Zaradi manjše vsebnosti škodljivih snovi, kot so pepel, dušik in žveplo, v biomasi v primerjavi z mineralno energijo ima značilnosti velikih zalog, dobre aktivnosti ogljika, lahkega vžiga in visoko hlapnih komponent.Zato je biomasa zelo idealno energijsko gorivo in zelo primerna za pretvorbo in izrabo zgorevanja.Ostanek pepela po zgorevanju biomase je bogat s hranili, ki jih rastline potrebujejo, kot so fosfor, kalcij, kalij in magnezij, zato ga je mogoče uporabiti kot gnojilo za vrnitev na polje.Glede na ogromne zaloge virov in edinstvene obnovljive prednosti energije iz biomase jo države po vsem svetu trenutno obravnavajo kot pomembno izbiro za nacionalni razvoj nove energije.Kitajska nacionalna komisija za razvoj in reforme je v "Izvedbenem načrtu za celovito uporabo slame med 12. petletnim načrtom" jasno zapisala, da bo celovita stopnja uporabe slame do leta 2013 dosegla 75 % in si prizadevala preseči 80 % do leta 2013. 2015.
Kako pretvoriti energijo iz biomase v visokokakovostno, čisto in priročno energijo, je postal nujen problem, ki ga je treba rešiti.Tehnologija zgoščevanja biomase je eden od učinkovitih načinov za izboljšanje učinkovitosti sežiganja energije iz biomase in olajšanje transporta.Trenutno obstajajo štiri pogoste vrste opreme za gosto oblikovanje na domačem in tujih trgih: stroj za spiralno iztiskanje delcev, stroj za vtiskovanje delcev z batom, stroj za ploščato oblikovanje delcev in stroj za obročasto oblikovanje delcev.Med njimi se stroj za pelete z obročastim kalupom pogosto uporablja zaradi svojih značilnosti, kot so odsotnost ogrevanja med delovanjem, široke zahteve glede vsebnosti vlage v surovem materialu (10 % do 30 %), velika zmogljivost posameznega stroja, visoka gostota stiskanja in dobra učinek oblikovanja.Vendar imajo te vrste strojev za pelete na splošno slabosti, kot so enostavna obraba kalupa, kratka življenjska doba, visoki stroški vzdrževanja in neprijetna zamenjava.Kot odgovor na zgornje pomanjkljivosti stroja za peletiranje z obročastim kalupom je avtor izdelal povsem novo zasnovo izboljšave strukture oblikovalnega kalupa in zasnoval nastavljen tip kalupa za oblikovanje z dolgo življenjsko dobo, nizkimi stroški vzdrževanja in priročnim vzdrževanjem.Medtem je ta članek izvedel mehansko analizo oblikovalnega kalupa med njegovim delovnim procesom.
1. Izboljšana zasnova strukture oblikovanja kalupa za granulator obročastih kalupov
1.1 Uvod v postopek iztiskanja:Stroj za pelete z obročasto matriko lahko razdelimo na dve vrsti: navpično in vodoravno, odvisno od položaja obročaste matrice;Glede na obliko gibanja ga lahko razdelimo na dve različni obliki gibanja: aktivni stiskalni valj s fiksnim obročastim kalupom in aktivni stiskalni valj z gnanim obročastim kalupom.Ta izboljšana zasnova je namenjena predvsem stroju za izdelavo delcev z obročastim kalupom z aktivnim tlačnim valjem in fiksnim obročastim kalupom kot obliko gibanja.V glavnem je sestavljen iz dveh delov: transportnega mehanizma in mehanizma delcev obročastega kalupa.Obročasti kalup in tlačni valj sta dve osrednji komponenti stroja za pelete z obročastim kalupom, s številnimi oblikovalnimi luknjami, razporejenimi okoli obročastega kalupa, tlačni valj pa je nameščen znotraj obročastega kalupa.Tlačni valj je povezan z vretenom prenosa, obročni kalup pa je nameščen na fiksni nosilec.Ko se vreteno vrti, poganja tlačni valj, da se vrti.Načelo delovanja: transportni mehanizem najprej transportira zdrobljen biomasni material v določeno velikost delcev (3-5 mm) v kompresijsko komoro.Nato motor poganja glavno gred, da poganja tlačni valj, da se vrti, in tlačni valj se premika s konstantno hitrostjo, da enakomerno razprši material med tlačnim valjem in obročastim kalupom, kar povzroči stiskanje obročastega kalupa in trenje z materialom. , tlačni valj z materialom in material z materialom.Med procesom stiskalnega trenja se celuloza in hemiceluloza v materialu med seboj spajata.Hkrati toplota, ki nastane pri stiskalnem trenju, zmehča lignin v naravno vezivo, zaradi česar so celuloza, hemiceluloza in druge komponente med seboj trdneje povezane.Z nenehnim polnjenjem materialov iz biomase se količina materiala, ki je izpostavljen stiskanju in trenju v luknjah za oblikovanje kalupov, še naprej povečuje.Istočasno se stiskalna sila med biomaso še naprej povečuje in se nenehno zgosti in oblikuje v luknji za oblikovanje.Ko je tlak ekstrudiranja večji od sile trenja, se biomasa neprekinjeno ekstrudira iz lukenj za oblikovanje okrog obročastega kalupa, pri čemer nastane gorivo za oblikovanje biomase z gostoto oblikovanja približno 1 g/Cm3.
