انتخاب مواد خام چگونه بر فرآیند تولید گلوله های زیست توده تأثیر می گذارد؟

کارخانه فرآیند تولید گلوله های دیگ بیومس سفارشی

این فرآیند تولید گلوله های زیست توده در سال های اخیر به دلیل نقش آن در تولید انرژی پایدار مورد توجه قرار گرفته است. گلوله های زیست توده که معمولاً از مواد آلی مانند چوب، بقایای کشاورزی یا محصولات انرژی زا ساخته می شوند، جایگزینی سازگار با محیط زیست برای سوخت های فسیلی هستند. یکی از عوامل مهمی که بر کارایی، کیفیت و موفقیت کلی فرآیند تولید گلوله های زیست توده تأثیر می گذارد، انتخاب مواد خام است. در این مقاله، چگونگی تأثیر انتخاب‌های مختلف مواد خام بر فرآیند تولید گلوله‌های زیست توده، چالش‌هایی که ارائه می‌کنند و مزایایی که برای محصول نهایی به ارمغان می‌آورند را بررسی خواهیم کرد.

قبل از بررسی تأثیر مواد خام، درک مراحل اساسی فرآیند تولید گلوله های زیست توده ضروری است. این فرآیند معمولاً شامل موارد زیر است:

منبع یابی مواد خام: این شامل جمع آوری زیست توده، مانند خرده چوب، بقایای کشاورزی، یا محصولات انرژی زا است.

پیش تصفیه: برای اطمینان از یکنواختی، مواد خام تمیز، خشک شده و گاهی اوقات به ذرات کوچکتر تبدیل می شوند.

گندله سازی: زیست توده آماده شده با استفاده از آسیاب گلوله ای به گلوله های کوچک و متراکم فشرده می شود. گرمای تولید شده در طول فشرده سازی باعث می شود که زیست توده بدون نیاز به مواد افزودنی به یکدیگر متصل شود.

خنک‌سازی و بسته‌بندی: گلوله‌ها خنک می‌شوند که برای نگهداری و حمل و نقل سخت می‌شوند و سپس برای توزیع بسته‌بندی می‌شوند.

انتخاب مواد خام بر هر مرحله از فرآیند تولید گلوله های زیست توده، از پیش تصفیه تا کیفیت گلوله نهایی، تأثیر می گذارد.

تاثیر مواد خام مختلف بر فرآیند تولید گلوله های زیست توده

زیست توده بر پایه چوب

چوب یکی از بسیاری از مواد خام رایج مورد استفاده در فرآیند تولید گلوله های زیست توده است. این شامل منابعی مانند خاک اره، تراشه های چوب و بقایای جنگل است. مزایای زیست توده مبتنی بر چوب در دسترس بودن و محتوای انرژی نسبتاً بالای آن است. علاوه بر این، زیست توده مبتنی بر چوب معمولاً دارای محتوای خاکستر کمتری است که باعث می‌شود گلوله‌های حاصل در طی احتراق کارآمدتر و تمیزتر شوند.

با این حال، فرآیند تولید گلوله های زیست توده شامل چوب نیز چالش هایی را به همراه دارد. چوب قبل از گلوله سازی باید کاملاً خشک شود، زیرا رطوبت بیش از حد می تواند عملکرد آسیاب گلوله را مختل کند. علاوه بر این، چوب‌های سخت و چوب‌های نرم در طول فشرده‌سازی رفتار متفاوتی دارند، به این معنی که نوع چوب مورد استفاده می‌تواند بر کارایی و کیفیت مرحله گلوله‌سازی تأثیر بگذارد.

بقایای کشاورزی

بقایای کشاورزی مانند کاه، ذرت و پوسته برنج نیز به طور گسترده در فرآیند تولید گلوله های زیست توده استفاده می شود. این مواد اغلب به راحتی در مناطق کشاورزی در دسترس هستند و راهی برای استفاده از زباله هایی که در غیر این صورت سوزانده یا دور ریخته می شوند، فراهم می کنند.

استفاده از بقایای کشاورزی در فرآیند تولید گلوله های زیست توده به دلیل چگالی ظاهری نسبتا کم و محتوای سیلیس یا خاکستر بالا می تواند چالش هایی را ایجاد کند. این ویژگی‌ها می‌توانند باعث کاهش بازده انرژی در حین احتراق شوند و همچنین می‌توانند باعث ساییدگی و پارگی تجهیزات در حین گلوله‌سازی شوند. برای پرداختن به این چالش‌ها، روش‌های پیش تصفیه مانند آسیاب و مخلوط کردن بقایای کشاورزی با زیست توده با کیفیت بالاتر (مانند چوب) اغلب استفاده می‌شود.

