Energy assessment of the compressing process of the selected plant materials in a screw briquetting machine

W pracy przedstawiono wyniki badań gęstości i energochłonności procesu wytwarzania brykietów z wybranych surowców roślinnych. Analizowano pobór mocy chwilowej i nakłady energii elektrycznej. Do procesu zagęszczania użyto słomy rzepakowej, słomy pszennej, siana łąkowego i łodyg ślazowca, stosując odpowiednie temperatury w komorze zagęszczania brykieciarki ślimakowej, tj. 200, 225 i 250°C. Uzyskane brykiety charakteryzowały się zróżnicowaną gęstością i wielkością ponoszonych nakładów energetycznych. W zależności od rodzaju surowca i przyjętej temperatury gęstość brykietów wahała się od 505 do 827 kg*m-3. Z kolei pobór mocy zawierał się w granicach od 4,7 do 6,0 kW, zaś energochłonność procesu brykietowania mieściła się w przedziale od 0,114 do 0,183 kWh*kg-1. Najkorzystniejsze efekty procesu wytwarzania brykietów uzyskano w przypadku zagęszczania rozdrobnionych łodyg ślazowca pensylwańskiego, natomiast znacznie mniej korzystne w przypadku siana łąkowego.The study presents the results of the research on density and energy consumption of the briquettes production process out of the selected plant materials. Temporary power consumption and electric energy inputs were analysed. Rape straw, wheat straw, meadow hay and mallow stems were used in the process of compressing, while applying appropriate temperatures in the compression chamber of a briquetting machine, that is, 200, 225 and 250°C. The obtained briquettes were characterised by various density and size of incurred energy inputs. Briquettting efficiency was between 505 do 827 kg*h-3 depending on the material used and temperature applied. Power consumption was between 4.7 do 6.0 kW, while energy consumption of the briquetting process was between 0.114 do 0.183 kWh*kg-1. More advantageous effects of the briquettes production process were obtained in case of compression of fragmented Virginia mallow stems, whereas less advantageous in case of meadow hay

Ocena energochłonności wytwarzania peletów i brykietów w urządzeniach zagęszczających

Assessment of energy consumption of pellets and briquettes production from plant raw materials was presented. Wheat, rye, rape straw and meadow hay were used for their production. The investigated raw materials were ground before briquetting with the use of a station drum straw cutter and theoretical length of cutting of 20 mm, whereas before pelleting – with the use of a beater grinder equipped with sieves of 6 mm meshes diameter. Analysis of moisture of raw materials and their calorific value were carried out according to binding norms. Moisture of compacted raw materials was within 10.1-13.3%, whereas the calorific value was from 16.1 to 17.9 MJ·kg-1. Pellets were produced in a pelleting machine with an immobile flat matrix and driven compressing rolls, whereas briquettes were produced in a screw briquetting machine with a heated compressing chamber. The following values of temperature of the compressing chamber of a briquetting machine were assumed: 200, 225 and 250ºC. For measurement of energy consumption of the raw materials compression process power, time and electric energy converter Lumel 3000 was used. Average values of energy consumption during production of pellets were from 0.145 kWh·kg-1 for rape straw to 0.176 kW·kg-1 for meadow hay. In case of production of briquettes the lowest value of energy intake was reported for wheat straw compressed in temperature 250ºC (0.128 kWh·kg-1), whereas the highest value of energy intake for meadow hay compressed in temperature 200ºC (0.182 kWh·kg-1).Przedstawiono ocenę energochłonności wytwarzania peletów i brykietów z wybranych surowców roślinnych. Do ich produkcji użyto słomy pszennej, żytniej i rzepakowej oraz siana łąkowego. Badane surowce przed brykietowaniem rozdrabniano przy użyciu stacyjnej sieczkarni bębnowej i teoretycznej długości cięcia 20 mm, natomiast przed peletowaniem – za pomocą rozdrabniacza bijakowego wyposażonego w sita o średnicy otworów 6 mm. Analizy wilgotności surowców i ich wartości opałowej przeprowadzono zgodnie z obowiązującymi normami. Wilgotność zagęszczanych surowców wahała się w przedziale 10,1-13,3%, natomiast wartość opałowa od 16,1 do 17,9 MJ·kg-1. Pelety wytwarzane były w peleciarce z nieruchomą matrycą płaską i napędzanymi rolkami zagęszczającymi, natomiast brykiety wytwarzano w brykieciarce ślimakowej z podgrzewaną komorą zagęszczania. Przyjęto następujące wartości temperatury komory zagęszczającej brykieciarki: 200, 225 i 250ºC. Do pomiaru energochłonności procesu zagęszczania surowców wykorzystano przetwornik mocy, czasu i energii elektrycznej typu Lumel 3000. Średnie wartości poboru energii podczas wytwarzania peletów wynosiły od 0,145 kWh·kg-1 dla słomy rzepakowej do 0,176 kWh·kg-1 dla siana łąkowego. W przypadku wytwarzania brykietów najniższą wartość poboru energii odnotowano dla słomy pszennej zagęszczanej w temperaturze 250ºC (0,128 kWh·kg-1), natomiast najwyższą wartość poboru energii dla siana łąkowego zagęszczanego w temperaturze 200ºC (0,182 kWh·kg-1)

