Kuna biomass sisaldab mineraalenergiaga võrreldes vähem kahjulikke aineid, nagu tuhk, lämmastik ja väävel, on sellel suured varud, hea süsiniku aktiivsus, kerge süttimine ja kõrge lenduvusastmega komponendid. Seetõttu on biomass väga ideaalne energiakütus ning sobib väga hästi põletamiseks ja kasutamiseks. Biomassi põletamisel järelejäänud tuhk on rikas taimedele vajalike toitainete, näiteks fosfori, kaltsiumi, kaaliumi ja magneesiumi poolest, mistõttu seda saab põllule tagasiviimiseks kasutada väetisena. Arvestades biomassienergia tohutuid ressursivarusid ja ainulaadseid taastuvaid eeliseid, peetakse seda praegu oluliseks valikuks riikliku uue energia arendamiseks kogu maailmas. Hiina riiklik arengu- ja reformikomisjon on oma 12. viisaastakuplaani rakenduskavas "Põhu tervikliku kasutamise rakenduskava" selgelt öelnud, et õlgede terviklik kasutamise määr ulatub 2013. aastaks 75%-ni ja püüab 2015. aastaks ületada 80%.
Kuidas muuta biomassienergia kvaliteetseks, puhtaks ja mugavaks energiaks, on muutunud pakiliseks probleemiks. Biomassi tihendamise tehnoloogia on üks tõhusaid viise biomassienergia põletamise efektiivsuse parandamiseks ja transpordi hõlbustamiseks. Praegu on sise- ja välisturul neli levinud tihendusseadme tüüpi: spiraal-ekstrusioonosakeste masin, kolbstantsimisosakeste masin, lamevormi osakeste masin ja rõngasvormi osakeste masin. Nende hulgas on rõngasvormi graanulimasin laialdaselt kasutusel tänu oma omadustele, nagu näiteks töö ajal küttevajaduse puudumine, laiad nõuded tooraine niiskusesisaldusele (10% kuni 30%), suur ühe masina väljundvõimsus, kõrge survetihedus ja hea vormimisefekt. Seda tüüpi graanulimasinatel on aga üldiselt puudusi, nagu vormi kerge kulumine, lühike kasutusiga, kõrged hoolduskulud ja ebamugav vahetamine. Vastuseks rõngasvormi graanulimasina ülaltoodud puudustele on autor teinud vormimisvormi struktuuri täiesti uue täiustusprojekti ja konstrueerinud komplektvormimisvormi, millel on pikk kasutusiga, madalad hoolduskulud ja mugav hooldus. Samal ajal viidi selles artiklis läbi vormimisvormi mehaaniline analüüs selle tööprotsessi ajal.
1. Rõngasvormi granulaatori vormimisvormi struktuuri täiustatud disain
1.1 Sissejuhatus ekstrusioonivormimisprotsessi:Rõngasvormiga graanulimasinat saab jagada kahte tüüpi: vertikaalne ja horisontaalne, olenevalt rõngasvormi asendist. Liikumisviisi järgi saab selle jagada kaheks erinevaks liikumisviisiks: aktiivne pressrullik fikseeritud rõngasvormiga ja aktiivne pressrullik käitatava rõngasvormiga. See täiustatud disain on suunatud peamiselt rõngasvormi osakeste masinale, millel on aktiivne surverullik ja fikseeritud rõngasvorm liikumisvormina. See koosneb peamiselt kahest osast: konveiermehhanismist ja rõngasvormi osakeste mehhanismist. Rõngasvorm ja surverullik on rõngasvormi graanulimasina kaks põhikomponenti, millel on palju vormimisavasid, mis on jaotatud rõngasvormi ümber, ja surverullik on paigaldatud rõngasvormi sisse. Surverullik on ühendatud ülekandevõlliga ja rõngasvorm on paigaldatud fikseeritud kronsteinile. Kui spindel pöörleb, paneb see surverulli pöörlema. Tööpõhimõte: Esiteks transpordib konveiermehhanism purustatud biomassimaterjali teatud osakeste suuruseks (3-5 mm) survekambrisse. Seejärel paneb mootor peavõlli pöörlema, mis paneb surverulli pöörlema, ja surverull liigub konstantsel kiirusel, et materjal surverulli ja rõngasvormi vahel ühtlaselt jaotuks, põhjustades rõngasvormi kokkusurumist ja hõõrdumist materjaliga, surverulli materjaliga ja materjali materjaliga. Hõõrdumise käigus segunevad materjalis olevad tselluloos ja hemitselluloos omavahel. Samal ajal pehmendab pigistamisel tekkiv soojus ligniini looduslikuks sideaineks, mis seob tselluloosi, hemitselluloosi ja teisi komponente tugevamalt kokku. Biomassimaterjalide pideva täitmisega suureneb vormimisavades kokkusurumisele ja hõõrdumisele allutatud materjali hulk. Samal ajal suureneb biomassi vaheline pigistusjõud ning see tihendub ja moodustub pidevalt vormimisavades. Kui ekstrusioonirõhk on suurem kui hõõrdejõud, ekstrudeeritakse biomassi pidevalt vormimisavadest rõngasvormi ümber, moodustades biomassi vormimiskütuse, mille vormimistihedus on umbes 1 g/Cm3.
