A biomasszában az ásványi energiához képest alacsonyabb káros anyagok, mint a hamu, nitrogén és kén miatt nagy készletek, jó szénaktivitás, könnyű gyulladás és magas illékony komponensek jellemzik.Ezért a biomassza nagyon ideális energiatüzelőanyag, és nagyon alkalmas az égés átalakítására és hasznosítására.A biomassza égetése után visszamaradt hamu gazdag a növények által igényelt tápanyagokban, például foszforban, kalciumban, káliumban és magnéziumban, így műtrágyaként is felhasználható a táblára való visszajuttatáshoz.Tekintettel a biomassza-energia hatalmas erőforrás-tartalékaira és egyedülálló megújuló előnyeire, a világ országai jelenleg fontos választásnak tekintik az új energia nemzeti fejlesztése szempontjából.A Kínai Nemzeti Fejlesztési és Reformbizottság egyértelműen kimondta a „Végrehajtási terv a szalma átfogó hasznosítására a 12. ötéves terv során” című dokumentumában, hogy a szalma átfogó felhasználási aránya 2013-ra eléri a 75%-ot, és arra törekszik, hogy a szalma teljes körű felhasználása 2013-ra elérje a 80%-ot. 2015.
Sürgősen megoldandó probléma lett, hogyan lehet a biomassza-energiát jó minőségű, tiszta és kényelmes energiává alakítani.A biomassza-sűrítési technológia az egyik hatékony módja a biomassza energiaégetés hatékonyságának javításának és a szállítás megkönnyítésének.Jelenleg négy gyakori típusú sűrűalakító berendezés létezik a hazai és a külföldi piacokon: spirális extrudáló részecskegép, dugattyús bélyegző részecskegép, lapos formarészecske gép és gyűrűs formarészecske gép.Közülük a gyűrű alakú pelletgépet széles körben használják olyan jellemzői miatt, mint például a működés közbeni fűtési igény hiánya, a nyersanyag nedvességtartalmára vonatkozó széles követelmények (10% és 30%), a nagy egygépes teljesítmény, a nagy kompressziós sűrűség és a jó formáló hatás.Az ilyen típusú pelletgépeknek azonban általában vannak olyan hátrányai, mint a könnyű penészkopás, rövid élettartam, magas karbantartási költségek és kényelmetlen csere.A gyűrűs forma pelletgép fenti hiányosságaira válaszul a szerző vadonatúj fejlesztési tervet készített az alakító forma szerkezetére vonatkozóan, és megtervezte a hosszú élettartamú, alacsony karbantartási költségű és kényelmes karbantartású készlet típusú formázóformát.Eközben ez a cikk elvégezte az öntőforma mechanikai elemzését a munkafolyamat során.
1. A gyűrűs formagranulátor alakító formaszerkezetének továbbfejlesztése
1.1 Bevezetés az extrudálásos formázási folyamatba:A gyűrűs matrica pelletgép két típusra osztható: függőleges és vízszintes, a gyűrűs szerszám helyzetétől függően;A mozgásforma szerint két különböző mozgásformára osztható: az aktív nyomóhengerre fix gyűrűs formával és az aktív nyomóhengerre hajtott gyűrűs formával.Ez a továbbfejlesztett kialakítás főként a gyűrűs formarészecske-gépre irányul, amely aktív nyomóhengerrel és egy rögzített gyűrűs szerszámmal rendelkezik mozgásformaként.Főleg két részből áll: egy szállító mechanizmusból és egy gyűrűs formarészecske mechanizmusból.A gyűrűs forma és a nyomógörgő a gyűrűs forma pelletgép két fő alkotóeleme, számos formalyuk van elosztva a gyűrűs forma körül, és a nyomóhenger a gyűrűs forma belsejébe van felszerelve.A nyomógörgő az erőátviteli orsóhoz csatlakozik, a gyűrűs forma pedig egy rögzített konzolra van felszerelve.Amikor az orsó forog, a nyomógörgőt forgatni hajtja.Működési elv: Először is, a szállító mechanizmus