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Abstract

Inhalt

Einleitung

Bioenergie – ein innovativer Sektor der Wirtschaft, die auf die Herstellung von Brennstoffen und Biomasse-Energie.

Gegenwartig wird Biomasse uberwiegend in Form von Festbrennstoffen (Brennholz, Sagemehl, Holzhackschnitzel, Pellets und Pellets) eingesetzt und ersetzt Kohlenwasserstoffe als Ausgangsmaterial in Kesseln, Kesseln, Heizkraftwerken. Bei der Verwendung von Holzbrennstoff sind keine gravierenden Modifikationen der technologischen Ausrustung fur die Brennstoffverbrennung erforderlich, wahrend die Schadstoffemissionen in die Umwelt erheblich verringert werden. Die maximale Warmeubertragung wird durch das Verbrennen von granuliertem und komprimiertem Holz erreicht [1].

Bioenergie ist die wichtigste, aber nicht die einzige Moglichkeit, pflanzliche Rohstoffe und Haushaltsabfalle zu verarbeiten. Bis heute produzieren diese Komponenten ein neues hochfestes, umweltfreundliches Material, das keinem verrottenden Material ausgesetzt ist - thermoplastischer Holz-Polymer-Verbundstoff (WPC).

Wood-Polymer-Composites (WPC) sind Materialien, bei denen Holz mit Monomeren gemischt wird, die dann polymerisiert und wahrend des Extrusionsprozesses mit Holz gemischt werden, um die erforderlichen Eigenschaften zu erhalten. [2].

Materialien aus Holz - Polymer - Verbundwerkstoffen werden heute in Amerika, europaischen Landern und Japan haufig verwendet. Sie sind im Aussehen dem Holz ahnlich und unterliegen gleichzeitig keiner Faulnis und Schimmelbildung, nehmen keine Feuchtigkeit auf, weisen keine Oberflachenfehler auf, sind in der Produktion hochtechnologisch und schlie?lich haben diese Produkte den Vorteil ihrer Umweltfreundlichkeit.[3].

1. Relevanz des Themas

In unserer Zeit ist die Verarbeitung von pflanzlichen Rohstoffen und Haushaltsabfallen ein wichtiger Schritt zur Verbesserung des menschlichen Lebens, sowohl auf okologischer als auch auf technischer Ebene. Die Relevanz dieses Themas liegt in der geringen Verarbeitungsintensitat dieses Rohmaterials und gro?en Voraussetzungen fur die Gewinnung von hochwertigem Material. Haushaltsabfalle und sekundare landwirtschaftliche Rohstoffe sind buchstablich "Weide" fur die Entwicklung der Wirtschaft des Landes. Der Preisanstieg auf dem Ol- und Olmarkt und die steigenden Preise fur nicht erneuerbare feste und gasformige Brennstoffe regen die Verbraucher an, aktiver auf alternative Energiequellen umzusteigen. Dazu tragen neben dem wirtschaftlichen auch die okologischen Voraussetzungen bei. Unsere Welt ist ein riesiges Reservoir fur die Ansammlung gro?er Mengen von Haushalts- und landwirtschaftlichen Abfallen, die sich negativ auf die Umwelt auswirken. Sie sind jedoch ein wertvoller Rohstoff fur die Verarbeitung von Biokraftstoffen und anderen wertvollen Materialien.

Details auf jeder Seite der Verarbeitung dieses Rohmaterials:

  1. Die materielle Seite der Ausgabe. Materialien, die zur Herstellung von Biokraftstoffen oder KDP verwendet werden, gibt es bisher nirgendwo anders angewendet oder in kleinen Mengen verwendet werden. Verarbeitung von landwirtschaftlichen Abfallen (Stroh, Samenschalen oder Buchweizen) Ruckstande nach dem Mahen von Samen oder Mais), Laub kann die Wirtschaft steigern. Daruber hinaus sind Brennstoffbriketts und Pellets billigerer Brennstoff, der im Wirkungsgrad der Kohle nicht nachsteht;

