Машини та апарати виробництва деревного борошна особливості, економіка, шляхи вдосконалення
Доповідь, підготовлена до міжнародної конференції «Деревно-Полімерні Композити 2011».
Шановні учасники конференції, приємно бачити таку кількість професіоналів галузі, які зібралися у цій залі! Хотілося б висловити подяку організаторам конференції за їхню роботу!
У своїй доповіді я не зупинятимуся на ролі дисперсних наповнювачів та їх впливу на властивості ДПК – вони і так добре всім відомі. Очевидно, багатьом знайомі й проблеми, пов'язані з нестабільними характеристиками деревного борошна, насамперед щодо її гранулометрії і вологості. Виробники ДПК по-різному вирішують цю проблему, намагаючись покращити якість покупного наповнювача з метою привести його у відповідність до своїх вимог. Це складне і за великим рахунком непрофільне для них завдання, вирішення якого забирає багато сил, часу та коштів.
Не претендуючи на істину в кінцевій інстанції, я познайомлю Вас із нашим баченням шляхів удосконалення техніки подрібнення вологої рослинної сировини.
Визнані лідери, свого роду «класика» виробництва борошна - молоткові дробарки. У нашій країні це переважно моделі В77-2М, ДДЗ, ММ-70. Молоткові дробарки відносяться до подрібнювальних машин ударної дії (1). Руйнування частинок матеріалу відбувається у просторі між калібруючим решетом і ротором внаслідок ударів молотків. Подібна модель подрібнення добре підходить для грубого помелу крихких матеріалів полікристалічної будови (наприклад: мінеральної сировини), але не для одержання дисперсних порошків із волокнистих та пружних частинок деревини. Це особливо помітно при помелі рослинної сировини природної вологості, колипідвищення вологості всього на 6.2% (з 13.8 до 20%) знижує продуктивність дробарки ДДЗ на 30% і збільшує її енерговитрату на 30-32% (2)!
Низька ефективність молоткових дробарок при подрібненні вологих, малощільних матеріалів частково компенсується їх великою пропускною здатністю, що дозволяє створювати замкнуті схеми помелу, в яких обсяг циркулюючої «крупки» в десятки і навіть сотні разів перевищують вихід борошна. Розплачуватись за це доводиться, насамперед, великими енерговитратами.
Загальноприйняті проектні показники виробництва деревного борошна, з використанням молоткових дробарок такі: на отримання однієї тонни деревного борошна витрачається більше 380 кг технологічної пари та 550-690 кВт*год електроенергії (кращий показник 320-380 кВт*год).
Неодноразово спроби замінити молоткові дробарки у виробництві деревних наповнювачів іншими типами подрібнювального обладнання зокрема вібраційними та повітрострумними млинами не увінчалися успіхом.
Спроби використання для помелу деревних відходів вібраційних млинів, хоч і дозволили отримати порошки, відповідні марці 100, проте витрата енергії виявилася дуже великою: близько 1000-1200 кВт * год на тонну продукту. Однією з обов'язкових умов застосування вібромлин є попереднє тонке дроблення сировини, а також його сушіння до вологості 4%, що ще більше збільшує енерговитрати на отримання деревного порошку. Кульове завантаження вібраційного млина М-600, що використовується в ході промислових випробувань, становило 1380 кг, при максимальній споживаній потужності 135 кВт*год.
Експерименти з повітрострумними млинами також не мали успіху. Через погану, порівняно з мінеральними речовинами (кварц, вапняк), подрібнюваністьдеревини, ці агрегати виявилися не пристосовані для тонких марок 120 і менше (3).
Цілком очевидно, що низька ефективність використовуваних у виробництві деревного борошна млинів ударної та ударно-стираючої дії пов'язана з реалізацією невідповідної моделі подрібнення. Шарнірно встановлені молотки власними силами не здатні зруйнувати пружні частки деревини, вони лише повідомляють їм вихровий характер руху. Таким чином, більш ніж скромні результати подрібнення отримані не за рахунок "основного", а за рахунок "побічного продукту" переміщення помольних органів - турбулізації потоку та самовитирання частинок у цьому потоці.
Перспективним напрямом отримання тонко і ультра дисперсних наповнювачів з рослинної сировини природної вологості є принцип динамічного самоподрібнення частинок у щільних потоках чи техніка - «повітряних жорнів». Яскравим представником цього класу обладнання є автоматизована компакт-лінія сушіння-подрібнення рослинної сировини «МІКРОКСИЛЕМА – ДМ». Від своїх функціональних аналогів вона відрізняється меншою металомісткістю, великою потужністю розмоль, компактними розмірами і, головне, відсутністю окремого сушильного агрегату. Процеси тонкого помелу та кінетичного висушування деревини протікають в об'ємі камери помелу. За один "прохід" вологість біоматеріалу зменшується на 10-30%, що дозволяє одержувати дисперсні порошки вологістю менше 1% з витратою енергії близько 300 кіловат на тонну сухого порошку. (Слайд №1)
Принцип «повітряних жорен», що реалізується в автоматизованій компакт-лінії сушіння-подрібнення рослинної сировини «МІКРОКСИЛЕМА - ДМ», має ряд переваг особливо цінних у виробництві борошна. Як я вже казав, це, перш за все компактність,пожежна безпека та універсальність обладнання. Лінія займає всього 15 м2, а для роботи низькотемпературної, кінетичної сушіння не потрібно ні дизельне паливо ні газ, тільки підключення до води та електрична потужність-39 кВт. Переробці піддаються різні біоматеріали, включаючи багаття льону, солому, тирсу і тріску (Слайд №2).