Factores clave que influyen en la dureza de los pellets de biomasa

Los pellets de biomasa son un tipo de energía limpia que desempeña un papel crucial en la conversión energética y la protección del medio ambiente. El sitio dureza de los gránulos es un importante indicador de calidad que afecta directamente a su eficiencia de combustión, estabilidad de almacenamiento y conveniencia de transporte. Este artículo analizará en profundidad los diversos factores que influyen en la dureza de los pellets de biomasa producidos por máquinas de pellets y ofrecer sugerencias de optimización para ayudar a las empresas productoras de pellets de biomasa a mejorar la calidad del producto.

1. Tamaño de las partículas de materia prima

1.1 Impacto del tamaño de las partículas en la dureza de los pellets

El tamaño de las partículas de materias primas es uno de los factores clave que afectan a la dureza del granulado. Los tamaños de partícula más finos permiten que las materias primas gelatinicen más fácilmente durante el proceso de granulación, mejorando la unión interna de los gránulos y aumentando así su dureza. Las partículas finas pueden combinarse más estrechamente durante la compresión, lo que reduce las separaciones internas y hace que los gránulos acabados sean menos propensos a la rotura y más duros.

1.2 Optimización de la distribución del tamaño de las partículas

Para mejorar la dureza del granulado, la relación de distribución granulométrica de las materias primas puede ajustarse del siguiente modo:

• Partículas gruesas (tamaño de partícula superior a 900μm): No más de 15%. Un exceso de partículas gruesas puede provocar una estructura interna suelta, reduciendo la dureza.
• Partículas medianas (tamaño de las partículas en torno a 700μm): Aproximadamente 35%. Las partículas de tamaño medio contribuyen a mejorar la estabilidad estructural de los gránulos.
• Partículas finas (tamaño de partícula inferior a 500μm): Más de 50%. Las partículas finas proporcionan una buena base de adherencia, aumentando la dureza del granulado.
• Partículas ultrafinas (tamaño de partícula inferior a 250μm): Al menos 25%. Las partículas ultrafinas refuerzan aún más la fuerza de adherencia, mejorando la dureza general.

Esta distribución del tamaño de las partículas no sólo facilita la formación de los gránulos y mejora la calidad de su aspecto, sino que también garantiza una dureza adecuada al tiempo que reduce la friabilidad de los gránulos, mejorando así la calidad general del producto.

2. Tipo de materia prima

2.1 Impacto de las distintas materias primas en la dureza de los pellets

Los distintos tipos de materias primas de biomasa presentan diferentes características de dureza durante el proceso de granulación. Por ejemplo:

• Materiales leñosos: Como el serrín y las virutas de madera, tienen un alto contenido en celulosa y hemicelulosa, lo que les confiere buenas propiedades aglutinantes y da lugar a gránulos más duros.
• Materiales herbáceos: Como la paja y la hierba, tienen un alto contenido en fibra pero unas propiedades adhesivas relativamente inferiores, lo que da lugar a gránulos más blandos.
• Otra biomasa: Como los residuos agrícolas y los cultivos energéticos, tienen una dureza influida por su composición específica y la estructura de sus fibras.

2.2 Importancia del ajuste de la fórmula

El ajuste adecuado de las proporciones de las distintas materias primas es una forma eficaz de regular la dureza de los pellets. Equilibrando científicamente los distintos materiales, es posible garantizar tanto la dureza de los pellets como la rentabilidad y la tasa de utilización de las materias primas. Por ejemplo, aumentar la proporción de materiales leñosos puede mejorar la dureza de los pellets, mientras que añadir materiales herbáceos puede reducir los costes de producción y mejorar la utilización de las materias primas.

3. Contenido de humedad de las materias primas

3.1 Impacto del contenido de humedad en la dureza del pellet

El contenido de humedad de las materias primas es un factor crítico que influye en la dureza del granulado. En general, las materias primas deben tener un contenido de humedad controlado entre 13% y 18%. Los requisitos específicos pueden variar en función del tipo y la naturaleza de la materia prima. Por ejemplo, los materiales leñosos pueden tolerar una gama más amplia de contenido de humedad, mientras que los materiales herbáceos requieren un control más estricto de la humedad.

3.2 Efectos negativos del exceso de humedad

Un exceso de humedad en las materias primas puede aumentar el contenido de aire dentro de los gránulos, afectando a su compacidad y reduciendo su dureza. Además, los altos niveles de humedad pueden provocar la aparición de moho y el deterioro durante el almacenamiento, comprometiendo la calidad del producto. Por lo tanto, es esencial secar adecuadamente las materias primas antes de granularlas para garantizar que el contenido de humedad cumple las normas exigidas.

