På grund av de lägre halterna av skadliga ämnen som aska, kväve och svavel i biomassa jämfört med mineralenergi, har den egenskaper som stora reserver, god kolaktivitet, lättantändning och höga flyktiga komponenter. Därför är biomassa ett mycket idealiskt energibränsle och är mycket lämpligt för förbränning, omvandling och användning. Den återstående askan efter förbränning av biomassa är rik på näringsämnen som växter behöver, såsom fosfor, kalcium, kalium och magnesium, så den kan användas som gödningsmedel för återgång till fältet. Med tanke på de enorma resursreserverna och unika förnybara fördelarna med biomassaenergi betraktas den för närvarande som ett viktigt val för nationell ny energiutveckling av länder runt om i världen. Kinas nationella utvecklings- och reformkommission har tydligt angett i "Genomförandeplanen för omfattande användning av grödhalm under den 12:e femårsplanen" att den omfattande användningsgraden för halm kommer att nå 75 % år 2013 och sträva efter att överstiga 80 % år 2015.
Hur man omvandlar biomassaenergi till högkvalitativ, ren och bekväm energi har blivit ett brådskande problem som måste lösas. Biomassaförtätningsteknik är ett av de effektiva sätten att förbättra effektiviteten vid förbränning av biomassaenergi och underlätta transport. För närvarande finns det fyra vanliga typer av tätformningsutrustning på inhemska och utländska marknader: spiralformad extruderingspartikelmaskin, kolvstämplingspartikelmaskin, plattforms-partikelmaskin och ringforms-partikelmaskin. Bland dem används ringforms-pelletsmaskinen i stor utsträckning på grund av dess egenskaper som inget behov av uppvärmning under drift, breda krav på råmaterialfukthalt (10 % till 30 %), stor enskild maskins produktion, hög kompressionstäthet och god formningseffekt. Emellertid har dessa typer av pelletsmaskiner generellt nackdelar som lätt formslitage, kort livslängd, höga underhållskostnader och obekvämt utbyte. Som svar på ovanstående brister hos ringforms-pelletsmaskinen har författaren gjort en helt ny förbättringsdesign på formningsformens struktur och designat en formningsform av fast typ med lång livslängd, låg underhållskostnad och bekvämt underhåll. Samtidigt genomförde denna artikel en mekanisk analys av formningsformen under dess arbetsprocess.
1. Förbättrad design av formningsformstrukturen för ringformgranulator
1.1 Introduktion till extruderingsformningsprocessen:Ringformpelletsmaskinen kan delas in i två typer: vertikal och horisontell, beroende på ringformens position. Beroende på rörelseformen kan den delas in i två olika rörelseformer: en aktiv pressrulle med en fast ringform och en aktiv pressrulle med en driven ringform. Denna förbättrade design är huvudsakligen inriktad på ringformpartikelmaskiner med en aktiv tryckrulle och en fast ringform som rörelseform. Den består huvudsakligen av två delar: en transportmekanism och en ringformpartikelmekanism. Ringformen och tryckrullen är de två kärnkomponenterna i ringformpelletsmaskinen, med många formhål fördelade runt ringformen, och tryckrullen är installerad inuti ringformen. Tryckrullen är ansluten till transmissionsspindeln, och ringformen är installerad på ett fast fäste. När spindeln roterar driver den tryckrullen att rotera. Arbetsprincip: Först transporterar transportmekanismen det krossade biomassamaterialet till en viss partikelstorlek (3-5 mm) in i kompressionskammaren. Sedan driver motorn huvudaxeln för att driva tryckvalsen att rotera, och tryckvalsen rör sig med konstant hastighet för att jämnt fördela materialet mellan tryckvalsen och ringformen, vilket får ringformen att komprimeras och friktion med materialet, tryckvalsen med materialet och materialet med materialet. Under pressfriktionsprocessen kombineras cellulosa och hemicellulosa i materialet med varandra. Samtidigt mjukar värmen som genereras av pressfriktionen lignin till ett naturligt bindemedel, vilket gör att cellulosa, hemicellulosa och andra komponenter binds fastare tillsammans. Med kontinuerlig fyllning av biomassamaterial fortsätter mängden material som utsätts för kompression och friktion i formhålen att öka. Samtidigt fortsätter presskraften mellan biomassan att öka, och den förtätas kontinuerligt och bildas i formhålet. När extruderingstrycket är större än friktionskraften extruderas biomassan kontinuerligt från formhålen runt ringformen, vilket bildar biomassabränsle med en formdensitet på cirka 1 g/Cm3.
1.2 Slitage av formningsformar:Pelletsmaskinens produktion per maskin är stor, med en relativt hög grad av automatisering och stark anpassningsförmåga till råmaterial. Den kan användas i stor utsträckning för bearbetning av olika biomassaråmaterial, lämplig för storskalig produktion av tätformande biomassabränslen och uppfyller utvecklingskraven för industrialisering av tätformande biomassabränslen i framtiden. Därför används ringformpelletsmaskiner i stor utsträckning. På grund av den möjliga förekomsten av små mängder sand och andra icke-biomassaföroreningar i det bearbetade biomassamaterialet är det mycket troligt att det orsakar betydande slitage på pelletsmaskinens ringform. Ringformens livslängd beräknas baserat på produktionskapaciteten. För närvarande är ringformens livslängd i Kina endast 100-1000 ton.
