På grunn av det lavere innholdet av skadelige stoffer som aske, nitrogen og svovel i biomasse sammenlignet med mineralenergi, har den egenskapene store reserver, god karbonaktivitet, enkel antennelse og høyt innhold av flyktige komponenter. Derfor er biomasse et svært ideelt energidrivstoff og er svært egnet for forbrenning og utnyttelse. Restasken etter forbrenning av biomasse er rik på næringsstoffer som planter trenger, som fosfor, kalsium, kalium og magnesium, slik at den kan brukes som gjødsel for å returnere til åkeren. Gitt de enorme ressursreservene og unike fornybare fordelene med biomasseenergi, anses den for tiden som et viktig valg for nasjonal ny energiutvikling av land over hele verden. Kinas nasjonale utviklings- og reformkommisjon har tydelig uttalt i "Implementeringsplan for omfattende utnyttelse av halm i løpet av den 12. femårsplanen" at den omfattende utnyttelsesgraden for halm vil nå 75 % innen 2013, og strebe etter å overstige 80 % innen 2015.
Hvordan man kan konvertere biomasseenergi til høykvalitets, ren og praktisk energi har blitt et presserende problem som må løses. Biomassefortettingsteknologi er en av de effektive måtene å forbedre effektiviteten til forbrenning av biomasseenergi og forenkle transport. For tiden finnes det fire vanlige typer tettformingsutstyr i innenlandske og utenlandske markeder: spiralformet ekstruderingspartikkelmaskin, stempelformingspartikkelmaskin, flatformingspartikkelmaskin og ringformingspartikkelmaskin. Blant dem er ringformingspelletsmaskinen mye brukt på grunn av dens egenskaper som ikke behov for oppvarming under drift, brede krav til fuktighetsinnhold i råmaterialet (10 % til 30 %), stor enkeltmaskinproduksjon, høy kompresjonstetthet og god formingseffekt. Imidlertid har disse typene pelletsmaskiner generelt ulemper som enkel formslitasje, kort levetid, høye vedlikeholdskostnader og upraktisk utskifting. Som svar på de ovennevnte manglene ved ringformingspelletsmaskinen har forfatteren laget en helt ny forbedringsdesign på formingsformens struktur, og designet en formingsform av setttypen med lang levetid, lave vedlikeholdskostnader og praktisk vedlikehold. I mellomtiden gjennomførte denne artikkelen en mekanisk analyse av formingsformen under arbeidsprosessen.
1. Forbedringsdesign av formingsformstrukturen for ringformgranulator
1.1 Introduksjon til ekstruderingsformingsprosessen:Ringformpelletsmaskinen kan deles inn i to typer: vertikal og horisontal, avhengig av ringformens plassering. I henhold til bevegelsesformen kan den deles inn i to forskjellige bevegelsesformer: den aktive trykkrullen med en fast ringform og den aktive trykkrullen med en drevet ringform. Denne forbedrede designen er hovedsakelig rettet mot ringformpartikkelmaskinen med en aktiv trykkrulle og en fast ringform som bevegelsesform. Den består hovedsakelig av to deler: en transportmekanisme og en ringformpartikkelmekanisme. Ringformen og trykkrullen er de to kjernekomponentene i ringformpelletsmaskinen, med mange formhull fordelt rundt ringformen, og trykkrullen er installert inne i ringformen. Trykkrullen er koblet til transmisjonsspindelen, og ringformen er installert på en fast brakett. Når spindelen roterer, driver den trykkrullen til å rotere. Arbeidsprinsipp: Først transporterer transportmekanismen det knuste biomassematerialet til en viss partikkelstørrelse (3-5 mm) inn i kompresjonskammeret. Deretter driver motoren hovedakselen for å drive trykkvalsen til å rotere, og trykkvalsen beveger seg med konstant hastighet for å fordele materialet jevnt mellom trykkvalsen og ringformen, noe som får ringformen til å komprimeres og friksjon med materialet, trykkvalsen med materialet, og materialet med materialet. Under pressefriksjonsprosessen kombineres cellulose og hemicellulose i materialet med hverandre. Samtidig myker varmen som genereres av pressefriksjonen lignin til et naturlig bindemiddel, noe som gjør cellulose, hemicellulose og andre komponenter tettere bundet sammen. Med kontinuerlig fylling av biomassematerialer fortsetter mengden materiale som utsettes for kompresjon og friksjon i formhullene å øke. Samtidig fortsetter pressekraften mellom biomassen å øke, og den fortettes kontinuerlig og dannes i formhullet. Når ekstruderingstrykket er større enn friksjonskraften, ekstruderes biomassen kontinuerlig fra formhullene rundt ringformen, og danner biomassestøpebrensel med en støpetetthet på omtrent 1 g/Cm3.
1.2 Slitasje på formingsformer:Pelletmaskinens produksjon per enkelt maskin er stor, med en relativt høy grad av automatisering og sterk tilpasningsevne til råvarer. Den kan brukes mye til å behandle ulike biomasseråvarer, er egnet for storskala produksjon av biomasse tettformende brensel, og oppfyller utviklingskravene for industrialisering av biomasse tettformende brensel i fremtiden. Derfor er ringformede pelletmaskiner mye brukt. På grunn av den mulige tilstedeværelsen av små mengder sand og andre ikke-biomasse urenheter i det bearbeidede biomassematerialet, er det høyst sannsynlig at det vil forårsake betydelig slitasje på pelletmaskinens ringform. Ringformens levetid beregnes basert på produksjonskapasiteten. For tiden er levetiden til ringformen i Kina bare 100-1000 tonn.
