Zbog nižeg sadržaja štetnih tvari kao što su pepeo, dušik i sumpor u biomasi u usporedbi s mineralnom energijom, ona ima karakteristike velikih rezervi, dobre aktivnosti ugljika, lakog paljenja i visoke hlapljive komponente.Stoga je biomasa vrlo idealno energetsko gorivo i vrlo je pogodna za pretvorbu i korištenje izgaranjem.Preostali pepeo nakon izgaranja biomase bogat je hranjivim tvarima potrebnim biljkama poput fosfora, kalcija, kalija i magnezija, pa se može koristiti kao gnojivo za povratak na polje.S obzirom na goleme rezerve resursa i jedinstvene obnovljive prednosti energije biomase, zemlje diljem svijeta je trenutno smatraju važnim izborom za nacionalni razvoj nove energije.Nacionalna komisija za razvoj i reforme Kine jasno je izjavila u "Provedbenom planu za sveobuhvatno korištenje slame usjeva tijekom 12. petogodišnjeg plana" da će sveobuhvatna stopa korištenja slame doseći 75% do 2013. godine, a nastojati premašiti 80% do 2015.
Kako pretvoriti energiju biomase u visokokvalitetnu, čistu i prikladnu energiju postao je hitan problem koji treba riješiti.Tehnologija zgušnjavanja biomase jedan je od učinkovitih načina za poboljšanje učinkovitosti spaljivanja energije biomase i olakšavanje transporta.Trenutačno postoje četiri uobičajene vrste opreme za gusto oblikovanje na domaćem i inozemnom tržištu: stroj za spiralnu ekstruziju čestica, stroj za klipno utiskivanje čestica, stroj za ravne kalupe i stroj za prstenaste kalupe.Među njima, stroj za pelete s prstenastim kalupom naširoko se koristi zbog svojih karakteristika kao što su nema potrebe za grijanjem tijekom rada, široki zahtjevi za sadržajem vlage u sirovom materijalu (10% do 30%), veliki učinak jednog stroja, visoka gustoća kompresije i dobar učinak oblikovanja.Međutim, ove vrste strojeva za pelete općenito imaju nedostatke poput lakog trošenja kalupa, kratkog vijeka trajanja, visokih troškova održavanja i nezgodne zamjene.Kao odgovor na gore navedene nedostatke stroja za pelete s prstenastim kalupom, autor je izradio potpuno novi dizajn poboljšanja strukture kalupa za oblikovanje i dizajnirao kalup za oblikovanje s dugim vijekom trajanja, niskim troškovima održavanja i praktičnim održavanjem.U međuvremenu, ovaj je članak proveo mehaničku analizu kalupa za oblikovanje tijekom njegovog radnog procesa.
1. Poboljšanje dizajna strukture kalupa za oblikovanje prstenastog granulatora
1.1 Uvod u proces oblikovanja ekstruzijom:Stroj za pelete s prstenastom matricom može se podijeliti u dvije vrste: okomiti i vodoravni, ovisno o položaju prstenaste matrice;Prema obliku gibanja, može se podijeliti na dva različita oblika gibanja: aktivni valjak za prešanje s fiksnim prstenastim kalupom i aktivni valjak za prešanje s pogonskim prstenastim kalupom.Ovaj poboljšani dizajn uglavnom je usmjeren na stroj za izradu čestica s prstenastim kalupom s aktivnim tlačnim valjkom i fiksnim prstenastim kalupom kao oblikom kretanja.Uglavnom se sastoji od dva dijela: transportnog mehanizma i mehanizma čestica prstenastog kalupa.Prstenasti kalup i pritisni valjak dvije su osnovne komponente stroja za pelete s prstenastim kalupom, s mnogo rupica za oblikovanje raspoređenih oko prstenastog kalupa, a pritisni valjak ugrađen je unutar prstenastog kalupa.Tlačni valjak spojen je na prijenosno vreteno, a prstenasti kalup je postavljen na fiksni nosač.Kada se vreteno okreće, ono pokreće pritisni valjak da se okreće.Princip rada: Prije svega, transportni mehanizam transportira zdrobljeni materijal biomase u određenu veličinu čestica (3-5 mm) u kompresijsku komoru.Zatim, motor pokreće glavnu osovinu kako bi pokrenuo pritisni valjak da se okreće, a pritisni valjak se pomiče konstantnom brzinom kako bi ravnomjerno raspršio materijal između tlačnog valjka i prstenastog kalupa, uzrokujući stiskanje prstenastog kalupa i trenje o materijal. , pritisni valjak s materijalom, a materijal s materijalom.Tijekom procesa trenja stiskanja, celuloza i hemiceluloza u materijalu se međusobno spajaju.U isto vrijeme, toplina nastala trenjem stiskanja omekšava lignin u prirodno vezivo, što čini celulozu, hemicelulozu i druge komponente čvršće povezanima.S kontinuiranim punjenjem materijala biomase, količina materijala podvrgnuta kompresiji i trenju u otvorima kalupa za oblikovanje nastavlja se povećavati.U isto vrijeme, sila stiskanja između biomase nastavlja se povećavati, te se ona kontinuirano zgušnjava i formira u otvoru za kalupljenje.Kada je tlak ekstruzije veći od sile trenja, biomasa se kontinuirano istiskuje iz otvora za kalupljenje oko prstenastog kalupa, tvoreći gorivo za kalupljenje biomase s gustoćom kalupljenja od oko 1g/Cm3.
