CERCETĂRI PRIVIND MECANIZAREA ŞI AUTOMATIZAREA PROCESELOR DE FABRICATIE A PELEŢILOR ŞI AGRIPELEŢILOR

 

 

Progam NUCLEU

Cod proiect: PN 09 - 15 02 03

Denumirea programului NUCLEU/acronim:

Dezvoltarea cercetărilor privind sistemele, tehnologiile de mecanizare, informatizare, automatizare, management şi echipamente tehnice competitive pentru agricultură şi industria alimentara/ STIMM

 

Denumirea obiectivului:

2 - Dezvoltarea de concepte, tehnologii şi sisteme energetice alternative, inclusiv promovarea culturilor de plante energetice şi a altor resurse regenerabile

 

Obiectivul proiectului:

Obiectivul principal al proiectului îl constituie proiectarea, execuţia şi experimentarea modelelor funcţionale ale echipamentelor de mecanizare şi automatizare precum şi a tehnologiei pentru fabricaţia diferitelor reţete de peleţi şi agripeleţi..

 

 

Fazele de execuţie ale proiectului:

Faza 1/2013: Studiu privind analiza tehnologiilor si a echipamentelor ce completeaza linia de fabricatie a peletilor si agripeletilor din biomasa solida agricola si forestiera.Elaborarea temelor de cerinte

Faza 2/2013: Proiectarea modelelor experimentale ale echipamentelor necesare mecanizării şi automatizării liniei tehnologice de fabricare a peleţilor / agripeleţilor

Faza 3/2013: Realizarea modelelor  experimentale :

            - Sisteme de fabricarea peletilor si agripeletilor

            - Sortator dimensional

Faza 4/2013: Realizare modele experimentale:

            - Transpotor cu banda

            - Transportor inclinat cu banda si uscator

Faza 5/2013: .Realizare modele experimentale:

            - Buncar

Faza 6/2013: Experimentarea echipamentelor necesare mecanizării şi automatizării liniei tehnologice de fabricare a peleţilor / agripeleţilor.

Faza 7/2013: Diseminare pe scară largă a rezultatelor

 

Rezultatele estimate:

 - Studiu privind analiza tehnologiilor şi a echipamentelor ce completează linia de fabricaţie a peleţilor şi agripeleţilor din biomasă solidă agricolă şi forestieră. Elaborarea temelor de cerinţe;

- Documentaţie tehnică de execuţie valabilă pentru modelele experimentale ale echipamentelor necesare mecanizării şi automatizării liniei tehnologice de fabricare a peleţilor / agripeleţilor şi a brichetelor;

  - Realizarea următoarelor modele experimentale:

      - echipament de peletizare- EP-0;

      - instalaţie de brichetare rumeguş IBR;

      - sortator dimensional SD 2630;.

      - transportor cu bandă TB 240;

      - transportor înclinat cu bandă şi uscător TIBU- 0;

      - buncăr tampon BT.

 - Raport de demonstrare privind funcţionarea echipamentelor necesare mecanizării şi automatizării liniei tehnologice de fabricare a peleţilor / agripeleţilor şi a brichetelor;

 - Două articole publicate în reviste de specialitate şi un articol acceptat spre publicare;

 - Poster de prezentare a echipamentelor;

 - Fişe tehnice de prezentare a tehnologiei, a liniei tehnologice de fabricare a peleţilor / agripeleţilor şi a brichetelor si a echipamentelor tehnice componente ale acesteia;

 - O pagină Web în care sunt prezentate rezultate obţinute în urma realizării proiectului.

 

Rezumatul proiectului

Având în vedere faptul că cerinţele de energie sunt în creştere şi că rezervele de combustibili fosili sunt în curs de epuizare, iar efectele poluante ale utilizării acestora asupra ecosistemului sunt catastrofale, a devenit imperios necesar găsirea de noi căi de producere a energiei din surse alternative care să înlocuiască aceşti combustibilii clasici.

Sursele de energie primară, numite în general regenerabile, sunt acele surse din mediul natural, disponibile în cantitaţi practic nelimitate, sau care se regenerează prin procese naturale, într-un ritm mai rapid decât cel în care sunt consumate.

Parametrii de eficienţă a activităţilor desfăşurate într-o agricultură durabilă sunt direct influenţaţi de nivelul de utilizare a surselor de energie. Acest fapt a determinat în ultima perioadă de timp amplificarea preocupărilor specialiştilor pentru identificarea unor noi surse de energie, mai ieftine, sigure şi facile de utilizat.

Sursele regenerabile de energie (biomasa solidă, de exemplu) pot fi o soluţie bună pentru încălzirea şi prepararea apei calde menajere în zonele rurale.

Puterea calorifică a biomasei este corelată cu compoziţia chimică a acesteia. Astfel puterea calorifică creşte odată cu creşterea conţinutului de lignină. Celuloza are o putere calorifică mai mică decât lignina datorită gradului mare de oxidare. Conţinutul de hidrocarburi creşte de asemenea puterea calorifică a biomasei.

