Vzhledem k nižšímu obsahu škodlivých látek, jako je popel, dusík a síra v biomase ve srovnání s minerální energií, má vlastnosti velkých zásob, dobré uhlíkové aktivity, snadného zapalování a vysoce těkavých složek. Biomasa je proto velmi ideálním energetickým palivem a je velmi vhodná pro spalovací přeměnu a využití. Zbytkový popel po spalování biomasy je bohatý na živiny potřebné pro rostliny, jako je fosfor, vápník, draslík a hořčík, takže jej lze použít jako hnojivo pro návrat na pole. Vzhledem k obrovským zásobám zdrojů a jedinečným obnovitelným výhodám energie z biomasy je v současnosti považována za důležitou volbu pro národní rozvoj nové energetiky zeměmi po celém světě. Čínská národní komise pro rozvoj a reformy jasně uvedla v „Implementačním plánu komplexního využití plodinové slámy během 12. pětiletého plánu“, že míra komplexního využití slámy dosáhne do roku 2013 75 % a bude se snažit překročit 80 % do roku 2015.
Jak přeměnit energii z biomasy na vysoce kvalitní, čistou a pohodlnou energii se stalo naléhavým problémem, který je třeba vyřešit. Technologie zahušťování biomasy je jedním z účinných způsobů, jak zlepšit účinnost energetického spalování biomasy a usnadnit přepravu. V současné době existují na domácím a zahraničním trhu čtyři běžné typy zařízení pro husté tváření: spirálový stroj na vytlačování částic, stroj na výrobu částic pro lisování pístů, stroj na výrobu částic s plochými formami a stroj na výrobu částic s prstencovou formou. Mezi nimi je stroj na výrobu pelet do prstencových forem široce používán díky svým vlastnostem, jako je nutnost zahřívání během provozu, široké požadavky na obsah vlhkosti surovin (10% až 30%), velký výkon jednoho stroje, vysoká hustota stlačení a dobré tvarovací efekt. Tyto typy peletovacích strojů však obecně mají nevýhody, jako je snadné opotřebení formy, krátká životnost, vysoké náklady na údržbu a nepohodlná výměna. V reakci na výše uvedené nedostatky peletovacího stroje s prstencovými formami vytvořil autor zcela nový návrh vylepšení na konstrukci formovací formy a navrhl formovací formu setového typu s dlouhou životností, nízkými náklady na údržbu a pohodlnou údržbou. Mezitím tento článek provedl mechanickou analýzu tvářecí formy během jejího pracovního procesu.
1. Zlepšení konstrukce struktury formovací formy pro prstencový granulátor
1.1 Úvod do procesu tvarování vytlačováním:Stroj na pelety prstencových matric lze rozdělit na dva typy: vertikální a horizontální, v závislosti na poloze prstencové matrice; Podle formy pohybu jej lze rozdělit na dvě různé formy pohybu: aktivní přítlačný válec s pevnou prstencovou formou a aktivní přítlačný válec s poháněnou prstencovou formou. Tato vylepšená konstrukce je zaměřena hlavně na stroj na výrobu částic prstencové formy s aktivním přítlačným válcem a pevnou prstencovou formou jako pohybovou formou. Skládá se hlavně ze dvou částí: dopravního mechanismu a mechanismu prstencových částic. Kruhová forma a přítlačný válec jsou dvě základní součásti stroje na pelety prstencových forem s mnoha formovacími otvory rozmístěnými kolem prstencové formy a přítlačný válec je instalován uvnitř prstencové formy. Přítlačný válec je připojen k převodovému vřetenu a prstencová forma je instalována na pevné konzole. Když se vřeteno otáčí, pohání přítlačný válec k otáčení. Pracovní princip: Za prvé, dopravní mechanismus dopravuje drcený materiál biomasy na určitou velikost částic (3-5 mm) do kompresní komory. Poté motor pohání hlavní hřídel, aby poháněl přítlačný válec, aby se otáčel, a přítlačný váleček se pohybuje konstantní rychlostí, aby rovnoměrně rozptýlil materiál mezi přítlačným válečkem a prstencovou formou, což způsobí stlačení prstencové formy a tření s materiálem. , přítlačný válec s materiálem a materiál s materiálem. Během procesu mačkacího tření se celulóza a hemicelulóza v materiálu vzájemně spojují. Zároveň teplo generované mačkacím třením změkčuje lignin na přirozené pojivo, díky kterému se celulóza, hemicelulóza a další složky pevněji spojují. S kontinuálním plněním materiálů z biomasy se množství materiálu vystaveného tlaku a tření v otvorech formovací formy stále zvyšuje. Současně se stále zvyšuje stlačovací síla mezi biomasou, která se ve formovacím otvoru neustále zahušťuje a tvoří. Když je vytlačovací tlak větší než třecí síla, je biomasa vytlačována kontinuálně z lisovacích otvorů kolem prstencové formy, čímž se tvoří lisovací palivo z biomasy s lisovací hustotou asi 1 g/Cm3.
1.2 Opotřebení formovacích forem:Jediný strojní výkon peletovacího stroje je velký, s relativně vysokým stupněm automatizace a silnou přizpůsobivostí surovinám. Může být široce používán pro zpracování různých surovin biomasy, vhodný pro velkovýrobu biomasových hustých formovacích paliv a splňující vývojové požadavky na industrializaci biomasového hustého formovacího paliva v budoucnu. Proto je stroj na pelety prstencových forem široce používán. Vzhledem k možné přítomnosti malého množství písku a jiných nečistot z biomasy ve zpracovávaném biomasovém materiálu je vysoce pravděpodobné, že způsobí značné opotřebení prstencové formy peletovacího stroje. Životnost prstencové formy se počítá na základě výrobní kapacity. V současné době je životnost prstencové formy v Číně pouze 100-1000 t.
