På grunn av de lavere skadelige stoffene som aske, nitrogen og svovel i biomasse sammenlignet med mineralenergi, har den egenskapene til store reserver, god karbonaktivitet, lett antennelse og høye flyktige komponenter.Derfor er biomasse et veldig ideelt energidrivstoff og er svært egnet for forbrenningskonvertering og utnyttelse.Resten av asken etter forbrenning av biomasse er rik på næringsstoffer som kreves av planter som fosfor, kalsium, kalium og magnesium, så den kan brukes som gjødsel for retur til feltet.Gitt de enorme ressursreservene og unike fornybare fordelene ved biomasseenergi, blir den i dag sett på som et viktig valg for nasjonal ny energiutvikling av land rundt om i verden.Den nasjonale utviklings- og reformkommisjonen i Kina har tydelig uttalt i "Implementeringsplanen for omfattende utnyttelse av avlingshalm i løpet av den 12. femårsplanen" at den omfattende utnyttelsesgraden av halm vil nå 75 % innen 2013, og streber etter å overstige 80 % innen 2015.
Hvordan 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 av biomasseenergiforbrenning og lette transport.For tiden er det fire vanlige typer tettformingsutstyr i det innenlandske og utenlandske markedet: spiralekstruderingspartikkelmaskin, stempelstemplingspartikkelmaskin, flatformpartikkelmaskin og ringformpartikkelmaskin.Blant dem er ringformpelletsmaskinen mye brukt på grunn av dens egenskaper som ikke behov for oppvarming under drift, brede krav til råstofffuktighetsinnhold (10% til 30%), stor enkeltmaskineffekt, høy kompresjonstetthet og god formende effekt.Imidlertid har disse typer pelletsmaskiner generelt ulemper som lett formslitasje, kort levetid, høye vedlikeholdskostnader og upraktisk utskifting.Som svar på de ovennevnte manglene ved ringformpelletmaskinen har forfatteren laget et helt nytt forbedringsdesign på strukturen til formingsformen, og designet en formingsform av sett type med lang levetid, lave vedlikeholdskostnader og praktisk vedlikehold.I mellomtiden utførte denne artikkelen en mekanisk analyse av formingsformen under arbeidsprosessen.
1. Forbedringsdesign av formingsformstrukturen for ringformgranulator
1.1 Introduksjon til ekstruderingsformingsprosess:Ringdysepelletmaskinen kan deles inn i to typer: vertikal og horisontal, avhengig av ringformens posisjon;I henhold til bevegelsesformen kan den deles inn i to forskjellige bevegelsesformer: den aktive pressvalsen med en fast ringform og den aktive pressvalsen 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 trykkvalsen er de to kjernekomponentene i ringformpelletmaskinen, med mange formingshull 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: For det første transporterer transportmekanismen det knuste biomassematerialet inn i en viss partikkelstørrelse (3-5 mm) inn i kompresjonskammeret.Deretter driver motoren hovedakselen for å drive trykkrullen til å rotere, og trykkrullen beveger seg med konstant hastighet for å jevnt fordele materialet mellom trykkrullen og ringformen, noe som får ringformen til å komprimere og friksjon med materialet , trykkrullen med materialet, og materialet med materialet.Under prosessen med å klemme friksjon, kombineres cellulose og hemicellulose i materialet med hverandre.Samtidig mykner varmen som genereres av klemfriksjon lignin til et naturlig bindemiddel, som gjør cellulose, hemicellulose og andre komponenter mer fast bundet sammen.Med kontinuerlig fylling av biomassematerialer fortsetter mengden materiale som utsettes for kompresjon og friksjon i formhullene å øke.Samtidig fortsetter klemkraften mellom biomasse å øke, og den fortettes kontinuerlig og dannes i støpehullet.Når ekstruderingstrykket er større enn friksjonskraften, ekstruderes biomassen kontinuerlig fra støpehullene rundt ringformen, og danner biomassestøpebrensel med en støptetthet på ca. 1g/Cm3.
1.2 Slitasje av formingsformer:Pelletsmaskinens enkeltmaskineffekt er stor, med relativt høy grad av automatisering og sterk tilpasningsevne til råvarer.Det kan brukes mye til å behandle ulike biomasseråvarer, egnet for storskala produksjon av biomassedannende drivstoff, og oppfyller utviklingskravene til biomassedannende drivstoffindustrialisering i fremtiden.Derfor er ringformpelletmaskinen mye brukt.På grunn av mulig tilstedeværelse av små mengder sand og andre ikke-biomasse-urenheter i det bearbeidede biomassematerialet, er det høyst sannsynlig at det forårsaker betydelig slitasje på pelletsmaskinens ringform.Levetiden til ringformen beregnes ut fra produksjonskapasitet.For øyeblikket er levetiden til ringformen i Kina bare 100-1000t.
