Каждый грануляционный завод начинается с одного и того же вопроса, и обычно его задают не с той стороны: «Стоит ли покупать машину с кольцевой или с плоской матрицей?» Честный ответ таков: ни одна из конструкций не лучше в целом — каждая лучше для конкретной задачи, при конкретном масштабе и с конкретным сырьём. Ошибка, которую мы чаще всего видим на экспортных рынках, — покупатель, который ради экономии капитала выбирает более дешёвую машину, а затем следующие пять лет тратит сэкономленное на сверхурочные и запасные матрицы. Или наоборот: фермерский покупатель, которому продали промышленную линию с кольцевой матрицей, работающую два часа в день и так и не окупившую собственную установку.
Это сравнение показывает, как на самом деле работают обе конструкции пресс-гранулятора, в чём преимущества каждой и четыре решения при покупке, которые важнее самой ориентации матрицы.
Чем две конструкции различаются механически
Пресс-гранулятор с плоской матрицей. Матрица представляет собой горизонтальный диск. Материал подаётся сверху, а ролики, катящиеся по верху диска, продавливают его вниз через отверстия. Готовые гранулы падают вниз. Подача осуществляется под действием силы тяжести, и в этом главное достоинство конструкции: ничего не нужно принудительно заталкивать материал в зону сжатия, поэтому неоднородные, волокнистые или плохо сыпучие материалы — солома, люцерна, сено, смешанные сельскохозяйственные остатки — продолжают двигаться, даже если в системе с принудительной подачей они образовывали бы своды.
Пресс-гранулятор с кольцевой матрицей. Матрица представляет собой вращающееся кольцо, установленное на ребро. Питатель и кондиционер подают материал во внутреннее пространство кольца, где два или три ролика продавливают его наружу через отверстия матрицы. Поскольку периметр кольца задаёт фиксированную и равномерную зону сжатия, каждая гранула проходит через одинаковую длину отверстия при одинаковом давлении роликов. Именно из-за этой равномерности все крупные промышленные грануляционные заводы мира используют машины с кольцевой матрицей, и именно поэтому для линий с кольцевой матрицей обычно указывают показатели долговечности выше 97%: наши модели с кольцевой матрицей и кондиционером рассчитаны на долговечность гранул 94–98% в зависимости от применения, с диаметром матрицы от 420 до 1 000 мм и отношением L/D от 1:6 до 1:12.
Сравнение бок о бок
| Фактор | Плоская матрица | Кольцевая матрица |
|---|---|---|
| Принцип подачи | Свободное падение на матрицу | Принудительная подача + кондиционер в камеру матрицы |
| Типичная производительность | 0,05–2 т/ч | 0,5–20+ т/ч |
| Допуск по сырью | Отлично на волокнистых, рыхлых, склонных к сводообразованию материалах | Требует стабильной подготовки; отлично после измельчения |
| Однородность и прочность гранул | Умеренная; сжатие неравномерно по поверхности матрицы | Высокая; равномерная зона сжатия, достижимый PDI 94–98% |
| Стоимость матрицы на тонну | Ниже цена матрицы, короче срок службы на абразивном материале | Выше цена матрицы, дольше срок службы и лучшее распределение износа |
| Замена матрицы | Быстрая — достаточно снять диск | Медленнее; требуется больше рабочего пространства |
| Кондиционирование (пар) | Обычно отсутствует или базовое | Стандартное; время выдержки 30–240 с в нашем модельном ряду |
| Типичный покупатель | Ферма, кормовой магазин, лаборатория, небольшая мастерская | Коммерческий комбикормовый завод, завод по производству биомассных гранул |
Строки о производительности требуют оговорки: они описывают, что машина конструктивно выполняет хорошо, а не жёсткие пределы. Плоскоматричные машины существуют в увеличенных корпусах, а вертикальные кольцевые — в малых. Наша линия с вертикальной кольцевой матрицей, например, охватывает 0,5–5 т/ч с двигателями от 22 до 160 кВт — компактная альтернатива с кольцевой матрицей, обеспечивающая равномерное сжатие и упрощающая вышестоящую систему за счёт гравитационной подачи.