Pentru a mării densitatea combustibililor solizi din biomasă şi pentru a permite automatizarea procesului de ardere în prezent se foloseşte transformarea biomasei în peleţi sau brichete.

Peleţii se obţin prin mărunţirea rumeguşului, aşchilor, crengilor sau cojii de copac şi presarea prafului obţinut printr-o matriţă. Căldura rezultată în urma frecării înmoaie lignina care prin răcire leagă praful obţinut din biomasă. Deoarece nu se foloseşte nici un liant pentru fabricarea peleţilor, foarte important este conţinutul în lignină al biomasei utilizate. Astfel din compoziţia peleţilor nu trebuie lipsească deşeurile de răşinoase. După formă peleţi pot fi cu secţiune circulară sau cu secţiune pătrată, cele mai răspândite sunt peleţi cu secţiune circulară.

Brichetele se obţin prin presarea rumeguşului amestecat cu aşchi, ramuri sau coji de arbore cu ajutorul unei prese cu piston sau cu şurub.

Prin peletizare sau prin brichetare densitatea creşte la 600 – 700 kg / m3 iar puterea calorifică la peste 17 MJ / kg în funcţie de tipurile de biomasă utilizate,

Prin arderea materiei vegetale se eliberează în atmosferă CO2 şi apă, componente ce se află în atmosferă în anumite proporţii.

Proiectul “Cercetări privind mecanizarea şi automatizarea liniei de fabricaţie a peleţilor şi agripeleţilor” şi-a propuns proiectarea, execuţia şi experimentarea următoarelor modele funcţionale ale echipamentelor de mecanizare şi automatizare în vederea realizării tehnologiei pentru fabricaţia diferitelor reţete de peleţi şi agripeleţi:

          -  transportor înclinat cu bandă şi uscător simbol TIBU-0, care transportă materialului tocat grosier în timp ce îl şi usucă (dacă este cazu) către cuva de alimentare a sortatorului dimensional;

          - sortator dimensional simbol SD 2630, care sortează tocătura din biomasă solidă agricolă şi forestieră pe două fracţii de dimensiuni (cu diametrul de 8 mm şi cu diametrul de 12 mm) şi îndepărtează deşeurile (cojile de copac, bucăţile din material lemnoase şi nelemnoase) prin buncărul de refuz într-un container;

          - transportor cu bandă simbol TB 240, care transportă materialului tocat şi sortat în buncărul tampon pentru materialul de peletizat;

          - buncăr tampon simbol BT pentru depozitarea temporară şi dozarea biomasei solide agricole şi forestiere (tocate în prealabil cu alte echipamente tehnice) necesare realizări de peleţi/agripeleţi;

          - echipament de peletizare simbol EP-0, care realizează peleţi a căror lungime poate fi reglată, având o productivitate de cca. 100 kg/h;

          - instalaţia de brichetare rumeguş IBR, având o productivitate de cca. 350 kg/h.

            Principalul avantaj pentru mediu rezultat din folosirea acestor reziduuri combustibile uscate din agricultură şi silvicultură la realizarea de peleţi / agripeleţi şi brichete este producerea de energie calorică mai ieftină decât cea obţinută din combustibilii fosili, aceasta fiind şi regenerabilă, precum şi faptul că se eliberează emisii mici de dioxid de carbon la arderea acestora, ceea ce înseamnă că nu afectează mediul ambiant.

            Realizarea echipamentelor tehnice de prelucrare a biomasei solide agricole şi forestiere şi a tehnologiei de fabricaţie a peleţilor / agripeleţilor, va permite obţinerea unei energii termice cu costuri avantajoase, cu ajutorul unei tehnologii cu grad ridicat de mecanizare, costuri de fabricaţie reduse, întrucât utilizează resurse inepuizabile foarte puţin poluante, cu o contribuţie nesemnificativă la schimbările climatice, rezolvând şi problema poluării mediului cu rumeguş, deşeuri lemnoase sau prin arderea miriştiilor şi a resturilor vegetale.

 

 

STADIUL DE REALIZARE

Rezultate realizate:

- Studiu privind analiza tehnologiilor şi a echipamentelor ce completează linia de fabricaţie a peleţilor şi agripeleţilor din biomasă solidă agricolă şi forestieră. Elaborarea temelor de cerinţe;

- Proiectarea modelelor experimentale ale echipamentelor necesare mecanizării şi automatizării liniei tehnologice de fabricaţie a peleţilor / agripeleţilor;

- Realizarea modelelor experimentale;

- Experimentarea echipamentelor necesare mecanizării şi automatizării liniei tehnologice de fabricaţie a peleţilor / agripeleţilor;

- Diseminare pe scară largă a rezultatelor.

            Biomasa este constituită din toate substanţele biologice de origine vegetală care datorită procesului numit "fotosinteză clorofiliană", înmagazinează energia de la soare şi o converteşte în anhidridă carbonică saturată – din atmosferă în masă biologică. De obicei plantele conţin 25% lignină şi 75% glucide (celuloză şi hemiceluloză) sau zaharide.

