Благодаря меньшему количеству вредных веществ, таких как зола, азот и сера, в биомассе по сравнению с минеральной энергией, она обладает характеристиками больших запасов, хорошей углеродной активностью, легким воспламенением и высоким содержанием летучих компонентов.Таким образом, биомасса является идеальным энергетическим топливом и очень подходит для сжигания и использования.Остаточная зола после сжигания биомассы богата питательными веществами, необходимыми растениям, такими как фосфор, кальций, калий и магний, поэтому ее можно использовать в качестве удобрения для возвращения на поле.Учитывая огромные запасы ресурсов и уникальные возобновляемые преимущества энергии биомассы, в настоящее время страны всего мира рассматривают ее как важный выбор для национального развития новой энергетики.Национальная комиссия по развитию и реформам Китая четко заявила в «Плане реализации комплексного использования сельскохозяйственной соломы в течение 12-й пятилетки», что коэффициент комплексного использования соломы достигнет 75% к 2013 году и будет стремиться превысить 80% к 2013 году. 2015.
Как преобразовать энергию биомассы в качественную, чистую и удобную энергию, стало актуальной проблемой, требующей решения.Технология уплотнения биомассы является одним из эффективных способов повышения эффективности сжигания энергии биомассы и облегчения транспортировки.В настоящее время на внутреннем и внешнем рынках существует четыре распространенных типа оборудования для плотной формовки: машина для спиральной экструзии частиц, машина для штамповки поршня, машина для обработки частиц с плоской формой и машина для обработки частиц с кольцевой формой.Среди них широко используется машина для изготовления гранул с кольцевой формой благодаря ее характеристикам, таким как отсутствие необходимости нагрева во время работы, широкие требования к содержанию влаги в сырье (от 10% до 30%), большая производительность одной машины, высокая плотность сжатия и хорошие формирующий эффект.Однако эти типы грануляторов обычно имеют такие недостатки, как легкий износ пресс-формы, короткий срок службы, высокие затраты на техническое обслуживание и неудобная замена.В ответ на вышеуказанные недостатки машины для изготовления гранул с кольцевой формой автор разработал совершенно новую усовершенствованную конструкцию формовочной формы и разработал формовочную форму комплектного типа с длительным сроком службы, низкими затратами на техническое обслуживание и удобным обслуживанием.Между тем, в этой статье был проведен механический анализ формовочной формы во время ее рабочего процесса.
1. Улучшение конструкции формовочной формы для гранулятора с кольцевой формой.
1.1 Введение в процесс экструзионного формования:Гранулятор с кольцевой матрицей можно разделить на два типа: вертикальный и горизонтальный, в зависимости от положения кольцевой матрицы;По форме движения его можно разделить на две разные формы движения: активный прижимной ролик с формой с фиксированным кольцом и активный прижимной ролик с формой с ведомым кольцом.Эта улучшенная конструкция в основном предназначена для машины для изготовления частиц с кольцевой формой с активным прижимным роликом и фиксированной кольцевой формой в качестве формы движения.В основном он состоит из двух частей: механизма транспортировки и механизма частиц кольцевой формы.Кольцевая форма и прижимной ролик являются двумя основными компонентами машины для изготовления гранул с кольцевой формой, при этом множество отверстий формовочной формы распределено вокруг кольцевой формы, а прижимной ролик установлен внутри кольцевой формы.Прижимной ролик соединен с трансмиссионным шпинделем, а кольцевая форма установлена на неподвижном кронштейне.Когда шпиндель вращается, он приводит во вращение прижимной ролик.Принцип работы: во-первых, механизм транспортировки транспортирует измельченный материал биомассы до частиц определенного размера (3-5 мм) в камеру сжатия.Затем двигатель приводит в движение главный вал, приводя в движение прижимной ролик, и прижимной ролик движется с постоянной скоростью, чтобы равномерно распределить материал между прижимным роликом и кольцевой формой, вызывая сжатие кольцевой формы и трение с материалом. , прижимной ролик с материалом и материал с материалом.В процессе сжимающего трения целлюлоза и гемицеллюлоза в материале соединяются друг с другом.В то же время тепло, выделяемое при сжимающем трении, размягчает лигнин, превращая его в естественное связующее, что делает целлюлозу, гемицеллюлозу и другие компоненты более прочно связанными друг с другом.При непрерывном заполнении материалами биомассы количество материала, подвергающегося сжатию и трению в формовочных отверстиях формы, продолжает увеличиваться.В то же время сила сжатия между биомассой продолжает увеличиваться, и она непрерывно уплотняется и формируется в формовочном отверстии.Когда давление экструзии превышает силу трения, биомасса непрерывно выдавливается из формовочных отверстий вокруг кольцевой формы, образуя формовочное топливо для биомассы с формовочной плотностью около 1 г/см3.
1.2 Износ формовочных форм:Производительность одной машины по производству гранул велика, она имеет относительно высокую степень автоматизации и высокую адаптируемость к сырью.Он может широко использоваться для переработки различного сырья биомассы, подходит для крупномасштабного производства топлива для формирования плотной биомассы и отвечает требованиям разработки индустриализации топлива для формирования плотности биомассы в будущем.Поэтому широко используется машина для изготовления гранул с кольцевой формой.Из-за возможного присутствия небольшого количества песка и других примесей, не связанных с биомассой, в перерабатываемом материале биомассы весьма вероятно, что это приведет к значительному износу кольцевой формы гранулятора.Срок службы кольцевой формы рассчитывается исходя из производственной мощности.В настоящее время срок службы кольцевой формы в Китае составляет всего 100-1000т.