1.2 Obraba kalupov za oblikovanje:Ena strojna zmogljivost stroja za pelete je velika, z relativno visoko stopnjo avtomatizacije in močno prilagodljivostjo surovinam.Lahko se široko uporablja za predelavo različnih surovin iz biomase, primerno za obsežno proizvodnjo goriv za gosto oblikovanje biomase in izpolnjuje razvojne zahteve industrializacije goriva za gosto oblikovanje biomase v prihodnosti.Zato se stroj za pelete z obročastim kalupom pogosto uporablja.Zaradi možne prisotnosti majhnih količin peska in drugih nečistoč, ki niso iz biomase, v predelanem materialu iz biomase je zelo verjetno, da bo povzročilo znatno obrabo obročnega kalupa stroja za pelete.Življenjska doba obročastega kalupa se izračuna glede na proizvodno zmogljivost.Trenutno je življenjska doba obročastega kalupa na Kitajskem le 100-1000t.
Okvara obročastega kalupa se v glavnem pojavi v naslednjih štirih pojavih: ① Ko obročasti kalup deluje nekaj časa, se obrabi notranja stena oblikovalne luknje kalupa in poveča se odprtina, kar povzroči znatno deformacijo proizvedenega oblikovanega goriva;② Dovodni nagib luknje za oblikovanje kalupa obroča se obrabi, kar ima za posledico zmanjšanje količine materiala biomase, stisnjenega v luknjo za kalup, zmanjšanje tlaka ekstrudiranja in enostavno zamašitev luknje za oblikovanje kalupa, kar povzroči okvara kalupa obroča (slika 2);③ Po materialih notranje stene in močno zmanjša količino izpusta (slika 3);
④ Po obrabi notranje luknje kalupa za obroč se debelina stene med sosednjima kosoma kalupa L stanjša, kar povzroči zmanjšanje strukturne trdnosti kalupa za obroč.Razpoke so nagnjene k pojavu na najnevarnejšem odseku in ko se razpoke še naprej širijo, pride do pojava zloma obročastega kalupa.Glavni razlog za enostavno obrabo in kratko življenjsko dobo kalupa za oblikovanje obroča je nerazumna struktura kalupa za oblikovanje obroča (kalup za obroč je integriran z luknjami za oblikovanje kalupa).Integrirana struktura obeh je nagnjena k takšnim rezultatom: včasih, ko je le nekaj lukenj za oblikovanje obroča obrabljenih in ne morejo delovati, je treba zamenjati celoten kalup za obroče, kar ne povzroča le neprijetnosti pri nadomestnem delu, ampak tudi povzroča pa tudi velike gospodarske izgube in povečuje stroške vzdrževanja.
1.3 Načrt strukturnih izboljšav oblikovalnega kalupaDa bi podaljšali življenjsko dobo obročnega kalupa stroja za pelete, zmanjšali obrabo, olajšali zamenjavo in zmanjšali stroške vzdrževanja, je treba izvesti povsem novo zasnovo izboljšave strukture obročnega kalupa.Pri zasnovi je bil uporabljen vgrajen kalup za oblikovanje, izboljšana struktura kompresijske komore pa je prikazana na sliki 4. Slika 5 prikazuje prečni prerez izboljšanega kalupa za oblikovanje.