            Biomasa exprimă totalitatea producţiei agricole vegetale care poate fi convertită în diferite forme de energie. Producţia agicolă este formată din producţia principală şi din producţia secundară. Producţia agricolă vegetală principală este trasformată în energie bioalimentară iar producţia agricolă vegetală secundară constituie principala sursă de biomasă care poate fi transformată de regulă în energie termică.

            Puterea calorifică a biomasei este corelată cu compoziţia chimică a acesteia. Astfel puterea calorifică creşte odată cu creşterea conţinutului de lignină. Celuloza are o putere calorifică mai mică decât lignina datorită gradului mare de oxidare. Conţinutul de hidrocarburi creşte de asemenea puterea calorifică a biomasei.

            Pentru a mării densitatea combustibililor solizi din biomasă şi pentru a permite automatizarea procesului de ardere în prezent se foloseşte transformarea biomasei în peleţi sau brichete.

            Peleţii se obţin prin mărunţirea rumeguşului, aşchilor, crengilor sau cojii de copac şi presarea prafului obţinut printr-o matriţă. Căldura rezultată în urma frecării înmoaie lignina care prin răcire leagă praful obţinut din biomasă. Deoarece nu se foloseşte nici un liant pentru fabricarea peleţilor, foarte important este conţinutul în lignină al biomasei utilizate. Astfel din compoziţia peleţilor nu trebuie să lipsească deşeurile de răşinoase. După formă peleţi pot fi cu secţiune circulară sau cu secţiune pătrată, cele mai răspândite sunt peleţi cu secţiune circulară.

            Brichetele se obţin prin presarea rumeguşului amestecat cu aşchi, ramuri sau coji de arbore cu ajutorul unei prese cu piston sau cu şurub.

            Prin peletizare sau prin brichetare densitatea creşte la 600 – 700 kg / m3 iar puterea calorifică la peste 17 MJ / kg în funcţie de tipurile de biomasă utilizate,

            Prin arderea materiei vegetale se eliberează în atmosferă CO2 şi apă, componente ce se află în atmosferă în anumite proporţii.

            Ciclul constant al acestor componente face ca alcătuirea atmosferei să rămână în valori constante.

            Combustibili fosili eliberează mari cantităţi de CO2 în atmosferă, contribuind la creşterea proporţiei acestui gaz în atmosferă.

            În plus, combustibili fosili produc oxid de sulf, carbon, şi nitrogen (SO2, CO, NO2), funingine, metale, etc, aceştia fiind agenţi poluanţi, care cauzează probleme serioase mediului cum ar fi ploile acide, deteriorarea stratului de ozon, etc.

            În vederea elaborării temelor de cerinţe şi a proiectării modelelor experimentale pentru prelucrarea biomasei forestiere sau agricolă  şi pentru fabricarea de peleţi / agripeleţi sau brichete s-a realizat un studiu documentat privind aceste tipuri de echipamente specificându-se caracteristicile tehnice ale acestora precum şi diferite fluxuri  şi linii tehnologice fixe şi mobile pentru realizarea acestor produse, pornind de la depozitarea acestei materii prime până la realizarea şi împachetarea sacilor cu peleţi / agripeleţi sau brichete.

            Principalul avantaj pentru mediu rezultat din folosirea acestor reziduuri combustibile uscate din agricultură şi silvicultură la realizarea de peleţi / agripeleţi şi brichete este producerea de energie calorică mai ieftină decât cea obţinută din combustibilii fosili, aceasta fiind şi regenerabilă, precum şi faptul că se eliberează emisii mici de dioxid de carbon la arderea acestora, ceea ce înseamnă că nu afectează mediul ambiant.

            În figura 1 este prezentat un flux de fabicaţie şi distribuţie a peleţilor sau brichetelor (combustibil ecologic regenerabil al viitorului), utilizând ca materie primă  biomasa forestieră sau agricolă, pornind de la consumator, şi parcurgând  9 faze pană la distribuirea şi utilizarea acestor combustibili către consumatorul final.

 

 

Fig. 1 - Fluxul tehnologic de fabricaţie şi distribuţie a peleţilor

 

            Au fost studiate echipamentele care contribuie la realizarea fiecărui proces tehnologic de producţie prezentat în fluxul din figura 1 astfel:

- pentru pregătirea materialelor în fluxul tehnologic de fabricaţie a peleţilor sau a brichetelor se utilizează materialul numai sub formă de rumeguş sau tocătură de biomasă agricolă, studiindu-se toate tipurile de tocători cu disc sau cu tambur, mobile sau staţionare, precum si morile cu ciocane specifice pentru măcinarea materialelor umede, sitele rotative şi sortatoarele dimensionale în vederea obţinerii unei tocături curate şi fără impurităţi;

- pentru transportul materialelor pe fluxul tehnologic, funcţie de starea materialelor pe flux precum şi de capacitatea liniei de fabricaţie au fost analizate diferite sisteme de transportoare mecanice, cu racleţi, cu cupe sau benzi, precum şi transportoare pneumatice sau sisteme de transport prin vibraţie;

- pentru stocare şi dozarea materialelor depozitate în vedeerea corelării funcţionării în mod continuu a echipamente tehnologice corespunzătoare unui anumit flux, au fost prezentate diferite soluţii de stocare verticale sau orizontale;