1.2 Vormide kulumine:Pelletimasina ühe masina väljundvõimsus on suur, suhteliselt kõrge automatiseerimisastmega ja tugeva toormaterjalide kohandamisvõimega. Seda saab laialdaselt kasutada mitmesuguste biomassi toorainete töötlemiseks, see sobib biomassi tihedate vormimiskütuste suuremahuliseks tootmiseks ja vastab biomassi tihedate vormimiskütuste industrialiseerimise tulevastele arengunõuetele. Seetõttu on rõngasvormiga pelletimasin laialdaselt kasutusel. Kuna töödeldud biomassimaterjalis võib esineda väike kogus liiva ja muid mittebiomassi lisandeid, on väga tõenäoline, et see põhjustab pelletimasina rõngasvormile märkimisväärset kulumist. Rõngasvormi kasutusiga arvutatakse tootmisvõimsuse põhjal. Praegu on rõngasvormi kasutusiga Hiinas vaid 100–1000 tonni.
Rõngasvormi rike esineb peamiselt järgmiste nelja nähtuse korral: ① Pärast rõngasvormi teatud aja möödumist kulub vormimisvormi ava sisesein ja ava suureneb, mille tulemuseks on toodetud vormitud kütuse märkimisväärne deformatsioon; ② Rõngasvormi vormimisvormi ava etteandekalle kulub, mille tulemuseks on vormimisauku pigistatava biomassimaterjali hulga vähenemine, ekstrusioonirõhu vähenemine ja vormimisvormi ava kerge ummistumine, mis viib rõngasvormi rikkeni (joonis 2); ③ Pärast siseseina materjali kulumist väheneb järsult väljavoolu hulk (joonis 3);
④ Pärast rõngasvormi sisemise augu kulumist muutub külgnevate vormitükkide L vaheline seina paksus õhemaks, mille tulemuseks on rõngasvormi konstruktsioonitugevuse vähenemine. Kõige ohtlikumates kohtades tekivad sageli praod ja pragude laienedes tekib rõngasvormi purunemise nähtus. Rõngasvormi kerge kulumise ja lühikese kasutusea peamine põhjus on vormimisrõngasvormi ebamõistlik struktuur (rõngasvorm on integreeritud vormimisvormi aukudega). Nende kahe integreeritud struktuur on altid sellistele tagajärgedele: mõnikord, kui ainult mõned rõngasvormi vormimisvormi augud on kulunud ja ei tööta, tuleb kogu rõngasvorm välja vahetada, mis mitte ainult ei tekita ebamugavusi asendustöödel, vaid põhjustab ka suurt majanduslikku raiskamist ja suurendab hoolduskulusid.
1.3 Vormimisvormi konstruktsiooni täiustamise projekteeriminePelletimasina rõngasvormi kasutusea pikendamiseks, kulumise vähendamiseks, vahetamise hõlbustamiseks ja hoolduskulude vähendamiseks on vaja rõngasvormi konstruktsiooni täiustada. Projekteerimisel kasutati sisseehitatud vormi ja täiustatud survekambri struktuur on näidatud joonisel 4. Joonis 5 näitab täiustatud vormimisvormi ristlõiget.