  2. Die okologische Seite des Problems. Stadtische und industrielle Deponien, die jedes Jahr wachsen und immer gro?ere Flachen mit fruchtbarem Boden besetzen, konnen recycelt werden. In Abfallen enthaltener Kunststoff (Plastikflaschen, Verpackungsmaterialien, Industrieabfalle) wird zu Brennstoff oder Haushaltsmaterial verarbeitet

  3. Die technische Seite des Problems. Holz wird haufig fur Bauzwecke verwendet, mit der Ausnahme, dass seine Lebensdauer begrenzt ist, da es zum Verrotten neigt und leicht entflammbar ist. Holz - Polymer - Verbundwerkstoff ist ein Material der neuen Generation, bei dem Polymer auf Ich-Basis, bei dem es sich um eine Matrix und Pflanzenabfalle handelt. WPC unterliegt keinem Zerfall, die Zundschwelle ist gro?, der Anwendungsbereich ist nicht begrenzt: Die Entwicklung der WPC-Produktionstechnologie ermoglicht nicht nur den Erhalt innovativer wettbewerbsfahiger Produkte, sondern auch die Losung der Probleme bei der Verarbeitung von Polymerabfallen.

2. Zweck und Ziele der Studie, die geplanten Ergebnisse

Zweck diese Arbeit soll Technologie und Ausrustung fur die Verarbeitung von pflanzlichen Rohstoffen und Haushaltsabfallen entwickeln.

Hauptziele der Studie:

  1. Untersuchen Sie die vorhandene Produktionstechnologie dieses Materials;
  2. Machen Auswahl Rohstoff fur die Produktion;
  3. Entwickeln experimentelle Ausrustung fur die Prufung;
  4. Wahlen Sie die optimale Zusammensetzung der Quellkomponenten.

Gegenstand der Studie: pflanzliche Rohstoffe (landwirtschaftliche Abfalle und Abfalle von holzverarbeitenden Unternehmen) und Haushaltsabfalle.

Gegenstand der Studie: Brennstoff und Holz - Polymer - Verbundwerkstoff (WPC) und Ausrustung zu deren Herstellung.

Im Rahmen der Masterarbeit ist geplant, qualitativ hochwertiges Material zu minimalen Kosten zu erhalten.х

3. Material und Produktionstechnik

Fur die Entwicklung des Installationsdesigns und der Produktionstechnologie mussen die vorhandenen Konstruktionsschemata und Fertigungstechniken analysiert werden.

3.1 Brennstoffbriketts

Die Herstellungstechnologie von Brennstoffbriketts basiert auf dem Pressen von Agrarabfallen (Sonnenblumenhulsen, Buchweizen usw.) und fein gehackten Holzabfallen (Sagemehl) unter hohem Druck und in einigen Fallen bei Erwarmung von 250 bis 350 ° C. Die entstehenden Brennstoffbriketts enthalten keine Bindemittel, mit Ausnahme eines naturlichen Lignins, das in pflanzlichen Abfallzellen enthalten ist. Bei Verwendung von Agrarrohstoffen konnen Bindungselemente hinzugefugt werden. Die beim Verpressen vorhandene Temperatur tragt zum Schmelzen der Oberflache der Briketts bei, was dadurch dauerhafter wird, was fur den Transport von Briketts wichtig ist [4].

Brennstoffbrikett fur die Extrusion

Zeichnung 3.1 – Brennstoffbrikett fur die Extrusion

Rohmaterial fur die Herstellung von Briketts ist das gleiche Material wie fur die Herstellung von Pellets - Sagemehl verschiedener Holzarten, Holzschnitzel, Sonnenblumenschalen, Buchweizen, Stroh und viele andere pflanzliche Abfalle. Die Herstellungstechnologie von Briketts ist der Granulationstechnologie ahnlich, jedoch einfacher. Briketts gibt es in verschiedenen Formen - in Form eines Steins, eines Zylinders oder eines Sechsecks mit einem Loch im Inneren. Dieses Produkt hat keine Standardgro?en.

