Ze względu na niższą w biomasie zawartość szkodliwych substancji, takich jak popiół, azot i siarka, w porównaniu z energią mineralną, charakteryzuje się dużymi zasobami, dobrą aktywnością węglową, łatwym zapłonem i dużą lotnością składników.Dlatego biomasa jest idealnym paliwem energetycznym i doskonale nadaje się do konwersji poprzez spalanie i wykorzystania.Popiół pozostały po spaleniu biomasy jest bogaty w składniki odżywcze potrzebne roślinom, takie jak fosfor, wapń, potas i magnez, dzięki czemu można go wykorzystać jako nawóz po powrocie na pole.Biorąc pod uwagę ogromne rezerwy zasobów i wyjątkowe odnawialne zalety energii z biomasy, jest ona obecnie uważana przez kraje na całym świecie za ważny wybór dla krajowego rozwoju nowej energii.Chińska Narodowa Komisja Rozwoju i Reform wyraźnie stwierdziła w „Planie wdrażania kompleksowego wykorzystania słomy pożniwnej w ramach 12. planu pięcioletniego”, że całkowity wskaźnik wykorzystania słomy osiągnie 75% do 2013 r. i będzie dążył do przekroczenia 80% do roku 2013. 2015.
Jak przekształcić energię biomasy w wysokiej jakości, czystą i wygodną energię, stało się pilnym problemem do rozwiązania.Technologia zagęszczania biomasy jest jednym ze skutecznych sposobów poprawy efektywności spalania energii biomasy i ułatwienia transportu.Obecnie na rynku krajowym i zagranicznym istnieją cztery popularne typy urządzeń do gęstego formowania: maszyna do wytłaczania spiralnego cząstek, maszyna do tłoczenia tłoków, maszyna do cząstek płaskich i maszyna do cząstek z formami pierścieniowymi.Wśród nich szeroko stosowana jest maszyna do peletowania w formie pierścieniowej ze względu na jej cechy, takie jak brak potrzeby ogrzewania podczas pracy, szerokie wymagania dotyczące zawartości wilgoci surowca (10% do 30%), duża wydajność pojedynczej maszyny, wysoka gęstość kompresji i dobre efekt formowania.Jednakże tego typu maszyny do pelletu mają na ogół wady, takie jak łatwe zużycie formy, krótka żywotność, wysokie koszty konserwacji i niewygodna wymiana.W odpowiedzi na powyższe wady maszyny do peletowania z formą pierścieniową, autor stworzył zupełnie nowy projekt ulepszenia struktury formy formującej i zaprojektował formę formującą typu ustawionego o długiej żywotności, niskich kosztach konserwacji i wygodnej konserwacji.Tymczasem w artykule przeprowadzono analizę mechaniczną formy formującej podczas jej procesu roboczego.
1. Ulepszony projekt konstrukcji formy formującej dla granulatora formy pierścieniowej
1.1 Wprowadzenie do procesu formowania przez wytłaczanie:Maszyna do peletowania z matrycą pierścieniową można podzielić na dwa typy: pionową i poziomą, w zależności od położenia matrycy pierścieniowej;Ze względu na formę ruchu można go podzielić na dwie różne formy ruchu: aktywny wałek dociskowy ze stałą formą pierścieniową i aktywny wałek dociskowy z napędzaną formą pierścieniową.Ta ulepszona konstrukcja jest przeznaczona głównie dla maszyny cząsteczkowej z formą pierścieniową z aktywnym wałkiem dociskowym i stałą formą pierścieniową jako formą ruchu.Składa się głównie z dwóch części: mechanizmu przenoszącego i mechanizmu cząstek formy pierścieniowej.Forma pierścieniowa i wałek dociskowy to dwa podstawowe elementy maszyny do peletowania w formie pierścieniowej, z wieloma otworami formy formującej rozmieszczonymi wokół formy pierścieniowej, a wałek dociskowy jest zainstalowany wewnątrz formy pierścieniowej.Rolka dociskowa jest połączona z wrzecionem przekładni, a forma pierścieniowa jest zamontowana na wsporniku stałym.Gdy wrzeciono się obraca, napędza rolkę dociskową w celu obracania się.Zasada działania: Po pierwsze, mechanizm transportujący transportuje rozdrobniony materiał biomasy o określonej wielkości cząstek (3-5 mm) do komory sprężania.Następnie silnik napędza wał główny w celu napędzania rolki dociskowej, która obraca się, a rolka dociskowa porusza się ze stałą prędkością, aby równomiernie rozprowadzić materiał pomiędzy rolką dociskową a formą pierścieniową, powodując ściskanie formy pierścieniowej i tarcie z materiałem , wałek dociskowy z materiałem i materiał z materiałem.W procesie tarcia ściskającego celuloza i hemiceluloza zawarte w materiale łączą się ze sobą.Jednocześnie ciepło powstające w wyniku tarcia ściskającego zmiękcza ligninę w naturalne spoiwo, które sprawia, że celuloza, hemiceluloza i inne składniki mocniej się ze sobą wiążą.Przy ciągłym napełnianiu materiałami biomasowymi ilość materiału poddawanego ściskaniu i tarciu w otworach formy formującej stale rośnie.Jednocześnie siła ściskająca biomasę stale rośnie, która stale zagęszcza się i tworzy w otworze formierskim.Gdy ciśnienie wytłaczania jest większe niż siła tarcia, biomasa jest wytłaczana w sposób ciągły z otworów formujących wokół formy pierścieniowej, tworząc paliwo formierskie z biomasy o gęstości formowania około 1 g/cm3.
