficile actuellement traité.

Colmatage de la filière (paille et luzerne)

• Cause : La cause la plus fréquente est la formation de ponts de fibres (paille) ou un matériau trop collant (luzerne).

• Remède : Utiliser immédiatement la procédure d'arrêt “mélange d'huile” (huile, sable, sciure de bois) pour lubrifier et faire sortir l'obstruction. Vérifier rigoureusement le taux d'humidité de la matière première avant de redémarrer.

Rupture prématurée des paliers (écorce de riz)

• Cause : Poussière de silice microscopique contournant les joints et contaminant les roulements des rouleaux et de l'arbre principal.

• Remède : Passer à des roulements avec des joints à triple lèvre. Mettre en place un système de lubrification automatique qui purge fréquemment les contaminants avec de la graisse fraîche. Les programmes de lubrification manuelle sont insuffisants pour les environnements très poussiéreux.

Sous-capacité/surcharge du moteur

• Cause : Fonctionnement avec la mauvaise plaque de matrice (par ex.g., l'utilisation d'une filière luzerne à faible CR pour une paille à CR élevé). Le moteur peine à pousser le matériau et consomme un courant excessif.

• Remède : Arrêtez l'installation et passez à la plaque de filière avec le taux de compression correct pour la matière première en cours d'utilisation.

10. Viabilité économique et retour sur investissement (ROI)

Le retour sur investissement est le plus important pour le traitement de diverses matières premières, car il permet de convertir des produits de faible valeur, Les flux de déchets générateurs de coûts d'élimination sont souvent répartis en trois catégories distinctes, les produits à haute valeur ajoutée (carburant, alimentation, literie).

Atténuer les coûts de remplacement des matrices

La plus grande dépense opérationnelle dans la granulation multi-alimentation est le remplacement des filières et des rouleaux en raison de la silice. En imposant le coût le plus élevé Filière en acier inoxydable 4Cr13 d'emblée, l'opérateur minimise le coût de temps d'arrêt et travail associés à un remplacement fréquent, qui dépasse souvent le coût de la pièce consommable elle-même. Les dépenses d'investissement initiales pour le moteur et la matrice de première qualité permettent de réaliser des économies importantes à long terme.

FAQ complète

Q1 : Comment éviter que la silice de la balle de riz ne détruise ma filière ?

Vous devez mandater une filière fabriquée en acier inoxydable à haute teneur en chrome (4Cr13), et non en acier allié standard. En outre, il faut s'assurer que le matériau de l'enveloppe est criblé pour éliminer les particules de quartz/sable les plus grosses et maintenir strictement le taux de compression optimal (faible) pour minimiser les frottements.

Q2 : Puis-je mélanger les quatre matériaux (bois, luzerne, balle de riz, paille) ?

Il n'est pas recommandé. Chaque matériau nécessite un taux d'humidité et un taux de compression optimaux différents. En les mélangeant, on obtient un compromis qui se traduit par des granulés friables de mauvaise qualité et un fonctionnement inefficace de la machine. Traitez-les séparément.

Q3 : Pourquoi mon granulé de paille s'émiette-t-il dès sa sortie du broyeur ?

Cela est généralement dû à un taux de compression insuffisant (la filière est trop fine pour la résilience de la fibre de paille) ou à un conditionnement à la vapeur inadéquat. Les fibres ressortent au lieu de se lier.

Q4 : Un broyeur à moteur est-il plus efficace qu'un modèle à prise de force ?

Oui. Les moteurs électriques fournissent un régime et un couple constants et mesurables, contrairement aux prises de force des tracteurs, qui fluctuent en fonction de la charge du moteur et de la température. Cette stabilité est indispensable pour maintenir les conditions thermiques précises nécessaires à la liaison de diverses biomasses.

Q5 : Quel type de moteur est nécessaire pour ces charges de choc ?

Un moteur électrique triphasé (380V/400V) est standard, mais il doit être de qualité industrielle et associé à un réducteur à engrenages hélicoïdaux, avec un facteur de service (FS) minimum de 1,5.

Q6 : Quel est le risque d'utiliser un taux de compression trop élevé pour la luzerne ?

L'utilisation d'un CR élevé génère une chaleur de friction excessive qui brûle les protéines et les graisses contenues dans la luzerne. Cela encrasse la filière, réduit considérablement la valeur nutritionnelle du granulé et peut provoquer de la corrosion.

Q7 : Dois-je utiliser une filière plate ou une filière annulaire pour le traitement à petite échelle de plusieurs matériaux ?

La filière plate est fortement préférée. Sa conception simple permet à l'opérateur de changer rapidement et à moindre coût la plaque de la filière afin de répondre aux exigences du taux de compression de la matière spécifique traitée (paille, bois ou luzerne).