محصولات انرژی زا

محصولات انرژی‌زای اختصاصی، مانند علف‌سواری، میسکانتوس و کنف، به‌طور خاص برای تولید انرژی زیستی کشت می‌شوند. این محصولات اغلب برای عملکرد بالا طراحی می شوند و می توان آنها را در زمین های حاشیه ای کشت کرد و آنها را به گزینه ای پایدار برای مواد خام برای فرآیند تولید گلوله های زیست توده تبدیل کرد.

محصولات انرژی زا معمولاً در مقایسه با بقایای کشاورزی دارای ترکیب ثابت تری هستند که می تواند کیفیت گلوله را افزایش دهد. با این حال، مانند بقایای کشاورزی، ممکن است محتوای خاکستر بیشتری نیز داشته باشند که می تواند بر راندمان احتراق گلوله ها تأثیر بگذارد. علاوه بر این، کشت محصولات انرژی زا به زمین و منابع نیاز دارد که ممکن است با تولید غذا رقابت کند.

یکی از عوامل مهم در فرآیند تولید گلوله های زیست توده، رطوبت مواد خام است. چه از چوب، چه بقایای کشاورزی یا محصولات انرژی زا استفاده شود، میزان رطوبت باید به دقت کنترل شود. رطوبت بیش از حد می‌تواند کیفیت پایین گلوله را ایجاد کند و باعث انسداد در آسیاب گلوله شود، در حالی که رطوبت بسیار کم می‌تواند زیست توده را برای فشرده‌سازی به گلوله‌های متراکم دشوار کند.

مواد خام مختلف دارای محتوای رطوبت متفاوتی هستند و این نیاز به تنظیمات در مرحله خشک کردن فرآیند تولید گلوله‌های زیست توده دارد. به عنوان مثال، تراشه های چوب تازه برداشت شده ممکن است دارای رطوبت 50-60٪ باشند که باید قبل از گلوله سازی به حدود 10-15٪ کاهش یابد. در مقابل، بقایای کشاورزی ممکن است از قبل دارای رطوبت کمتری باشند اما بسته به شرایط برداشت و ذخیره‌سازی می‌توانند بسیار متغیر باشند. در برخی موارد، مواد افزودنی در طول فرآیند تولید گلوله‌های زیست توده برای بهبود خواص اتصالی مواد خام خاص معرفی می‌شوند. در حالی که چوب معمولاً به دلیل وجود لیگنین طبیعی به خوبی متصل می شود، بقایای کشاورزی و محصولات انرژی زا ممکن است برای دستیابی به تراکم گلوله مورد نظر به چسب نیاز داشته باشند. نشاسته، ملاس و روغن‌های گیاهی افزودنی‌های رایجی هستند که می‌توانند دوام گلوله را افزایش دهند، اما به هزینه تولید نیز می‌افزایند.

استفاده از افزودنی ها به ویژگی های مواد اولیه و استفاده نهایی مطلوب از گلوله ها بستگی دارد. به عنوان مثال، گلوله های زیست توده درجه یک، که برای گرمایش منازل در نظر گرفته شده اند، ممکن است به استاندارد بالاتری از مواد خام با حداقل مواد افزودنی برای اطمینان از سوختن تمیز نیاز داشته باشند.

محتوای خاکستر یک پارامتر حیاتی است که بر کیفیت و عملکرد گلوله های زیست توده تأثیر می گذارد. مواد خام مختلف دارای محتوای خاکستر متفاوتی هستند و این بر فرآیند تولید گلوله های زیست توده تأثیر می گذارد. چوب معمولاً دارای خاکستر کم است که آن را برای تولید گلوله با کیفیت بالا ایده آل می کند. از سوی دیگر، بقایای کشاورزی اغلب محتوای خاکستر بیشتری دارند که می‌تواند باعث تشکیل کلینکر در اجاق‌ها یا دیگ‌ها شود و بازده احتراق را کاهش دهد.

انتخاب مواد خام مستقیماً بر محتوای خاکستر محصول نهایی تأثیر می گذارد و بنابراین، انتخاب موادی که با نیازهای خاص کاربر نهایی مطابقت داشته باشد ضروری است. برای مثال، گلوله‌های زیست توده صنعتی که در نیروگاه‌های مقیاس بزرگ استفاده می‌شوند، ممکن است محتوای خاکستر بیشتری را تحمل کنند، در حالی که گلوله‌های درجه مسکونی باید تا حد امکان بدون خاکستر باشند.

انتخاب مواد خام نقش مهمی در تعیین موفقیت و کارایی فرآیند تولید گلوله های زیست توده ایفا می کند. چه از چوب، چه از بقایای کشاورزی یا محصولات انرژی زا استفاده شود، هر ماده با مجموعه ای از چالش ها و مزایای خاص خود همراه است. درک این ویژگی‌های مواد خام برای بهینه‌سازی فرآیند تولید گلوله‌های زیست توده، اطمینان از تولید گلوله با کیفیت بالا، و پاسخگویی به تقاضای رو به رشد برای منابع انرژی تجدیدپذیر ضروری است.3