K selhání prstencové formy dochází především v následujících čtyřech jevech: ① Poté, co prstencová forma po určitou dobu pracuje, se vnitřní stěna otvoru formovací formy opotřebuje a otvor se zvětší, což má za následek výraznou deformaci vyrobeného formovaného paliva; ② Sklon přivádění otvoru formovací matrice prstencové formy se opotřebuje, což má za následek snížení množství materiálu biomasy vtlačené do otvoru matrice, snížení vytlačovacího tlaku a snadné zablokování otvoru tvářecí formy, což vede k selhání prstencové formy (obrázek 2); ③ Po vnitřní stěně materiály a prudce snižuje množství vypouštění (obrázek 3);
④ Po opotřebení vnitřního otvoru prstencové formy se tloušťka stěny mezi sousedními kusy formy L ztenčí, což má za následek snížení strukturální pevnosti prstencové formy. V nejnebezpečnějším úseku se mohou vyskytovat trhliny, a jak se trhliny dále rozšiřují, dochází k jevu lomu prstencové formy. Hlavním důvodem snadného opotřebení a krátké životnosti prstencové formy je nepřiměřená konstrukce formy formovacího prstence (prstencová forma je integrována s otvory tvářecí formy). Integrovaná struktura těchto dvou je náchylná k takovým výsledkům: někdy, když je opotřebeno pouze několik otvorů formovací formy prstencové formy a nemohou fungovat, je třeba vyměnit celou prstencovou formu, což nejen přináší nepříjemnosti při výměně, ale také způsobuje velké ekonomické plýtvání a zvyšuje náklady na údržbu.
1.3 Návrh konstrukčního vylepšení tvářecí formyAby se prodloužila životnost prstencové formy peletovacího stroje, snížilo se opotřebení, usnadnila výměna a snížily náklady na údržbu, je nutné provést zcela nový návrh vylepšení na konstrukci prstencové formy. Při návrhu byla použita zapuštěná formovací forma a zlepšená konstrukce kompresní komory je znázorněna na obrázku 4. Obrázek 5 ukazuje pohled v řezu na vylepšenou formovací formu.
Tato vylepšená konstrukce je zaměřena především na stroj na výrobu částic prstencové formy s pohybovou formou aktivního přítlačného válce a pevné prstencové formy. Spodní prstencová forma je upevněna na tělese a dva přítlačné válečky jsou připojeny k hlavnímu hřídeli prostřednictvím spojovací desky. Formovací forma je zapuštěna do spodní prstencové formy (pomocí přesahu) a horní prstencová forma je upevněna na spodní prstencové formě pomocí šroubů a upnuta na formovací formu. Současně, aby se zabránilo odrazu tvářecí formy v důsledku síly poté, co se přítlačný válec převaluje a pohybuje se radiálně podél prstencové formy, jsou k upevnění tvářecí formy k horní a spodní prstencové formě použity šrouby se zápustnou hlavou. Aby se snížil odpor materiálu vstupujícího do otvoru a aby bylo pohodlnější vstup do otvoru formy. Kuželový úhel plnicího otvoru navržené formovací formy je 60° až 120°.
Vylepšený konstrukční návrh tvářecí formy má vlastnosti více cyklů a dlouhou životnost. Když částicový stroj po určitou dobu pracuje, ztráta tření způsobí, že se otvor formovací formy zvětší a pasivuje. Když je opotřebená formovací forma odstraněna a expandována, může být použita pro výrobu jiných specifikací tvářecích částic. Tím lze dosáhnout opětovného použití forem a ušetřit náklady na údržbu a výměnu.
Aby se prodloužila životnost granulátoru a snížily výrobní náklady, přítlačný válec používá vysoce uhlíkovou vysoce manganovou ocel s dobrou odolností proti opotřebení, jako je 65Mn. Formovací forma by měla být vyrobena z legované nauhličované oceli nebo nízkouhlíkové slitiny niklu a chrómu, například obsahující Cr, Mn, Ti atd. Díky zlepšení kompresní komory se třecí síla, jíž působí horní a spodní prstencové formy během operace je relativně malá ve srovnání s formovací formou. Proto lze jako materiál pro kompresní komoru použít běžnou uhlíkovou ocel, jako je ocel 45. Ve srovnání s tradičními integrovanými formovacími prstencovými formami může snížit použití drahé legované oceli, a tím snížit výrobní náklady.
2. Mechanická analýza tvářecí formy peletovacího stroje prstencových forem během pracovního procesu tvářecí formy.
Během procesu formování je lignin v materiálu zcela změkčen vlivem vysokotlakého a vysokoteplotního prostředí generovaného ve formovací formě. Když se vytlačovací tlak nezvyšuje, materiál podléhá plastifikaci. Materiál po plastifikaci dobře teče, takže délku lze nastavit na d. Formovací forma je považována za tlakovou nádobu a namáhání tvářecí formy je zjednodušeno.
Prostřednictvím výše uvedené analýzy mechanického výpočtu lze dojít k závěru, že pro získání tlaku v libovolném bodě uvnitř tvářecí formy je nutné určit obvodové napětí v tomto bodě uvnitř tvářecí formy. Potom lze vypočítat třecí sílu a tlak v tomto místě.
3. Závěr
Tento článek navrhuje nový konstrukční návrh zlepšení pro formovací formu prstencového peletizéru. Použití vestavěných formovacích forem může účinně snížit opotřebení formy, prodloužit životnost formy, usnadnit výměnu a údržbu a snížit výrobní náklady. Současně byla provedena mechanická analýza tvářecí formy během jejího pracovního procesu, která poskytla teoretický základ pro další výzkum v budoucnu.
Čas odeslání: 22. února 2024