- pentru uscarea materialelor granulare lemnoase, au fost studiate echipamente (staţionare sau mobile, în flux continuu şi cu sisteme complet automatizate de măsurare a umidităţii materialului uscat, de reglare a parametrilor de uscare şi prevăzute cu sistem de stocare), utilizând pentru producerea energiei termice necesare tot biomasa, respectiv rumegusul, sau brichete si deşeuri lemnoase;

- pentru măcinarea materialelor granulare lemnoase sau din biomasă agricolă au fost analizate diferite mori cu ciocane având sisteme speciale de alimentare şi evacuare în vederea obţinerii unei anumite dimensiuni constante şi omogene de material tocat pentru a putea fi utilizat în procesul de fabricaţie a peleţilor / agripeleţilor sau a brichetelor;

- au fost studiate echipamente tehnice pentru peletizarea şi brichetarea atât a biomasei forestiere cât şi a biomasei agricole precum şi a diferitelor sisteme de răcire a peleţilor brichetelor în fluxul tehnologic de fabricaţie;

- au fost studiate posibilităţile ambalării produsului finit  (peleţi) care se realizează în saci cu diverse masini de ambalat precum  şi sisteme de sigilare a pungilor atât în varianta semiautomată cât şi în varianta complet automatizată cu roboţi de preluare şi poziţionare pe paleţi a sacilor cu peleţi în vederea depozitări şi livrării către consumatorul final.

            Acest studiu s-a efectuat în vederea elaborării temelor de cerinţe şi a proiectării următoarelor modelele experimentale ale echipamentelor necesare mecanizării şi automatizării liniei tehnologice de fabricare a peleţilor / agripeleţilor precum şi pentru brichetarea biomasei solide agricole şi forestiere.

            Modele experimentale ale echipamentelor proiectate, realizate şi experimentate obţinute în baza unui studiu aprofundat au aplicativitate directă în crearea de produse, procese şi tehnologii curate şi de valorificare a deşeurilor prin prelucrarea biomasei agricole (paie, coceni de porumb, tulpini de porumb, reziduurile de in şi cânepă, corzile de viţă de vie, cojile de seminţe de floarea-soarelui, rapiţă) şi a celei forestiere (rumeguş, aşchii, scoarţă copaci etc.), în vederea obţinerii de peleţi/agripeleţi şi brichete.

            Aceste echipamente necesare mecanizării şi automatizării procesului tehnologic de fabricaţie a peleţilor / agripeleţilor precum şi a brichetelor sunt:

         - transportor înclinat cu bandă şi uscător, TIBU-0;

         - sortator dimensional, SD 2630;

         - transportor cu bandă, TB 240;

         - buncăr tampon BT;

         - echipament de peletizare, EP-0;

         - instalaţia de brichetare rumeguş, IBR.

            Amplasarea acestor echipamente pentru realizarea de peleţi/agripeleţi sau de brichete din biomasă agricolă şi forestieră s-a efectuat conform fluxului tehnologic  prezentat în figura 2, care este un flux tehnologic parţial întrucât efectuarea operaţiilor de depozitare, de tocare grosieră şi fină, de uscare a biomasei agricole şi/sau forestiere şi de stocare a tocăturii rezultate se efectuează în altă locaţie. Acest flux tehnologic presupune efectuarea următoarelor operaţii:

- alimentarea manuală a transpororului înclinat cu bandă şi uscător TIBU – 0, care efectuează transportul şi uscarea biomasei, precum şi deversarea acesteia în cuva sortatorului dimensional;

- sortarea materialelor granuloase lemnoase şi de resturi vegetale pe două fracţii de dimensiuni (o fracţie necesară realizării de peleţi/agripeleţi şi o fracţie pentru realizarea de brichete din biomasă solidă agricolă sau forestieră) precum şi îndepărtarea deşeurilor (cojilor de copac, bucăţilor din materiale lemnoase şi nelemnoase sau din biomasă agricolă care au dimensiuni mai mari decât orificiile celei de a doua site, respectiv reziduurile), realizată cu ajutorul sortatorului dimensional SD 2630;

- transportul fracţiei corespunzătoare operaţiei de realizare de peleţi/agripeleţi din pâlnia sortatorului în buncărul tampon BT care alimentează instalaţia de peletizare, cu ajutorul transportorului cu bandă TB 240;

- dozarea materialului granular din biomasă solidă agricolă sau forestieră din buncărul tampon în instalaţia de peletizare prin intermediul unui şibăr prevăzut în buncărul tampon BT;

- operaţia de peletizare se efectuează cu ajutorul echipamentului de peletizat EP-0;

- transportul fracţiei corespunzătoare operaţiei de realizare a brichetelor de la pâlnia de evacuare corespunzătoare de pe sortator în buncărul instalaţiei de brichetat rumeguş, operaţie efectuată cu ajutorul transportorului înclinat cu bandă TIB (existent, care nu a fost executat în cadrul acestui proiect);

- dozarea materialului granular din biomasă solidă agricolă sau forestieră din buncărul instalaţiei de brichetat rumeguş, realizată cu ajutorul unor şibăre montate în buncăr, iar curgerea acestuia în mod continuu către presa de brichetare se realizează cu ajutarul unui ax agitator;

- realizarea brichetelor, efectuată cu ajutorul instalaţiei de brichetare rumeguş IBR.

