Завдяки нижчому вмісту шкідливих речовин, таких як зола, азот і сірка, у біомасі порівняно з мінеральною енергією, вона має характеристики великих запасів, хорошої активності вуглецю, легкого займання та високої кількості летючих компонентів.Таким чином, біомаса є дуже ідеальним енергетичним паливом і дуже підходить для конверсії спалювання та утилізації.Залишкова зола після спалювання біомаси багата поживними речовинами, необхідними рослинам, такими як фосфор, кальцій, калій і магній, тому її можна використовувати як добриво для повернення в поле.Враховуючи величезні запаси ресурсів і унікальні відновлювані переваги енергії біомаси, наразі країни в усьому світі вважають її важливим вибором для розвитку нової національної енергетики.Національна комісія з питань розвитку та реформ Китаю чітко заявила в «Плані реалізації комплексного використання соломи під час 12-го п’ятирічного плану», що комплексний рівень використання соломи досягне 75% до 2013 року, і прагнуть перевищити 80% до 2015 рік.
Як перетворити енергію біомаси на якісну, чисту та зручну енергію стало актуальною проблемою, яку необхідно вирішити.Технологія ущільнення біомаси є одним із ефективних способів підвищення ефективності спалювання енергії біомаси та полегшення транспортування.В даний час на внутрішньому та зовнішньому ринках існує чотири поширених типи обладнання для щільного формування: спіральна екструзійна машина для частинок, машина для поршневого штампування частинок, машина для обробки частинок плоскої форми та машина для обробки частинок кільцевої форми.Серед них машина для гранулювання з кільцевою формою широко використовується завдяки таким характеристикам, як відсутність потреби в нагріванні під час роботи, високі вимоги до вологості сировини (від 10% до 30%), велика продуктивність однієї машини, висока щільність стиснення та хороший формуючий ефект.Однак ці типи пелетних машин зазвичай мають такі недоліки, як легкий знос форми, короткий термін служби, високі витрати на технічне обслуговування та незручну заміну.У відповідь на зазначені вище недоліки пелет-машини для кільцевої прес-форми автор розробив нову конструкцію вдосконалення структури формувальної форми та розробив формувальну форму встановленого типу з тривалим терміном служби, низькою вартістю обслуговування та зручним обслуговуванням.Тим часом, у цій статті було проведено механічний аналіз формувальної форми під час її робочого процесу.
1. Удосконалення конструкції форми форми для гранулятора кільцевої форми
1.1 Введення в процес екструзії:Пелетну машину з кільцевою матрицею можна розділити на два типи: вертикальну та горизонтальну, залежно від положення кільцевої матриці;За формою руху його можна розділити на дві різні форми руху: активний пресуючий валик із фіксованою кільцевою формою та активний пресувальний ролик із веденою кільцевою формою.Ця вдосконалена конструкція в основному спрямована на машину для обробки частинок кільцевої прес-форми з активним притискним роликом і нерухомою кільцевою формою як формою руху.В основному він складається з двох частин: механізму транспортування та механізму частинок кільцевої форми.Кільцева прес-форма та притискний ролик є двома основними компонентами пелетної машини з кільцевою формою, з багатьма формуючими отворами, розподіленими навколо кільцевої форми, а притискний ролик встановлено всередині кільцевої форми.Притискний ролик з'єднаний зі шпинделем трансмісії, а кільцева форма встановлена на фіксованому кронштейні.Коли шпиндель обертається, він приводить в обертання притискний ролик.Принцип роботи: по-перше, механізм транспортування транспортує подрібнений матеріал біомаси до певного розміру частинок (3-5 мм) у камеру стиснення.Потім двигун приводить в рух головний вал для обертання притискного валика, а притискний валик рухається з постійною швидкістю, щоб рівномірно розподілити матеріал між притискним валиком і кільцевою формою, змушуючи кільцеву форму стискатися та тертя об матеріал. , притискний ролик з матеріалом, а матеріал з матеріалом.Під час процесу стискання тертя целюлоза і геміцелюлоза в матеріалі поєднуються між собою.Водночас тепло, що утворюється під час стискання, розм’якшує лігнін у природне сполучне, завдяки чому целюлоза, геміцелюлоза та інші компоненти міцніше зв’язуються між собою.При безперервному заповненні матеріалів біомаси кількість матеріалу, що піддається стисненню та тертю в отворах форми, продовжує збільшуватися.У той же час сила стиснення між біомасою продовжує збільшуватися, і вона безперервно ущільнюється і утворюється в формувальному отворі.Коли тиск екструзії перевищує силу тертя, біомаса безперервно екструдується з отворів для формування навколо кільцевої форми, утворюючи паливо для формування біомаси з щільністю формування приблизно 1 г/см3.
1.2 Знос формувальних форм:Продуктивність однієї машини пелетної машини є великою, з відносно високим ступенем автоматизації та сильною адаптованістю до сировини.Його можна широко використовувати для переробки різноманітної сировини з біомаси, придатної для великомасштабного виробництва щільного палива з біомаси та відповідності вимогам розвитку індустріалізації щільного палива з біомаси в майбутньому.Тому машина для гранулювання кільцевої форми широко використовується.Через можливу присутність невеликих кількостей піску та інших домішок, не пов’язаних із біомасою, в обробленому матеріалі біомаси існує висока ймовірність значного зносу кільцевої форми пелетної машини.Термін служби кільцевої форми розраховується виходячи з виробничої потужності.В даний час термін служби кільцевої форми в Китаї становить лише 100-1000 т.
