PL229438B1

PL229438B1 - Method for grinding wood pulp and the device for execution of this method

Info

Publication number: PL229438B1
Application number: PL409956A
Authority: PL
Inventors: Maciej Szczuraszek; Krzysztof Mudryk
Original assignee: Univ Rolniczy Im Hugona Kollataja W Krakowie
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2018-07-31
Also published as: PL409956A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozdrabniania biomasy drzewnej i urządzenie do realizacji tego sposobu, przeznaczone do rozdrabniania materiałów roślinnych, pędów drzew i krzewów, w celu uzyskania frakcji zrębków o specyficznych właściwościach istotnych ze względu na energetyczne wykorzystanie. Sposób charakteryzuje się tym, że w pierwszej fazie pęd biomasy drzewnej (1) poddawany jest procesowi wstępnego zgniatania przy pomocy dwóch walców zgniatających (2), przy czym kierunek podawania pędu biomasy drzewnej (1) jest prostopadły do osi walców zgniatających (2). Następnie w drugiej fazie, wstępnie zgnieciony pęd biomasy drzewnej (1) jest dogniatany przez dwa bębny zgniatająco - rozdrabniające (3), przy czym kąt nachylenia osi bębnów zgniatająco - rozdrabniających (3) względem osi walców zgniatających (2) powinien zawierać się w granicach pomiędzy 0° a 90°, a jednocześnie w procesie dogniatania następuje przecinanie pędu biomasy drzewnej (1) przez przynajmniej jedną parę noży (4), zamontowanych na powierzchni roboczej dwóch bębnów zgniatająco - rozdrabniających (3).Tak uzyskany fragment pędu biomasy drzewnej (1). Z kolei zostaje rozłupany przez krawędź ostrza belki rozłupującej (5), uzyskując w ten sposób zrębki (6) o pożądanych właściwościach.The subject of the invention is a method of grinding wood biomass and a device for the implementation of this method, intended for grinding plant materials, shoots of trees and shrubs in order to obtain a fraction of chips with specific properties important for energy use. The method is characterized by the fact that in the first phase, the wood biomass shoot (1) is subjected to a pre-crushing process by means of two crushing rollers (2), the direction of feeding the wood biomass shoot (1) perpendicular to the axis of the crushing rolls (2). Then, in the second phase, the pre-crushed wood biomass shoot (1) is compressed by two crushing-crushing drums (3), and the angle of inclination of the crushing-crushing drums axis (3) in relation to the crushing rollers (2) axis should be within the limits between 0 ° and 90 °, and at the same time, in the process of compacting, the wood biomass shoot (1) is cut by at least one pair of knives (4) mounted on the working surface of two crushing and shredding drums (3). The fragment of the wood biomass shoot obtained in this way (1) . In turn, it is split by the edge of the splitting beam (5) blade, thus obtaining chips (6) with the desired properties.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozdrabniania biomasy drzewnej i urządzenie do realizacji tego sposobu, przeznaczone do rozdrabniania materiałów roślinnych, pędów drzew i krzewów, w celu uzyskania frakcji zrębków o specyficznych właściwościach istotnych ze względu na energetyczne wykorzystanie.The subject of the invention is a method of grinding wood biomass and a device for the implementation of this method, intended for grinding plant materials, shoots of trees and shrubs in order to obtain a fraction of chips with specific properties important for energy use.

Rozdrabnianie to jeden z ważniejszych procesów podczas przetwarzania, mającego na celu redukcje wielkości cząstek. W przypadku biomasy z roślin drzewiastych, materiał najczęściej rozdrabniany jest w dwóch etapach. Pierwszym jest rozdrobnienie wstępne z wykorzystaniem rębarek, którego produktem są zrębki. Gdy materiał charakteryzuje się wielkością cząstek odpowiednią do przeprowadzenia procesu brykietowania lub peletowania, drugi etap - jakim jest mielenie - nie jest konieczny.Grinding is one of the most important processes in processing to reduce particle size. In the case of biomass from woody plants, the material is most often shredded in two stages. The first is preliminary grinding with the use of chippers, the product of which is wood chips. When the material has a particle size suitable for the briquetting or pelleting process, a second step - grinding - is not necessary.