 

 

Fig. 2Flux automatizare peleţi şi fabricare brichete

1 – buncăre material tocat; 2 – transportor înclinat cu bandă şi uscător, TIBU- 0; 3 – sortator dimensional, SD 2630; 4 – transportor înclinat cu bandă TIB-0; 5 – buncăr refuz; 6 – transportor cu bandă, TB 240; 7 – buncăr tampon BT; 8 – echipament de peletizare, EP-0; 9 – transportor alimentare presă TAP-0; 10 – rafinator; 11 – ciclon; 12 – presă peletizare (extruder peleţi);

13 – panou de comandă presă peletizare; 14 – buncărul instalaţiei de brichetare rumeguş, IBR;

15 – instalaţie de brichetare rumeguş, IBR.

 

            Pentru fabricarea peleţilor/agripeleţilor sau a brichetelor din biomasă agricolă (în combinaţie sau nu cu diferite concentraţii de rumeguş ca liant), s-a ales un flux tehnologic discontinuu, pentru a  se putea interveni la diferiţi parametri ai echipamentelor şi la experimentarea tehnologiei de fabricare a peleţilor/agripeleţilor sau a brichetelor din biomasă agricolă. Acest flux presupune amplasarea echipamentelor pentru depozitarea şi tocarea biomasei agricole respectiv a celei forestiere (funcţie de capacitatea de producţie  a liniei de peletizare respectiv de brichetare) să fie într-o altă locaţie decât echipamentele necesare fabricării peleţilor/ agripeleţilor sau a brichetelor.

            În figura 3 sunt prezentate echipamentele din cadrul liniei tehnologice de fabricare a  peleţilor / agripeleţilor şi a brichetelor.

 

 

Fig. 3 – Linie tehnologică de fabricare a peleţilor / agripeleţilor şi a brichetelor

1 –transportor înclinat cu bandă şi uscător, TIBU- 0;  2 – sortator dimensional, SD 2630;

3 – transportor cu bandă, TB 240; 4 – buncăr tampon BT; 5 - echipament de peletizare, EP-0; 6 – transportor înclinat cu bandă TIB-0; 7 – instalaţie de brichetare rumeguş, IBR.

 

            Transportorul înclinat cu bandă şi uscător, TIBU- 0, poziţia 1 (fig. 3) este destinat să realizeze transportarea biomasei tocate către pâlnia de alimentare a sortatorului dimensional din cadrul fluxului tehnologic de fabricare a peleţilor / agripeleţilor sau a brichetelor şi să asigure uscarea acesteia după necesitate în timpul efectuării acestui transport.

            Stabilirea poziţiei benzii transportorului în raport cu sortatorul dimensional în care se deversează materialul granular, se efectuează prin modificarea poziţiei elementului de prindere pe cadrul transportorului, a poziţiei buncărului de alimentare şi prin deplasarea transportorului.

            Alimentarea transportorului înclinat cu bandă şi uscător cu material granular din biomasă solidă agricolă sau forestieră se efectuează manual (având posibilitatea dozării acestuia cu ajutorul unui şibăr), fiind transportat şi deversat în pâlnia de alimentare a sortatorului dimensional (în timpul transportului având posibilitatea uscării după necesitate).

            Materialul ce urmează să fie transportat este încărcat în buncărul de alimentarea al transportorului înclinat cu bandă şi uscător, urmând ca în funcţie de mărimea gurii de evacuare determinată de poziţia şibărului, acesta să cadă pe banda cu racleţi a transportorului înclinat, viteza de înaintare a benzii fiind determinată de caracteristicile materialului transportat (densitate, umiditate, granulaţie etc.) şi de umiditatea biomasei necesare obţinerii peleţilor / agripeleţilor sau a brichetelor. Materialul transportat intră în canalul de uscare şi sub căldura produsă de radiatoarele infraceramice îşi micşorează umiditatea până la limita impusă de procesul tehnologic de producere a peleţilor / agripeleţilor sau a brichetelor.

            Debitul de material transportat poate fi reglat cu ajutorul unui şibăr şi prin modificarea vitezei de deplasare a benzii, care se stabileşte de la panoul de comandă, în funcţie de debitul de funcţionare al sortatorului dimensional din fluxul tehnologic, precum şi de umiditatea finală a biomasei tocate dorită a se realiza. În cazul când umiditatea biomasei tocate se încadrează în limitele realizări de peleţi / agripeleţi sau brichete nu mai este necesară funcţionarea lămpilor cu infraroşu.

            Oprirea transportorului se va efectua la un interval de timp de 2-3 minute de la întreruperea alimentări lămpilor infraceramice.

            Separatorul magnetic, poziţionat înainte de deversarea biomasei pe bada transportoare are rolul de a separa impurităţile feroase din materialul transportat (pentru a proteja presa care realizează peleţii / agripeleţi sau brichete) şi necesită a fi curăţit periodic.