Ringformsfel uppstår huvudsakligen i följande fyra fenomen: ① Efter att ringformen har arbetat en tid slits innerväggen i formhålet och öppningen ökar, vilket resulterar i betydande deformation av det bildade bränslet som produceras; ② Matningslutningen för formhålet i ringformen slits av, vilket resulterar i en minskning av mängden biomassamaterial som pressas in i formhålet, en minskning av extruderingstrycket och en lätt blockering av formhålet, vilket leder till att ringformen har gått sönder (Figur 2); ③ Efter att innerväggen har materialiserats minskar utmatningsmängden kraftigt (Figur 3);
④ Efter slitage av ringformens inre hål blir väggtjockleken mellan intilliggande formstycken L tunnare, vilket resulterar i en minskning av ringformens strukturella hållfasthet. Sprickor är benägna att uppstå i den farligaste delen, och allt eftersom sprickorna fortsätter att växa uppstår fenomenet ringformsbrott. Den främsta orsaken till det lätta slitaget och den korta livslängden hos ringformen är den orimliga strukturen hos formningsringformen (ringformen är integrerad med formningshålen). Den integrerade strukturen av de två är benägen att orsaka sådana resultat: ibland när bara ett fåtal formningshål i ringformen är slitna och inte kan fungera, måste hela ringformen bytas ut, vilket inte bara orsakar besvär vid utbytesarbetet, utan också orsakar stora ekonomiska slöserier och ökar underhållskostnaderna.
1.3 Strukturell förbättringsdesign av formningsformFör att förlänga livslängden på pelletsmaskinens ringform, minska slitage, underlätta utbyte och minska underhållskostnaderna är det nödvändigt att genomföra en helt ny förbättrad design på ringformens struktur. Den inbäddade formformen användes i konstruktionen, och den förbättrade kompressionskammarstrukturen visas i figur 4. Figur 5 visar en tvärsnittsvy av den förbättrade formformen.
Denna förbättrade design är huvudsakligen inriktad på ringformspartikelmaskiner med en rörlig form av aktiv tryckrulle och fast ringform. Den nedre ringformen är fixerad på kroppen, och de två tryckrullarna är anslutna till huvudaxeln via en anslutningsplatta. Formningsformen är inbäddad i den nedre ringformen (med hjälp av presspassning), och den övre ringformen är fixerad på den nedre ringformen med bultar och klämd fast på formningsformen. Samtidigt, för att förhindra att formningsformen studsar tillbaka på grund av kraft efter att tryckrullen rullar över och rör sig radiellt längs ringformen, används försänkta skruvar för att fixera formningsformen till den övre respektive nedre ringformen. För att minska motståndet hos materialet som kommer in i hålet och göra det enklare att komma in i formhålet. Den koniska vinkeln på matningshålet i den designade formningsformen är 60 ° till 120 °.
Den förbättrade strukturella designen av formningsformen har egenskaper som flercykler och lång livslängd. När partikelmaskinen arbetar under en viss tid orsakar friktionsförlust att formningsformens öppning blir större och passiviseras. När den slitna formningsformen tas bort och expanderas kan den användas för produktion av formningspartiklar med andra specifikationer. Detta kan uppnå återanvändning av formar och spara underhålls- och utbyteskostnader.
För att förlänga granulatorns livslängd och minska produktionskostnaderna använder tryckvalsen högkolhaltigt högmanganstål med god slitstyrka, såsom 65Mn. Formningsformen bör vara tillverkad av legerat karburerat stål eller lågkolhaltig nickelkromlegering, såsom innehållande Cr, Mn, Ti, etc. På grund av förbättringen av kompressionskammaren är friktionskraften som uppstår i de övre och nedre ringformarna under drift relativt liten jämfört med formningsformen. Därför kan vanligt kolstål, såsom 45-stål, användas som material för kompressionskammaren. Jämfört med traditionella integrerade formningsringformar kan det minska användningen av dyrt legerat stål och därigenom sänka produktionskostnaderna.
2. Mekanisk analys av formningsformen i ringformpelletsmaskinen under formningsformens arbetsprocess.
Under gjutningsprocessen mjuknar ligninet i materialet helt på grund av den höga tryck- och temperaturmiljö som genereras i gjutformen. När extruderingstrycket inte ökar genomgår materialet plasticering. Materialet flyter bra efter plasticering, så längden kan ställas in på d. Formningsformen betraktas som ett tryckkärl, och belastningen på formningsformen förenklas.
Genom ovanstående mekaniska beräkningsanalys kan man dra slutsatsen att för att erhålla trycket vid vilken punkt som helst inuti formningsformen är det nödvändigt att bestämma den omkretsmässiga töjningen vid den punkten inuti formningsformen. Sedan kan friktionskraften och trycket vid den platsen beräknas.
3. Slutsats
Denna artikel föreslår en ny strukturell förbättringsdesign för formningsformen i ringformpelleteringsmaskinen. Användningen av inbäddade formningsformar kan effektivt minska formens slitage, förlänga formens livslängd, underlätta utbyte och underhåll samt minska produktionskostnaderna. Samtidigt utfördes mekanisk analys av formningsformen under dess arbetsprocess, vilket gav en teoretisk grund för vidare forskning i framtiden.
Publiceringstid: 22 februari 2024