Rozdrabnianie często stosuje się przed transportem, w celu zwiększenia gęstości nasypowej. Przechowywanie biomasy może mieć jednak negatywne skutki ze względu na podwyższoną aktywność mikrobiologiczną, skutkującą utratą suchej masy, emisją gazów cieplarnianych, oraz nagrzewanie się hałdy, co w rezultacie może prowadzić nawet do samozapłonu.Grinding is often used before transport to increase the bulk density. However, storage of biomass can have negative effects due to increased microbial activity resulting in dry matter loss, greenhouse gas emissions, and heating of the heap, which can even lead to self-ignition.

Maszyny rozdrabniające biomasę drzewną powstały z myślą o ograniczeniu powierzchni i redukcji objętości zajmowanej przez nią. Pierwszymi maszyny rozdrabniającymi biomasę drzewną były rozdrabniacze i sieczkarnie rolnicze. Stopniowo wraz ze wzrostem zainteresowania tym problemem zaczęto produkować maszyny przeznaczone specjalnie do tego celu. Obecnie produkuje się maszyny bardzo złożone. Zakres ich zastosowania obejmuje małe gospodarstwa domowe, jak i również wykorzystanie przemysłowe. Najnowsze technologie łączą ze sobą wykorzystanie wszelakich mechanizmów z układami hydraulicznymi oraz elektrycznymi. Wszystko to w celu zminimalizowania kosztów rozdrabniania oraz podniesienia wydajności i precyzji wykonywanego procesu.Machines shredding wood biomass were designed to reduce the area and volume it occupies. The first machines shredding wood biomass were agricultural shredders and chaff-cutters. Gradually, along with the growing interest in this problem, machines designed specifically for this purpose began to be produced. Currently, very complex machines are produced. The scope of their application covers small households as well as industrial use. The latest technologies combine the use of all kinds of mechanisms with hydraulic and electric systems. All this to minimize the cost of comminution and increase the efficiency and precision of the process.

Główny podział rębarek zależny jest od ich docelowego przeznaczenia. Inaczej bowiem zbudowane i wykonane są maszyny przeznaczone dla zwykłego użytkowania przydomowego, gdy maszyna użytkowana jest kilka razy w roku przerabiając przy tym małe partie materiału, a inaczej maszyna przeznaczona do pracy ciągłej.The main division of chippers depends on their intended use. This is because machines intended for ordinary home use are built and manufactured differently, when the machine is used several times a year, processing small batches of material, and the machine is designed for continuous operation.

Na rynku napotkać możemy na cztery rodzaje tego typu maszyn różniące się między sobą sercem maszyny-zespołem tnącym. Wyróżniamy zespoły tnące: tarczowe, bębnowe, ślimakowe, łuparki.On the market, we can find four types of this type of machine, differing in the heart of the machine - the cutting unit. There are cutting units: disc, drum, screw, and splitters.

Każdy z wymienionych rodzajów zespołów tnących charakteryzuje się innym zużyciem energii oraz inną wydajnością. Ich zastosowanie zależy w większości przypadków od ich przeznaczenia oraz klasy jakościowej maszyny.Each of the mentioned types of cutting units is characterized by a different energy consumption and different efficiency. Their use depends in most cases on their intended use and the quality class of the machine.

Rębarki tarczowe są najczęściej spotykanymi rębarkami na rynku. Ich budowa jest bardzo prosta. Prostokątne noże umieszczone są promieniście na tarczy, która obraca się wokół własnej osi. W miejscu, gdzie podawany jest materiał napotykają na stalnice - materiał zostaje odcięty. Liczba noży umieszczona na tarczy zależna jest głównie od producenta rębarki. Im większa liczba noży, tym szybciej podawany może być materiał. Większa liczba noży ma również wpływ na ich żywotność. Maszyny te można porównać z dawną sieczkarnią do słomy. Ich zasada działania i budowa jest do siebie bardzo zbliżona.Disc chippers are the most common chippers on the market. Their structure is very simple. Rectangular knives are placed radially on a disc that rotates around its axis. In the place where the material is fed, they encounter shear bars - the material is cut off. The number of knives placed on the disc depends mainly on the manufacturer of the chipper. The greater the number of knives, the faster the material can be fed. The greater number of knives also affects their service life. These machines can be compared to the old straw chopper. Their principle of operation and structure are very similar.