Ta izboljšana zasnova je namenjena predvsem stroju za izdelavo delcev z obročastim kalupom z obliko gibanja aktivnega tlačnega valja in fiksnega obročastega kalupa.Spodnji obročni kalup je pritrjen na telo, dva tlačna valja pa sta povezana z glavno gredjo prek povezovalne plošče.Kalup za oblikovanje je vdelan v kalup spodnjega obroča (z uporabo interferenčnega prileganja), zgornji kalup za obroče pa je s sorniki pritrjen na kalup za spodnji obroč in vpet na kalup za oblikovanje.Hkrati, da bi preprečili, da bi oblikovalni kalup odskočil zaradi sile po tem, ko se tlačni valj prevrne in se radialno premika vzdolž obročastega kalupa, se uporabljajo ugrezni vijaki za pritrditev oblikovalnega kalupa na zgornji oziroma spodnji obročni kalup.Da bi zmanjšali odpornost materiala, ki vstopa v luknjo, in olajšali vstop v luknjo kalupa.Stožčasti kot dovodne luknje oblikovanega oblikovalnega kalupa je od 60 ° do 120 °.
Izboljšana strukturna zasnova oblikovalnega kalupa ima značilnosti več ciklov in dolgo življenjsko dobo.Ko stroj za delce deluje nekaj časa, izguba zaradi trenja povzroči, da se odprtina oblikovalnega kalupa poveča in pasivizira.Ko se obrabljeni oblikovalni kalup odstrani in razširi, se lahko uporabi za proizvodnjo drugih specifikacij oblikovalnih delcev.To lahko doseže ponovno uporabo kalupov in prihrani stroške vzdrževanja in zamenjave.
Da bi podaljšali življenjsko dobo granulatorja in zmanjšali proizvodne stroške, je tlačni valj izdelan iz jekla z visoko vsebnostjo ogljika in mangana z dobro odpornostjo proti obrabi, kot je 65Mn.Kalup za oblikovanje mora biti izdelan iz legiranega karburiziranega jekla ali nizkoogljične zlitine niklja in kroma, ki vsebuje Cr, Mn, Ti itd. operacija je relativno majhna v primerjavi z oblikovanjem kalupa.Zato se lahko kot material za kompresijsko komoro uporabi običajno ogljikovo jeklo, kot je jeklo 45.V primerjavi s tradicionalnimi integriranimi kalupi za oblikovanje obročev lahko zmanjša uporabo dragega legiranega jekla in s tem zniža proizvodne stroške.
2. Mehanska analiza oblikovalnega kalupa stroja za pelete z obročastim kalupom med delovnim procesom oblikovalnega kalupa.
Med postopkom oblikovanja se lignin v materialu zaradi visokotlačnega in visokotemperaturnega okolja, ki nastane v kalupu, popolnoma zmehča.Ko se ekstrudijski tlak ne povečuje, se material plastificira.Material po plastificiranju dobro teče, zato lahko dolžino nastavimo na d.Oblikovalni kalup se obravnava kot tlačna posoda, obremenitev oblikovalnega kalupa pa je poenostavljena.
Z zgornjo analizo mehanskega izračuna je mogoče sklepati, da je za dosego tlaka na kateri koli točki znotraj oblikovalnega kalupa treba določiti obodno deformacijo na tej točki znotraj oblikovalnega kalupa.Nato je mogoče izračunati silo trenja in tlak na tem mestu.
3. Zaključek
Ta članek predlaga novo zasnovo strukturnih izboljšav za kalup za peletiranje z obročastim kalupom.Uporaba vgrajenih oblikovalnih kalupov lahko učinkovito zmanjša obrabo kalupa, podaljša življenjsko dobo kalupa, olajša zamenjavo in vzdrževanje ter zmanjša proizvodne stroške.Istočasno je bila opravljena mehanska analiza kalupa za preoblikovanje med njegovim delovnim procesom, kar je dalo teoretično osnovo za nadaljnje raziskave v prihodnosti.
Čas objave: 22. februarja 2024