Geheimnisse der Pelletproduktion. Wie produziert man Pellets?

Unter den vielen Methoden der Verwertung von Holzbiomasse verdient die Pelletproduktion besondere Aufmerksamkeit. Sie ist eine der besten Methoden zur Verarbeitung von Holzabfällen (wie Sägemehl, Spänen, Hackschnitzeln oder Rinde) oder anderer Biomasse (z. B. Stroh oder Samenschalen) zu einem ökologischen Produkt mit einem breiten Anwendungsspektrum.

Hier sind die wichtigsten Vorteile der Pelletproduktion:

• Die Technologie ist relativ einfach.
• Für die Bedienung der Anlagen wird nur eine minimale Anzahl an Personal benötigt.
• Die Produktionskosten sind relativ niedrig, während die Rentabilität hoch ist.
• Ermöglicht die Verarbeitung von Abfällen unterschiedlicher Größe. 

Rohstoffe für die Herstellung von Holzpellets und ihre Eigenschaften

Holzpellets können aus verschiedenen Holzarten hergestellt werden. Die Eigenschaften des Rohstoffs beeinflussen die Eigenschaften des fertigen Granulats sowie den Produktionsprozess selbst. Dies ist besonders wichtig bei der Pelletproduktion im kleinen Maßstab, da industrielle Anlagen weniger empfindlich sind als kleinere Maschinen mit geringerer Leistung.

Der Rohstoff für die Herstellung von Holzpellets ist zerkleinertes Holz mit einer Dicke von etwa 1 mm und einer Länge von bis zu 3–4 mm. Ein großer Vorteil besteht darin, dass bei der Pelletproduktion keine speziell vorbereiteten Späne erforderlich sind, wie beispielsweise für Spanplatten. Das Vorhandensein von mineralischen Verunreinigungen und Metallen im Rohstoff ist nicht zulässig. 

Farbe von Holzpellets

Die Farbe der Pellets hängt in erster Linie von der Holzart ab, aus der sie hergestellt wurden.

Pellets aus Nadelholz wie Kiefer, Fichte oder Tanne haben in der Regel eine helle Farbe, von strohgelb bis hellbraun. Pellets aus Laubholz wie Eiche, Buche, Esche oder Birke zeichnen sich hingegen durch eine dunklere Farbe aus, von braun bis dunkelbraun und manchmal sogar schwarz.

Der Farbton der Pellets kann auch durch andere Faktoren beeinflusst werden, insbesondere durch den Feuchtigkeitsgehalt, die im Produktionsprozess angewandten Trocknungsmethoden oder das Vorhandensein von Farbstoffen. 

Bindefähigkeit von Holzpellets

Neben der Farbe hängt auch die Qualität der Pelletbindung vom Rohstoff ab. Das Bindemittel im Pressprozess ist das im Holz natürlich vorkommende Lignin. Der Ligningehalt variiert je nach Holzart, daher gilt: Je höher der Ligningehalt, desto besser die Qualität der Pellets.

Um zu beurteilen, welches Holz optimal für die Pelletproduktion geeignet ist, betrachten wir den prozentualen Ligningehalt im Holz:

• Kiefer – 27,05%
• Fichte – 27,00%
• Tanne – 29,89%
• Buche – 27,72%
• Birke – 19,10%
• Espe – 21,67%

Im Durchschnitt liegt der Ligningehalt bei Nadelhölzern zwischen 26–30%, bei Laubhölzern zwischen 19–28% der absolut trockenen Holzmasse. Je niedriger der Ligningehalt, desto höher ist der Anteil an Siebrückständen, was höhere Stromkosten und eine geringfügige Verringerung der Produktivität bedeutet.

Einfluss der Holzhärte auf die gewonnenen Holzpellets

Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Pelletproduktion ist die Härte des Holzes. Je härter das Holz ist, desto schwieriger ist es, es zu Spänen zu verarbeiten und zu pressen. Bei der Herstellung von Pellets aus härterem Holz steigt daher der Stromverbrauch, und Teile der Pelletmaschine: Messer, Matrizen oder Rollen verschleißen schneller. 

Vergleichen wir die Härte einiger Holzarten:

• Kiefer – 260 kG/cm2
• Fichte – 235 kG/cm2
• Tanne – 255 kG/cm2
• Buche – 555 kG/cm2
• Birke – 425 kG/cm2
• Espe – 240 kG/cm2

Ein Kubikmeter Pellets aus dichteren Holzarten weist eine höhere Schüttdichte und einen höheren Heizwert auf. Beispielsweise gibt ein Kubikmeter Birkenpellets mehr Wärme ab als ein Kubikmeter Pellets aus Kiefernsägemehl.

