Khi nhu cầu năng lượng tái tạo trên thế giới tiếp tục tăng, việc dùng mùn cưa, phoi bào, rơm rạ cây trồng và các phụ phẩm nông lâm nghiệp để sản xuất nhiên liệu viên nén sinh khối mật độ cao (Pellets) đã trở thành con đường quan trọng để tái chế chất thải thành tài nguyên. Máy ép viên nén sinh khối (máy ép viên khuôn vòng / Biomass Pellet Machine) là thiết bị ép chính của dây chuyền sản xuất viên nén; hiệu suất ép và độ bền của máy quyết định trực tiếp hiệu quả kinh tế của cả hệ thống ép viên.
Nguyên lý hoạt động và cơ chế tạo viên của máy ép viên nén sinh khối khuôn vòng
Máy ép viên nén sinh khối khuôn vòng kiểu đứng gồm các bộ phận chính: động cơ dẫn động, hộp giảm tốc hạng nặng, khuôn vòng (Ring Die), con lăn ép (Press Roller) và cơ cấu nạp cưỡng bức. Nguyên liệu sinh khối đã được băm nhỏ và sấy đạt yêu cầu (cỡ hạt ≤ 6 mm, độ ẩm 10%-15%) rơi thẳng đứng từ cửa cấp vào buồng ép, dưới tác dụng của lực ly tâm khi quay sẽ trải đều lên thành trong của khuôn vòng. Con lăn ép cường độ cao và khuôn vòng ép tương đối vào nhau; dưới áp lực ép cực lớn cùng nhiệt sinh ra do ma sát, lignin có trong nguyên liệu mềm ra, hóa dẻo và đóng vai trò chất kết dính tự nhiên. Cuối cùng vật liệu bị ép mạnh vào các lỗ khuôn, nén chặt thành hình, rồi được dao cắt bên ngoài cắt thành những viên nhiên liệu mật độ cao có chiều dài đồng đều.
Ba ưu điểm kết cấu chính của máy ép viên khuôn vòng cấp công nghiệp
So với máy ép viên khuôn phẳng, máy ép viên nén sinh khối khuôn vòng hạng nặng có ưu thế rõ rệt trong sản xuất công nghiệp quy mô lớn:
• Truyền động bánh răng mạnh, sử dụng năng lượng hiệu quả: truyền động trực tiếp bằng bánh răng mặt răng tôi cứng độ chính xác cao, hiệu suất truyền động trên 98%, tiêu hao năng lượng thấp hơn rõ so với kết cấu truyền động dây đai truyền thống.
• Khuôn vòng hai tầng kiểu đứng, cấp liệu ly tâm: cấp liệu thẳng đứng kiểu ly tâm giúp vật liệu không bị dồn ứ gây tắc; khuôn vòng lắp đứng, lỗ khuôn dùng được cả tầng trên và tầng dưới, nhờ đó tuổi thọ tăng gấp đôi.
• Bôi trơn tuần hoàn tự động, tản nhiệt và chống bụi: máy có hệ thống bôi trơn dầu loãng và làm mát tuần hoàn độc lập, đảm bảo vòng bi trục chính và vòng bi con lăn ép luôn được bôi trơn khi làm việc liên tục ở nhiệt độ cao, áp suất cao.
Bốn thông số chính khi chọn máy ép viên sinh khối
Với từng loại nguyên liệu có đặc tính khác nhau như mùn cưa, thân cây nông nghiệp, vỏ đậu phộng, khi chọn máy cần đánh giá chính xác các thông số công nghệ sau:
1. Chọn tỷ số nén của lỗ khuôn vòng: tỷ số nén (tỷ lệ giữa chiều dài hiệu dụng và đường kính lỗ khuôn) là yếu tố then chốt để tạo viên. Mùn cưa gỗ cứng nên chọn 1:4,5 - 1:5,5, rơm rạ cây trồng nên chọn 1:5,5 - 1:6,5.
2. Mức năng suất và công suất động cơ: năng suất mỗi máy từ 1,5 t/h đến 4,0 t/h, động cơ chính thường có công suất từ 90 kW đến 220 kW, cần chọn máy theo sản lượng mục tiêu mỗi giờ.
3. Vật liệu chịu mài mòn của khuôn vòng và con lăn ép: ưu tiên khuôn vòng đúc bằng thép kết cấu hợp kim (20CrMnTi) hoặc thép không gỉ crom cao, đã qua xử lý nhiệt tôi chân không để có khả năng chịu mài mòn cao.
4. Phối hợp với khâu sấy và băm nhỏ phía trước: trước khi ép viên bắt buộc phải có máy nghiền búa và máy sấy thùng quay, để khống chế chặt nguyên liệu ở cỡ hạt tối ưu và độ ẩm khoảng 12%.
Bố trí quy trình điển hình của dây chuyền ép viên sinh khối
Một dây chuyền sản xuất viên nén sinh khối hoàn chỉnh thường gồm: băm sơ bộ gỗ tròn/phế liệu khối lớn → máy nghiền búa nghiền mịn → máy sấy thùng quay tách ẩm → silo đệm → máy ép viên khuôn vòng kiểu đứng ép tạo viên → máy làm mát viên kiểu ngược dòng hạ nhiệt → sàng rung phân cấp loại bột → máy đóng bao định lượng tự động. Máy ép viên nằm trước khâu làm mát và đóng bao, là thiết bị nút thắt quyết định tỷ lệ tạo viên và khối lượng riêng biểu kiến của viên.
Câu hỏi thường gặp về vận hành và bảo trì máy ép viên nén sinh khối (FAQ)
Hỏi: Tỷ lệ tạo viên thấp, bề mặt viên dễ bở và nứt là do đâu? Đáp: Nguyên nhân chủ yếu là độ ẩm nguyên liệu quá cao (>15%) hoặc tỷ số nén của khuôn vòng quá nhỏ. Giảm độ ẩm nguyên liệu cho phù hợp hoặc thay khuôn vòng có tỷ số nén cao hơn sẽ cải thiện ngay chất lượng viên.
Hỏi: Khuôn vòng và con lăn ép mòn hỏng rất nhanh, làm sao để kéo dài tuổi thọ? Đáp: Trước khâu băm nhỏ bắt buộc phải lắp bộ khử sắt nam châm mạnh và thiết bị sàng rung, không để sắt vụn, đá và các tạp chất cứng khác lọt vào buồng ép; đồng thời giữ cho hệ thống bôi trơn tự động bơm dầu bình thường.
Hỏi: Có thể ép thẳng cành cây ướt hoặc rơm rạ tươi chưa băm, chưa sấy không? Đáp: Không được. Vật liệu ướt dễ gây “nổ khuôn” trong lỗ khuôn và làm nghẹt máy, phải qua nghiền thô, băm nhỏ và sấy đến độ ẩm 10%-15% rồi mới đưa vào máy ép viên.