3.3 Impacto de la humedad ambiental

La humedad ambiental también desempeña un papel importante en la dureza de los pellets. En entornos muy húmedos, las materias primas son más propensas a absorber humedad, lo que aumenta su contenido de humedad. Por tanto, controlar el entorno de producción es crucial para mantener la dureza de los pellets.

4. Relación de compresión del anillo troquelado

4.1 Relación entre la apertura del anillo de la matriz y la relación de compresión

La apertura y relación de compresión de la granuladora La relación de compresión y el diámetro exterior de la matriz son parámetros técnicos clave que determinan la dureza del granulado. La relación de compresión se refiere a la relación entre el diámetro interior y el diámetro exterior de la matriz, lo que afecta directamente a la densidad y la dureza de los pellets.

4.2 Impacto de la relación de compresión en la dureza del pellet

Con la misma apertura, una relación de compresión más elevada se traduce en una mayor densidad del pellet y mayor dureza. Específicamente:

• Alta relación de compresión: Produce pellets más densos y de mayor dureza, pero puede decolorar los pellets, aumentar el consumo de energía y reducir la eficacia de la producción.
• Baja relación de compresión: Menor densidad de los gránulos, dureza insuficiente, mayor friabilidad y dificultades de almacenamiento y transporte.

Por lo tanto, la selección de un anillo de matriz con una relación de compresión adecuada puede garantizar la dureza del granulado al tiempo que mejora la eficiencia de la producción y optimiza la calidad del producto.

5. Factores del equipo de la máquina

5.1 Impacto de la velocidad de la máquina en la dureza del pellet

La velocidad de la granuladora afecta directamente a la formación y dureza del granulado. Si la velocidad de la máquina es demasiado lenta o inestable, los pellets permanecen más tiempo en la matriz, lo que provoca una estructura interna suelta y una dureza reducida. Por el contrario, una velocidad demasiado alta puede dar lugar a una formación incompleta del granulado, lo que afecta negativamente a la dureza y la calidad.

5.2 Impacto del desgaste de la matriz en la dureza de la pella

El grado de desgaste de las matrices también influye en la dureza del granulado. Las matrices muy desgastadas pueden reducir la suavidad de la superficie de los pellets, lo que afecta a su compacidad y dureza. El mantenimiento periódico y la sustitución de las matrices son medidas esenciales para garantizar la dureza del granulado.

5.3 Impacto del rendimiento general de los equipos

Además de la velocidad y el desgaste de las matrices, el rendimiento general de la granuladora, como la fuerza de compresión y la estabilidad del sistema de calentamiento, afecta a la dureza de los pellets. Un equipo eficiente y estable garantiza una distribución uniforme de la fuerza durante la granulación, lo que mejora la dureza general y la calidad de los pellets.

6. Tiempo de enfriamiento

6.1 Importancia del tratamiento de refrigeración

Los gránulos salen de la máquina a temperaturas de entre 75 y 90°C con un contenido de humedad de 14-16%, lo que los hace propensos a la rotura y al crecimiento de moho durante el almacenamiento. Por lo tanto, tratamiento de enfriamiento es un paso crucial para garantizar la calidad del granulado.

6.2 Optimización del tiempo de enfriamiento y del caudal de aire

La eficacia del enfriamiento depende principalmente del tiempo de enfriamiento y del caudal de aire. Normalmente, el tiempo de enfriamiento oscila entre 5 y 25 minutos, y el caudal de aire debe ajustarse en función del diámetro de los pellets:

• Bajo caudal de aire, largo tiempo de enfriamiento: Garantiza un enfriamiento completo tanto en el interior como en el exterior de los gránulos, mejorando la dureza y reduciendo el agrietamiento y la friabilidad.
• Gran caudal de aire, corto tiempo de enfriamiento: Al enfriarse rápidamente, puede provocar grietas en la superficie, reducir la dureza y la resistencia al desgaste y aumentar la friabilidad.

Así pues, el proceso de enfriamiento debe adaptarse a las características específicas de los gránulos, seleccionando los parámetros de enfriamiento adecuados para garantizar la dureza y la estabilidad.

7. Longitud de la pastilla

7.1 Relación entre la longitud del pellet y su dureza

En ausencia de defectos, los granulados con el mismo diámetro tienden a ser más duros cuando su longitud es mayor. Esto se debe a que los gránulos más largos pueden distribuir mejor la tensión durante la compresión, lo que aumenta la dureza general.