Где выигрывает плоская матрица
Конструкции с плоской матрицей по-прежнему доминируют в трёх ситуациях, и один из самых опытных в Европе производителей прессов с плоской матрицей, Amandus Kahl, построил свой модельный ряд грануляторов на принципе плоской матрицы — свидетельство того, что преимущества конструкции реальны, а не сводятся к цене.
Волокнистые и сложные материалы. Солома, люцерна, сено, лузга и мискантус лучше подаются самотёком, чем принудительно. Если ваш сырьё плохо течёт, система с кольцевой матрицей и принудительной подачей потребует больше подготовки на входе для стабильной работы.
Малое и периодическое производство. Ниже примерно половины тонны в час преимущества кольцевой матрицы в эффективности перевешиваются её стоимостью. Ферме, гранулирующей собственную подстилку, или кормовому магазину, делающему смешанные партии, больше пользы приносят быстрая замена матрицы и простота эксплуатации.
Гибкость рецептур. Частая смена рецептур благоприятствует машине, на которой один человек может за считанные минуты заменить матрицу и ролики между партиями.
Наш модельный ряд с кольцевой матрицей в цифрах
Чтобы сделать обсуждение производительности конкретным, ниже приведено сравнение двух наших платформ с кольцевой матрицей по техническим данным с наших страниц продукции. Диапазоны долговечности отражают, чего платформы достигают на должным образом подготовленном материале; обе предполагают правильный выбор матрицы для соответствующего сырья.
| Технические характеристики | Вертикальная кольцевая матрица | Горизонтальная кольцевая матрица с кондиционером |
|---|---|---|
| Мощность главного двигателя | 22–160 kW | 90–400 kW |
| Диаметр матрицы | 300–800 mm | 420–1,000 mm |
| Скорость вращения матрицы | Область применения | 120–300 rpm |
| Типичная производительность | 0,5–5 т/ч | 3–10 т/ч биомассы; 5–15 т/ч корма |
| Энергопотребление | 30–55 кВт·ч/т | В том же диапазоне на кондиционированном материале; уточняется для каждого применения |
| Прочность гранул (PDI) | 90–97% в зависимости от применения | 94–98% в зависимости от применения |
| Кондиционирование | Опционально | Одно-, двух- или трёхвальный, выдержка 30–240 с, пар 3–8% |
| Занимаемая площадь | Экономия площади 40–60% по сравнению с аналогичной горизонтальной мельницей | Полноразмерная промышленная компоновка |
Где выигрывает кольцевая матрица
Любая производительность выше примерно 1–2 т/ч при непрерывной работе. Кольцевая матрица распределяет износ по всей окружности, а не концентрирует его под двумя роликами, поэтому ресурс матрицы на тонну растёт с повышением загрузки — именно там, где работают предприятия с высокой загрузкой.
Рынки топлива с контролем качества. Продажа по контрактам ENplus или на промышленное топливо означает, что долговечность, мелкая фракция и насыпная плотность — это условия контракта, а не пожелания. Стандарт ENplus scheme устанавливает механическую долговечность ≥ 98,0% для древесных гранул класса A1, и стабильно достигать этого показателя смена за сменой гораздо проще при использовании процесса с кондиционированной, равномерно сжатой кольцевой матрицей. Ассоциация Ассоциация производителей древесных гранул Канады публикует рекомендации по производству и безопасности, которые по той же причине предполагают применение промышленной кольцевой матрицы.
Паровое кондиционирование. Комбикормовые гранулы и гранулы премиум-класса из древесины — и то и другое требует кондиционирования: температура, время выдержки и корректировка влажности определяют долговечность задолго до матрицы. Платформы с кольцевой матрицей стандартно включают питатели, кондиционеры и дозирование жидкости. Наш гранулятор с кондиционером обеспечивает время выдержки 30–240 секунд при добавлении пара 3–8%, что является рабочим диапазоном как для комбикорма, так и для биомассы.
Четыре решения, которые важнее ориентации матрицы
1. Подбирайте матрицу под материал, а не машину под брошюру. Степень сжатия (длина отверстия ÷ диаметр отверстия) выбирается под каждый материал: опилки хвойных пород, птичий комбикорм и солома требуют разных значений L/D. Поставщик, предлагающий одну матрицу для всего, предлагает компромисс.