            Sortatorul dimensional SD 2630, poziţia 2 (fig. 5), este utilizat la sortarea materialelor granuloase lemnoase şi de resturi vegetale uscate, pe două fracţii de dimensiuni precum şi la îndepărtarea deşeurilor (cojilor de copac, bucăţilor din materiale lemnoase şi nelemnoase), fiind alimentat de către un transportor cu bandă şi uscător.

            Sita circulară este realizată din două bucăţi asamblate prin balamale din tablă perforată cu orificii rotunde dispuse în zig-zag, fiind montată pe un tambur antrenat printr-o transmisie cu lanţ de un motoreductor cu turaţia de 20 rot/min.

            Utilajul este prevăzut două site de schimb cu diametrele orificiilor diferite în funcţie de granulaţia tocăturii materialelor lemnoase şi de resturi vegetale ce trebuiesc sortate (procesate) şi anume o sită cu dimensiunile orificiilor de 14 şi 10 mm şi a doua sită cu dimensiunile orificiilor de 12 şi 8 mm, corespunzător celor două fracţii dorite a fi sortate.

            Sistemul de curăţat, este utilizat la curăţirea sitei rotative, este articulat şi dă astfel posibilitatea de a fi ridicate sau coborâte periile şi este prevăzut cu două arcuri elicoidale cilindrice de tracţiune montate lateral pe cadrul sitei, arcuri care menţin periile în contact permanent cu suprafaţa exterioară a sitei circulare.

            Motoreductorul, transmite mişcărea la arborele sitei circulare prin intermediul unei transmisii cu lanţ, iar cu ajutorul întinzătorului se poate efectua întinderea lanţului.

            Materialele granuloase de biomasă solidă agricolă şi forestieră pătrund prin pâlnia de alimentare (cu ajutorul unui transportor înclinat cu bandă) în interiorul sortatorului dimensional al cărui ax se roteşte o frecvenţă de rotaţie de 20 rot/ min), sortatorul fiind prevăzut cu un sistem de curăţire a sitei circulare aflată în mişcare de rotaţie.

            Materialul sortat trece prin sita circulară (interschimbabilă cu dimensiunile orificiilor de 14 şi 10 mm sau de 12 mm şi 8 mm, corespunzător celor două fracţii dorite a fi sortate), şi apoi în pâlniile de evacuare corespunzătoare celor două fracţii, iar refuzul este deversat prin pâlnia de evacuare refuzuri. În timpul funcţionării exteriorul sitei este periat de sistemul de curăţire, prevăzut cu două arcuri elicoidale cilindrice de tracţiune montate lateral pe cadrul sitei, arcuri care menţin periile în contact permanent cu suprafaţa exterioară a sitei circulare, evitându-se astfel înfundarea sitei rotative.

            Transportorul cu bandă TB 240, poziţia 3 (fig. 3) este un utilaj destinat transportului biomasei agricole şi forestiere (tocată şi sortată dimensional) de la pâlnia de evacuare a sortatorului (corespunzătoare fracţiei de realizare a peleţilor / agripeleţilor), în buncărul tampon, care depozitează temporar această biomasă necesară operaţiei tehnologice de peletizare.

            Stabilirea poziţiei benzii transportorului în raport cu pâlnia de evacuare a sortatorului (corespunzătoare fracţiei necesare peletizări), de unde se alimentează  şi cu gura de alimentare a buncărului tampon unde se deversează această biomasă,  se efectuează prin modificarea poziţiei elementului de prindere pe cadrul transportorului, a poziţiei buncărului de alimentare şi prin deplasarea transportorului, după care se asigură împotriva deplasării acestuia. Alimentarea transportorului înclinat cu material granular din biomasă solidă agricolă sau forestieră se poate efectua manual în buncărul de alimentare a transportorului sau din pâlnia de evacuare a sortatorului (corespunzătoare fracţiei pentru operaţia de peletizare), iar deversarea se efectuează în buncărul tampon.

            Debitul de material transportat poate fi reglat cu ajutorul unui şibăr, în funcţie de debitul de funcţionare al instalaţiei de peletizare.

            Buncărul tampon BT, poziţia 4  (fig. 3) este destinat depozitării temporare a fracţiei de biomasă solidă agricolă şi forestieră tocată, uscată şi sortată corespunzător operaţiei de peletizare, fiind o construcţie metalică simplă prevăzută cu o gură de alimentare (de la transportorul cu bandă TB 240) şi una de evacuare a produsului către pâlnia de alimentarea a instalaţiei de peletizare, (având posibilitatea reglării debitului de evacuare cu ajutorul unui şibăr).

            Cu ajutorul unui transportor înclinat cu bandă TB 240, materialul destinat obţinerii de peleţi / agripeleţi este depozitat temporar în buncărul tampon, care este poziţionat deasupra pâlniei de alimentare a instalaţiei de peletizare, fiind compus din cadru asamblat, pe care se montează buncărul prin intermediul unor şuruburi, şeibi şi piuliţe precum şi un cadru de protecţie de care se prinde o manta din sibir ce are rolul de a reţine particule din biomasa tocată în timpul operaţiei de deversare a acesteia de către transportor.