a zúzott biomassza anyagot bizonyos szemcseméretű (3-5 mm) méretűre szállítja a kompressziós kamrába.Ezután a motor meghajtja a főtengelyt, hogy a nyomógörgő forogjon, a nyomógörgő pedig állandó sebességgel mozog, hogy egyenletesen eloszlassa az anyagot a nyomógörgő és a gyűrűs forma között, ami a gyűrűs forma összenyomódását és az anyaggal való súrlódást okozza. , a nyomógörgőt az anyaggal, és az anyagot az anyaggal.A súrlódás préselési folyamata során az anyagban lévő cellulóz és hemicellulóz egyesül egymással.Ugyanakkor a súrlódás során keletkező hő a lignint természetes kötőanyaggá lágyítja, ami a cellulózt, a hemicellulózt és más komponenseket erősebben köti egymáshoz.A biomassza anyagok folyamatos feltöltésével tovább növekszik a préselésnek és súrlódásnak kitett anyag mennyisége a formáló formafuratokban.Ezzel párhuzamosan a biomassza közötti összenyomó erő tovább növekszik, folyamatosan sűrűsödik és formálódik a formázólyukban.Ha az extrudálási nyomás nagyobb, mint a súrlódási erő, a biomassza folyamatosan extrudálódik a gyűrűs forma körüli fröccsöntő lyukakból, így körülbelül 1 g/Cm3 öntési sűrűségű biomassza fröccsöntő tüzelőanyagot képez.
1.2 Az öntőformák kopása:A pelletgép egygépes teljesítménye nagy, viszonylag magas fokú automatizálással és erős alkalmazkodóképességgel az alapanyagokhoz.Széles körben alkalmazható különféle biomassza nyersanyagok feldolgozására, alkalmas biomassza sűrű képző tüzelőanyagok nagyüzemi előállítására, és a jövőben megfelel a biomassza sűrű képző üzemanyagok iparosításának fejlesztési követelményeinek.Ezért a gyűrű alakú pelletgépet széles körben használják.A feldolgozott biomassza-anyagban kis mennyiségű homok és egyéb nem biomassza szennyeződések lehetséges jelenléte miatt nagy valószínűséggel jelentős kopást okoz a pelletgép gyűrűs formáján.A gyűrűs forma élettartamát a gyártási kapacitás alapján számítják ki.Jelenleg a gyűrűs forma élettartama Kínában csak 100-1000 tonna.
A gyűrűs forma meghibásodása főként a következő négy jelenségben fordul elő: ① A gyűrűs forma egy bizonyos ideig történő működése után az alakító formalyuk belső fala elhasználódik és a nyílás megnő, ami a keletkező tüzelőanyag jelentős deformációját eredményezi;② A gyűrűs forma formázó szerszámfuratának adagolási lejtője elhasználódott, ami a présszerszám lyukba préselt biomassza mennyiségének csökkenését, az extrudálási nyomás csökkenését és az alakító szerszám furatának könnyű eltömődését eredményezi, ami a gyűrűs forma meghibásodása (2. ábra);③ Miután a belső fal anyagok és élesen csökkenti a kisülési mennyiség (3. ábra);
④ A gyűrűs forma belső furatának kopása után a szomszédos L formadarabok közötti falvastagság elvékonyodik, ami a gyűrűs forma szerkezeti szilárdságának csökkenését eredményezi.A legveszélyesebb szakaszon hajlamosak repedések keletkezni, és ahogy a repedések tovább terjednek, a gyűrűs penésztörés jelensége lép fel.A gyűrűs forma könnyű kopásának és rövid élettartamának fő oka az alakító gyűrűs forma ésszerűtlen szerkezete (a gyűrűs forma egybe van építve az alakító forma furataival).A kettő integrált felépítése hajlamos az ilyen eredményekre: néha, amikor a gyűrűs forma néhány formáló furata kopott el és nem működik, a teljes gyűrűs szerszámot ki kell cserélni, ami nem csak a cseremunkát okozza kellemetlenségekkel, hanem nagy gazdasági pazarlást is okoz és növeli a karbantartási költségeket.