1.2 Trošenje kalupa za oblikovanje:Učinak jednog stroja stroja za pelete je velik, s relativno visokim stupnjem automatizacije i snažnom prilagodljivošću sirovinama.Može se naširoko koristiti za preradu raznih sirovina biomase, pogodno za veliku proizvodnju goriva za gusto oblikovanje biomase i ispunjavanje razvojnih zahtjeva industrijalizacije goriva za gusto oblikovanje biomase u budućnosti.Stoga je stroj za pelete s prstenastim kalupom naširoko korišten.Zbog moguće prisutnosti malih količina pijeska i drugih nečistoća koje nisu iz biomase u obrađenom materijalu biomase, vrlo je vjerojatno da će uzrokovati značajno trošenje i habanje prstenastog kalupa stroja za pelete.Životni vijek prstenastog kalupa izračunava se na temelju proizvodnog kapaciteta.Trenutno je životni vijek prstenastog kalupa u Kini samo 100-1000t.
Kvar prstenastog kalupa uglavnom se javlja u sljedeća četiri fenomena: ① Nakon što prstenasti kalup radi neko vrijeme, unutarnja stijenka otvora kalupa za oblikovanje se troši i otvor se povećava, što rezultira značajnom deformacijom proizvedenog formiranog goriva;② Nagib dovoda otvora kalupa za oblikovanje prstenastog kalupa je istrošen, što rezultira smanjenjem količine materijala biomase istisnutog u otvor kalupa, smanjenjem tlaka ekstruzije i lakim začepljenjem otvora kalupa za oblikovanje, što dovodi do kvar prstenastog kalupa (slika 2);③ Nakon materijala unutarnje stijenke i oštro smanjuje količinu pražnjenja (Slika 3);
④ Nakon trošenja unutarnjeg otvora prstenastog kalupa, debljina stijenke između susjednih dijelova kalupa L postaje tanja, što rezultira smanjenjem strukturne čvrstoće prstenastog kalupa.Pukotine su sklone pojavi u najopasnijem dijelu, a kako se pukotine nastavljaju širiti, javlja se fenomen loma prstenastog kalupa.Glavni razlog lakog trošenja i kratkog vijeka trajanja prstenastog kalupa je nerazumna struktura kalupnog prstenastog kalupa (prstenasti kalup je integriran s rupama kalupnog kalupa).Integrirana struktura njih dvoje sklona je takvim rezultatima: ponekad kada je samo nekoliko otvora kalupa za oblikovanje prstenastog kalupa istrošeno i ne može raditi, potrebno je zamijeniti cijeli prstenasti kalup, što ne samo da donosi neugodnosti u radu zamjene, već i ali također uzrokuje velike ekonomske gubitke i povećava troškove održavanja.
1.3 Dizajn poboljšanja strukture kalupa za oblikovanjeKako bi se produžio radni vijek prstenastog kalupa stroja za pelete, smanjilo trošenje, olakšala zamjena i smanjili troškovi održavanja, potrebno je izvršiti potpuno novi dizajn poboljšanja na strukturi prstenastog kalupa.U dizajnu je korišten ugrađeni kalup za kalupljenje, a poboljšana struktura kompresijske komore prikazana je na slici 4. Slika 5 prikazuje pogled na poprečni presjek poboljšanog kalupa za kalupljenje.
