Die Verwendung von loser Biomasse zur Herstellung von Pelletbrennstoff bei Raumtemperatur ist eine einfache und direkte Möglichkeit, Biomasseenergie zu nutzen. Wir besprechen mit Ihnen die mechanische Formgebungstechnologie von Erntestrohpellets.

Nachdem das Biomassematerial mit lockerer Struktur und geringer Dichte einer äußeren Kraft ausgesetzt wurde, durchläuft das Rohmaterial die Phasen der Umlagerung, mechanischen Deformation, elastischen Deformation und plastischen Deformation. Die unelastischen oder viskoelastischen Zellulosemoleküle verflechten und verdrehen sich. Das Volumen des Materials nimmt ab und die Dichte nimmt zu.

Das Kompressionsverhältnis der Ringmatrize von Biomasse-Pelletmaschinen bestimmt den Pressdruck. Rohstoffe wie Maisstängel und Schilf haben einen geringen Zellulosegehalt und verformen sich beim Extrudieren durch äußere Kräfte leicht. Daher ist das zum Pressen erforderliche Kompressionsverhältnis der Ringmatrize gering, d. h. der Pressdruck ist gering. Sägemehl hingegen hat einen hohen Zellulosegehalt, weshalb das zum Pressen erforderliche Kompressionsverhältnis der Ringmatrize groß ist, d. h. der Pressdruck ist hoch. Daher werden zur Herstellung von Presspellets unterschiedliche Biomasserohstoffe verwendet, und es sollten unterschiedliche Ringmatrizes verwendet werden. Für Biomassematerialien mit ähnlichem Zellulosegehalt können Ringmatrizes mit gleichem Kompressionsverhältnis verwendet werden. Bei den oben genannten Rohstoffen steigt mit zunehmendem Kompressionsverhältnis der Ringmatrize die Partikeldichte, der Energieverbrauch und die Ausbeute. Ab einem bestimmten Kompressionsverhältnis nimmt die Dichte der geformten Partikel leicht zu, der Energieverbrauch steigt entsprechend, die Ausbeute sinkt jedoch. Es wird eine Ringmatrize mit einem Kompressionsverhältnis von 4,5 verwendet. Mit Sägemehl als Rohstoff und einer Ringmatrize mit einem Kompressionsverhältnis von 5,0 kann die Dichte des Pelletbrennstoffs die Qualitätsanforderungen erfüllen und der Energieverbrauch des Gerätesystems ist gering.

Derselbe Rohstoff wird in einer Ringdüse mit unterschiedlichen Kompressionsverhältnissen geformt. Die Dichte des Pelletbrennstoffs steigt mit zunehmendem Kompressionsverhältnis allmählich an und bleibt innerhalb eines bestimmten Kompressionsbereichs relativ stabil. Steigt das Kompressionsverhältnis jedoch über ein bestimmtes Maß, kann der Rohstoff aufgrund des zu hohen Drucks nicht geformt werden. Reishülsen haben eine große Korngröße und einen hohen Aschegehalt, sodass die Bildung von Partikeln aus Reishülsen erschwert ist. Um eine höhere Partikeldichte zu erreichen, sollte bei gleichem Material ein höheres Ringmodus-Kompressionsverhältnis verwendet werden.
Einfluss der Rohstoffpartikelgröße auf die Formbedingungen

Die Partikelgröße von Biomasserohstoffen hat großen Einfluss auf die Formbedingungen. Mit zunehmender Partikelgröße von Maisstängeln und Schilf nimmt die Dichte der Formpartikel allmählich ab. Eine zu geringe Partikelgröße des Rohstoffs beeinträchtigt ebenfalls die Partikeldichte. Daher ist es bei der Verwendung von Biomasse wie Maisstängeln und Schilf als Rohstoff für die Herstellung von Partikelbrennstoff sinnvoller, die Partikelgröße bei 1–5 mm zu halten.

Einfluss der Feuchtigkeit im Ausgangsmaterial auf die Dichte von Pelletbrennstoff

Der biologische Körper enthält eine angemessene Menge gebundenen und freien Wassers. Diese beiden Stoffe wirken als Schmiermittel, verringern die innere Reibung zwischen den Partikeln und verbessern deren Fließfähigkeit, wodurch das Gleiten und Zusammenpassen der Partikel unter Druck gefördert wird. Bei zu geringem Wassergehalt des Biomasse-Rohmaterials können sich die Partikel nicht vollständig ausdehnen und sind nicht fest mit den umgebenden Partikeln verbunden, sodass keine Formgebung möglich ist. Bei zu hohem Feuchtigkeitsgehalt können sich die Partikel zwar senkrecht zur maximalen Hauptspannung vollständig ausdehnen und ineinandergreifen, aber da mehr Wasser aus dem Rohmaterial herausgedrückt und zwischen den Partikelschichten verteilt wird, können diese nicht fest miteinander verbunden sein, sodass keine Formgebung möglich ist.

Wenn Maschinen und Geräte zur Herstellung von Biomassepellets Biomasse wie Maisstängel und Schilf als Rohstoffe für die Herstellung von Pelletbrennstoff verwenden, sollte der Feuchtigkeitsgehalt der Rohstoffe daher bei 12–18 % gehalten werden.

Unter normalen Temperaturbedingungen werden beim Formpressen von Biomasse-Rohstoffen die Partikel verformt und in Form einer gegenseitigen Verzahnung verbunden, und die Partikelschichten werden in Form einer gegenseitigen Bindung verbunden. Der Zellulosegehalt des Rohmaterials bestimmt die Schwierigkeit der Formgebung. Je höher der Zellulosegehalt, desto einfacher die Formgebung. Partikelgröße und Feuchtigkeitsgehalt der Rohstoffe haben einen erheblichen Einfluss auf die Formgebungsbedingungen.