Possibilities of using biomass for energy purposes

Stale rosnące wraz z rozwojem cywilizacyjnym zapotrzebowanie na energię, przy wyczerpywaniu się jej tradycyjnych zasobów – głównie paliw kopalnych (węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny) oraz towarzyszący ich zużyciu wzrost zanieczyszczenia środowiska naturalnego, powodują zwiększenie zainteresowania wykorzystaniem energii ze źródeł odnawialnych. W pracy przedstawiono znaczenie odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym kraju. Szczególną uwagę zwrócono na podstawowe źródło energii odnawialnej w Polsce, jakim jest biomasa. Opisano rodzaje biomasy oraz podano ogólne właściwości energetyczne i fizyczno-chemiczne podstawowych surowców roślinnych pozyskiwanych do celów energetycznych. Omówiono możliwości wykorzystania biomasy do produkcji energii elektrycznej i ciepła oraz stosowane sposoby jej konwersji na biopaliwa. Podkreślono także korzyści i zagrożenia związane z wykorzystaniem biomasy roślinnej na cele energetyczne.Energy consumption demand, which is still growing along with civilization development facing depletion of traditional resources - mainly fossil fuels (coal, petroleum, natural gas) and accompanying increase of pollution of natural environment result in the increase of interest in the use of energy from renewable sources. The paper presents the significance of renewable energy sources in the energy balance of the country. Special attention was paid to basic sources of renewable energy in Poland, that is to biomass. Types of biomass were described and general energy and physico-chemical properties of basic plant materials obtained for energy purposes were provided. Possibilities of using biomass for production of electric energy and heat and the applied methods of its conversion into biofuels were discussed. Moreover, advantages and threats related to the use of plant biomass for energy purposes were emphasised

The influence of chosen working parameters of cutter on process of cutting sweet corn kernel

Badania wpływu wybranych parametrów pracy obcinarki na proces cięcia ziarna kukurydzy cukrowej określano na stanowisku badawczym. Pomiary prowadzono przy prędkości obrotowej głowicy nożowej w zakresie 1600 do 2560 obr*min-1 i zmiennej średnicy rozstawu noży tnących w granicach 25 do 35 mm. Prędkość podajnika kolb była stała i wynosiła 0,31 m*s-1. Analiza statystyczna uzyskanych wyników badań wykazała, że zmiana prędkości obrotowej głowicy tnącej oraz średnicy rozstawu noży wpłynęły istotnie na wzrost jakości procesu odcinania ziarna oraz zmniejszenie współczynnika nierównomierności cięcia.The investigations of influence of chosen parameters of cutter work on process of cut of sweet corn kernels were defined on investigative stand. The measurements were led near rotational speed of knife head in range 1600 to 2560 obr*min-1 and the variable of diameter of span knives cutting in interval 25 to 35 mm. The speed of feeder of cobs was solid and carried out 0,31 m*s-1. Statistical analysis of got results of investigations shew that they had influenced the change of rotational speed of cutter head as well as diameter span knives on growth of quality of process indeed the parting the grain as well as decrease the coefficient of inequality of cut