            Alimentarea cu materialul tocat în prealabil, eventual uscat (cu ajutorul transportorului înclinat cu bandă şi uscător) şi sortat se face pe la partea superioară a buncărului cu ajutorul transportorului cu bandă TB 240, care preia fracţia de material sortat necesară procesului de peletizare din pâlnia de evacuare a sortatorului.

            Echipamentului de peletizare EP-0, poziţia 5 (fig. 3) realizează peleţi / agripeleţi prin extrudare - trecerea forţată a biomasei solide agricole şi/sau forestiere prin orificiile unei matriţe plane la rotirea şi presarea materialului granular  de către ansamblul de presare cu role care au suprafaţa cilindrică exterioară prevăzută cu caneluri. Lungimea peleţilor realizaţi se poate modifica în limitele 10 ÷ 30 mm cu ajutorul unor cuţite reglabile.

 

            Din biomasa solidă agicolă şi forestieră utilizată pentru experimentări (resturi forestiere, talaş de brad,   paie, mischantus, coceni), tocată şi mărunţită au fost pregătite diferite reţete modificând concentraţia componentelor între 33,33÷60% şi variind umiditatea între 10÷22%, în vederea experimentării tehnologiei de realizare a peleţilor/agripeleţilor obţinuţi, funcţie de umiditate şi de diferitele componente utilizate.

            Reţetele de material au fost tocate, introduse în omogenizator şi amestecate până ce s-a realizat uniformizarea şi omogenizarea întregului amestec, fiind apoi au foat deversate în buncărul transportorului înclinat cu bandă şi uscător, care are rolul de a transporta, (eventual a usca), de a separa magnetic biomasa de particule feroase, (care pot proveni din procesul de prelucrare al resturilor vegetale sau accidental prin diverse manipulări ale materiei prime), şi de a deversa această biomasa în pâlnia de alimentare a sortatorului dimensional.

            Fracţia de amestec (reţetă) sortată la diametrul de 8 mm şi colectată în pâlnia de evacuare corespunzătoare a sortatorului dimensional cade pe un transportor înclinat cu bandă TB 240, care o transportă, deversând-o în buncărul tampon, iar de aici prin intermediul unui şibăr este dozată la pâlina de alimentare a echipamentului de peleltizare.

            Instalaţia de brichetare rumeguş, IBR, poziţia 7 (fig. 3), are rolul de a realiza procesul de brichetare a rumeguşului şi resturilor vegetale tocate, omogenizate şi sortate de către sortatorul dimensional SD 2630, biomasa fiind preluată din pâlnia de evacuare corespunzătoare a sortatorului dimensional de către un transportor înclinat cu bandă TIB (existent, care nu a fost executat în cadrul acestui proiect), care o deversează în buncărul instalaţiei. Materialul granular din această biomasă este condus spre matriţă de către un transportor elicoidal, care realizează compactarea materialului de brichetat în matriţă şi eventual efectuează şi încǎlzirea lui la temperatura doritǎ cu ajutorul unei rezistenţe tip manşon prevǎzutǎ cu termocuplu. Realizarea densităţii dorite a brichetelor formate se realizează cu ajutorul unui dispozitiv de frânare, iar răcirea acestora se face un pat de evacuare prevăzut cu sistem de frânare.

            Se porneste grupul de antrenare (eventual se încălzeşte matriţa), dupǎ care se porneşte transportorul înclinat cu bandă (care preia fracţia de biomasă sortată de sortator corespunzător operaţiei de brichetare din pâlnia de evacuare a acestuia), care va deversa materialul în buncărul instalaţiei de brichetat (biomasa sau componentele din diferite biomase, amestecate, omogenizate şi sortate) şi apoi se porneşte sortatorul dimensional şi transportorul înclinat cu bandă şi uscător care se alimentează cu biomasă.

            Din buncărul instalaţiei de brichetat, materialul de brichetat ajunge la melcul mecanismului de presare, acesta transportându-l cǎtre matriţă, unde are loc fenomenul de presare ca urmare a reducerii secţiunii gurii de ieşire a matriţei şi totodatǎ a reglǎrii gradului de tasare a materialului cu ajutorul unei frâne, dupǎ care bricheta, gata realizatǎ, este evacuatǎ din presǎ fiind dirijatǎ pe un jgheab de evacuare şi susţinere.

            Pentru o sudare mai bunǎ a materialului supus brichetǎrii s-a prevǎzut un inductor, ce încălzeşte matriţa la o temperaturǎ controlatǎ cu ajutorul unui termocuplu (după necesităţi).

            În tabelul nr.1 sunt prezentate principalele caracteristici tehnice ale echipamentelor experimentate.

 

Tabelul nr. 1. Principalele caracteristici tehnice ale echipamentelor experimentate

DISEMINAREA REZULTATELOR

Nr.

crt.