2. Подбирайте размер вышестоящей системы под гранулятор, а не гранулятор под мечту. Гранулятор с кольцевой матрицей, питаемый измельчителем недостаточной мощности или сушилкой, не удерживающей влажность, будет выпускать посредственные гранулы на половине производительности — и покупатели потом винят машину. Опубликованное нами ранее руководство по проектированию линии пошагово разбирает согласование производительности по этапам.
3. Считайте электроэнергию, а не ценник. Наши модели с вертикальной кольцевой матрицей потребляют заявленные 30–55 кВт·ч на тонну, а наши машины с горизонтальной кольцевой матрицей находятся в том же диапазоне, как только кондиционированный материал попадает в камеру. Машина, которая стоит на 20% меньше, но потребляет на 30% больше энергии на тонну, при большинстве тарифов теряет деньги уже в первый год эксплуатации.
4. Планируйте запасные матрицы при покупке. Матрицы и обечайки роликов — это расходные материалы с длительными сроками поставки. Заказ первого комплекта запасных частей вместе с машиной, подобранного под ваш фактический материал, — самая дешёвая страховка в сделке — см. нашу страницу запасных частей для кольцевых матриц о том, как характеристики матрицы подбираются под задачи.
Сценарии выбора
«У меня 30 гектаров стеблей кукурузы, и я хочу гранулы для подстилки для собственной фермы». Плоская матрица. Волокнистый материал, периодическая работа, один оператор, низкие капитальные затраты.
«Я хочу построить завод по производству древесных гранул мощностью 3 т/ч и продавать мешки по 15 кг на внутреннем рынке». Кольцевая матрица с трёхпроходной сушилкой и надлежащим измельчением на входе. В таком масштабе и контрактные требования к долговечности, и счёт за электроэнергию говорят в её пользу.
«У меня линия птичьего комбикорма производительностью 8 т/ч, и мне нужны стабильные гранулы 3 мм». Кольцевая матрица с двухвальным кондиционированием; рецептуры корма меняются ежедневно, но система принудительной подачи предсказуемо справляется с предварительно измельчённой рассыпной массой. Наш ассортимент грануляторов для комбикорма настроено с учётом этой задачи.
«Я произвожу 1 т/ч кубиков и гранул из люцерны в смеси, иногда с соломой». Плоская матрица или вертикальная кольцевая матрица, если долговечность важна для перепродажи. Оба варианта обоснованы; решающий фактор — требуют ли покупатели сертифицированных показателей долговечности.
FAQ
Может ли пресс с плоской матрицей выпускать древесные гранулы коммерческого качества? Он может выпускать приемлемые гранулы для местных рынков, но стабильно удерживать долговечность выше 97–98% при содержании мелкой фракции в пределах контрактных норм сложнее на плоской матрице, поскольку сжатие неравномерно по поверхности матрицы. Для сертифицированных рынков топлива рассчитывайте на кольцевую матрицу.
Почему кольцевая матрица дороже? Вы платите за систему принудительной подачи, кондиционер, увеличенный редуктор и крепёж матрицы — узлы, которые превращают переменное сырьё в однородные гранулы. Сама матрица стоит дороже, но изнашивается более равномерно.
Является ли пресс с вертикальной кольцевой матрицей компромиссом между двумя вариантами? Он сохраняет равномерное сжатие кольцевой матрицы, позволяя гравитации помогать подаче сверху, что упрощает систему подачи. Для биомассовых линий 0,5–5 т/ч это часто оптимальный выбор; выше этого диапазона используются горизонтальные прессы с кольцевой матрицей и полной подготовкой сырья.
Какая конструкция изнашивается медленнее? В расчёте на тонну продукции при высокой загрузке системы с кольцевой матрицей изнашиваются медленнее, поскольку износ распределяется по окружности кольца. При низкой загрузке более дешёвые матрицы плоского пресса часто обходятся дешевле за тонну, несмотря на меньший срок службы.
Можно ли позже модернизировать завод с плоской матрицей до кольцевой? Механически — да, но систему подачи — измельчение, кондиционирование, подачу пара — обычно тоже приходится перестраивать, поскольку пресс с кольцевой матрицей требует подготовленного материала. Планируйте модернизацию на этапе компоновки, если вероятно коммерческое расширение.