Der Hauptfaktor fur die mechanische Festigkeit, Wasserbestandigkeit und den Kaloriengehalt des Briketts ist seine Dichte. Je dichter das Brikett ist, desto hoher sind die Qualitatsindikatoren. Je niedriger die Dichte der Briketts ist, desto geringer ist ihr Kaloriengehalt. Zum Beispiel mit einer Brikettendichte von 650-750 kg/m3 Kaloriengehalt der Briketts betragt 12-14 MJ/kg; bei einer Dichte von 1200-1300 kg/m3 – 25-31 MJ/kg.

Bei der Herstellung dieses Produkts sollte besonderes Augenmerk auf die Feuchtigkeit gelegt werden - ein sehr wichtiger Parameter, der die Dichte des Briketts beeinflusst. Bei einem Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 14% des Rohmaterials zerfallt das Brikett aufgrund zu hoher Feuchtigkeit in zufallige Stucke.

Das Brikettvolumen betragt 1/10 des fur seine Herstellung aufgewendeten Rohstoffvolumens, was erhebliche Einsparungen beim Transport und der Lagerung von Biokraftstoffen bedeutet [1].

3.2 Pelletbrennstoff Pellets

Die Technologie der Herstellung von Brennstoffpellets sowie Brennstoffbriketts ist der Prozess des Pressens von zerkleinertem Altholz, Stroh, Schale usw.

Rohstoffe (Sagemehl, Stroh usw.) gelangen in den Brecher, wo sie zu Mehl vermahlen werden. Die resultierende Masse gelangt von dort in den Trockner - in den Pressgranulator, in dem das Holzmehl zu Pellets gepresst wird. Die Kompression wahrend des Pressens erhoht die Temperatur des Materials, das im Holz enthaltene Lignin erweicht und verklebt die Partikel in dichte Zylinder.

Holzpellets (Pellets, DTG) sind kleine zylindrische extrudierte Holzprodukte mit einem Durchmesser von 4-12 mm, einer Lange von 20-50 mm, die aus getrockneten Ruckstanden der Holzbearbeitung und Sagewerksherstellung hergestellt werden: Sagemehl, Spane, Holzmehl, Spane, Holzstaub usw. d. Pellets werden in Kesseln verwendet, um durch Verbrennung Warme und elektrische Energie zu erzeugen [1].

Der Granulationsprozess - die Pelletierung - erfolgt an sich in speziellen Ringmatrizen (Formen) durch rotierende Rotationswalzen, die in zahlreiche Offnungen gepresst werden - Matrizen der Pressform, gehackter Holzrohstoff und dann mit einem speziellen Messerkornchen von au?erhalb des Stempels geschnitten. muss gekuhlt und von kleinen Partikeln getrennt werden [1].

3.3 Holz-Kunststoff-Verbund

WPC (Wood-Polymer Composite) ist ein innovativer Werkstoff, dessen Produktionstechnologie auf dem Mischen von Mehl, PE, PP, PVC und anderen Komponenten unter Verwendung spezieller Ausrustung nach festgelegten Standards basiert[5]. WPC ist in der Abbildung dargestellt. 3.2

Holz-Kunststoff-Verbund

Zeichnung 3.2 – Holz-Kunststoff-Verbund

Holzfullstoffe haben in den letzten Jahren einen erheblichen Anteil am US-Markt erobert. In Europa wird dieses Produkt auch immer weiter verbreitet. Flussiges Holz ist ein Holz-Polymer-Verbundstoff auf einem thermoplastischen Bindemittel, das fur die industrielle Verarbeitung geeignet ist. Das bedeutet, dass beliebige Profile im Strangpressverfahren aus zerkleinertem Holz und Kunststoff erstellt werden konnen. Gleichzeitig vereint das neue Material die besten Eigenschaften von Holz und Kunststoff. [6].