Nume autori

Titlul articolului

Revista /volumul/ editura in care a aparut

ARTICOLE

1

Voicea I1)., Danciu A.1), Matache M.1), Voicu Gh.2), Vlăduţ V.1)

1)INMA Bucuresti / România;

2) P.U. Bucharest / România

Biomass and the thermo-physical-chemical properties of this related to the compaction process,

Annals of Faculty Engineering Hunedoara - INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING, Tome XI (Year 2013), Fascicule 1, ISSN 1584-2665;

2

Voicea I.1), Voicu Gh.2), Vladut V1)., Matache M.1), Maria M.1)

1)INMA Bucuresti / România;

2) P.U. Bucharest / România

 

Current status of experimental research on biomass compaction,

 

2nd INTERNATIONAL CONFERENCE ON THERMAL EQUIPMENT, RENEWABLE ENERGY AND RURAL DEVELOPMENT, TE-RE-RD 2013, pag. 367-272, Baile Olanesti, Valcea – Romania, June 20 - 22, 2013, ISSN 1843-3359;

3

Voicea I.1), Danciu A.1), Selvi K.Ç.2), Ghilvacs M.1), Voicu Gh.3), Biriş S. 3).

1)INMA Bucuresti / România;

2) Ondokuz Mayıs Üniversity / Turkey;

 3)P.U. Bucharest / România

Integrated technology for obtaining agripellets (acceptat spre publicare),

 

INTERNATIONAL SYMPOSIUM -  , "ACHIEVEMENTS AND PROSPECTS IN BIOTECHNICAL ENGINEERING SYSTEMS"; AGRICULTURAL ENGINEERING. SOIL - PLANT - TECHNICAL EQUIPMENT IN THE CONTEXT OF ECOLOGICAL AGRICULTURE AND ECONOMIC EFFICIENCY, 1th 3th November 2013.

COMUNICARI STIINTIFICE NATIONALE

1.

Târgul naţional pentru agricultură şi industrie alimentară, Ediţia a XXIII-a”, desfăşurat, în perioada 29 august 01 septembrie 2013, Alexandria judeţul Teleorman

2.

EXPOTEHNICA - SALONUL REGIONAL AL CERCETĂRII 2013” desfăşurat în perioada 19-21 septembrie 2013, Bacău

3.

Salonul Regional al Cercetării INNOFEST „Expoziţia internaţională FEST AgrAlim Timişoara”, desfăşurată în perioada 3.- 5 Octombrie 2013.

4.

2nd INTERNATIONAL CONFERENCE ON THERMAL EQUIPMENT, RENEWABLE ENERGY AND RURAL DEVELOPMENT, TE-RE-RD 2013, pag. 367-272, Baile Olanesti, Valcea – Romania, June 20 - 22, 2013 - Current status of experimental research on biomass compaction,

PARTICIPAREA LA TÂRGURI, EXPOZIŢII

ŞI SALOANE ALE CERCETĂRII INTERNE / INTERNATIONALE

1

Lucrarea ştiinţifică „Echipamente tehnice pentru mecanizarea şi automatizarea proceselor de fabricaţie a peleţilor/agripeleţilor şi brichetelor din biomasă solidă agricolă şi forestieră” comunicată de domnul ing. Ion Alexandru în data de 29 august 2013 la  „Târgul naţional pentru agricultură şi industrie alimentară, Ediţia a XXIII-a,  desfăşurat la Alexandria în perioada 29 august 2013- 01 septembrie 2013, organizat de Camera de comerţ  a judeţului Teleorman şi primăria Alexandria.

 

2

Participarea cu poster şi lucrarea ştiinţifică: „ Echipamente tehnice pentru mecanizarea şi automatizarea proceselor de fabricaţie a peleţilor/agripeleţilor şi brichetelor din biomasă solidă agricolă şi forestieră ” prezentată de  domnul ing. Ion Alexandru la SALONUL NAŢIONAL AL CERCETĂRII ŞI INOVĂRII, Bacău 2013,  desfăşurat în perioada 19 - 21 septembrie 2013 şi organizat  de Camera de comerţ şi industrie a judeţului Bacău.

 

 

3

Participarea cu posterul intitulat „Cercetări privind mecanizarea şi automatizarea proceselor de fabricaţie a peleţilor şi agripeleţilor”, precum şi cu lucrarea ştiinţifică :”Echipamente tehnice pentru mecanizarea şi automatizarea proceselor de fabricaţie a peleţilor/agripeleţilor şi brichetelor din biomasă solidă agricolă şi forestieră prezentată de dl. ing. Pop AUGUSTIN  în data de 03 octombrie 2013 la manifestarea din cadrul Salonului Regional al Cercetării INNOFEST  intitulată  „Expoziţia internaţională FEST AgrAlim Timişoara”, desfăşurată  în perioada 3.- 5 Octombrie 2013, care a fost organizată de Centru regional de afaceri Timişoara.

 

           

 

 

BREVETARE REZULTATE

1

Cerere de brevet de invenţie înregistrată la OSIM:

Număr înregistrare A - 00737/14.10.2013

Denumire: „ Dispozitiv de frânare cu limitator de apăsare”

Autori: Mircea Radu, Ganea Ioan