Rębarki bębnowe są maszynami rzadziej spotykanymi od rębarek tarczowych. Ich budowa łudząco przypomina budowę wałków strunowych w agregatach uprawowych. Noże tnące umieszczone są na bębnie obrotowym. Najczęściej spotkać możemy bębny z dwoma lub czterema nożami tnącymi. Od ilości noży zależy między innymi długość powstałego zrębka. Na ten czynnik można również wpłynąć regulacją odległości kowadełka pełniącego rolę stalnicy.Drum chippers are machines less common than disc chippers. Their structure is confusingly similar to the structure of string rollers in cultivation aggregates. The cutting knives are placed on a rotating drum. The most common are drums with two or four cutting knives. The length of the resulting chips depends on the number of knives. This factor can also be influenced by the adjustment of the distance of the anvil acting as a shear bar.

W tego typu rębarkach cięcie odbywa się na całej długości noża w tym samym czasie. Zrębki powstałe na tego typu maszynie charakteryzują się długością od 10-50 mm oraz regularnym kształtem. Nie nadają się one jednak bezpośrednio do peletowania ani brykietowania.In this type of chipper, the entire length of the knife is cut at the same time. The chips produced on this type of machine are 10-50 mm long and have a regular shape. However, they are not directly suitable for pelleting or briquetting.

Ciekawym rozwiązaniem jest modyfikacja standardowego rębaka bębnowego, jakim jest rębak walcowy. W maszynie tej zastosowano dwa równolegle ułożone walce, na których umieszczone są noże tnące. Noże są z sobą zsynchronizowane tak aby podczas obrotu walca napotykały się na siebie. Rębarki tego typu nie potrzebują podajnika, materiał pobierany jest podczas cięcia przez zespół tnący. Uzyskane zrębki charakteryzują się długością od 5 do 10 cm. Idealnie nadają się do użytkowania w konwencjonalnych kotłach grzewczych.An interesting solution is the modification of the standard drum chipper, which is the cylinder chipper. The machine uses two parallel arranged rollers on which the cutting knives are placed. The knives are synchronized with each other so that they meet each other during the rotation of the roller. Chippers of this type do not need a feeder, the material is picked up by the cutting unit while cutting. The wood chips obtained are 5 to 10 cm long. They are ideal for use in conventional heating boilers.

Znany jest system tnący z opisu polskiego wzoru użytkowego RWU.64585, gdzie ochroną objęta jest sieczkarnia do drewna, zwłaszcza do cięcia na określone odcinki ściętych z plantacji roślin energetycznych lub gałęzi stanowiących odpad przy wycince drzew w lesie lub przecince drzew owocowychThe cutting system is known from the description of the Polish utility model RWU.64585, where the protection covers the chaff cutter for wood, especially for cutting into specific sections of energy plants cut from plantations or branches constituting waste when felling trees in the forest or cutting fruit trees.

PL 229 438 Β1 w sadach. Sieczkarnia do drewna posiadająca ramę nośną wyposażoną w uchwyty do zaczepienia do ciągnika za pomocą trójpunktowego systemu mocowania oraz układ jezdny z kolami, do której zamocowany jest również zespól tnący z gardzielą wlotową oraz po przeciwnej stronie króćcem wylotowym z zaczepami na pojemniki na zrębki, zgodnie z wzorem użytkowym, charakteryzuje się tym, że zespół tnący posiada wymienne głowice trzy, cztery lub sześcionożowe, w których noże są mocowane w gniazdach wykonanych w korpusach tych głowic poprzez kliny połączone z korpusem śrubami. Poza tym w dnach gniazd usytuowane są śruby regulacyjne wysokość położenia ostrzy noży, w stosunku do osi głowicy.PL 229 438 Β1 in orchards. A forage harvester with a carrying frame equipped with handles to be attached to the tractor with a three-point attachment system and a chassis with wheels, to which is also attached the cutting unit with an inlet throat, and on the opposite side with an outlet stub with catches for containers for chips, in accordance with the pattern operation, characterized by the fact that the cutting unit has replaceable three, four or six-knife heads, in which the knives are mounted in seats made in the bodies of these heads by wedges connected to the body by bolts. In addition, in the bottom of the nests there are screws adjusting the height of the knife blades position in relation to the axis of the head.

Rębarki ślimakowe charakteryzują się stabilnością pracy - brak cięcia udarowego. Materiał rozdrabniany podawany jest za pomocą krawędzi tnącej ślimaka. Stożkowy kształt ślimaka powoduje, iż materiałjednocześnie jest wciągany i zrębkowany. Wadą tego systemu jest brak regulacji długości zrębków. Regulacje można wykonać jedynie przez wymianę ślimaka o innym skoku.Worm chippers are characterized by stable operation - no impact cutting. The shredded material is fed by the cutting edge of the screw. The conical shape of the screw causes the material to be drawn in and chipped at the same time. The disadvantage of this system is that the length of the chips is not regulated. Adjustments can only be made by replacing the screw with a different pitch.

