Прессы-грануляторы Amandus Kahl: как это устроено?

Новый завод по производству топливных гранул мощностью 150 000 тонн в год успешно запустили в эксплуатацию в посёлке Октябрьский Архангельской области. Его смонтировали «под ключ», установив немецкое пеллетное оборудование Amandus Kahl – семейного предприятия, более 60 лет выпускающего прессы-грануляторы. Оборудование бренда уже зарекомендовало себя в Бельгии, Боснии и Герцеговине, Дании, Германии, Эстонии, Финляндии, Франции, Великобритании, Ирландии, Италии, Японии, Канаде, Хорватии, Латвии, Голландии, Норвегии, Австрии, Польше, России, Швеции, Швейцарии, Словакии, Испании, Словении, Чехии и США.

Метод прессования и органы прессования

Главные и необходимые для процесса прессования инструменты – бегунковые ролики и матрицы. В последней расположены открытые прессовальные каналы, где происходит уплотнение. Продукт подаётся вертикально сверху вниз в прессовальную камеру свободным потоком и распределяется равномерно. На рабочей поверхности матрицы образуется «ковёр из материала», по которому двигаются уплотняющие его бегунки.

Сила нажима непрерывно увеличивается при вращении в направлении прессовального канала до тех пор, пока она не станет настолько сильной, чтобы протолкнуть чуть дальше находящуюся в канале «пробку из материала». При этом сила трения внутри прессовального канала не должна быть больше, чем действующая сила прессования бегунка, и то же время, достаточной, чтобы могло произойти уплотнение продукта до твёрдого агломерата.

В прессовальный канал завальцовывается небольшой диск, который за счёт давления и силы сцепления продукта образует пеллеты. При этом преслинг выходит из прессовального канала в виде «бесконечного жгута» и режется на куски желаемого размера при помощи вращающихся ножей.

Для бегунков необходим большой наружный диаметр и надёжная опора. Профиль рабочей поверхности может варьироваться, однако он не имеет такого большого влияния, как исполнение матрицы. В прессах Amandus Kahl используют бегунковые ролики диаметром до 450 мм и шириной 192 мм. Среди профилей рабочих поверхностей в основном различают поверхности с пазами, с отверстиями и рифлёные поверхности.

Бегунковая головка вращается со скоростью около 60 оборотов/минуту и отличается низким уровнем шума. Количество бегунов обеспечивает высокую частоту перекатывания, необходимую для высокой производительности.

Важное значение имеет соответствующее исполнение матрицы. Соотношение между диаметром отверстий и длиной прессовального канала обозначается как «соотношение прессования» и наряду со свойствами продукта является фактором, определяющим возникающую силу трения. Как следствие, соотношение прессования должно очень точно подгоняться под продукт – так можно добиться оптимальных результатов в отношении качества гранул и производительности машины. При этом важно учесть, что соотношение поверхности гранул изменяется в объёме параллельно с уменьшением диаметра гранул. Именно поэтому матрицы, изготовленные для гранулирования комбикормов, сухого жома или прочих продуктов, как правило, не используются для гранулирования древесины.

Кроме этого, для матриц также важно количество отверстий – имеющаяся в распоряжении «открытая перфорированная поверхность»: в совокупности с приводной мощностью этот параметр непосредственно отражается на производительности пресса.

Гидравлическая система пресса-гранулятора

Гидравлическая система для точной юстировки бегунков непосредственно во время работы пресса-гранулятора – главный на сегодняшний день показатель «уровня техники». За счёт «ковра из материала» на матрице образуется зазор между бегунками и матрицей, который оказывает важное влияние на компактирование. Поэтому желательно, чтобы зазор можно было изменять даже во время производства и контролировать рабочее состояние пресса посредством давления продукта на бегунковые ролики.

