원료의 수분 함량은 바이오매스 브리켓의 구조적 무결성과 안전성을 결정하는 요인입니다. 성공적인 압출 공정을 보장하려면 수분 수준을 8%에서 12% 사이로 엄격하게 유지해야 합니다. 이 정확한 범위를 벗어나면 결합 불량부터 브리켓의 물리적 파괴에 이르기까지 피할 수 없는 결함이 발생합니다.
수분 제어는 균형 잡힌 작업입니다. 천연 접착제를 활성화할 만큼의 물이 필요하지만, 파괴적인 내부 압력을 방지할 만큼 낮은 수준이어야 합니다. 정밀 건조만이 사용 가능한 최종 제품을 보장하는 유일한 방법입니다.
수분과 결합의 역학
리그닌의 중요한 역할
바이오매스 재료에는 리그닌이라는 천연 고분자가 포함되어 있으며, 이는 브리켓의 결합재(접착제) 역할을 합니다.
리그닌이 제 역할을 하려면 압출 공정 중에 화학적으로 활성화되어야 합니다.
이 활성화에는 최소 수분 임계값이 필요합니다. 수분 함량이 8% 미만으로 떨어지면 리그닌은 휴면 상태로 남아 섬유를 효과적으로 결합할 수 없습니다.
가열 압출의 역학
브리켓 압출에는 상당한 열과 압력이 수반됩니다.
원료가 압출기에 들어가면 존재하는 모든 물이 빠르게 가열됩니다.
수분 함량이 8%에서 12% 범위 내에 있으면 이 열은 과도한 증기압을 생성하지 않고 리그닌을 연화시키는 데 도움이 됩니다.
절충점 이해
과도한 수분(>12%)의 위험
수분 수준이 12% 상한선을 초과하면 압출 열로 인해 과도한 물이 증기로 변환됩니다.
이 증기는 압축된 재료 내부에서 빠르게 팽창하며 탈출구를 찾습니다.
그 결과 상당한 구조적 손상이 발생하며, 이는 표면 균열 또는 심한 경우 증기가 재료를 분리시키면서 브리켓이 폭발하는 형태로 나타납니다.
불충분한 수분(<8%)의 위험
수분 수준이 8% 하한선 아래로 떨어지면 재료에 리그닌을 연화시키는 데 필요한 매질이 부족합니다.
이 활성화된 결합재가 없으면 브리켓은 모양을 유지하지 못합니다.
이는 구조적 무결성 부족으로 이어져 취급 또는 운송 중에 쉽게 부서지는 느슨하고 부서지기 쉬운 브리켓을 생성합니다.
제어된 건조의 필요성
원료 바이오매스는 자연적으로 이 좁은 범위에 속하는 경우가 드물기 때문에 상온 공기 건조에 의존하는 것은 위험합니다.
산업용 압출에 필요한 일관성을 달성하려면 건조 장비를 사용해야 합니다.
이를 통해 압출기에 들어가기 전에 공급 원료가 8-12% 사양으로 정확하게 조절되도록 합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
일관된 브리켓 품질을 달성하는 것은 프레스 자체보다는 공급 원료 준비에 더 달려 있습니다.
- 구조적 무결성이 주요 초점인 경우: 브리켓을 함께 고정하는 리그닌을 활성화하는 데 필요하므로 수분이 8% 미만으로 떨어지지 않도록 하십시오.
- 표면 품질 및 안전이 주요 초점인 경우: 균열과 위험한 팽창을 유발하는 증기 생성을 방지하기 위해 수분이 12%를 초과하지 않도록 하십시오.
고부가가치 연료 제품과 폐기물 재료의 차이는 이 4% 수분 범위 내에 엄격하게 정의됩니다.
요약 표:
| 수분 수준 | 리그닌에 미치는 영향 | 구조적 효과 | 위험 요소 |
|---|---|---|---|
| 8% 미만 | 휴면 / 비활성 | 결합 불량; 느슨하고 부서지기 쉬움 | 운송 중 브리켓 부서짐 |
| 8% - 12% | 화학적으로 활성화됨 | 높은 무결성 및 내구성 | 압출을 위한 최적 영역 |
| 12% 초과 | 과도한 증기압 | 표면 균열 및 팽창 | 증기 폭발; 물리적 파괴 |
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참고문헌
- Nagini Yarramsetty, Neverov V.S.. Sustainable Energy from Biomass Waste: Design and Fabrication of a Screw Briquetting Machine with Calorific Value Assessment. DOI: 10.14445/23488360/ijme-v12i11p105
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