Czwartą grupą są łuparki, które możemy podzielić na łuparki konwencjonalne działające na zasadzie podobnej do siekiery; i łuparki śrubowe (stożkowe). W łuparkach konwencjonalnych stalowy klin wciskany jest w drewno powodując jego rozłupanie się. Maszyny tego typu zbudowane są z stalowego klina wciskanego w drewno za pomocą siłownika hydraulicznego. Nowoczesne maszyny wyposażone są w kliny krzyżowe pozwalające na rozłupanie podanego kawałka drewna na cztery kawałki podczas jednego przejścia roboczego. Łuparki śrubowe zbudowane są z nagwintowanego stożka zamieszczonego na napędzanej ośce. Ich zasada działania przypomina śrubę wkręcającą się w drewno. Stożek wkręcając się coraz głębiej w drewno powoduje rozerwanie i rozłupanie go.The fourth group consists of splitters, which can be divided into conventional splitters operating on the principle similar to an ax; and screw splitters (conical). In conventional splitters, a steel wedge is pressed into the wood causing it to split. Machines of this type are made of a steel wedge pressed into the wood by a hydraulic cylinder. Modern machines are equipped with cross wedges that allow a given piece of wood to be split into four pieces during one working pass. Screw splitters are made of a threaded cone located on a driven axle. Their principle of operation resembles a screw screwing into wood. The cone, while screwing deeper and deeper into the wood, causes tearing and splitting it.

Proces technologiczny rozdrabniania biomasy drzewnej występuje w wielu procesach produkcji. Jego najważniejszym celem jest redukcja/pomniejszanie wielkości cząstek do frakcji pożądanej o wielkości (największy wymiar cząstek) poniżej 100 mm. Biomasa drzewna poddawana procesom rozdrabniania występuje najczęściej w formie kłód, gałęzi, pni itp. W ostatnich latach można zauważyć wzrost zainteresowania energetycznym wykorzystaniem biomasy w szczególności drewna. Biomasa, jako biopaliwo, jest obecnie szeroko stosowana w energetyce zawodowej jak również przez odbiorców indywidualnych.The technological process of shredding wood biomass occurs in many production processes. Its most important goal is to reduce the particle size to the desired fraction with a size (largest particle size) below 100 mm. Wood biomass subjected to the shredding processes is most often in the form of logs, branches, trunks, etc. In recent years, there has been an increase in interest in the energy use of biomass, especially wood. Biomass, as a biofuel, is now widely used in the commercial power industry as well as by individual consumers.

Jednym z czynników istotnie decydujących o końcowej cenie biopaliwa są koszty produkcji/przetwarzania. Co najciekawsze drewno od pierwszych etapów przetwarzania jest biopaliwem możliwym do energetycznego wykorzystania np.: kłoda -> drewno kawałkowe (kominkowe) -> zrębki -> pelety lub brykiety.One of the factors significantly determining the final price of biofuels is the production / processing costs. What is most interesting, from the first stages of processing, wood is a biofuel that can be used for energy, e.g. log -> lump (fireplace) wood -> wood chips -> pellets or briquettes.

Energetyka przemysłowa jak i gospodarstwa rolne są w szczególności zainteresowane biopaliwami stałymi niskoprzetworzonymi między innymi celem obniżenia kosztów paliwa nawet kosztem utraty pewnego komfortu w stosowaniu. Stosowanie w instalacjach energetycznych np. zrębków pozwala zminimalizować koszty przetwarzania między innymi w procesach dosuszania, mielenia oraz aglomeracji ciśnieniowej (brykietowanie, peletowanie).The industrial power industry and farms are particularly interested in low-processed solid biofuels, inter alia, in order to reduce fuel costs, even at the cost of losing some comfort in use. The use of e.g. wood chips in energy installations allows to minimize the costs of processing, among others in the processes of drying, grinding and pressure agglomeration (briquetting, pelleting).

Można również zauważyć, iż rozwija się oferta maszyn i urządzeń do przetwarzania biomasy w szczególności drzewnej. Wzrasta liczba podmiotów zajmujących się produkcją oraz ich dystrybucją detaliczną w szczególności kanałami e-sprzedaży.It can also be noticed that the offer of machines and devices for processing biomass, especially wood biomass, is developing. The number of entities involved in production and their retail distribution, in particular through e-sales channels, is growing.