1.2 Zużycie form formujących:Wydajność pojedynczej maszyny pelletu jest duża, ze stosunkowo wysokim stopniem automatyzacji i dużą możliwością dostosowania do surowców.Może być szeroko stosowany do przetwarzania różnych surowców biomasy, odpowiednich do produkcji na dużą skalę paliw do gęstego formowania biomasy i spełniania wymagań rozwojowych przyszłej industrializacji paliw gęsto tworzących biomasę.Dlatego szeroko stosowana jest maszyna do peletowania z formami pierścieniowymi.Ze względu na możliwą obecność niewielkich ilości piasku i innych zanieczyszczeń niebędących biomasą w przetworzonym materiale z biomasy, istnieje duże prawdopodobieństwo, że spowoduje to znaczne zużycie formy pierścieniowej maszyny do peletowania.Żywotność formy pierścieniowej jest obliczana na podstawie zdolności produkcyjnej.Obecnie żywotność formy pierścieniowej w Chinach wynosi tylko 100-1000 ton.
Awaria formy pierścieniowej występuje głównie w wyniku następujących czterech zjawisk: ① Po pewnym czasie pracy formy pierścieniowej, wewnętrzna ściana otworu formy formującej zużywa się, a otwór zwiększa się, co powoduje znaczne odkształcenie wytworzonego uformowanego paliwa;② Nachylenie zasilania otworu matrycy formującej formy pierścieniowej ulega zużyciu, co powoduje zmniejszenie ilości materiału biomasy wciskanego do otworu matrycy, zmniejszenie ciśnienia wytłaczania i łatwe blokowanie otworu matrycy formującej, co prowadzi do awaria formy pierścieniowej (ryc. 2);③ Po materiale ścian wewnętrznych i gwałtownie zmniejsza ilość wyładowań (Rysunek 3);
④ Po zużyciu wewnętrznego otworu formy pierścieniowej grubość ścianki pomiędzy sąsiadującymi częściami formy L staje się cieńsza, co powoduje zmniejszenie wytrzymałości konstrukcyjnej formy pierścieniowej.Pęknięcia mają tendencję do pojawiania się w najniebezpieczniejszym miejscu, a w miarę dalszego rozszerzania się pęknięć dochodzi do zjawiska pękania formy pierścieniowej.Główną przyczyną łatwego zużycia i krótkiej żywotności formy pierścieniowej jest nieuzasadniona konstrukcja formy pierścieniowej (forma pierścieniowa jest zintegrowana z otworami formy formującej).Zintegrowana struktura obu elementów jest podatna na takie skutki: czasami, gdy tylko kilka otworów formujących formy pierścieniowej jest zużytych i nie może działać, konieczna jest wymiana całej formy pierścieniowej, co nie tylko powoduje niedogodności przy wymianie, ale powoduje także ogromne straty ekonomiczne i zwiększa koszty konserwacji.
1.3 Projekt udoskonalenia konstrukcji formy formującejAby wydłużyć żywotność formy pierścieniowej peleciarki, zmniejszyć zużycie, ułatwić wymianę i obniżyć koszty konserwacji, konieczne jest wykonanie zupełnie nowego projektu ulepszenia konstrukcji formy pierścieniowej.W projekcie wykorzystano osadzoną formę formierską, a ulepszoną konstrukcję komory prasowania pokazano na rysunku 4. Rysunek 5 przedstawia przekrój poprzeczny ulepszonej formy formierskiej.