Поломка кільцевої форми в основному виникає внаслідок наступних чотирьох явищ: ① Після роботи кільцевої форми протягом певного періоду часу внутрішня стінка отвору формувальної форми зношується, а отвір збільшується, що призводить до значної деформації утвореного палива;② Нахил подачі формувального отвору кільцевої форми зношується, що призводить до зменшення кількості матеріалу біомаси, що видавлюється в отвір матриці, зниження тиску екструзії та легкого блокування формувального отвору, що призводить до поломка кільцевої форми (рис. 2);③ Після матеріалів внутрішньої стінки та різко зменшує кількість розряду (рис. 3);
④ Після зносу внутрішнього отвору кільцевої форми товщина стінки між сусідніми частинами форми L стає тоншою, що призводить до зниження міцності конструкції кільцевої форми.Тріщини схильні до появи в найнебезпечнішій частині, і коли тріщини продовжують розширюватися, відбувається явище руйнування кільцевої форми.Основною причиною легкого зносу та короткого терміну служби кільцевої форми є нерозумна структура формувальної кільцевої форми (кільцева форма інтегрована з отворами формувальної форми).Інтегрована структура обох схильна до таких результатів: іноді, коли лише кілька формувальних отворів кільцевої форми зношені та не можуть працювати, потрібно замінити всю кільцеву форму, що не лише створює незручності для роботи по заміні, але й але також спричиняє великі економічні втрати та збільшує витрати на обслуговування.
1.3 Конструкція вдосконалення конструкції формувальної формиДля того, щоб продовжити термін служби кільцевої прес-форми пелетної машини, зменшити знос, полегшити заміну та зменшити витрати на технічне обслуговування, необхідно провести абсолютно нову конструкцію покращення конструкції кільцевої форми.У розробці використовувалася вбудована форма для формування, а покращена структура камери стиснення показана на малюнку 4. На малюнку 5 показано поперечний переріз вдосконаленої форми для формування.
Ця покращена конструкція в основному спрямована на машину для обробки частинок кільцевої форми з формою руху активного притискного валика та фіксованої кільцевої форми.Нижня кільцева форма закріплена на корпусі, а два притискні ролики з’єднані з головним валом через сполучну пластину.Формувальна форма вставляється в нижню кільцеву форму (за допомогою посадки з натягом), а верхня кільцева форма фіксується на нижній кільцевій формі за допомогою болтів і затискається на формувальній формі.У той же час, щоб запобігти відскакуванню формувальної форми під дією сили після того, як притискний ролик перекочується та рухається радіально вздовж кільцевої форми, використовуються гвинти з потайною головкою для кріплення формувальної форми до верхньої та нижньої кільцевих форм відповідно.Щоб зменшити опір матеріалу, що потрапляє в отвір, і зробити його більш зручним для входу в отвір форми.Конічний кут живильного отвору розробленої форми становить від 60 ° до 120 °.
Покращена структурна конструкція формувальної форми має характеристики багатоциклового та тривалого терміну служби.Коли машина для обробки частинок працює певний період часу, втрати на тертя спричиняють збільшення отвору формувальної форми та пасивацію.Коли зношену формувальну форму видаляють і розширюють, її можна використовувати для виробництва інших специфікацій формувальних частинок.Це може забезпечити повторне використання прес-форм і заощадити витрати на технічне обслуговування та заміну.
Щоб подовжити термін служби гранулятора та зменшити витрати на виробництво, притискний ролик використовує високовуглецеву марганцеву сталь із хорошою зносостійкістю, наприклад 65Mn.Формувальна форма повинна бути виготовлена з легованої цементованої сталі або низьковуглецевого нікелево-хромового сплаву, наприклад, що містить Cr, Mn, Ti тощо. Завдяки вдосконаленню камери стиснення сила тертя, яку відчувають верхні та нижні кільцеві форми під час операція відносно невелика порівняно з формуванням форми.Тому в якості матеріалу для камери стиснення можна використовувати звичайну вуглецеву сталь, наприклад сталь 45.Порівняно з традиційними інтегрованими кільцевими прес-формами, це може зменшити використання дорогої легованої сталі, тим самим знижуючи витрати на виробництво.
2. Механічний аналіз формувальної форми машини для гранулювання кільцевої форми під час робочого процесу формувальної форми.
Під час процесу формування лігнін у матеріалі повністю розм’якшується завдяки високому тиску та високій температурі середовища, що створюється у формувальній формі.Коли тиск екструзії не збільшується, матеріал піддається пластифікації.Після пластифікації матеріал добре тече, тому довжину можна встановити на d.Форма для формування розглядається як посудина під тиском, і навантаження на формувальну форму спрощується.
Завдяки наведеному вище аналізу механічних розрахунків можна зробити висновок, що для отримання тиску в будь-якій точці всередині формувальної форми необхідно визначити деформацію по окружності в цій точці всередині формувальної форми.Потім можна розрахувати силу тертя та тиск у цьому місці.
3. Висновок
У цій статті пропонується нова конструкція вдосконаленої конструкції формувальної форми гранулятора з кільцевою формою.Використання вбудованих формувальних форм може ефективно зменшити знос прес-форм, подовжити термін служби прес-форми, полегшити заміну та технічне обслуговування, а також знизити витрати на виробництво.У той же час було проведено механічний аналіз формувальної форми під час її робочого процесу, що забезпечило теоретичну основу для подальших досліджень у майбутньому.
Час публікації: 22 лютого 2024 р