Problems of the plant mass utilization in process of harvesting and processing of sweet corn cobs

W pracy przedstawiono wyniki badań wielkości i struktury plonu kukurydzy cukrowej oraz wpływu głębokości odcinania ziarna na masę rdzeni. Dynamiczny wzrost powierzchni uprawy kukurydzy cukrowej na cele przetwórcze powoduje problemy wykorzystania masy roślinnej pozostałej po zbiorze ziarna. W przypadku ręcznego zbioru kolb resztki pożniwne mogą być wykorzystane na kiszonkę, natomiast przy zbiorze kombajnowym są najczęściej rozdrabniane i przyorywane. Również w procesie obróbki kolb stawiane są wysokie wymagania jakościowe dotyczące odcinanego ziarna. Należy do nich zaliczyć zapewnienie jednakowej długości odciętych ziaren, brak uszkodzeń mechanicznych oraz uzyskanie niskich strat masy i składników pokarmowych.At work, the results of investigations of size and structure crop sweet corn as well as influence depth parting of kernels on mass of cores were presented. The dynamic growth of tillage area of sweet corn in view processing it causes the problems of utilization the remaining plant mass after gathering of kernels. In case of manual gathering of cobs the post-harvest residues can be put-upon on silage, however they during combines gathering are the most often crumbled and the ploughing. The high qualitative relating requirements of cut off kernels in process of cobs processing be placed also. One should to them to number the assurance of equal length of abscissae kernels, lack of mechanical damages as well as obtainment low losses and components alimentary masses

Impact of heat treatment on the process of mechanical grain cutting off sweet maize cobs

Na energochłonność i jakość procesu odcinania ziarna kukurydzy cukrowej duży wpływ wywierają parametry pracy obcinarki oraz zawartość suchej masy oddzielanego surowca. W związku z tym badano wpływ obróbki termicznej kolb oraz prędkości obrotowej głowicy nożowej obcinarki na pobór mocy i ilość odciętej masy ziarna. Do badań używano kolb kukurydzy cukrowej bez obróbki termicznej oraz poddanych procesom blanszowania i mrożenia. Pomiary prowadzono przy zmiennych prędkościach głowicy od 1600 do 2880 obr/min-1 i stałej prędkości liniowej podajnika kolb - 0,31 m/s-1. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że blanszowanie kolb wpłynęło na zmniejszenie poboru mocy jednostkowej, natomiast ich mrożenie spowodowało wzrost poboru mocy, w stosunku do kolb bez obróbki termicznej. Z kolei na zwiększenie ilości odciętej masy ziarna korzystny wpływ wywierała zarówno obróbka termiczna kolb, jak też wzrost prędkości obrotowej głowicy nożowej obcinarki. Dzięki temu uzyskiwano niższe straty ziarna oraz składników pokarmowych.A great impact on energy consumption and quality of the process of cutting off sweet maize grains have the working parameters of the cutter as well as the content of dry mass of the separated raw material. Therefore the test concerned the impact of heat treatment of the cobs and the rotational speed of the cutter head on power consumption and the amount of grain that was cut off. The cobs used for the test were sweet maize cobs without heat treatment and undergoing the processes of blanching and freezing. The measurements were made with variable head speed from 1600 to 2880 obr/min and constant linear speed of the cob feeder - 0.31 m/s. On the basis of the obtained results it has been established that cob blanching resulted in reduction of unit power consumption, but freezing led to the increase of power consumption, compared to the cobs not treated thermically. At the same time, both the heat treatment of the cobs and the increase of rotational speed of the cutter head had a positive effect on the increase of the amount of the cut-off grain. Owing to this, a reduction of grain and nutrient loss was obtained