Гидравлическая система пресса-гранулятора Amandus Kahl – вспомогательный инструмент, предоставляющий оператору все вышеперечисленные возможности. Процесс можно контролировать и оптимизировать прямо во время работы пресса. Более того, за счёт встроенного разгрузочного клапана гидравлическая система пресса-гранулятора обеспечивает надёжную защиту от попадания в пресс любых инородных включений.

Подача материала и срезающее усилие

Компактируемый продукт в зависимости от нагрузки запитывается в пресс через соответствующий питающий шнек. Большая камеры пресса позволяет работать, в том числе, и с объёмными продуктами, поэтому принудительная запитка, которая может привести к быстрым заторам, необязательна.

Путём индивидуально регулируемого направляющего устройства осуществляется равномерное распределение продукта на матрице. Специально для продуктов богатых сырой клетчаткой, таких как древесные отходы, пресс с плоской матрицей оснащается бегунками с цилиндрической перформацией – во время вращения по круговой траектории матрицы создают «срезающий эффект». Этот эффект, в свою очередь, ведёт к скручиванию и предварительному измельчению продукта на матрице, что обеспечивает лучшее прессование продукта.

Особенности при гранулировании древесины

Базовые для оптимальной эксплуатации оборудования параметры – постоянная загрузка пресса, достаточное предварительное измельчение и гомогенность продукта, а также его влажность (в пределах от 12 до 15%). В связи с тем, что при компактировании объём древесины и древесной стружки, а в особенности строгальной стружки, сильно сокращается – приблизительно со 100 до 600 кг/м³, вместимость машины, а точнее внутренняя камера пресса должна быть как можно больше. Прочие требования, предъявляемые деревообрабатывающей промышленностью ко всем машинам в целом – это их надёжное исполнение и высокий коэффициент использования установки в соответствии с требуемой эксплуатационной безопасностью.

Достаточно высокая производительность с минимальным удельным потреблением энергии и хорошим качеством гранул – важное требование для обеспечения длительного срока службы быстроизнашивающихся частей. По сравнению с другими продуктами, древесные отходы не обладают сильными связывающими свойствами, как, например, крахмалосодержащий комбикорм; антифрикционные способности также не особо выражены. Зато внутри прессовальных каналов очень быстро возникает высокая сила трения, которая также находит применение для прессования продукта с низкими связующими свойствами.

При этом имеются существенные отличия в переработке различной древесины в зависимости от содержания в ней смолы. Для прессования твёрдой древесины, такой как бук или дуб, требуется большее усилие, чем для мягкой или хвойной древесины. Усилие прессования ведёт к «удельному расходу энергии», который при обработке древесины составляет от 40 до 60 кВч/т.

Из-за высокого сопротивления трения и низких связывающих сил некоторых пород древесины важной задачей является предварительное кондиционирование – первичная обработка продукта непосредственно перед прессованием. В этом случае существенную роль играют влажность продукта и его температура, а также степень измельчения. Для повышения влажности продукта целесообразно добавлять воду, а перед гранулированием дать древесине некоторое время отлежаться, чтобы влага впиталась в продукт.

Бегунковая дробилка

Обратившись к традициям давно известных бегунковых измельчающих поставов, специалисты Amandus Kahl усовершенствовали базирующийся на этом принципе пресс с плоской матрицей, превратив его в бегунковую дробилку с перфорированной матрицей.

Влажная и сухая биомасса или древесная щепа измельчаются без проблем, а производительность бегунковой дробилки увеличивается в соответствии с влажностью сырья. Даже с очень влажной древесиной не возникает сложностей. Бегунковая дробилка демонстрирует широкий диапазон производительности – от 100 кг/час до 40 т/час и может в зависимости от сырья заменить молотковую дробилку.

Даже при полной нагрузке, очевидны преимущества бегунковой дробилки по сравнению с дробилками молотковыми: тихий ход эксплуатации, незначительная потребность занимаемой площади и минимальный расход энергии. Кроме того, работать можно без устройства обеспыливания, циклона, фильтра и установки для отработанного воздуха.