낱개 바이오매스를 이용하여 실온에서 펠릿 연료를 생산하는 것은 바이오매스 에너지를 활용하는 간단하고 직접적인 방법입니다. 작물 짚 펠릿의 기계적 성형 기술에 대해 함께 논의해 보겠습니다.

구조가 느슨하고 밀도가 낮은 바이오매스 재료는 외력을 받으면 재배열, 기계적 변형, 탄성 변형, 소성 변형의 단계를 거칩니다. 비탄성 또는 점탄성 셀룰로스 분자들이 서로 얽히고 꼬이면서 재료의 부피는 감소하고 밀도는 증가합니다.

바이오매스 펠릿 기계 장비의 링 다이 압축비는 성형 압력의 크기를 결정합니다. 옥수수 줄기나 갈대와 같은 원료는 셀룰로스 함량이 낮아 외력에 의해 압출될 때 변형되기 쉽기 때문에 성형에 필요한 링 다이의 압축비가 작습니다. 즉, 성형 압력이 작습니다. 톱밥은 셀룰로스 함량이 높아 성형에 필요한 링 다이의 압축비가 큽니다. 즉, 성형 압력이 큽니다. 따라서 성형 펠릿 연료를 생산하기 위해 다양한 바이오매스 원료를 사용하고, 각기 다른 링 다이 압축비를 사용해야 합니다. 원료의 셀룰로스 함량이 유사한 바이오매스 재료의 경우, 동일한 압축비의 링 다이를 사용할 수 있습니다. 위에서 언급한 원료의 경우, 링 다이의 압축비가 증가할수록 입자 밀도가 증가하고 에너지 소비량이 증가하며 생산량이 증가합니다. 특정 압축비에 도달하면 형성된 입자의 밀도가 약간 증가하고 에너지 소비량은 그에 따라 증가하지만 생산량은 감소합니다. 압축비가 4.5인 링 다이를 사용합니다. 톱밥을 원료로 사용하고 압축비가 5.0인 링 다이를 사용하면 펠릿 연료의 밀도가 품질 요건을 충족하고 장비 시스템의 에너지 소비량이 낮아집니다.

동일한 원료를 서로 다른 압축비로 링 다이에서 성형할 경우, 펠릿 연료의 밀도는 압축비 증가에 따라 점차 증가하며, 일정 압축비 범위 내에서는 밀도가 비교적 안정적으로 유지됩니다. 압축비가 일정 수준까지 증가하면 과도한 압력으로 원료가 성형되지 않습니다. 쌀겨의 입자 크기가 크고 회분 함량이 높아 쌀겨가 입자를 형성하기 어렵습니다. 동일한 원료의 경우, 더 큰 입자 밀도를 얻으려면 더 큰 링 모드 압축비를 사용하여 설계해야 합니다.
원료 입자 크기가 성형 조건에 미치는 영향

바이오매스 원료의 입자 크기는 성형 조건에 큰 영향을 미칩니다. 옥수수 줄기와 갈대 원료의 입자 크기가 증가함에 따라 성형 입자의 밀도는 점차 감소합니다. 원료의 입자 크기가 너무 작으면 입자 밀도에도 영향을 미칩니다. 따라서 옥수수 줄기나 갈대와 같은 바이오매스를 입자 연료 생산 원료로 사용할 경우, 입자 크기를 1~5nm로 유지하는 것이 더 적합합니다.

원료의 수분이 펠릿 연료 밀도에 미치는 영향

생물체에는 적절한 양의 결합수와 자유수가 존재하며, 이는 윤활제 역할을 하여 입자간의 내부마찰을 감소시키고 유동성을 향상시켜 압력 작용 하에서 입자의 미끄러짐과 밀착을 촉진한다.바이오매스 원료의 수분함량이 너무 낮으면 입자가 완전히 신장되지 못하고 주변 입자들이 단단히 결합되지 않아 형성될 수 없다.수분함량이 너무 높으면 입자가 최대 주응력에 수직인 방향으로 완전히 신장되고 입자들이 서로 맞물릴 수 있지만, 원료에 있는 수분이 더 많이 압출되어 입자층 사이에 분포되기 때문에 입자층이 밀착되지 못해 형성될 수 없다.

따라서 바이오매스 펠릿 기계 및 장비가 옥수수 줄기, 갈대 등의 바이오매스를 펠릿 연료 생산의 원료로 사용하는 경우, 원료의 수분 함량은 12%-18%로 유지해야 합니다.

상온 조건에서 바이오매스 원료를 압축 성형하는 과정에서 입자는 서로 맞물리는 형태로 변형 및 결합되고, 입자층은 서로 결합하는 형태로 결합됩니다. 원료의 셀룰로스 함량은 성형 난이도를 결정합니다. 셀룰로스 함량이 높을수록 성형이 용이합니다. 원료의 입자 크기와 수분 함량은 성형 조건에 큰 영향을 미칩니다.