På grund af det lavere indhold af skadelige stoffer som aske, nitrogen og svovl i biomasse sammenlignet med mineralenergi, har den karakteristika som store reserver, god kulstofaktivitet, let antændelse og høje flygtige komponenter. Derfor er biomasse et meget ideelt energibrændstof og er meget velegnet til forbrænding og -udnyttelse. Den resterende aske efter forbrænding af biomasse er rig på næringsstoffer, som planter har brug for, såsom fosfor, calcium, kalium og magnesium, så den kan bruges som gødning til tilbagevenden til marken. I betragtning af de enorme ressourcereserver og unikke vedvarende fordele ved biomasseenergi betragtes den i øjeblikket som et vigtigt valg for national ny energiudvikling af lande over hele verden. Kinas Nationale Udviklings- og Reformkommission har klart angivet i "Implementeringsplanen for omfattende udnyttelse af afgrødehalm under den 12. femårsplan", at den omfattende udnyttelsesgrad for halm vil nå 75 % inden 2013 og stræbe efter at overstige 80 % inden 2015.
Hvordan man omdanner biomasseenergi til ren og bekvem energi af høj kvalitet er blevet et presserende problem, der skal løses. Biomassefortætningsteknologi er en af de effektive måder at forbedre effektiviteten af biomasseenergiforbrænding og lette transporten på. I øjeblikket er der fire almindelige typer tæt formningsudstyr på det indenlandske og udenlandske marked: spiralekstruderingspartikelmaskine, stempelpartikelmaskine, fladformpartikelmaskine og ringformpartikelmaskine. Blandt dem er ringformpartikelmaskinen meget udbredt på grund af dens egenskaber såsom intet behov for opvarmning under drift, brede krav til råmaterialefugtighedsindhold (10% til 30%), stor enkeltmaskineproduktion, høj kompressionstæthed og god formningseffekt. Disse typer pillemaskiner har dog generelt ulemper såsom let formslid, kort levetid, høje vedligeholdelsesomkostninger og ubelejlig udskiftning. Som svar på ovenstående mangler ved ringformpartikelmaskinen har forfatteren lavet et helt nyt forbedringsdesign på formningsformens struktur og designet en formningsform af sættypen med lang levetid, lave vedligeholdelsesomkostninger og bekvem vedligeholdelse. I mellemtiden har denne artikel udført en mekanisk analyse af formningsformen under dens arbejdsproces.
1. Forbedringsdesign af formningsformstrukturen til ringformgranulator
1.1 Introduktion til ekstruderingsformningsprocessen:Ringforms-pillemaskinen kan opdeles i to typer: vertikal og horisontal, afhængigt af ringformens position. I henhold til bevægelsesformen kan den opdeles i to forskellige bevægelsesformer: den aktive pressevalse med en fast ringform og den aktive pressevalse med en drevet ringform. Dette forbedrede design er primært rettet mod ringformspartikelmaskiner med en aktiv trykvalse og en fast ringform som bevægelsesform. Den består hovedsageligt af to dele: en transportmekanisme og en ringformspartikelmekanisme. Ringformen og trykvalsen er de to kernekomponenter i ringforms-pillemaskinen, med mange formhuller fordelt rundt om ringformen, og trykvalsen er installeret inde i ringformen. Trykvalsen er forbundet til transmissionsspindlen, og ringformen er installeret på en fast beslag. Når spindlen roterer, driver den trykvalsen til at rotere. Arbejdsprincip: For det første transporterer transportmekanismen det knuste biomassemateriale i en bestemt partikelstørrelse (3-5 mm) ind i kompressionskammeret. Derefter driver motoren hovedakslen for at få trykrullen til at rotere, og trykrullen bevæger sig med en konstant hastighed for at fordele materialet jævnt mellem trykrullen og ringformen, hvilket får ringformen til at komprimeres og friktion med materialet, trykrullen med materialet og materialet med materialet. Under pressefriktionsprocessen kombineres cellulose og hemicellulose i materialet med hinanden. Samtidig blødgør varmen, der genereres ved pressefriktion, lignin til et naturligt bindemiddel, hvilket gør cellulose, hemicellulose og andre komponenter mere fast bundet sammen. Med den kontinuerlige fyldning af biomassematerialer fortsætter mængden af materiale, der udsættes for kompression og friktion i formhullerne, med at stige. Samtidig fortsætter pressekraften mellem biomassen med at stige, og den fortættes kontinuerligt og dannes i formhullet. Når ekstruderingstrykket er større end friktionskraften, ekstruderes biomassen kontinuerligt fra formhullerne omkring ringformen og danner biomassestøbebrændstof med en støbetæthed på ca. 1 g/Cm3.
1.2 Slid på forme:Pillemaskinens enkeltmaskineproduktion er stor, med en relativt høj grad af automatisering og stærk tilpasningsevne til råmaterialer. Den kan i vid udstrækning anvendes til forarbejdning af forskellige biomasseråmaterialer, er egnet til storskalaproduktion af biomasse-tætformende brændstoffer og opfylder udviklingskravene for industrialisering af biomasse-tætformende brændstoffer i fremtiden. Derfor er ringformede pelletmaskiner meget udbredte. På grund af den mulige tilstedeværelse af små mængder sand og andre ikke-biomasse urenheder i det forarbejdede biomassemateriale er det meget sandsynligt, at det vil forårsage betydelig slitage på pelletmaskinens ringform. Ringformens levetid beregnes ud fra produktionskapaciteten. I øjeblikket er ringformens levetid i Kina kun 100-1000 t.
