Для производителей, использующих различные, гетерогенное сырье, специально смешанное с обычными древесными материалами и абразивными сельскохозяйственными отходами, такими как рисовая шелуха, волокнистая солома, и клейкой люцерны, инженерные требования к гранулятору резко возрастают. По результатам нашего анализа в Lansonmachines пришли к выводу, что стандартное оборудование для гранулирования не подходит для работы с несколькими материалами. Окончательный вывод для успешного и продолжительного гранулирования такого широкого спектра биомассы - обязательная интеграция фильеры, изготовленной из высокохромистой нержавеющей стали (4Cr13), в сочетании с двигателем с косозубым редуктором, имеющим высокий коэффициент обслуживания. Эта комбинация смягчает сильный абразивный износ, вызванный кремнеземом в рисовой шелухе, и обеспечивает огромные результаты, стабильный крутящий момент, необходимый для преодоления низкой насыпной плотности и высокого сопротивления “отскоку” переработанной соломы. В этой статье приводится техническая схема выбора и эксплуатации соответствующего гранулятора с приводом от электродвигателя для получения гранул стабильного качества из этих требовательных источников.

Ключевые атрибуты

Сырье	Биомасса, трава, рисовая шелуха, древесные опилки, стебли хлопка...	ключевые моменты продаж	Высокая производительность
основные компоненты	Подшипник, шестерня, двигатель	напряжение	380 В, 110 В, 220 В
гарантия	1 год	протокол испытаний оборудования	Предоставлено
видео выездная инспекция	Предоставлено	диаметр гранул (мм)	6 – 12
производительность (кг/ч)	800 - 5000 кг/ч	место происхождения	Хэнань, Китай
мощность двигателя (кВт)	55	вес (кг)	3500
название бренда	Lanson	размер (1*w*h)	1800*1000*1780

1. Сложные инженерные задачи гранулирования разнообразной биомассы

Обработка комбинации древесины, люцерна, рисовая шелуха, и соломы в одной грануляционной мельнице приводит к трем фундаментальным металлургическим и механическим нагрузкам, которые выдерживают лишь немногие стандартные машины. Успешная работа гранулятора с таким набором сырья - это упражнение в управлении экстремальными ситуациями.

Тройная угроза машиностроению

1. Абразивность кремнезема (рисовая шелуха): В рисовой шелухе содержится высокая концентрация кремнезема (диоксида кремния), часто превышает 15% содержание золы. Он действует как микроскопический режущий агент, агрессивной эрозии отверстий матрицы и корпусов роликов. Уже один этот материал требует изменения металлургии.

2. Упругость волокон и низкая плотность (солома): Солома, особенно зерновой соломы, отличается огромной структурной устойчивостью и низкой плотностью. Этот эффект “пружины” требует чрезвычайно высокой силы сжатия, чтобы уплотнить волокна достаточно плотно для активации и постоянного связывания лигнина, требуя от двигателя максимального крутящего момента.

3. Липкость белков и жиров (люцерна): Люцерна (люцерна) содержит большое количество белка, Что, при нагревании, становится липким. Если степень сжатия слишком высока, материал перегревается, засоряет отверстия штампа, и запускает химическую реакцию, которая может вызвать внутреннюю коррозию матрицы.

2. Важнейшая роль металлургии фильеры при обработке нескольких видов сырья

В качестве эксперта по материалам, Я подчеркиваю, что выбор между обычной легированной сталью (например, 20CrMnTi) и нержавеющей сталью не является необязательным при работе с высоким содержанием золы, биомассы с высоким содержанием кремнезема, например, рисовой шелухи.

Обязательная высокохромистая нержавеющая сталь (4Cr13)

Lansonmachines уточняет нержавеющая сталь 4Cr13 для любого гранулятора, предназначенного для смешанной сельскохозяйственной биомассы.

Материал штампа	Основная характеристика	Пригодность для смешанной биомассы	Ограничение
Легированная сталь 20CrMnTi	Высокая твердость поверхности (60-62 HRC)	Плохо (сильно подвержен истиранию кремнеземом)	Быстрый износ штампа; требуется частая замена.
Легированная сталь 40Cr	Сбалансированная прочность и твердость	Неудовлетворительный (Корродирует при использовании высокопротеиновых кормов)	Риск коррозии от побочных продуктов сгорания люцерны/протеина.
Нержавеющая сталь 4Cr13	Высокое содержание хрома (>12%)	Превосходно (противостоит истиранию и коррозии)	Немного меньшая достижимая твердость поверхности.