Выход из строя кольцевой формы в основном происходит из-за следующих четырех явлений: ① После того, как кольцевая форма проработает в течение определенного периода времени, внутренняя стенка отверстия формовочной формы изнашивается, а отверстие увеличивается, что приводит к значительной деформации полученного формованного топлива;② Наклон подачи отверстия формовочной матрицы кольцевой формы изнашивается, что приводит к уменьшению количества материала биомассы, сжимаемого в отверстие матрицы, уменьшению давления экструзии и легкой закупорке отверстия формовочной матрицы, что приводит к выход из строя кольцевой формы (рис. 2);③ После того, как внутренняя стенка будет обработана материалами и резко уменьшится объем разряда (рис. 3);
④ После износа внутреннего отверстия кольцевой формы толщина стенки между соседними деталями формы L становится тоньше, что приводит к снижению структурной прочности кольцевой формы.Трещины склонны возникать в наиболее опасных участках, и по мере того, как трещины продолжают расширяться, возникает явление разрушения кольцевой формы.Основной причиной легкого износа и короткого срока службы кольцевой формы является неразумная конструкция формовочной кольцевой формы (кольцевая форма интегрирована с отверстиями формовочной формы).Их интегрированная структура склонна к таким результатам: иногда, когда только несколько отверстий формовочной формы кольцевой формы изношены и не могут работать, необходимо заменить всю кольцевую форму, что не только доставляет неудобства при работе по замене, но но также приводит к большим экономическим потерям и увеличивает затраты на техническое обслуживание.
1.3 Проект улучшения конструкции формовочной формыЧтобы продлить срок службы кольцевой формы гранулятора, уменьшить износ, облегчить замену и снизить затраты на техническое обслуживание, необходимо провести совершенно новый усовершенствованный проект конструкции кольцевой формы.В конструкции использовалась встроенная формовочная форма, а улучшенная конструкция камеры сжатия показана на рисунке 4. На рисунке 5 показано поперечное сечение усовершенствованной формовочной формы.
Эта улучшенная конструкция в основном предназначена для машины для изготовления частиц с кольцевой формой и формой движения активного прижимного ролика и фиксированной кольцевой формы.Нижняя кольцевая форма закреплена на корпусе, а два прижимных ролика соединены с главным валом через соединительную пластину.Форма для формования вставляется в форму нижнего кольца (с использованием посадки с натягом), а форма для верхнего кольца фиксируется на форме нижнего кольца с помощью болтов и зажимается на форме для формования.В то же время, чтобы предотвратить отскок формовочной формы из-за силы после того, как прижимной ролик перекатывается и перемещается в радиальном направлении вдоль кольцевой формы, используются винты с потайной головкой для крепления формовочной формы к верхней и нижней кольцевой формам соответственно.Чтобы уменьшить сопротивление входа материала в отверстие и сделать его более удобным для входа в отверстие формы.Конический угол питающего отверстия разработанной формовочной формы составляет от 60° до 120°.
Улучшенная конструкция формовочной формы обеспечивает многоцикличность и длительный срок службы.Когда машина для обработки частиц работает в течение определенного периода времени, потери на трение приводят к тому, что отверстие формовочной формы становится больше и пассивируется.Когда изношенную формовочную форму удаляют и расширяют, ее можно использовать для производства формовочных частиц других характеристик.Это может обеспечить повторное использование форм и сэкономить затраты на техническое обслуживание и замену.
Чтобы продлить срок службы гранулятора и снизить производственные затраты, прижимной ролик изготовлен из высокоуглеродистой стали с высоким содержанием марганца и хорошей износостойкостью, например 65Mn.Формующая форма должна быть изготовлена из легированной науглероженной стали или низкоуглеродистого никель-хромового сплава, например, содержащего Cr, Mn, Ti и т. д. Из-за улучшения камеры сжатия сила трения, испытываемая верхними и нижними кольцевыми формами во время операция относительно невелика по сравнению с формовочной формой.Поэтому в качестве материала камеры сжатия можно использовать обычную углеродистую сталь, например сталь 45.По сравнению с традиционными формовочными формами с интегрированными формовочными кольцами, они позволяют сократить использование дорогой легированной стали, тем самым снижая производственные затраты.
2. Механический анализ формовочной формы машины для изготовления гранул с кольцевой формой во время рабочего процесса формовочной формы.
В процессе формования лигнин в материале полностью размягчается из-за среды высокого давления и высокой температуры, образующейся в формовочной форме.Когда давление экструзии не увеличивается, материал подвергается пластификации.Материал после пластификации хорошо течет, поэтому длину можно установить равной d.Форма для формования рассматривается как сосуд под давлением, и нагрузка на форму для формования упрощается.
На основании приведенного выше анализа механических расчетов можно сделать вывод, что для получения давления в любой точке внутри формовочной формы необходимо определить окружную деформацию в этой точке внутри формовочной формы.Затем можно рассчитать силу трения и давление в этом месте.
3. Заключение
В данной статье предлагается новая конструкция улучшения конструкции формовочной формы гранулятора с кольцевой формой.Использование встроенных формовочных форм может эффективно снизить износ пресс-форм, продлить срок их службы, облегчить замену и техническое обслуживание, а также снизить производственные затраты.В то же время был проведен механический анализ формовочной формы во время ее рабочего процесса, что обеспечило теоретическую основу для дальнейших исследований в будущем.
Время публикации: 22 февраля 2024 г.