Die Herstellung von Holz-Polymer-Verbundwerkstoffen ist moglich unter Verwendung von Technologien der Extrusion, Coextrusion, Spritzguss, Pressen die gebrauchlichste Extrusionsmethode.

Die veranderbaren Parameter des Extrusionsprozesses sind die Zusammensetzung, das Material der verwendeten Rohstoffe und die Luftfeuchtigkeit. Das Extrusionsverfahren ermoglicht eine Anderung von Druck, Temperatur, Dauer und Intensitat des Einflusses auf das freigesetzte Profil des Duodenums. In "SIC" WPC "" gibt es drei Hauptverfahren fur die Extrusion. Das direkte einstufige Extrusionsschema beinhaltet das gleichzeitige Einstromen aller im Mischer vorgemischten Komponenten in den Extruder. Die Herstellung von WPC in einem zweistufigen Verfahren mit Vorgranulierung aller Komponenten sorgt fur einen stabileren Extrusionsprozess als in einem einstufigen Verfahren. Die Extrusion mit dem Einbringen von Holzfullstoff in die Knetzone des Extruders ermoglicht es, ein Verkohlen und Verdunkeln des Fullstoffs zu vermeiden, die Freisetzung von Harzholz durch das Holz zu reduzieren, um eine bessere Benetzung zu erreichen Polymerfuller und reduzieren den Verschlei? der Ausrustung [6].

Beim Direktextrusionsverfahren werden Holzfuller, Polymer und Additive durch ein volumetrisches Dosiersystem einem Extruder zugefuhrt. Volumetrische Dosiersysteme beinhalten die fraktionierte Kontrolle des Holzfullstoffs. Wenn Holzmehl verwendet wird, sollte seine Dispersion 0,01–1 mm, Sagemehl 1–8 mm betragen, und die Gro?e der Holzpartikel sollte 10–20 mm betragen. Die Rohstoffe kleiner Fraktionen werden zur Herstellung von Profilen aus WPC verwendet, die keine zusatzliche Oberflachenveredelung erfordern. Zur Veredelung mit Folien oder Lackieren konnen Holzfuller mit einer durchschnittlichen Gro?e der Holzpartikel verwendet werden. Die Gro?e des Rohholzes spielt bei der Herstellung von Profilen fur technische Zwecke keine Rolle.

Neben der fraktionalen Zusammensetzung des Holzfullstoffs wird dessen Feuchtigkeit berucksichtigt. Neben der Kontrolle des Feuchtigkeitsgehalts der Rohstoffe sollte auf die verwendeten Additive (Additive) und deren Anteil in der Mischung geachtet werden. Zum Beispiel beeinflusst die Abwesenheit von Antioxidationsmitteln in der Verbindung die Eigenschaften des verwendeten Produkts. Der Oxidationsprozess kann beginnen, wenn das Produkt verwendet wird. im Freien, was letztendlich zu seiner Zerstorung fuhrt [6].

Holzverbundwerkstoffe umfassen nicht nur Holz-Polymer-Verbundstoffe (WPC). Hierbei handelt es sich um Fibrolit unter Verwendung von Holz "Wolle" und verschiedenen Arten von Spanplatten, bei deren Herstellung Holzpartikel (Zement - Spanplatten, Extrusionsspanplatten, OSB) und Holzpressmassen, Holzbeton, Holzlaminat verwendet werden Kunststoff (mit Furnier), Bakelit (auf Holzmehlbasis), Arboform (mit einer Mischung aus Lignin und Holzfasern) [6].

4. Versuchsteil

4.1 Beschreibung des Versuchsaufbaus

Die vorgestellte Installation (Abb. 4) ermoglicht die Herstellung von Brennstoffbriketts und eines thermoplastischen Holz-Polymer-Verbundstoffs.