See täiustatud konstruktsioon on suunatud peamiselt rõngasvormi osakeste masinale, millel on aktiivse surverulli ja fikseeritud rõngasvormi liikumisvorm. Alumine rõngasvorm on kinnitatud korpuse külge ja kaks surverulli on ühendusplaadi kaudu ühendatud peavõlliga. Vormimisvorm on kinnitatud alumisele rõngasvormile (interferomeetrilise ühenduskoha abil) ja ülemine rõngasvorm on kinnitatud alumisele rõngasvormile poltide abil ning kinnitatud vormimisvormi külge. Samal ajal, et vältida vormimisvormi tagasilööki pärast surverulli ümberminekut ja radiaalset liikumist mööda rõngasvormi, kinnitatakse vormimisvorm vastavalt ülemise ja alumise rõngasvormi külge süvistatavate kruvidega. Selleks, et vähendada auku siseneva materjali takistust ja muuta vormimisauku sisenemine mugavamaks, on projekteeritud vormimisvormi etteandeava kooniline nurk 60° kuni 120°.
Vormimisvormi täiustatud konstruktsioonil on mitmetsükliline ja pikk kasutusiga. Kui osakestemasin töötab teatud aja jooksul, põhjustab hõõrdekadu vormimisvormi ava suurenemist ja passiveerumist. Kui kulunud vormimisvorm eemaldatakse ja laiendatakse, saab seda kasutada muude vormimisosakeste spetsifikatsioonide tootmiseks. See võimaldab vormi taaskasutada ning säästab hooldus- ja asenduskulusid.
Granulaatori kasutusea pikendamiseks ja tootmiskulude vähendamiseks kasutatakse surverullikus kõrge süsinikusisaldusega ja kõrge mangaansisaldusega terast, millel on hea kulumiskindlus, näiteks 65Mn. Vormvorm peaks olema valmistatud legeerterasest või madala süsinikusisaldusega nikkel-kroomisulamist, näiteks Cr, Mn, Ti jne sisaldavast sulamist. Tänu survekambri täiustamisele on ülemise ja alumise rõngasvormi töötamise ajal kogetav hõõrdejõud vormimisvormiga võrreldes suhteliselt väike. Seetõttu saab survekambri materjalina kasutada tavalist süsinikterast, näiteks 45 terast. Võrreldes traditsiooniliste integreeritud vormimisrõngasvormidega saab vähendada kalli legeerterase kasutamist, vähendades seeläbi tootmiskulusid.
2. Rõngasvormi graanulimasina vormimisvormi mehaaniline analüüs vormimisvormi tööprotsessi ajal.
Vormimisprotsessi käigus pehmeneb materjalis olev ligniin täielikult vormimisvormis tekkiva kõrgsurve ja kõrge temperatuuri tõttu. Kui ekstrusioonirõhk ei suurene, läbib materjal plastifitseerimise. Pärast plastifitseerimist voolab materjal hästi, seega saab pikkuseks määrata d. Vormimisvormi peetakse surveanumaks ja vormimisvormile mõjuv pinge on lihtsustatud.
Ülaltoodud mehaanilise arvutuse analüüsi põhjal võib järeldada, et vormimisvormi mis tahes punktis rõhu saamiseks on vaja määrata vormimisvormi selles punktis ümbermõõdupinge. Seejärel saab arvutada hõõrdejõu ja rõhu selles kohas.
3. Kokkuvõte
See artikkel pakub välja rõngasvormi graanulite valmistamise vormi uue konstruktsiooni täiustamise. Sisseehitatud vormimisvormide kasutamine aitab tõhusalt vähendada vormi kulumist, pikendada vormi tsükli eluiga, hõlbustada vahetamist ja hooldust ning vähendada tootmiskulusid. Samal ajal viidi vormimisvormi tööprotsessi ajal läbi mehaaniline analüüs, mis andis teoreetilise aluse edasistele uuringutele tulevikus.
Postituse aeg: 22. veebruar 2024