Analizując rynek potencjalnych użytkowników maszyn do rozdrabniania wstępnego biomasy drzewnej to wydaje się, iż niedosyt i poszukiwania innowacyjnych rozwiązań można zauważyć w sortymencie małych urządzeń dedykowanych dla użytkowników indywidualnych lub usługodawców lokalnych.Analyzing the market of potential users of machines for primary wood biomass shredding, it seems that the insufficiency and the search for innovative solutions can be noticed in the range of small devices dedicated to individual users or local service providers.

Urządzenia takie są często dostosowane do wybranych grup odbiorców zróżnicowanych np. posiadanymi źródłami energii (napęd WOM ciągnika rolniczego, napęd elektryczny itp.) lub specyfiką przetwarzanego materiału (gałęzie z sadów, pozostałości zrębne z lasów itp.).Such devices are often adapted to selected groups of diversified recipients, e.g. with the possessed energy sources (PTO drive of a farm tractor, electric drive, etc.) or the specificity of the processed material (branches from orchards, logging residues from forests, etc.).

Innym kierunkiem rozwoju technicznego urządzeń do rozdrabniania biomasy drzewnej jest uzyskiwanie specyficznych właściwości przetwarzanego materiału. Właściwości te mają duże znaczenie w dalszych procesach związanych z logistyką, suszeniem, mieleniem, aglomeracją czy też spalaniem. Przedstawione poniżej rozwiązanie wpisuje się właśnie w ten trend rozwoju urządzeń do przetwarzania biomasy drzewnej.Another direction of technical development of devices for grinding wood biomass is obtaining specific properties of the processed material. These properties are of great importance in further processes related to logistics, drying, milling, agglomeration or combustion. The solution presented below is in line with this trend in the development of devices for processing wood biomass.

Istota sposobu według wynalazku charakteryzuje się tym, że w pierwszej fazie pęd biomasy drzewnej poddawany jest procesowi wstępnego zgniatania przy pomocy dwóch walców zgniatających, przy czym kierunek podawania pędu biomasy drzewnej jest prostopadły do osi walców zgniatających, a następnie w drugiej fazie, wstępnie zgnieciony pęd biomasy drzewnej jest dogniatany przez dwa bębny zgniatająco-rozdrabniające, przy czym kąt nachylenia osi bębnów zgniatająco-rozdrabniającychThe essence of the method according to the invention is characterized by the fact that in the first phase, the wood biomass shoot is subjected to a pre-crushing process by means of two crushing rollers, the direction of feeding the wood biomass shoot perpendicular to the axis of the crushing rollers, and then, in the second phase, the pre-crushed biomass shoot wood is compressed by two crushing-crushing drums, the angle of inclination of the crushing-crushing drums axis

PL 229 438 Β1 względem osi walców zgniatających winien zawierać się w granicach pomiędzy 0° a 90°, a jednocześnie w procesie dogniatania następuje przecinanie pędu biomasy drzewnej przez przynajmniej jedną parę noży, zamontowanych na powierzchni roboczej dwóch bębnów zgniatająco-rozdrabniających, a tak uzyskany fragment pędu biomasy drzewnej następnie zostaje rozłupany przez krawędź ostrza belki rozłupującej, uzyskując w ten sposób zrębki o pożądanych właściwościach.PL 229 438 Β1 in relation to the axis of crushing rollers should be between 0 ° and 90 °, and at the same time, in the process of compacting, the wood biomass shoot is cut by at least one pair of knives mounted on the working surface of two crushing-crushing drums, and the fragment obtained in this way the shoot of the wood biomass is then split by the edge of the splitting beam blade, thus obtaining chips with the desired properties.

Istota urządzenia według wynalazku charakteryzuje się tym, że bezpośrednio za walcami zgniatającymi usytuowane są bębny zgniatająco-rozdrabniające, które można obrócić do pozycji pracy o kąt z przedziału 0°-90° względem osi walców zgniatających i które posiadają przynajmniej jedną parę noży, zamontowanych na powierzchni roboczej dwóch bębnów zgniatająco-rozdrabniających, a bezpośrednio za bębnami zgniatająco-rozdrabniającymi umieszczona jest poprzecznie belka z zaostrzoną krawędzią rozłupującą, przy czym jest ona umieszczona równolegle do krawędzi tnącej pary noży bębna zgniatająco-rozdrabniającego, na wysokości osi symetrii gardzieli roboczej urządzenia.The essence of the device according to the invention is characterized by the fact that immediately behind the crushing rollers there are crushing-crushing drums, which can be turned to the working position by an angle in the range of 0 ° -90 ° in relation to the crushing rollers axis, and which have at least one pair of knives mounted on the surface of the working two crushing-crushing drums, and directly behind the crushing-crushing drums, there is a transverse beam with a sharpened splitting edge, which is placed parallel to the cutting edge of the knife pair of the crushing-crushing drum, at the height of the symmetry axis of the working throat of the device.