The impact of briquetting machine working parameters on geometrical features and density of briquettes made of corn straw and hay

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu przyjętych parametrów roboczych brykieciarki ślimakowej na cechy geometryczne i gęstość brykietów wytworzonych ze słomy zbóż oraz siana łąkowego. Porównano podstawowe wymiary brykietów (średnicę zewnętrzną i wewnętrzną oraz długość), a także ich gęstość w zależności od przyjętej prędkości przesuwu materiału roślinnego w komorze zagęszczającej brykieciarki, tj. 0,125; 0,25 i 0,5 cm·s-1. Uzyskane brykiety charakteryzowały się podobnymi wymiarami, które dla średnicy zewnętrznej wynosiły 85-87 mm i średnicy wewnętrznej 28-33 mm. Długość brykietów dla obydwu surowców roślinnych wynosiła od 40 do 70 mm. Gęstość brykietów dla słomy zbóż wyniosła od około 400 kg·m-3 przy wydajności 70 kg·h-1 do 565 kg·m-3 przy wydajności 17,5 kg·h-1, a dla siana łąkowego od około 395 kg·m-3 przy wydajności 70 kg·h-1 do prawie 700 kg·m-3 przy wydajności 17,5 kg·h-1.The paper presents research results concerning the impact of assumed working parameters of worm type briquetting machine on geometrical features and density of briquettes made of corn straw and meadow hay. The following parameters were compared: briquette basic dimensions (outside and inside diameter and length), and their density depending on assumed speed of plant material feed in briquetting machine compacting chamber, that is 0.125; 0.25 and 0.5 cm·s-1. Obtained briquettes were characterised by similar dimensions, that is 85-87 mm for outside diameter and 28-33 mm for inside diameter. Briquette length for both plant materials was ranging from 40 to 70 mm. Briquette density for corn straw was ranging from approximately 400 kg·m-3 at the output of 70 kg·h-1 to 565 kg·m-3 at the output of 17.5 kg·h-1, and for meadow hay from approximately 395 kg·m-3 at the output of 70 kg·h-1 to almost 700 kg·m-3 at the output of 17.5 kg·h-1

Assessment of quality properties of plant biomass pellets

Przedstawiono wyniki badań wartości opałowej, gęstości nasypowej i współczynnika trwałości kinetycznej peletów wytworzonych z biomasy roślinnej. Do procesu zagęszczania użyto słomy pszennej, słomy rzepakowej, słomy kukurydzianej, siana łąkowego oraz otrąb pszennych, odpadów zbożowych i rzepakowych przyjmując odpowiednie ich udziały procentowe. Rozdrobnione surowce zagęszczano przy użyciu peleciarki z jednostronną matrycą płaską i napędzanymi rolkami zagęszczającymi. Metodyka badań obejmowała pomiary gęstości nasypowej i współczynnika trwałości kinetycznej wytworzonych peletów. W zależności od rodzaju surowca i przyjętego składu uzyskane pelety charakteryzowały się zróżnicowaną wartością opałową, gęstością nasypową i współczynnikiem trwałości kinetycznej. Wartość opałowa peletów wahała się w przedziale od 16,1 do 17,5 MJ*kg-1. Gęstość nasypowa peletów zawierała się w granicach 322,65 do 566,97 kg*m-3. Z kolei współczynnik trwałości kinetycznej peletów mieścił się w zakresie od 86,6 do 98,5%. Najkorzystniejsze efekty procesu wytwarzania peletów uzyskano podczas zagęszczania rozdrobnionej słomy kukurydzianej oraz słomy pszennej z sianem łąkowym (po 50% surowców), natomiast mniej korzystne w przypadku zagęszczania słomy rzepakowej, kukurydzianej i otrąb pszennych (po 33,3% surowców) oraz słomy rzepakowej, kukurydzianej, odpadów zbożowych i rzepakowych (po 25% surowców).The research results of calorific value, bulk density and coefficient of kinetic endurance of plant biomass pellets have been presented. Wheat straw, rape straw, corn straw, meadow hay and wheat bran, grain and rape waste were used for the thickening process assuming their percentage share. Crushed materials were thickened with the use of the pellet machine with a one-side flat matrix and driven by densifying rolls. The research methodology included measurement of bulk density and coefficient of kinetic endurance of the produced pellets. In relation to the raw material type and the assumed composition, the obtained pellets were characterised by a diverse bulk density and a coefficient of kinetic endurance. Calorific value of pellets was ranging between 16.1 do 17.5 MJ*kg-1. Bulk density of pellets was ranging between 322.65 do 566.97 kg*m-3. While a coefficient of kinetic endurance of pellets was within the range of 86.6 to 98.5%. The most advantageous effects of the pellets production process were obtained during densification of crushed corn straw and wheat straw with meadow hay (50% of raw material each). While less advantageous in case of densification of rape straw, corn straw and wheat bran (33.3% of raw material each) and rape straw, corn straw, grain and rape waste (25% of raw material each)