Ringformsvikt oppstår hovedsakelig i følgende fire fenomener: ① Etter at ringformen har vært i drift en stund, slites den indre veggen i formingshullet og åpningen øker, noe som resulterer i betydelig deformasjon av det dannede brenselet som produseres; ② Matehellingen til formingshullet i ringformen slites av, noe som resulterer i en reduksjon i mengden biomassemateriale som presses inn i formingshullet, en reduksjon i ekstruderingstrykket og enkel blokkering av formingshullet, noe som fører til svikt i ringformen (figur 2); ③ Etter at den indre veggen har blitt materialet, reduseres utslippsmengden kraftig (figur 3);
④ Etter slitasje av det indre hullet i ringformen blir veggtykkelsen mellom tilstøtende formstykker L tynnere, noe som resulterer i en reduksjon i ringformens strukturelle styrke. Sprekker er tilbøyelige til å oppstå i den farligste delen, og etter hvert som sprekkene fortsetter å utvide seg, oppstår fenomenet ringformbrudd. Hovedårsaken til den lette slitasjen og korte levetiden til ringformen er den urimelige strukturen til formingsringformen (ringformen er integrert med formingshullene). Den integrerte strukturen til de to er utsatt for slike resultater: noen ganger når bare noen få formingshull i ringformen er slitt og ikke kan fungere, må hele ringformen byttes ut, noe som ikke bare medfører ulemper for utskiftingsarbeidet, men også forårsaker stort økonomisk avfall og øker vedlikeholdskostnadene.
1.3 Strukturell forbedringsdesign av formingsformFor å forlenge levetiden til ringformen på pelletmaskinen, redusere slitasje, forenkle utskifting og redusere vedlikeholdskostnader, er det nødvendig å utføre en helt ny forbedringsdesign på ringformens struktur. Den innebygde støpeformen ble brukt i designet, og den forbedrede kompresjonskammerstrukturen er vist i figur 4. Figur 5 viser tverrsnittsvisningen av den forbedrede støpeformen.
Denne forbedrede designen er hovedsakelig rettet mot ringformpartikkelmaskinen med en bevegelsesform av aktiv trykkrulle og fast ringform. Den nedre ringformen er festet på huset, og de to trykkrullene er koblet til hovedakselen gjennom en forbindelsesplate. Formingsformen er innebygd i den nedre ringformen (ved hjelp av interferenspasning), og den øvre ringformen er festet på den nedre ringformen med bolter og klemt fast på formingsformen. Samtidig, for å forhindre at formingsformen spretter tilbake på grunn av kraft etter at trykkrullen ruller over og beveger seg radielt langs ringformen, brukes forsenkede skruer til å feste formingsformen til henholdsvis den øvre og nedre ringformen. For å redusere motstanden til materialet som kommer inn i hullet og gjøre det enklere å komme inn i formhullet. Den koniske vinkelen til matehullet i den designede formingsformen er 60 ° til 120 °.
Den forbedrede strukturelle utformingen av formingsformen har egenskaper med flersyklus og lang levetid. Når partikkelmaskinen er i drift over en periode, fører friksjonstap til at åpningen i formingsformen blir større og passiverer. Når den slitte formingsformen fjernes og utvides, kan den brukes til produksjon av andre spesifikasjoner for formingspartikler. Dette kan oppnå gjenbruk av former og spare vedlikeholds- og utskiftingskostnader.
For å forlenge granulatorens levetid og redusere produksjonskostnadene, bruker trykkvalsen høykarbon-høymanganstål med god slitestyrke, for eksempel 65Mn. Formingsformen bør være laget av legert karburert stål eller lavkarbon-nikkelkromlegering, for eksempel som inneholder Cr, Mn, Ti, etc. På grunn av forbedringen av kompresjonskammeret er friksjonskraften som oppleves av de øvre og nedre ringformene under drift relativt liten sammenlignet med formingsformen. Derfor kan vanlig karbonstål, for eksempel 45-stål, brukes som materiale for kompresjonskammeret. Sammenlignet med tradisjonelle integrerte formingsringformer kan det redusere bruken av dyrt legert stål, og dermed senke produksjonskostnadene.
2. Mekanisk analyse av formingsformen til ringformpelletsmaskinen under formingsformens arbeidsprosess.
Under støpeprosessen mykner ligninet i materialet fullstendig på grunn av høytrykks- og høytemperaturmiljøet som genereres i støpeformen. Når ekstruderingstrykket ikke øker, mykner materialet. Materialet flyter godt etter myknisering, slik at lengden kan settes til d. Formingsformen betraktes som en trykkbeholder, og belastningen på formingsformen forenkles.
Gjennom den ovennevnte mekaniske beregningsanalysen kan det konkluderes med at for å beregne trykket på et hvilket som helst punkt inne i formingsformen, er det nødvendig å bestemme omkretstøyningen på det punktet inne i formingsformen. Deretter kan friksjonskraften og trykket på det stedet beregnes.
3. Konklusjon
Denne artikkelen foreslår en ny strukturell forbedringsdesign for formingsformen til ringformpelleteringsmaskinen. Bruk av innebygde formingsformer kan effektivt redusere formens slitasje, forlenge formens levetid, forenkle utskifting og vedlikehold, og redusere produksjonskostnader. Samtidig ble det utført mekaniske analyser på formingsformen underveis i arbeidsprosessen, noe som ga et teoretisk grunnlag for videre forskning i fremtiden.
Publisert: 22. feb. 2024