Zaletą przedstawionego rozwiązania jest fakt, iż pozwala w pierwszej kolejności na rozdrobnienie biomasy drzewnej w szczególności pędów/gałęzi na cele energetyczne. Długość uzyskiwanych cząstek (dł. odcinanej cząstki od calizny) może być różna, ustalana skokowo (zmiana geometrii bębna zgniatająco-rozdrabniającegooraz ilości zastosowanych noży roboczych). Proces cięcia realizowany jest przez parę noży wzajemnie współpracujących na bębnach zgniatająco-rozdrabniających. Geometria bębna oraz liczba par noży jest powiązana z max. średnicą pędu możliwą do przetwarzania oraz długością zrębków.The advantage of the presented solution is the fact that it allows, in the first place, to fragment wood biomass, in particular shoots / branches for energy purposes. The length of the particles obtained (the length of the particle cut from the body) can be different, set by steps (change of the geometry of the crushing-crushing drum and the number of working knives used). The cutting process is carried out by a pair of mutually cooperating knives on the crushing-crushing drums. The geometry of the drum and the number of knife pairs is related to the max. the diameter of the shoot possible to process and the length of the chips.

Kolejnym udogodnieniem jest zastosowanie dwuetapowego przetwarzania materiału. W pierwszym etapie materiał (pędy drzew) poddawane są procesowi wstępnego zgniatania na walcach celem zniszczenia struktury drewna. Dodatkowo, dzięki zastosowaniu bębnów ryflowanych (poprzeczne nacięcia, rowki) można uzyskać minimalizację poślizgu bębnów względem materiału oraz dodatkowo uzyskujemy zwiększony stopień destrukcji powierzchni materiału (struktury włóknistej drewna). Materiał po wstępnej obróbce (zgnieceniu) podawany jest do drugiej sekcji roboczej, w której realizowane jest dalsze zgniatanie wraz z cięciem na ustaloną długość. Istotnym jest, iż ten proces, w zależności od zdefiniowanych właściwości uzyskiwanego materiału (stopień porowatości), może być realizowany w płaszczyźnie przesuniętej tzw. przesunięciu kątowym (od 0° do 90°). Wzajemne przesunięcie sekcji zgniatającej i sekcji zgniatająco-rozdrabniającej pozwala na uzyskanie zrębków o zwiększonej porowatości oraz większym stopniu zniszczenia struktury drewna.Another convenience is the use of two-stage material processing. In the first stage, the material (tree shoots) is subjected to a process of initial crushing on rollers in order to destroy the wood structure. In addition, thanks to the use of grooved drums (transverse cuts, grooves), it is possible to minimize the drums slip in relation to the material and, additionally, we obtain an increased degree of destruction of the material surface (fibrous structure of wood). After pre-treatment (crushing), the material is fed to the second working section, where further crushing is carried out along with cutting to a predetermined length. It is important that this process, depending on the defined properties of the obtained material (the degree of porosity), can be carried out in the shifted plane, the so-called angular displacement (from 0 ° to 90 °). The mutual displacement of the crushing section and the crushing-crushing section allows for obtaining chips with increased porosity and a greater degree of destruction of the wood structure.

Uzyskany rozdrobniony materiał (zrębki), o istotnie zniszczonej strukturze, w kolejnych etapach technologicznych przygotowania paliwa wpływa na zwiększenie efektywności procesu. Zwiększona porowatość materiału jak również czynna powierzchnia wymiany ciepła i masy (dzięki zgnieceniu włókien) sprawia, iż proces suszenia metodami wymuszonymi jak i naturalne sezonowanie przebiega znacząco szybciej wpływając między innymi na obniżenie energochłonności procesu.The obtained shredded material (chips), with a significantly damaged structure, in the subsequent technological stages of fuel preparation increases the efficiency of the process. The increased porosity of the material as well as the active heat and mass exchange surface (thanks to the crushing of the fibers) make the drying process using forced methods as well as natural seasoning run significantly faster, reducing the energy consumption of the process.