Svikten i ringformen oppstår hovedsakelig i følgende fire fenomener: ① Etter at ringformen har virket i en periode, slites den indre veggen av det formende formhullet og åpningen øker, noe som resulterer i betydelig deformasjon av det dannede drivstoffet som produseres;② Matehellingen til formingshullet til ringformen slites av, noe som resulterer i en reduksjon i mengden biomassemateriale som presses inn i dysehullet, en reduksjon i ekstruderingstrykket og lett blokkering av formingsdysehullet, noe som fører til svikt i ringformen (figur 2);③ Etter den indre veggen materialer og kraftig reduserer utslippsmengden (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 den strukturelle styrken til ringformen.Sprekker er tilbøyelige til å oppstå i den farligste delen, og ettersom sprekkene fortsetter å utvide seg, oppstår fenomenet ringmuggbrudd.Hovedårsaken til den enkle slitasjen og korte levetiden til ringformen er den urimelige strukturen til den formende ringformen (ringformen er integrert med formingshullene).Den integrerte strukturen til de to er utsatt for slike resultater: noen ganger når bare noen få formhull i ringformen er utslitt og ikke kan fungere, må hele ringformen skiftes, noe som ikke bare medfører ulemper for utskiftingsarbeidet, men forårsaker også stort økonomisk avfall og øker vedlikeholdskostnadene.
1.3 Strukturell forbedringsdesign av formingsformFor å forlenge levetiden til ringformen til pelletsmaskinen, redusere slitasje, lette utskifting og redusere vedlikeholdskostnader, er det nødvendig å utføre et helt nytt forbedringsdesign på strukturen til ringformen.Den innebygde støpeformen ble brukt i konstruksjonen, og den forbedrede kompresjonskammerstrukturen er vist i figur 4. Figur 5 viser tverrsnittet 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 kroppen, og de to trykkrullene er koblet til hovedakselen gjennom en koblingsplate.Formingsformen er innebygd på den nedre ringformen (ved hjelp av interferenspasning), og den øvre ringformen festes på den nedre ringformen gjennom bolter og klemmes fast på formingsformen.Samtidig, for å forhindre at formingsformen går tilbake på grunn av kraft etter at trykkvalsen ruller over og beveger seg radialt langs ringformen, brukes forsenkede skruer for å feste formingsformen til henholdsvis øvre og nedre ringform.For å redusere motstanden til materialet som kommer inn i hullet og gjøre det mer praktisk å gå inn i formhullet.Den koniske vinkelen på matehullet til den utformede formingsformen er 60 ° til 120 °.
Den forbedrede strukturelle utformingen av formingsformen har egenskapene til multisyklus og lang levetid.Når partikkelmaskinen jobber i en periode, fører friksjonstapet til at åpningen til formingsformen blir større og passivisert.Når den slitte formingsformen fjernes og utvides, kan den brukes til produksjon av andre spesifikasjoner for formingspartikler.Dette kan oppnå gjenbruk av støpeformer og spare vedlikeholds- og utskiftingskostnader.
For å forlenge levetiden til granulatoren og redusere produksjonskostnadene, bruker trykkvalsen høykarbon-høyt manganstål med god slitestyrke, for eksempel 65Mn.Formingsformen bør være laget av legert karburisert stål eller lavkarbon nikkel kromlegering, som inneholder Cr, Mn, Ti, etc. På grunn av forbedringen av kompresjonskammeret, vil friksjonskraften som oppleves av øvre og nedre ringformer under operasjonen er relativt liten sammenlignet med formingsformen.Derfor kan vanlig karbonstål, som 45 stål, brukes som materiale for kompresjonskammeret.Sammenlignet med tradisjonelle integrerte ringformer, kan det redusere bruken av kostbart legert stål, og dermed redusere produksjonskostnadene.
2. Mekanisk analyse av formingsformen til ringformpelletmaskinen under arbeidsprosessen til formingsformen.
Under støpeprosessen blir ligninet i materialet fullstendig myknet på grunn av høytrykks- og høytemperaturmiljøet som genereres i støpeformen.Når ekstruderingstrykket ikke øker, gjennomgår materialet plastisering.Materialet flyter godt etter plastisering, så 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 oppnå 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 ringformpelletiseringsapparatet.Bruken av innebygde formingsformer kan effektivt redusere formslitasje, forlenge formsyklusens levetid, lette utskifting og vedlikehold og redusere produksjonskostnadene.Samtidig ble det utført mekanisk analyse på formingsformen under arbeidsprosessen, noe som ga et teoretisk grunnlag for videre forskning i fremtiden.
Innleggstid: 22. februar 2024