7.2 Factores que afectan a la longitud del pellet

En principales factores que influyen en la longitud de los gránulos incluyen:

1. Velocidad de la peletizadora: A mayor velocidad, menor longitud de los gránulos.
2. Tasa de apertura del anillo del troquel: Las mayores tasas de apertura conducen a longitudes de perdigón más cortas.
3. Diseño del orificio de liberación: Las longitudes más cortas de los orificios de expulsión dan como resultado longitudes de perdigón más uniformes.
4. Viscosidad de la materia prima: A mayor viscosidad, mayor uniformidad en la longitud de los gránulos.
5. Afilado de cuchillos: Las cuchillas más afiladas producen pellets de longitud más uniforme.
6. Maduración del material: Una mayor maduración del material mejora la uniformidad de la longitud del granulado.

7.3 Métodos para ajustar la longitud del perdigón

Para mantener una dureza uniforme de los gránulos, se pueden utilizar los siguientes métodos para ajustar la longitud de los gránulos:

• Ajuste de la posición de la cuchilla: Garantiza una longitud uniforme de los gránulos manteniendo la posición adecuada de la cuchilla.
• Optimización de la velocidad y la tasa de apertura: Ajuste la velocidad de la granuladora y la velocidad de apertura del anillo de la matriz según sea necesario para controlar la longitud del granulado.
• Mantenimiento de los equipos: Asegúrese de que las cuchillas estén afiladas y las matrices no estén excesivamente desgastadas para mejorar la uniformidad de la longitud de los gránulos.

8. Otros factores de influencia

8.1 Uso de aditivos

La adición de aglutinantes y lubricantes puede mejorar el rendimiento y la dureza de la formación de gránulos. Por ejemplo:

• Carpetas: Por ejemplo, la cal o la bentonita pueden mejorar la fuerza de adherencia de los gránulos y aumentar su dureza.
• Lubricantes: Una pequeña cantidad de aceite puede reducir la adherencia del granulado a la matriz, mejorando la suavidad y dureza de la superficie.

8.2 Control de la temperatura

El control de la temperatura durante la granulación afecta significativamente a la dureza del granulado. Las temperaturas adecuadas favorecen la gelatinización y la unión de las materias primas, mejorando la dureza. Las temperaturas demasiado altas o demasiado bajas pueden afectar negativamente a la formación y dureza del granulado.

8.3 Presión de moldeo

La presión de moldeo es un parámetro crítico que influye en la dureza del granulado. Una presión de moldeo adecuada aumenta la compacidad y la dureza del granulado, pero una presión excesiva puede provocar la decoloración del granulado y un mayor consumo de energía. Por lo tanto, la presión de moldeo debe ajustarse en función de las condiciones específicas para obtener los mejores resultados.

9. Medidas de optimización y sugerencias

9.1 Pretratamiento de materias primas

La trituración y el secado adecuados de las materias primas garantizan que el tamaño de las partículas y el contenido de humedad cumplan los requisitos de peletización, mejorando la dureza de los pellets.

9.2 Optimización de fórmulas

Ajustar científicamente las proporciones de las distintas materias primas en función de sus características equilibra sus efectos, mejorando la dureza y calidad generales de los gránulos.

9.3 Mantenimiento de los equipos

Inspeccionar y mantener todas las piezas de la peletizadora para garantizar una velocidad estable, matrices afiladas y un funcionamiento eficaz, mejorando así la dureza del granulado.

9.4 Control de procesos

Optimizar los parámetros del proceso de granulación, como la relación de compresión, el tiempo de enfriamiento y el caudal de aire, para garantizar la dureza y la estabilidad durante la formación y el enfriamiento de los gránulos.

9.5 Control de calidad

Establecer un sistema integral de inspección de la calidad para comprobar periódicamente la dureza de los gránulos y otros indicadores de calidad, identificar y resolver rápidamente los problemas y garantizar una calidad constante y estable de los productos.

10. Conclusión

En la dureza de los pellets de biomasa producidos por las peletizadoras influye una combinación de factores, como el tamaño de las partículas de materia prima, el tipo, el contenido de humedad, la relación de compresión del anillo de la matriz, los factores del equipo de la máquina, el tiempo de enfriamiento y la longitud del pellet. Ajustando y optimizando estos factores de forma científica y razonable, la dureza y la calidad de los pellets pueden mejorar considerablemente. Las empresas productoras de pellets de biomasa deben considerar estos factores de forma exhaustiva en función de sus condiciones reales de producción y aplicar medidas de optimización eficaces para mejorar la competitividad del mercado de productos y satisfacer la evolución de la demanda del mercado.