Proces zgniatania materiału o dużej wilgotności (pow. 40%) pozwala znacząco zmniejszyć zawartość wody dzięki uzyskanemu efektowi wyciskania wody. Zmniejszenie zawartości wody w przetwarzanym materiale wpływa bezpośrednio na zmniejszenie energochłonności dalszych procesów dosuszania oraz ogranicza aktywność biologiczną materiału.The process of crushing the material with high humidity (over 40%) allows to significantly reduce the water content thanks to the effect of squeezing the water out. Reducing the water content in the processed material directly reduces the energy consumption of further drying processes and reduces the biological activity of the material.

Zastosowanie systemów zgniatających w omawianym rozwiązaniu sprawia, iż uzyskany rozdrobniony materiał charakteryzuje się niższymi nakładami energii w procesach dalszego rozdrabniania mielenia. Wstępnie zniszczona struktura drewna (uzyskana w procesie wstępnego ściskania oraz w procesie rozdrabniania) sprawia, iż zmniejszenie rozmiarów cząstek (np. w procesie mielenia do procesu brykietowania) przebiega szybciej tym samym obniżając nakłady pracy.The use of crushing systems in the discussed solution causes that the obtained comminuted material is characterized by lower energy expenditure in the processes of further grinding grinding. The pre-destroyed wood structure (obtained in the process of initial compression and shredding) makes the reduction of the particle size (e.g. in the grinding process to the briquetting process) faster, thus reducing the workload.

Podsumowując prezentowane rozwiązanie polega na prowadzaniu procesu rozdrabniania w urządzeniu technicznym pozwalający na dwuetapowy proces przetwarzania. Pierwszy związany ze wstępnym miażdżeniem materiału dzięki zastosowaniu napędzanych walcowo powierzchni gładkiej lub ryflowanej oraz drugi odpowiadający za dalsze dogniatanie materiału oraz cięcia na powtarzalną długość przez pary noży zamontowanych na bębnach zgniatająco-rozdrabniających. Dodatkowo druga sekcja robocza może pracować w płaszczyźnie obróconej (od 0° do 90°) względem płaszczyzny wstępnego zgniatania. Największe efekty zwiększające destrukcję uzyskiwanej cząstki (zwiększona porowatość oraz powierzchnia wymiany ciepła i masy) są przy kącie obrotu o 90°. Dodatkowo dzięki zastosowaniu przedstawionej metody rozdrabniania dla materiałów o dużej wilgotności uzyskujemy efekt wyciskania wody obniżając tym samym wilgotność uzyskanego materiału.To sum up, the presented solution consists in carrying out the grinding process in a technical device that allows for a two-stage processing process. The first is related to the initial crushing of the material thanks to the use of a cylindrical-driven smooth or grooved surface, and the second is responsible for further compressing the material and cutting to a repeatable length by pairs of knives mounted on the crushing-shredding drums. Additionally, the second working section can work in a rotated plane (from 0 ° to 90 °) in relation to the initial crushing plane. The greatest effects increasing the destruction of the obtained particle (increased porosity and heat and mass exchange surface) are at the rotation angle of 90 °. In addition, thanks to the use of the presented method of grinding for materials with high humidity, we obtain the effect of squeezing water, thus reducing the humidity of the obtained material.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia z ogólnym przedstawieniem zasady pracy, fig. 2 i fig. 3 ilustruje widokThe subject of the invention is illustrated in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows a diagram of the device with a general representation of the principle of operation, fig. 2 and fig. 3 illustrate the view.

PL 229 438 Β1 urządzenia z obróconymi o 90° bębnami zgniatająco-rozdrabniającymi w dwóch rzutach, a fig. 4 przedstawia urządzenie w widoku 3D.PL 229 438-1 of the device with 90 ° rotated crushing-crushing drums in two views, and Fig. 4 shows the device in a 3D view.