Управление эрозией фильерных отверстий

Содержащийся в рисовой шелухе диоксид кремния разрушает стенки отверстий фильеры, образуя микроточечки. Высокое содержание хрома в 4Cr13 образует защитный оксидный слой, который химически противостоит абразивному режущему воздействию, Значительное увеличение срока службы штампа на 400 часов по сравнению со стандартной легированной сталью при одинаковой нагрузке.

3. Протоколы предварительной обработки сельскохозяйственных остатков

Наиболее распространенная ошибка в работе связана с недостаточной подготовкой недревесной биомассы. Гранулятор представляет собой пресс, не измельчитель.

Уменьшение размеров: Преодоление длины волокна

Солома и длинные стебли люцерны должны быть сокращены. Стандартных измельчителей древесины недостаточно. A молотковая мельница является обязательным компонентом.

• Требование к соломе: Волокна должны быть сокращены до средней длины от 3 мм до 5 мм. Более длинные волокна будут запутываться на входе в фильеру, Это приводит к образованию “мостиков” по всей поверхности матрицы и препятствует равномерному сжатию.

• Рисовая шелуха: Благодаря своей тонкой природе, Рисовая шелуха нуждается только в просеивании для удаления посторонних неорганических загрязнений (камней), металлические обрезки) перед кондиционированием.

Обязательное условие увлажнения

В то время как древесина требует 12%-15% влаги, Сельскохозяйственные материалы имеют уникальные потребности:

• Солома: Требуется паровое кондиционирование или повышенная влажность (до 18%) для размягчения жесткой целлюлозной структуры и улучшения пластичности.

• Люцерна: Должен поддерживаться жесткий контроль на уровне 10%-12%. Избыток влаги усугубляет липкость, что приводит к засорению штампа.

4. Настройка степени сжатия (CR) для переменного сырья

Самой сложной механической задачей в грануляторе с несколькими видами сырья является требование к мгновенно регулируемой степени сжатия (CR), определяется как эффективная рабочая длина канала матрицы, $L$, деленное на диаметр отверстия, $D$, или $L/D$).

Спектр коэффициента сжатия

Производитель, переключающийся между этими материалами, не может использовать один штамп. CR должен быть тщательно подобран.

Сырье	Требование CR (L/D)	Причина
Рисовая шелуха	Низкий (3,0 - 4,0)	Высокая натуральная плотность; предотвращает обугливание от трения.
Люцерна	Средний (4,5 - 5,5)	Обеспечивает необходимое уплотнение, не допуская выгорания белка.
Древесные опилки	Средний-высокий (5,5 - 6,5)	Требуется для активации лигнина; стандартная плотность древесины.
Солома	Высокий (6,5 - 7,5)	Преодолевает чрезвычайную эластичность волокон и низкую насыпную плотность.

Оперативная информация: Для грануляторов, перерабатывающих все четыре материала, мы обычно рекомендуем Плоский штамповочный фрезерный станок. Плоская конструкция фильеры обеспечивает быструю смену фильеры (часы вместо дней) по сравнению с большими кольцевыми системами фильер, что делает практичной смену фильерной пластины в соответствии с требованиями CR для текущего сырья.

5. Выбор двигателя и динамика трансмиссии (ограничение “с двигателем”)

Двигатель и редуктор - самые важные нерасходуемые компоненты. Они определяют способность мельницы выдерживать пиковый крутящий момент, необходимый для таких материалов, как солома.

Необходимое условие фактора обслуживания

Из-за прерывистой работы, высокие ударные нагрузки, возникающие при переработке несовместимого сырья (например.g., комки влажной люцерны или плотные сучки), электродвигатель должен быть значительно увеличен в размерах.

• Стандартные промышленные двигатели: Коэффициент обслуживания (SF) равен 1.От 0 до 1.15.

• Lansonmachines Mandate для смешанной биомассы: Двигатель с SF 1,5 или больше. Это гарантирует, что обмотки двигателя смогут выдержать длительные перегрузки, возникающие при попытке мельницы уплотнить высокоэластичную солому.

Редукторная техника

Коробка передач, а не мотор, отвечает за преобразование высокоскоростного вращения в крутящий момент большой силы. A цилиндрическая зубчатая передача не подлежит обсуждению.