Arbeit der Holzpellet-Produktionslinie

Im Produktionsprozess spielt die Pressphase eine entscheidende Rolle. Sägemehl wird auf die Matrize der Pelletpresse geführt, und die sich drehenden Rollen, die sich über die Matrize bewegen, drücken das Sägemehl in die Öffnungen und verleihen ihm die charakteristische Granulatform. Die richtige Bedienung der Maschine hilft, den Verschleiß von Rollen und Matrize zu minimieren und einen reibungslosen sowie störungsfreien Pressvorgang zu gewährleisten.

Entgegen dem Anschein hat die Pelletproduktion viele Feinheiten, und die Technologie reagiert sehr empfindlich auf Änderungen der Einstellungen der Pelletmaschine. Sehr häufig kommt es vor, dass keine Pellets austreten oder die Matrize unmittelbar nach dem Einschalten der Pelletmaschine blockiert wird. 

Sehen wir uns an, wie der Startvorgang der Pelletmaschine aussieht (unter der Voraussetzung, dass die Matrize bereits eingelaufen ist).

Inbetriebnahme der Pelletmaschine Schritt für Schritt:

1. Bestreuen Sie die Matrize mit einer Mischung aus Öl und Sägemehl.
2. Schalten Sie den Hauptmotor für die Drehung der Rollen ein, führen Sie jedoch noch keine Späne zu.
3. Warten Sie, bis Pellets mit Öl austreten. Legen Sie diese anschließend beiseite oder entsorgen Sie sie (je nachdem, ob Sie sie erneut verwenden möchten).
4. Nachdem Pellets mit Öl durch die Matrize gepresst wurden, schalten Sie die minimale Zuführung von Spänen zur Presse ein. Entfernen Sie die Späne, bis Pellets ohne Öl erscheinen.
5. Wenn saubere Pellets ohne Öl erscheinen, erhöhen Sie die Zuführgeschwindigkeit des Sägemehls auf das optimale Niveau.

Zusätzliche Hinweise:

• Für einen sanfteren Start und Stopp der Pelletmaschine sowie zur Erhöhung der Leistung der Matrize sollte zunächst eine Mischung aus Pellets mit Öl oder Sägemehl mit Öl zugeführt werden. Diese Grundmischung ermöglicht ein sanfteres Anfahren und Anhalten der Presse und erhöht die Leistung der Matrize. Wenn die Pelletpresse mit gewöhnlichen Spänen mit Standardfeuchtigkeit und ohne Öl gestoppt wird, haften die verdichteten Späne an den Wänden der Matrize. Beim erneuten Start ist dann eine sehr hohe Kraft erforderlich, um diese Späne durchzudrücken. In vielen Fällen reicht diese Kraft nicht aus, und die Presse verstopft, was zu einer erhöhten Belastung führt. Dies verursacht zudem einen schnelleren Verschleiß des Motors und der Übertragungsmechanismen der Presse.
• Hersteller von Matrizen und Pressen empfehlen, Sägemehl mit sauberem Dieselkraftstoff für Kraftfahrzeuge zu mischen, um die Reibungskraft zwischen der Mischung und den Matrizenwänden zu verringern, und die entstandenen Pellets mit Öl anschließend zu entsorgen, wobei eine neue Mischung für den nächsten Stopp und Start vorbereitet wird. 

Einige Spezialisten mischen statt sauberem und relativ teurem Öl die Späne mit günstigem Altöl aus Autos, Getrieben oder anderen Mechanismen und verwenden die nach dem Start der Presse erhaltenen ölhaltigen Pellets mehrfach anstelle einer neuen Mischung, wobei bei Bedarf erneut etwas Altöl hinzugefügt wird. Der Vorteil einer solchen „Verbesserung“ ist eine erhebliche Öleinsparung, der Nachteil kann jedoch ein schnellerer Verschleiß der Matrize sein, da Altöl eine große Menge an metallischen Verunreinigungen enthält.

• Lesen Sie die Bedienungsanleitung Ihrer Maschine sorgfältig durch, um detaillierte Informationen zur Inbetriebnahme und Nutzung zu erhalten.

Blockierte Pelletmaschine (Pelletpresse)

Was ist zu tun, wenn keine Pellets aus der Maschine austreten und Versuche, die Matrize freizudrücken, kein Ergebnis bringen?

1. Stoppen Sie die Pelletpresse: Der erste und wichtigste Schritt ist das sofortige Anhalten der Maschine. Ein weiteres Erzwingen des Betriebs kann zu schwerwiegenderen Schäden an den Mechanismen führen und Sie in Gefahr bringen.
2. Überprüfen Sie die blockierten Matrizenöffnungen: Nach dem Anhalten der Maschine sollte die Matrize sorgfältig inspiziert und die blockierten Öffnungen lokalisiert werden. Je nach Grad der Verstopfung können diese vorsichtig durchstoßen oder aufgebohrt werden. Es ist wichtig, geeignete Werkzeuge zu verwenden und vorsichtig vorzugehen, um die Matrize nicht zu beschädigen.
3. Diagnostizieren Sie die Ursache der Verstopfung: Auch wenn die technologischen Parameter der Pelletpresse (Rollendruck, Sägemehlfeuchtigkeit von 12–15%, Fraktionszusammensetzung) korrekt erscheinen, könnten andere Probleme zur Verstopfung geführt haben. Achten Sie besonders auf:

• Zustand der Rollen: Stellen Sie sicher, dass alle Rollen korrekt montiert sind und kein Spiel aufweisen. Schon eine leichte Lockerung einer Rolle kann die Leistung der Maschine erheblich verringern und zu einer Blockierung führen.
• Rollendruck: Ein Abfall des Rollendrucks kann durch einen Defekt eines Ventils oder eines anderen Elements des Hydrauliksystems verursacht werden. Druckmesser und Sensoren sollten überprüft werden, um solche Probleme auszuschließen.

• Zusätzliche Faktoren: Es lohnt sich ebenfalls, andere mögliche Ursachen der Verstopfung zu überprüfen, wie zum Beispiel:

• Übermäßige Feuchtigkeit des Sägemehls
• Ungeeignete Dicke des Sägemehls
• Vorhandensein von Verunreinigungen im Sägemehl
• Falsche Maschineneinstellung

4. Beseitigen Sie die Ursache der Verstopfung: Nachdem die Ursache identifiziert wurde, muss sie behoben werden. Dies kann den Austausch eines beschädigten Elements, die Anpassung der Maschinenparameter oder die Änderung der Art des Sägemehls erfordern.
5. Starten Sie die Maschine erneut: Nach Beseitigung der Ursache der Verstopfung und gründlicher Reinigung der Pelletpresse kann die Maschine erneut gestartet werden. Beobachten Sie den Betrieb der Maschine sorgfältig und stellen Sie sicher, dass sie ordnungsgemäß funktioniert.

Optimierung des Pelletproduktionsprozesses

Automatisierung und Visualisierung des Pelletproduktionsprozesses spielen eine entscheidende Rolle bei seiner Optimierung. Dies ermöglicht eine laufende Kontrolle und Identifizierung potenzieller Probleme, was sich in einer besseren Produktqualität und höherer Arbeitseffizienz widerspiegelt.

Wichtige Kennzahlen zur Überwachung:

• Menge des Siebüberlaufs: Die Überwachung der Menge des Siebüberlaufs nach dem Sortieren des fertigen Granulats auf einem Sieb informiert über Materialverluste und ermöglicht eine Verbesserung des Sortierprozesses.
• Leistungskoeffizient: Eine Waage, die die Masse der der Presse zugeführten Späne misst, ermöglicht die Berechnung des Leistungskoeffizienten für jede Schicht.
• Pressgeschwindigkeit: Die Überwachung der Pressgeschwindigkeit während der Produktion ermöglicht die Identifizierung potenzieller Leistungsprobleme.
• Stillstandszeiten: Die Erfassung der Start- und Stoppzeiten der Linie sowie der Anzahl der Stillstände während einer Schicht erleichtert die Identifizierung und Beseitigung von Produktionsengpässen. Das Starten und Stoppen der Pelletpresse erzeugt hohe Belastungen und führt zum Verschleiß von Matrize und Rollen. Die Überwachung ihres Zustands und die Minimierung von Stillständen sind entscheidend für die Kostenoptimierung.
• Granulatqualität: Es ist wichtig, dass das Granulat aus der gesamten Oberfläche der Matrize gepresst wird und nicht nur aus einzelnen Bereichen. Ungleichmäßiges Pressen kann unter anderem auf einen Defekt der Matrize oder der Rollen hinweisen.

Faktoren, die die Pelletqualität beeinflussen:

• Feuchtigkeit des Rohstoffs: Granulat aus feuchten Spänen hat ein größeres Volumen und eine schlechtere Qualität als Granulat aus trockenen Spänen.
• Fraktionszusammensetzung des Rohstoffs: Große Späne sind schwieriger zu pressen und können zum Zerfall des Granulats führen.
• Holzart: Pellets aus Nadelholz sind im Allgemeinen von besserer Qualität als solche aus Laubholz.
• Verschleiß von Matrize und Rollen: Abgenutzte Matrizen und Rollen gewährleisten keine ausreichende Verdichtung der Späne.
• Abstände zwischen Rollen und Matrize: Eine falsche Einstellung der Abstände kann zu ungleichmäßigem Pressen führen.
• Pelletdurchmesser: Ein kleinerer Pelletdurchmesser bei gleichen Pressbedingungen bedeutet in der Regel eine bessere Qualität.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Auswahl des Rohstoffs bei der Herstellung von Holzpellets hat einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften des fertigen Produkts. Die Qualität des Granulats hängt ebenfalls in hohem Maße von den richtigen Einstellungen und der ordnungsgemäßen Bedienung der Pelletmaschine ab. Kennzahlen, die eine Optimierung des Produktionsprozesses ermöglichen, können dabei helfen, Holzpellets auf die effizienteste Weise herzustellen.