Ovaj poboljšani dizajn uglavnom je usmjeren na stroj za izradu čestica s prstenastim kalupom s oblikom kretanja aktivnog tlačnog valjka i fiksnim prstenastim kalupom.Donji prstenasti kalup fiksiran je na tijelo, a dva tlačna valjka povezana su s glavnom osovinom preko spojne ploče.Kalup za oblikovanje ugrađen je u donji prstenasti kalup (pomoću interferencijskog pristajanja), a gornji prstenasti kalup fiksiran je na donji prstenasti kalup pomoću vijaka i stegnut na kalup za oblikovanje.U isto vrijeme, kako bi se spriječilo odskakanje kalupa za oblikovanje uslijed sile nakon što se pritisni valjak otkotrlja i pomiče radijalno duž prstenastog kalupa, koriste se upušteni vijci za pričvršćivanje kalupa za oblikovanje na gornji odnosno donji prstenasti kalup.Kako bi se smanjio otpor materijala koji ulazi u rupu i olakšao ulazak u rupu kalupa.Konusni kut otvora za dovod dizajniranog kalupa za oblikovanje je 60 ° do 120 °.
Poboljšani strukturni dizajn kalupa za oblikovanje ima karakteristike višestrukog ciklusa i dugog vijeka trajanja.Kada stroj za čestice radi određeno vrijeme, gubitak zbog trenja uzrokuje povećanje otvora kalupa za oblikovanje i pasivizaciju.Kada se istrošeni kalup za oblikovanje ukloni i proširi, može se koristiti za proizvodnju drugih specifikacija čestica za oblikovanje.Time se može postići ponovna uporaba kalupa i uštedjeti troškovi održavanja i zamjene.
Kako bi se produžio životni vijek granulatora i smanjili troškovi proizvodnje, tlačni valjak koristi čelik s visokim udjelom ugljika i mangana s dobrom otpornošću na trošenje, kao što je 65Mn.Kalup za oblikovanje trebao bi biti izrađen od legiranog karburiziranog čelika ili legure nikla i kroma s niskim udjelom ugljika, poput one koja sadrži Cr, Mn, Ti itd. Zbog poboljšanja kompresijske komore, sila trenja koju doživljavaju gornji i donji kalupi prstena tijekom operacija je relativno mala u usporedbi s oblikovanjem kalupa.Stoga se obični ugljični čelik, poput čelika 45, može koristiti kao materijal za kompresijsku komoru.U usporedbi s tradicionalnim integriranim kalupima za oblikovanje prstena, može smanjiti upotrebu skupog legiranog čelika, čime se smanjuju troškovi proizvodnje.
2. Mehanička analiza kalupa za oblikovanje stroja za peletiranje prstenastog kalupa tijekom radnog procesa kalupa za oblikovanje.
Tijekom procesa kalupljenja, lignin u materijalu je potpuno omekšan zbog visokog tlaka i visoke temperature okoline koja se stvara u kalupu za kalupljenje.Kada se pritisak ekstruzije ne povećava, materijal se plastificira.Materijal se dobro razlijeva nakon plastificiranja, pa se duljina može podesiti na d.Kalup za oblikovanje smatra se posudom pod pritiskom, a pritisak na kalup za oblikovanje je pojednostavljen.
Kroz gornju analizu mehaničkog proračuna, može se zaključiti da je za postizanje tlaka u bilo kojoj točki unutar kalupa za oblikovanje potrebno odrediti obodno naprezanje u toj točki unutar kalupa za oblikovanje.Zatim se može izračunati sila trenja i tlak na tom mjestu.
3. Zaključak
Ovaj članak predlaže novi dizajn strukturnog poboljšanja za kalup za oblikovanje peletizera s prstenastim kalupom.Korištenje ugrađenih kalupa za oblikovanje može učinkovito smanjiti trošenje kalupa, produljiti vijek trajanja kalupa, olakšati zamjenu i održavanje te smanjiti troškove proizvodnje.Istodobno je izvršena mehanička analiza kalupa za oblikovanje tijekom njegovog radnog procesa, dajući teorijsku osnovu za daljnja istraživanja u budućnosti.
Vrijeme objave: 22. veljače 2024