מהי מכונת גלולות ביומסה? עקרון עבודה, סוגי קוביות ונתוני פלט
מה בעצם עושה מכונת גלולות ביומסה
מכונת כדורי ביומסה היא מכבש מכני הממיר שאריות אורגניות רופפות - נסורת, שבבי פלטה, קליפה, קש, קליפת אורז, קליפת בוטנים, קלחי תירס, גבעול כותנה - לכדורים גליליים צפופים. כדורי דלק מסחריים מיוצרים בשני קטרים סטנדרטיים, 6 מ"מ ו-8 מ"מ, והמוצר המוגמר הוא דלק מוצק זורם חופשי- שניתן לאחסן בממגורות, לשקיות או להוביל באמצעות מסוע בורג ללא הפרדה.
הצפיפות היא תהליך פיזיקלי, לא כימי. בלחץ המות, הליגנין הטבעי בחומר הזנה מתרכך, זורם בין החלקיקים ו-מתמצק מחדש בקירור, קושר את הכדור ללא תוספת דבק. בחירת חומרי הזנה, גודל החלקיקים ובקרת הלחות חשובים לכן יותר מכל תוסף.
עקרון העבודה ויחס הדחיסה
חומר טחון מוזן על ידי כוח הכבידה או על ידי מזין מאולץ לתוך תא הלחיצה. רולים מתגלגלים על התבנית וסוחטים את החומר לתוך חורים מחודדים. כל חור פועל כמתכת אקסטרוזיה קטנה: חיכוך הקיר מחמם את החומר ובונה את הלחץ האחורי- שנותן לגולה את קשיות פני השטח שלו. הערך הגיאומטרי השולט הוא יחס הדחיסה, מבוטא כאורך החור האפקטיבי חלקי קוטר החור. נסורת עץ רכה נלחצת בדרך כלל ביחס של כ-1:5 עד 1:6, בעוד שאריות עץ קשה ושאריות- בצפיפות גבוהה זקוקות ל-1:7 עד 1:8. יחס נמוך מדי מייצר כדורים רכים ומאובקים; יחס גבוה מדי מעלה את טמפרטורת התבנית ואת עומס המנוע מבלי לשפר את העמידות.
| פָּרָמֶטֶר | טווח אופייני |
|---|---|
| קוטר גלולה | 6 מ"מ או 8 מ"מ |
| יחס דחיסה של חור למות | 1:5 עד 1:8 |
| לחות חומר הזנה בתבנית | 12% עד 15% |
| גודל חלקיקים טחונים | 3 מ"מ עד 5 מ"מ |
| אורך גלולה | 10 מ"מ עד 40 מ"מ |
| צפיפות תפזורת גלולה | 600 ק"ג/מ"ק עד 750 ק"ג/מ"ק |
| כוח מנוע ראשי | 15 קילוואט עד 160 קילוואט |
| פלט קו | 0.1 t/h עד 3 t/h |
תצורות טבעות וקוביות שטוחות
שתי גיאומטריות עיתונות שולטות בשוק. במכונת קוביות טבעת הקוביה היא גליל אנכי והגלילים מותקנים בתוכו, או מחוצה לה בגדלים הגדולים יותר; ציר התבנית אופקי והחומר נזרק החוצה בכוח צנטריפוגלי. מכונות קוביות טבעת שולטות בתפוקות של מעל ל-700 ק"ג לשעה בערך מכיוון ששטח התבנית הגדול מפזר עומס, חלוקת הלחץ אחידה וניתן להחליף את התבנית כקליפה אחת.
מכונת קוביות שטוחות משתמשת בצלחת קוביות אופקית עם שניים או שלושה גלילים הפועלים מעליה. היתרונות שלו הם נתיב חומר קצר, תצפית קלה על תא הלחיצה, מומנט התחלתי נמוך ועלות נמוכה בקיבולת קטנה; הגבולות שלה הם שטח תבנית פתוח קטן יותר, עומס יחידה גבוה יותר על התבנית ונטייה לבלאי לא אחיד. לייצור בקנה מידה חווה ובתי מלאכה מתחת לכ-500 ק"ג לשעה, מכבש התבנית השטוחה הוא בדרך כלל הבחירה המעשית.
הכנת חומרי הזנה לפני הפילינג
שלושה משתנים מחליטים אם מכונת גלולה פועלת לפי הדירוג. הראשון הוא לחות: חומר מעל כ-18% לא יגיע לטמפרטורת לחיצה ופשוט נסחט החוצה כמו עיסה, לכן יש לייבש אותו ל-12% עד 15% על ידי התייחסות יבשה-תנור. תכולת הלחות נקבעת בשיטת התנור המתוארת בתקן ISO 18134-3. השני הוא גודל החלקיקים, בדרך כלל 3 מ"מ עד 5 מ"מ המתקבל עם מסך טחנת פטיש; גשר שבבים בגודל גדול במזין, בעוד אבק מתחת ל-1 מ"מ מחליק על פני הגלילים. השלישית היא זיהום - חול, אבנים ומתכת מעלים את תכולת האפר והורסים את חיי המתים, כך שהפרדה מגנטית, ובמקרה שרלוונטי, מסיר אבן הם חלק מהקו ולא תוספות אופציונליות.