Ocena cech fizycznych brykietów wytworzonych z mieszanek wybranych surowców roślinnych i odpadów pofermentacyjnych

Searching for renewable energy sources causes the increase in the interest in obtaining and processing of plant biomass for energy purposes. One of the methods of using biomass is to converse it into solid biofuels in the form of briquettes. The research covered briquette production with the use of the following plant raw materials: straw of spring crop mixture (wheat with barley – 50/50%) and oat straw and post-fermentation waste. Samples of fragmented straw with addition of post-fermentation waste were prepared in three various weight participation i.e.: 90/10%, 80/20% i 50/50%. The paper presents an assessment of physical properties of briquettes manufactured from the investigated mixtures of plant raw materials with an addition of postfermentation waste in the hydraulic piston briquetting machine. We determined the moisture of raw materials and waste, length, diameter and mass of manufactured briquettes as well as their specific density and mechanical strength. We found out that along with the increase of the mass participation of post-fermentation waste in the accepted mixtures of plant materials from 10 to 50% their length increased from 5 to 25% and the mass from 1 to 12%. On the other hand, specific density of briquettes increased from 18 to 24% for grain mixtures and from 3 to 7% for oat straw. Mechanical strength of briquettes was within 88.3-90.6% for grain mixture and 83.6-87.1% for oat straw.Poszukiwanie odnawialnych źródeł energii powoduje wzrost zainteresowania pozyskiwaniem oraz przetwarzaniem biomasy roślinnej na cele energetyczne. Jednym ze sposobów wykorzystania biomasy jest jej konwersja na biopaliwa stałe w postaci brykietów. Badania obejmowały produkcję brykietów z wykorzystaniem następujących surowców roślinnych: słomę mieszanki zbóż jarych (pszenica z jęczmieniem – 50/50%) i słomę owsianą oraz odpady pofermentacyjne. Próby rozdrobnionej słomy z dodatkiem odpadów pofermentacyjnych przygotowano w trzech różnych udziałach masowych tj.: 90/10%, 80/20% i 50/50%. W pracy przedstawiono ocenę fizycznych cech brykietów wytworzonych z badanych mieszanek surowców roślinnych z dodatkiem odpadów pofermentacyjnych w brykieciarce hydraulicznej tłokowej. Określano wilgotność surowców i odpadów oraz długość, średnicę i masę produkowanych brykietów, a także ich gęstość właściwą i wytrzymałość mechaniczną. Stwierdzono, że ze zwiększaniem udziału masowego odpadów pofermentacyjnych w przyjętych mieszankach surowców roślinnych od 10 do 50%, wzrastała ich długość od 5 do 25% oraz masa od 1 do 12%. Natomiast gęstość właściwa brykietu zwiększała się od 18 do 24% dla mieszanki zbożowej i od 3 do 7% dla słomy owsianej. Wytrzymałość mechaniczna brykietów zawierała się w przedziale 88,3-90,6% dla mieszanki zbożowej i 83,6-87,1% dla słomy owsianej