Ta ulepszona konstrukcja jest przeznaczona głównie dla maszyny cząsteczkowej z formą pierścieniową z ruchomą aktywną rolką dociskową i nieruchomą formą pierścieniową.Dolna forma pierścieniowa jest przymocowana do korpusu, a dwie rolki dociskowe są połączone z wałem głównym za pomocą płyty łączącej.Formę formującą osadza się na dolnej formie pierścieniowej (za pomocą pasowania wciskowego), a górną formę pierścieniową mocuje się na dolnej formie pierścieniowej za pomocą śrub i zaciska na formie formującej.Jednocześnie, aby zapobiec odskakiwaniu formy formującej pod wpływem siły po przetoczeniu się rolki dociskowej i jej promieniowym przemieszczaniu się wzdłuż formy pierścieniowej, stosuje się śruby z łbem wpuszczanym, które mocują formę formującą odpowiednio do górnej i dolnej formy pierścieniowej.Aby zmniejszyć opór materiału wchodzącego do otworu i ułatwić wejście do otworu formy.Kąt stożkowy otworu zasilającego zaprojektowanej formy formującej wynosi od 60° do 120°.
Ulepszona konstrukcja formy formującej charakteryzuje się wielocyklowością i długą żywotnością.Gdy maszyna cząsteczkowa pracuje przez pewien czas, utrata tarcia powoduje, że otwór formy formującej staje się większy i ulega pasywacji.Po usunięciu i rozszerzeniu zużytej formy formującej można ją wykorzystać do produkcji cząstek formujących o innych specyfikacjach.Może to pozwolić na ponowne wykorzystanie form i zaoszczędzić na kosztach konserwacji i wymiany.
Aby przedłużyć żywotność granulatora i obniżyć koszty produkcji, w rolce dociskowej zastosowano stal wysokowęglową o wysokiej zawartości manganu i dobrej odporności na zużycie, na przykład 65Mn.Forma formująca powinna być wykonana ze stali nawęglanej stopowej lub niskowęglowego stopu niklowo-chromowego, np. zawierającego Cr, Mn, Ti itp. Ze względu na ulepszenie komory sprężania, siła tarcia wywierana przez górną i dolną formę pierścieniową podczas operacja jest stosunkowo niewielka w porównaniu z formą formującą.Dlatego jako materiał na komorę sprężania można zastosować zwykłą stal węglową, taką jak stal 45.W porównaniu z tradycyjnymi zintegrowanymi formami z pierścieniem formującym może zmniejszyć zużycie drogiej stali stopowej, obniżając w ten sposób koszty produkcji.
2. Analiza mechaniczna formy formującej maszyny do granulacji pierścieniowej podczas procesu pracy formy formującej.
Podczas procesu formowania lignina zawarta w materiale ulega całkowitemu zmiękczeniu w wyniku działania środowiska o wysokim ciśnieniu i wysokiej temperaturze wytwarzanego w formie formierskiej.Gdy ciśnienie wytłaczania nie wzrasta, materiał ulega plastyfikacji.Materiał po uplastycznieniu dobrze się rozpływa, dlatego długość można ustawić na d.Formę formującą uważa się za naczynie ciśnieniowe, a naprężenia w formie formującej są uproszczone.
Z powyższej analizy obliczeń mechanicznych można stwierdzić, że aby uzyskać ciśnienie w dowolnym miejscu formy formującej, konieczne jest określenie naprężenia obwodowego w tym miejscu formy formującej.Następnie można obliczyć siłę tarcia i ciśnienie w tym miejscu.
3. Wniosek
W artykule zaproponowano nowy projekt ulepszenia konstrukcyjnego formy formującej granulatora z formą pierścieniową.Zastosowanie osadzonych form formujących może skutecznie zmniejszyć zużycie formy, wydłużyć cykl życia formy, ułatwić wymianę i konserwację oraz obniżyć koszty produkcji.Jednocześnie przeprowadzono analizę mechaniczną formy formującej w trakcie jej pracy, co dało podstawę teoretyczną do dalszych badań w przyszłości.
Czas publikacji: 22 lutego 2024 r