• Эффективность: Косозубые шестерни эффективны при передаче энергии от 95% до 98%, обеспечивая стабильность, непеременная мощность крутящего момента.

• Распределение нагрузки: Их зубья, расположенные под углом, входят в зацепление более плавно и постепенно, чем у прямозубых цилиндрических шестерен, эффективно гасит механический удар, возникающий при резком сопротивлении роликов. Это значительно защищает подшипники главного вала, которые сильно подвержены усталостному разрушению.

6. Сравнительный анализ типов пеллетных мельниц для смешанного сырья

Выбор между Гранулятор с плоским штампом и Гранулятор с кольцевым фильером является чисто выходным и гибким решением для этих материалов.

Характеристика	Гранулятор с плоским штампом	Гранулятор с кольцевым фильером
Диапазон выходного сигнала	От низкого до среднего (50 - 800 кг/ч)	Высокая (1 - 20+ тонн/ч)
Гибкость CR	Превосходно (Easy Die Swap)	Плохо (замена матрицы сложна и требует много времени)
Вертикальная подача	Превосходно подходит для легких, пушистых материалов (солома/лузга).	Полагается на центробежную силу (риск образования мостов)
Доступ к износу штампа	Простота (пластина переворачивается, легко чистится)	Сложность (тяжелый корпус, требуются специализированные инструменты)

Заключение: Для универсальной работы, переключающейся между различными материалами и требующей различных CR, сайт Гранулятор с плоским штампом с приводом от двигателя обеспечивает оперативную гибкость и простоту обслуживания, с которыми не могут сравниться крупные промышленные кольцевые мельницы.

7. Операционные стратегии для максимизации производительности и долговечности

Достижение высокой производительности требует управления тепловым режимом, механический, и химической среды внутри камеры гранулятора.

Окно терморегулирования

Лигнин (в древесине) и белок (в люцерне) требуют нагрева для пластификации и связывания.

• Активация лигнина: Требуется $80^{\circ}\text{C}$ на $120^{\circ}\text{C}$.

• Коагуляция белков: Требуется от $70^{\circ}\text{C}$ до $90^{\circ}\text{C}$.Поддержание оптимальной внутренней температуры имеет первостепенное значение. Если гранулятор работает в холодном режиме (из-за избыточной влажности), связывание не происходит. Если он работает слишком горячо (из-за высокого трения), материал обугливается. Контроль температуры подшипников является необходимым условием для предотвращения теплового удара.

Использование связующих агентов

В то время как древесина использует свой собственный лигнин, Солома и рисовая шелуха часто получают экзогенные связующие вещества для улучшения индекса долговечности гранул (PDI).

• Рисовая шелуха: 1% - 2% добавление бентонитовой глины или материала с высоким содержанием крахмала (например, отработанной муки) значительно увеличивает PDI за счет заполнения микроскопических пустот, вызванных кремнеземом.

• Солома: Небольшое количество растительного масла (0.5%) действует как смазка, уменьшает трение матрицы и позволяет машине работать с более высоким CR без перегрева, тем самым улучшая уплотнение.

8. Анализ качества пеллет из различных видов биомассы

Качество готовых гранул должно быть измерено в соответствии с целевым назначением (топливо, корм, или постельное белье).

Показатели качества для различных гранул

 

Тип пеллет	Целевое применение	Ключевая метрика качества	Обязательный диапазон
Дерево	Отопление/топливо	Чистая теплотворная способность (NCV)	$17-19 \text{ МДж/кг}$
Рисовая шелуха	Отопление/топливо	Содержание золы	$\text{High (5-15%)}$
Солома	Постельное белье/топливо	Индекс долговечности гранул (PDI)	$>96\%$
Люцерна	Корма для животных	Содержание белка	$15-20\%$

Осмотр пепла: При переработке рисовой шелухи получаемые пеллеты будут иметь высокую зольность. Производитель должен выяснить, насколько рынок принимает это высокозольное топливо, и соответствующим образом настроить оборудование для сжигания. Этот критический фактор часто игнорируется начинающими операторами.

9. Устранение неисправностей и предотвращение распространенных отказов

В грануляторе с механическим приводом, перерабатывающем смешанную биомассу, сбои характерны для самого сложного материала, обрабатываемого в данный момент.

Засорение фильеры (солома и люцерна)

• Причина: Наиболее частой причиной является переплетение волокон (солома) или слишком липкий материал (люцерна).