Sposób rozdrabniania biomasy drzewnej polegający na dwufazowym przetwarzaniu struktury poprzez zgniatanie, przy czym w pierwszej fazie pęd biomasy drzewnej (1) poddawany jest procesowi wstępnego zgniatania przy pomocy dwóch walców zgniatających (2), przy czym kierunek podawania pędu biomasy drzewnej (1) jest prostopadły do osi walców zgniatających (2), a następnie w drugiej fazie, wstępnie zgnieciony pęd biomasy drzewnej (1) jest dogniatany przez dwa bębny zgniatająco-rozdrabniające (3), przy czym kąt nachylenia osi bębnów zgniatająco-rozdrabniających (3) względem osi walców zgniatających (2) winien zawierać się w granicach pomiędzy 0° a 90°, a jednocześnie w procesie dogniatania następuje przecinanie pędu biomasy drzewnej (1) przez przynajmniej jedną parę noży (4), zamontowanych na powierzchni roboczej dwóch bębnów zgniatająco-rozdrabniających (3), a tak uzyskany fragment pędu biomasy drzewnej (1) następnie zostaje rozłupany przez krawędź ostrza belki rozłupującej (5), uzyskując w ten sposób zrębki (6) o pożądanych właściwościach.A method of grinding wood biomass consisting in two-phase processing of the structure by crushing, where in the first phase, the wood biomass shoot (1) is subjected to a pre-crushing process by means of two crushing rollers (2), and the direction of feeding the wood biomass shoot (1) is perpendicular to of the crushing-crushing rollers axis (2), and then in the second phase, the pre-crushed wood biomass shoot (1) is compressed by two crushing-crushing drums (3), the angle of inclination of the crushing-crushing drums 'axis (3) in relation to the crushing-crushing rollers' axis ( 2) should be between 0 ° and 90 °, and at the same time, the wood biomass shoot (1) is cut by at least one pair of knives (4) mounted on the working surface of two crushing-shredding drums (3), and the fragment of the woody biomass shoot obtained in this way (1) is then split by the edge of the splitting beam blade (5), thus obtaining wood chips method (6) with the desired properties.

Urządzenie do rozdrabniania biomasy drzewnej posiadające dwa walce zgniatające i dwa bębny zgniatająco-rozdrabniające, przy czym bezpośrednio za walcami zgniatającymi (2) usytuowane są bębny zgniatająco-rozdrabniające (3), które można obrócić do pozycji pracy o kąt z przedziału 0°-90° względem osi walców zgniatających (2) i które posiadają przynajmniej jedną parę noży (4), zamontowanych na powierzchni roboczej dwóch bębnów zgniatająco-rozdrabniających (3), a bezpośrednio za bębnami zgniatająco-rozdrabniającymi (3) umieszczona jest poprzecznie belka z zaostrzoną krawędzią rozłupującą (5), przy czym jest ona umieszczona równolegle do krawędzi tnącej pary noży (4) bębna zgniatająco-rozdrabniającego (3), na wysokości osi symetrii gardzieli roboczej urządzenia.A device for crushing wood biomass with two crushing rollers and two crushing-crushing drums, where the crushing-crushing drums (3) are located directly behind the crushing rollers (2), which can be turned to the working position by an angle of 0 ° -90 ° in relation to the axis of the crushing rollers (2) and which have at least one pair of knives (4) mounted on the working surface of two crushing-crushing drums (3), and directly behind the crushing-crushing drums (3) there is a transverse beam with a sharpened splitting edge ( 5), and it is placed parallel to the cutting edge of the knife pair (4) of the crushing-crushing drum (3), at the height of the symmetry axis of the working throat of the device.

Claims

1. The method of grinding wood biomass consisting in two-phase processing of the structure by crushing, characterized in that in the first phase, the wood biomass shoot (1) is subjected to a pre-crushing process by means of two crushing rollers (2), with the direction of feeding the wood biomass shoot (1) is perpendicular to the axis of the crushing rollers (2), and then in the second phase, the pre-crushed wood biomass shoot (1) is compressed by two crushing-crushing drums (3), the angle of inclination of the crushing-crushing drums axis (3) relative to the axis of the crushing rollers (2) should be between 0 ° and 90 °, and at the same time, in the process of compacting, the wood biomass shoot (1) is cut by at least one pair of knives (4) mounted on the working surface of two crushing-crushing drums (3 ), and the fragment of the wood biomass shoot obtained in this way (1) is then split by the edge of the splitting beam blade (5), yield thus obtaining the wood chips (6) with the desired properties.

2. A device for crushing wood biomass with two crushing rollers and two crushing-crushing drums, characterized by the fact that crushing-crushing drums (3) are located directly behind the crushing rollers (2), which can be turned to the working position by an angle from 0 ° to 90 ° in relation to the crushing-crushing rollers (2) axis and which have at least one pair of knives (4) mounted on the working surface of two crushing-crushing drums (3), and directly behind the crushing-crushing drums (3) a beam with sharpened splitting edge (5), which is placed parallel to the cutting edge of the knife pair (4) of the crushing-crushing drum (3), at the height of the symmetry axis of the working throat of the device.