1.3 Alakító forma szerkezetfejlesztési tervezéseA pelletgép gyűrűs szerszámának élettartamának meghosszabbítása, a kopás csökkentése, a csere megkönnyítése és a karbantartási költségek csökkentése érdekében a gyűrűs forma szerkezetén teljesen új fejlesztési tervet kell végrehajtani.A tervezés során a beágyazott formázóformát használták, és a továbbfejlesztett sajtolókamra-szerkezet a 4. ábrán látható. Az 5. ábra a továbbfejlesztett formázóforma keresztmetszeti nézetét mutatja.
Ez a továbbfejlesztett kialakítás főként az aktív nyomóhengerrel és rögzített gyűrűs szerszámmal rendelkező gyűrűs formarészecske gépre irányul.Az alsó gyűrűs forma a testre van rögzítve, a két nyomógörgő pedig egy összekötő lemezen keresztül kapcsolódik a főtengelyhez.A formázó formát az alsó gyűrűs formába ágyazzák (interferencia illesztéssel), a felső gyűrűs formát pedig csavarokkal rögzítik az alsó gyűrűs formára, és az alakító formára rögzítik.Ugyanakkor annak megakadályozására, hogy a nyomóhenger átguruljon és radiálisan elmozduljon a gyűrűs forma mentén, a formázóforma erő hatására visszapattanjon, süllyesztett csavarokkal rögzítik az alakítóformát a felső és az alsó gyűrűs formához.A lyukba jutó anyag ellenállásának csökkentése és a formalyukba való bejutás kényelmesebbé tétele érdekében.A tervezett formázóforma adagolófuratának kúpos szöge 60° és 120° között van.
Az öntőforma továbbfejlesztett szerkezeti kialakítása a többciklusú és hosszú élettartamú jellemzőkkel rendelkezik.Amikor a részecskék gépe egy ideig működik, a súrlódási veszteség miatt az alakító forma nyílása megnő és passziválódik.Ha a kopott formázóformát eltávolítják és kiterjesztik, akkor más jellemzők formázó részecskéinek előállítására is felhasználható.Ezzel elérhető a formák újrafelhasználása, és megtakaríthatók a karbantartási és csereköltségek.
A granulátor élettartamának meghosszabbítása és a gyártási költségek csökkentése érdekében a nyomóhenger magas széntartalmú, magas mangántartalmú acélt használ, jó kopásállósággal, például 65 Mn-rel.Az alakítóformát ötvözött karburizált acélból vagy alacsony szén-dioxid-tartalmú nikkel-krómötvözetből kell készíteni, például króm-, mangán-, titán-tartalmú stb. művelet viszonylag kicsi az alakító formához képest.Ezért a kompressziós kamra anyagaként közönséges szénacél, például 45-ös acél használható.A hagyományos integrált formázógyűrűs formákkal összehasonlítva csökkentheti a drága ötvözött acél felhasználását, ezáltal csökkentve a gyártási költségeket.
2. A gyűrűs forma pelletgép formázóformájának mechanikai elemzése az alakító forma munkafolyamata során.
Az öntési folyamat során az anyagban lévő lignin teljesen meglágyul a fröccsöntőformában keletkező nagynyomású és magas hőmérsékletű környezet miatt.Ha az extrudálási nyomás nem növekszik, az anyag lágyuláson megy keresztül.Az anyag lágyítás után jól folyik, így a hossz d-re állítható.Az alakítóformát nyomástartó edénynek tekintik, és az alakítóformán lévő feszültség leegyszerűsödik.
A fenti mechanikai számítási analízisből megállapítható, hogy ahhoz, hogy a formázóforma bármely pontján elérjük a nyomást, meg kell határozni a kerületi feszültséget az alakítóforma belsejében ezen a ponton.Ezután kiszámítható a súrlódási erő és a nyomás ezen a helyen.
3. Következtetés
Ez a cikk egy új szerkezeti fejlesztési tervet javasol a gyűrűs formapelletizáló formázóformájához.A beágyazott formázóformák használata hatékonyan csökkentheti a penészkopást, meghosszabbíthatja a szerszámciklus élettartamát, megkönnyítheti a cserét és karbantartást, valamint csökkentheti a gyártási költségeket.Ezzel egyidejűleg a formázó szerszámon a munkafolyamat során mechanikai elemzést végeztek, amely elméleti alapot ad a további kutatásokhoz a jövőben.
Feladás időpontja: 2024.02.22