Världens förlitande på fossila bränslen måste minska för att förhindra en global uppvärmning, vilket kan orsaka negativa effekter på vår miljö. En åtgärd för att hjälpa oss på denna väg är en ökad användning av biobränslen. För att få en effektiv energiutvinning från biobränsle används pelletering för att höja densiteten på biomassan. Industriell pelletering består utav flera processer: Torkning, malning, uppfuktning, uppvärmning, och slutligen pelletering. Vid pelletering av biomassa består totalenergin (Wtot) utav tre delprocesser: Komprimering, flöde, och friktion. Komprimeringsenergin (Wkomp) mäter den vertikala kraften mot biomassan vid pelletering. Flödesenergin (Wflöde) mäter motståndet mot deformation när biomassan flödar in i presskanalen, denna deformation består utav en vertikal och radiell komprimering. Friktionsenergin (Wfrik) mäter motståndet från kontakt mellan pelletsen och matrisväggen. Syftet med denna studie är att öka kunskapen om energianvändning vid de olika stegen i pelleteringsprocessen samt hitta ett samband mellan labbskalig pelletering (<20 kg/h) och kontinuerlig singelpelletering. Målet är att undersöka hur fukthalt och presslängd påverkar de olika delprocesser samt hur flödeskraften påverkas. Gran torkades, maldes och fuktades upp till en önskad fukthalt innan pelleteringstester. För denna studie användes tre typer av anläggningar vilket har syftet att undersöka de olika delprocesser vid pelletering. Den totala energin mäts med kontinuerlig singelpelletering, vilket innebär att ett lager biomassa komprimeras i en presskanal, varefter ett nytt lager komprimeras på det existerande lagret. Nya lager komprimeras succesivt tills flödeskraften har stabiliserats (den högsta uppmätte kraften under en pressning). För att mäta komprimering och friktion komprimeras ett gram pellets som sedan pressas ut ur presskanalen. Den sista anläggning var labbskalig pelletering, där friktion och flödeskraft kan mätas. Resultaten visar att presslängden hade en stor påverkan på alla delprocesser för kontinuerlig singelpelltering. En ökad presslängd leder till en ökad flödeskraft samt en ökad Wtot, Wkomp, Wfrik, och Wflöde. Fukthaltens påverkan på kontinuerlig singelpelletering var svagare. Det fanns inget samband mellan fukthalt och Wfrik. Det tydligaste sambandet fanns mellan fukthalt och komprimering, där en ökad fukthalt leder till en minskad Wkomp. Flödesenergin påverkades inte vid en fukthaltshöjning från 8% till 12%, men det blev en kraftig minskning vid en fukthaltshöjning från 12% till 16%. Flödeskraften stabiliserades aldrig vid 8% fukthalt. Flödeskraften stabiliserades vid både 12% och 16% fukthalt, varav 16% resulterade i ett lägre flödeskraftsbehov. Vid labbskalig pelletering ökade flödesenergin, flödeskraften, och friktionsenergin vid ökad fukthalt. Ett samband mellan kontinuerlig singelpelletering och labbskalig pelletering kunde inte hittas. / The world’s reliance on fossil fuels needs to be reduced to prevent global warming, which can have a negative effect on our environment. One way which can reduce our impact is to increase our usage of biofuels. Pelletisation is used to get an effective energy output from biofuels, since it increases the density of the biomass. Industrial pelletisation is consists of multiple processes: Drying, grinding, moisturising, heating, and lastly pelletising. The total energy (Wtot) from pelletisation comes from three phases: Compression, flow, and friction. The compression-energy (Wkomp) measures the vertical force against the biomass when it is pelletised. The flow-energy (Wflöde) measures the resistance against deformation when the biomass enters the die-channel. This deformation is caused by radial and vertical compression. The friction-energy (Wfric) measures the resistance from the contact between the die-surface and pellet. The purpose of this study is to increase the knowledge regarding energy usage from the pelletisation processes, and to find a correlation between laboratory scale (20 kg/h) and continuous single pelletisation. The goal of the study is to examine the impact moisture content and die-channel length has on the different phases, and how they impact the flow force. Spruce dried, ground, and moisturised to a specific moisture content before pelletisation. Three applications were used, which purpose was to measure the different phases of pelletisation. The total energy is measure with continuous single-pelletisation, which means that you first compress a layer of biomass, which is followed by compressing another layer on top. New layers are then compressed until the flow-force has stabilised (the maximum force measured during a layer-compression). To measure compression and friction, a gram of biomass is compressed which is then pressed out of the die-channel. The last application was a laboratory scale press, where friction and flow-force can be measured. The results showed that the length of the die-channel had a great impact on all phases when studying continuous single-pelletisation. An increase in the channel length increases Wtot, Wkomp, Wfrik, and Wflöde. The moisture content’s effect on the phases were mixed. There was no correlation between moisture content and friction. The clearest correlation was between moisture content and compression. An increase in moisture content causes a lower Wkomp. The flow-energy was not affected when the moisture content was raised from 8% to 12%, but an increase from 12% to 16% reduced Wflöde greatly. The flow-force never stabilised when a moisture content of 8% was used. The flow-force stabilised at a moisture content level of 12% and 16%, whereof 16% resulted in a lower force required for stabilisation. A correlation between continuous single-pelletisation and laboratory pelletisation were never found.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kau-85520 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Nörve, Joakim |
| Publisher | Karlstads universitet, Institutionen för ingenjörs- och kemivetenskaper (from 2013) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0021 seconds