Ringformens svigt opstår hovedsageligt ved følgende fire fænomener: ① Efter at ringformen har været i brug i et stykke tid, slides den indre væg af formhullet, og åbningen øges, hvilket resulterer i betydelig deformation af det dannede brændstof; ② Tilførselshældningen af formhullet i ringformen slides af, hvilket resulterer i et fald i mængden af biomassemateriale, der presses ind i formhullet, et fald i ekstruderingstrykket og let blokering af formhullet, hvilket fører til ringformens svigt (figur 2); ③ Efter at den indre væg er blevet færdigblandet, reduceres udledningsmængden kraftigt (figur 3);
④ Efter slid på det indre hul i ringformen bliver vægtykkelsen mellem tilstødende formstykker L tyndere, hvilket resulterer i et fald i ringformens strukturelle styrke. Revner er tilbøjelige til at opstå i den farligste sektion, og efterhånden som revnerne fortsætter med at udvide sig, opstår fænomenet ringformbrud. Hovedårsagen til den lette slitage og korte levetid for ringformen er den urimelige struktur af formringsformen (ringformen er integreret med formhullerne). Den integrerede struktur af de to er tilbøjelig til følgende resultater: Nogle gange, når kun et par formhuller i ringformen er slidt op og ikke kan fungere, skal hele ringformen udskiftes, hvilket ikke kun medfører ulemper ved udskiftningsarbejdet, men også forårsager stort økonomisk spild og øger vedligeholdelsesomkostningerne.
1.3 Strukturel forbedringsdesign af støbeformFor at forlænge levetiden for ringformen på pillemaskinen, reducere slid, lette udskiftning og reducere vedligeholdelsesomkostninger er det nødvendigt at udføre et helt nyt forbedringsdesign på ringformens struktur. Den indlejrede støbeform blev brugt i designet, og den forbedrede kompressionskammerstruktur er vist i figur 4. Figur 5 viser tværsnitsvisningen af den forbedrede støbeform.
Dette forbedrede design er primært rettet mod ringformpartikelmaskiner med en bevægelsesform af aktiv trykrulle og fast ringform. Den nederste ringform er fastgjort på huset, og de to trykruller er forbundet til hovedakslen via en forbindelsesplade. Formningsformen er indlejret i den nederste ringform (ved hjælp af interferenspasning), og den øverste ringform er fastgjort på den nederste ringform ved hjælp af bolte og fastspændt på formningsformen. Samtidig, for at forhindre formningsformen i at give efter på grund af kraft, efter at trykrullen ruller over og bevæger sig radialt langs ringformen, anvendes forsænkede skruer til at fastgøre formningsformen til henholdsvis den øverste og nederste ringform. For at reducere modstanden i materialet, der trænger ind i hullet, og gøre det mere bekvemt at trænge ind i formhullet. Den koniske vinkel på tilførselshullet i den designede formningsform er 60° til 120°.
Det forbedrede strukturelle design af formformen har karakteristika for flercyklus og lang levetid. Når partikelmaskinen arbejder i en periode, forårsager friktionstab, at formformens åbning bliver større og passiveret. Når den slidte formform fjernes og udvides, kan den bruges til produktion af andre specifikationer for formpartikler. Dette kan opnå genbrug af forme og spare vedligeholdelses- og udskiftningsomkostninger.
For at forlænge granulatorens levetid og reducere produktionsomkostningerne anvendes trykvalsen af højkulstof-, højmangan-stål med god slidstyrke, såsom 65Mn. Formningsformen bør være lavet af legeret karbureret stål eller lavkulstof-nikkel-kromlegering, såsom indeholdende Cr, Mn, Ti osv. På grund af forbedringen af kompressionskammeret er den friktionskraft, der opleves af de øvre og nedre ringforme under drift, relativt lille sammenlignet med formningsformen. Derfor kan almindeligt kulstofstål, såsom 45-stål, anvendes som materiale til kompressionskammeret. Sammenlignet med traditionelle integrerede formningsringforme kan det reducere brugen af dyrt legeret stål og derved sænke produktionsomkostningerne.
2. Mekanisk analyse af formningsformen på ringformspilleren under formningsformens arbejdsproces.
Under støbeprocessen blødgøres ligninet i materialet fuldstændigt på grund af det høje tryk og den høje temperatur, der genereres i støbeformen. Når ekstruderingstrykket ikke stiger, undergår materialet en blødgøring. Materialet flyder godt efter blødgøring, så længden kan indstilles til d. Formningsformen betragtes som en trykbeholder, og belastningen på formningsformen forenkles.
Gennem ovenstående mekaniske beregningsanalyse kan det konkluderes, at for at bestemme trykket på et hvilket som helst punkt inde i formformen, er det nødvendigt at bestemme den omkredsmæssige tøjning på det punkt inde i formformen. Derefter kan friktionskraften og trykket på det pågældende sted beregnes.
3. Konklusion
Denne artikel foreslår et nyt strukturelt forbedringsdesign til formningsformen i ringformpelleteringsmaskinen. Brugen af indlejrede formningsforme kan effektivt reducere formens slid, forlænge formens levetid, lette udskiftning og vedligeholdelse og reducere produktionsomkostningerne. Samtidig blev der udført mekaniske analyser af formningsformen under dens arbejdsproces, hvilket gav et teoretisk grundlag for yderligere forskning i fremtiden.
Opslagstidspunkt: 22. feb. 2024