• Средство: Немедленно используйте процедуру отключения “масляной смеси” (масло, песок, опилки), чтобы смазать и вытолкнуть препятствие. Перед повторным запуском тщательно проверьте содержание влаги в сырье.

Преждевременное разрушение подшипника (рисовая шелуха)

• Причина: Микроскопическая кремниевая пыль, проникающая через уплотнения и загрязняющая подшипники роликов и главного вала.

• Средство: Перейдите на подшипники с тройными уплотнениями. Установите автоматическую систему смазки, которая часто удаляет загрязнения свежей смазкой. Ручной график смазки недостаточен для работы в условиях высокой запыленности.

Недостаточная мощность/перегрузка двигателя

• Причина: Работа с неправильной штамповочной пластиной (например.g., использование штампа люцерны с низким CR для соломы с высоким CR). Двигатель с трудом проталкивает материал и потребляет чрезмерный ток.

• Средство: Выключите и переключитесь на фильерную пластину с правильной степенью сжатия для сырья, которое используется в данный момент.

10. Экономическая целесообразность и возврат инвестиций (ROI)

Окупаемость инвестиций наиболее высока при переработке разнообразного сырья, поскольку оно преобразует малоценные продукты, часто требующие затрат на утилизацию отходы разделяются на три отдельных потока, продукты с высокой добавленной стоимостью (топливо, корм, постельное белье).

Снижение затрат на замену штампов

Самым большим эксплуатационным расходом при многокормовом гранулировании является замена фильеры и валков из-за кремнезема. Поручив более дорогостоящие Штамп из нержавеющей стали 4Cr13 заранее, оператор минимизирует затраты на время простоя и труд связанные с частой заменой, что зачастую превышает стоимость самой расходной части. Первоначальные капитальные затраты на двигатель и матрицу премиум-класса дают значительную экономию в долгосрочной перспективе.

Исчерпывающие ответы на часто задаваемые вопросы

Q1: Как предотвратить разрушение моего штамба кремнеземом из рисовой шелухи?

Вы должны использовать матрицу, изготовленную из высокохромистой нержавеющей стали (4Cr13), а не из стандартной легированной стали. Кроме того, необходимо обеспечить просеивание лузги для удаления крупных частиц кварца/песка и строго поддерживать оптимальную степень сжатия (низкую) для минимизации трения.

Q2: Можно ли смешивать все четыре материала (древесину, люцерну, рисовую шелуху и солому) вместе?

Не рекомендуется. Для каждого материала требуется свой оптимальный уровень влажности и степень сжатия. Смешивание этих материалов приводит к компромиссу, что в результате дает низкое качество, рассыпчатые гранулы и неэффективную работу машины. Перерабатывайте их отдельно.

Q3: Почему моя соломенная гранула рассыпается сразу после выхода из гранулятора?

Обычно это происходит из-за недостаточной степени сжатия (фильера слишком тонкая для упругости соломенного волокна) или недостаточного кондиционирования пара. Волокна отпружинивают, а не связываются.

Q4: Является ли гранулятор с приводом от двигателя более эффективным, чем модель с приводом от ВОМ?

Да. Электродвигатели обеспечивают постоянные, измеряемые обороты и крутящий момент, в отличие от тракторных ВОМ, которые колеблются в зависимости от нагрузки на двигатель и температуры. Такая стабильность необходима для поддержания точных тепловых условий, необходимых для связывания разнообразной биомассы.

Q5: Какой тип двигателя необходим для таких ударных нагрузок?

Стандартным является трехфазный электродвигатель (380В/400В), но он должен быть промышленного класса в паре с редуктором, использующим цилиндрическую передачу и имеющим минимальный коэффициент обслуживания (SF) 1,5.

Вопрос 6: Каков риск использования слишком высокой степени сжатия для люцерны?

Использование высокого CR приводит к чрезмерному нагреву от трения, что вызывает сгорание белка и жира в люцерне. Это приводит к загрязнению фильеры, резко снижает питательную ценность кормовой гранулы и может вызвать коррозию.

Q7: Следует ли использовать плоскую или кольцевую матрицу для небольших объемов обработки нескольких материалов?

Плоский штамп является наиболее предпочтительным. Его простая конструкция позволяет оператору быстро и с минимальными затратами менять пластины матрицы в соответствии с требованиями к степени сжатия конкретного обрабатываемого материала (соломы, древесины или люцерны).