מגבלות איכות גלולה מוגדרות על ידי EN ISO 17225-2
איכות גלולה אינה עניין של דעה; זה מפרט מדורג. EN ISO 17225-2 מקצה כדורי עץ לדרגות A1, A2, B ו-I1 עד I3 לשימוש תעשייתי, ומכונה טובה רק מהדרגה שהיא יכולה להחזיק בעקביות. המגבלות העיקריות מפורטות להלן.
| נֶכֶס | מגבלת ציון A1 |
|---|---|
| תכולת לחות | לא יותר מ-10% |
| תוכן אפר | לא יותר מ-0.7% |
| ערך קלורי נטו | לא פחות מ-16.5 MJ/kg |
| צפיפות נפח | לא פחות מ-600 ק"ג/מ"ק |
| קוֹטֶר | 6 מ"מ או 8 מ"מ, שניהם עם סובלנות מוצהרת |
| עמידות מכנית | לא פחות מ-97.5% |
עמידות מכנית נמדדת לפי ISO 17831-1, וזהו המספר היחיד שמשקף בצורה המהימנה ביותר את מצב התבנית, יחס הדחיסה ולחות חומר הזנה. טחינה שמייצרת כדורים בגודל 6 מ"מ ממש מעל רצפת העמידות תייצר בדרך כלל פחות קנסים בטיפול מאשר טחנה שמפעילה תבנית ארוכה מדי בטמפרטורה גבוהה.
חלקי לבוש וחסכון תפעולי
התבנית והגלילים הם חומרים מתכלים. תבנית-מותאמת היטב בקו עץ פועלת בדרך כלל 800 עד 1500 שעות לפני שהיא נטחנת מחדש או מוחלפת, וקונכיות רולר פי כמה מהמרווח הזה. העלות לטון גלולה נשלטת על ידי צריכת חשמל, קוביות וגליל, לא על ידי מחיר הרכישה. שני כללים מעשיים שומרים על עלות זו: שמור על יציבות הלחות של חומרי הזנה, מכיוון שכל סיור לחות עולה חום וקיבולת, ובדוק את שחיקה של חור התבנית עם מד תקע ולא בעין, שכן חור שחוק מופיע רק כקשיות גלולה נופלת הרבה לפני שהוא נראה לעין.
שאלות נפוצות
Q:האם לגלולות צריך חומר מקשר כמו עמילן או מולסה?
ת: לא. ליגנין בעץ ובקש מתרכך בערך ב-70 עד 110 מעלות צלזיוס בלחץ ופועל כחומר מקשר טבעי, כך שאין צורך בתוסף לכדורי עץ. קלסרים נחשבים רק עבור חומר ליגנין נמוך מאוד- כגון עשבים מסוימים, והם משנים את האפר והערך הקלורי של הדלק.
Q:מה קורה אם חומר ההזנה רטוב מדי?
ת: חומר מעל כ-18% לחות אינו יכול להגיע לטמפרטורת הלחיצה, ולכן הוא משתחרר כגדיל רך וסדוק והגלולה נופלת מחוץ לדרישת העמידות של EN ISO 17225-2. הקו חייב לייבש את החומר ל-12% עד 15% לפני הלחיצה, וזו הסיבה שמייבש הוא חלק מהתהליך ולא אופציה נפרדת.
Q:האם גלולה של 6 מ"מ עדיף על גלולה של 8 מ"מ?
ת: שניהם קוטרי דלק מוכרים. הגלולה בגודל 6 מ"מ מתאימה לתנורים קטנים ומבערים צפופים למגורים ורגישה יותר לקנסות; לגלולית ה-8 מ"מ יש יחס משטח-ל-נמוך יותר, נארזת טוב יותר בתפזורת ומועדפת בדוודים תעשייתיים גדולים ובהובלה בתפזורת.
Q:כמה כוח שואבת מכונת גלולה לטון?
ת: המכבש עצמו שואב בסדר גודל של 30 עד 60 קילו-וואט לטון גלולה מוגמרת בהתאם לקשיות חומרי ההזנה, יחס המות והלחות, וקו שלם הכולל מגרסה, מייבש, מצנן ומסועים שואב הרבה יותר. גלאי המתכות בנתיב ההזנה אינו אביזר; שבר פלדה בודד יכול לעלות קובייה.
Q:באיזו תדירות יש להחליף את הקובייה או לטחון מחדש?
ת: חיי השירות הטיפוסיים של מתכת עץ הם 800 עד 1500 שעות. עקוב אחר קוטרי חור המתים ועמידות הכדורים יחד; כאשר העמידות יורדת וקוטר החור גדל מעבר לסובלנות, התבנית נטחנת מחדש כדי לשחזר את יחס הדחיסה או מוחלפת על הסף.