Schematische Darstellung der Anlage zur Herstellung von Biokraftstoffen und WPC

Abbildung 4 – Schematische Darstellung der Anlage zur Herstellung von Biokraftstoffen und WPC
(Animation: 10 Bilder, 5 Wiederholungszyklen, 80 Kilobyte)

Der Vorteil dieser Installation ist die Automatisierung des Heizprozesses und der Prozesssteuerung. Mit dem elektronischen Thermostat konnen Sie die beste Prozesstemperatur mit hoher Genauigkeit einstellen. Das neue Heizelement ermoglicht eine intensive Erwarmung in kurzer Zeit. Eine besondere Rolle im Automatisierungsprozess spielt ein spezieller Mikrocontroller, der die Drehzahl des Motors bei Temperaturanderungen automatisch steuert. Mit dieser Automatisierung konnen Sie Rohstoffe mit unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit verarbeiten. Dadurch konnen Sie die Vortrocknung der Originalkomponenten vom Zyklus ausschlie?en.

Durch den Austausch des Extrusionskopfes in dieser Anlage konnen Sie den technologischen Prozess der Herstellung verschiedener Verbundwerkstoffe flexibel andern.

4.2 Durchfuhrung der Prufung

Der erste Arbeitsschritt ist die Entwicklung von Anlagen zur Verarbeitung pflanzlicher Rohstoffe und Haushaltsabfalle (Kunststoff). Die zweite wichtige Phase der Arbeit ist die Entwicklung einer neuen Technologie, um ein Produkt zu erhalten.

Das Verfahren zur Gewinnung des Produkts kann in folgenden Stufen dargestellt werden:

  1. Vorbereitung der Rohstoffe vor dem Brikettiervorgang (alle Komponenten mussen sorgfaltig zerkleinert und gleichma?ig gemischt werden);
  2. hochladen Bunker;
  3. Forderung der Mischung mit einer Schnecke durch die Muffe in die Heizzone, wo der Aufheizvorgang und die Versiegelung stattfinden;
  4. Lieferung des fertigen Produkts durch einen austauschbaren Extrusionskopf und Abkuhlen auf Raumtemperatur.

Schlussfolgerungen

Im Text der Zusammenfassung wurden Ausgangsmaterialien aus Pflanzenmaterialien und Haushaltsabfallen sowie die Technologie ihrer Herstellung betrachtet. Das Schema der Laborinstallation wird betrachtet und die Stufen der Materialproduktion werden detailliert beschrieben.

Dieses Thema ist relevant, da eine gro?e Menge landwirtschaftlicher Abfalle und Haushaltsabfalle die Verarbeitung und Auswahl der fur ihre Verarbeitung optimalen Technologie erfordert.

Beim Schreiben dieses Aufsatzes ist die Arbeit des Meisters noch nicht abgeschlossen. Endgultige Fertigstellung: Juni 2019. Der vollstandige Text der Arbeit und des Materials zum Thema ist nach dem angegebenen Datum beim Autor oder seinem Manager erhaltlich.

Liste der Quellen

  1. Справочник. – М.: Федеральное агентство лесного хозяйства, 2013. – 36 с.
  2. Wikipedia - die freie Enzyklopadie. [Elektronische Ressource]. – Zugriffsmodus: Holz-Kunststoff-Verbund.
  3. Труды БГТУ. 2012. №4. Химия, технология органических веществ и биотехнология. ISSN 1683-0377.
  4. Механізація. —ЖНАЕУ.: Перспективна альтернативна Енергетика. – 13 с.
  5. Technologie und Standards fur die Herstellung von Holz-Polymer-Composites [Elektronische Ressource]. – Zugriffsmodus: Технология производства ДПК .
  6. Herstellung von Holz-Kunststoff Verbundwerk [Elektronische Ressource]. – Zugriffsmodus: Сырье для производства ДПК .
  7. Использование древесной биомассы в энергетических целях: научный обзор/ С. П. Кундас [и др.]. – Минск: МГЭУ им А.Д. Сахарова, 2008. – 85 с.