Поради помалата содржина на штетни супстанции како што се пепел, азот и сулфур во биомасата во споредба со минералната енергија, таа има карактеристики на големи резерви, добра јаглеродна активност, лесно запалување и високо испарливи компоненти. Затоа, биомасата е многу идеално енергетско гориво и е многу погодна за конверзија и искористување на согорувањето. Преостанатата пепел по согорувањето на биомасата е богата со хранливи материи потребни за растенијата како што се фосфор, калциум, калиум и магнезиум, па затоа може да се користи како ѓубриво за враќање на полето. Со оглед на огромните резерви на ресурси и уникатните обновливи предности на енергијата од биомаса, таа во моментов се смета за важен избор за национален развој на нова енергија од страна на земјите ширум светот. Националната комисија за развој и реформи на Кина јасно наведе во „Планот за имплементација за сеопфатно искористување на сламата од култури во текот на 12-тиот петгодишен план“ дека сеопфатната стапка на искористување на сламата ќе достигне 75% до 2013 година и се стреми да надмине 80% до 2015 година.
Како да се претвори енергијата од биомаса во висококвалитетна, чиста и практична енергија стана итен проблем што треба да се реши. Технологијата за згуснување на биомасата е еден од ефикасните начини за подобрување на ефикасноста на согорувањето на енергијата од биомаса и олеснување на транспортот. Во моментов, постојат четири вообичаени видови опрема за густо обликување на домашниот и странскиот пазар: машина за спирални екструдирачки честички, машина за клипно штампање честички, машина за рамни честички од калап и машина за прстенести честички од калап. Меѓу нив, машината за пелети од калап со прстенести калап е широко користена поради нејзините карактеристики како што се немање потреба од загревање за време на работата, широки барања за содржина на влага од суровина (10% до 30%), голема излезна моќност на единечна машина, висока густина на компресија и добар ефект на формирање. Сепак, овие типови машини за пелети генерално имаат недостатоци како што се лесно абење на калапот, краток век на траење, високи трошоци за одржување и незгодна замена. Како одговор на горенаведените недостатоци на машината за пелети од калап со прстенести калап, авторот направи сосема нов подобрен дизајн на структурата на калапот за формирање и дизајнираше калап за формирање со сет тип со долг век на траење, ниски трошоци за одржување и практично одржување. Во меѓувреме, овој напис спроведе механичка анализа на калапот за формирање за време на неговиот работен процес.
1. Подобрување на дизајнот на структурата на калапот за гранулатор на прстенест калап
1.1 Вовед во процесот на обликување со екструзија:Машината за пелети со прстенест калап може да се подели на два вида: вертикална и хоризонтална, во зависност од положбата на прстенестиот калап; Според формата на движење, може да се подели на две различни форми на движење: активен валјак за притискање со фиксен прстенест калап и активен валјак за притискање со погонски прстенест калап. Овој подобрен дизајн е главно насочен кон машината за честички со прстенест калап со активен валјак за притисок и фиксен прстенест калап како форма на движење. Главно се состои од два дела: механизам за пренесување и механизам за честички со прстенест калап. Прстенестиот калап и валјакот за притисок се двете основни компоненти на машината за пелети со прстенест калап, со многу дупки за формирање на калапот распоредени околу прстенестиот калап, а валјакот за притисок е инсталиран во внатрешноста на прстенестиот калап. Валјакот за притисок е поврзан со преносното вретено, а прстенестиот калап е инсталиран на фиксен држач. Кога вретеното ротира, го придвижува валјакот за притисок да ротира. Принцип на работа: Прво, механизмот за пренесување го транспортира смачканиот материјал од биомаса во одредена големина на честички (3-5 mm) во комората за компресија. Потоа, моторот го придвижува главното вратило за да го придвижи роторот за притисок, а ролерот за притисок се движи со константна брзина за рамномерно да го распореди материјалот помеѓу ролерот за притисок и прстенестата калап, предизвикувајќи прстенестата калап да се компресира и трие со материјалот, ролерот за притисок со материјалот и материјалот со материјалот. За време на процесот на стискање на триењето, целулозата и хемицелулозата во материјалот се спојуваат едни со други. Во исто време, топлината генерирана од стискањето на триењето го омекнува лигнинот во природно врзивно средство, што ги прави целулозата, хемицелулозата и другите компоненти поцврсто поврзани заедно. Со континуирано полнење на материјалите од биомаса, количината на материјал подложен на компресија и триење во отворите за калап за формирање продолжува да се зголемува. Во исто време, силата на стискање помеѓу биомасата продолжува да се зголемува и таа континуирано се згуснува и се формира во отворот за калап. Кога притисокот на екструдирање е поголем од силата на триење, биомасата континуирано се екструдира од отворите за калап околу прстенестата калап, формирајќи гориво за калап на биомаса со густина на калап од околу 1g/Cm3.
1.2 Абење на калапи за формирање:Производството на машината за пелети со една машина е големо, со релативно висок степен на автоматизација и силна прилагодливост кон суровините. Може да се користи широко за преработка на разни суровини од биомаса, погодна за производство на горива со густо формирање на биомаса во големи размери и ги задоволува барањата за развој на индустријализацијата на горивото со густо формирање на биомаса во иднина. Затоа, машината за пелети со прстенест калап е широко користена. Поради можното присуство на мали количини песок и други нечистотии кои не се од биомаса во обработениот материјал од биомаса, многу е веројатно дека ќе предизвика значително абење на прстенестиот калап на машината за пелети. Работниот век на прстенестиот калап се пресметува врз основа на производствениот капацитет. Во моментов, работниот век на прстенестиот калап во Кина е само 100-1000 тони.
Отказот на прстенестата калап главно се јавува во следните четири феномени: ① Откако прстенестата калап ќе работи одреден временски период, внатрешниот ѕид на дупката на калапот се абе и отворот се зголемува, што резултира со значителна деформација на произведеното формирано гориво; ② Наклонот на напојување на дупката на калапот за формирање на прстенестата калап се абе, што резултира со намалување на количината на материјал од биомаса исцеден во дупката на калапот, намалување на притисокот на екструзија и лесно блокирање на дупката на калапот за формирање, што доведува до откажување на прстенестата калап (Слика 2); ③ Откако материјалите на внатрешниот ѕид ќе работат, количината на испуштање нагло се намалува (Слика 3);
④ По абењето на внатрешната дупка на прстенестата калап, дебелината на ѕидот помеѓу соседните парчиња од калапот L станува потенка, што резултира со намалување на структурната цврстина на прстенестата калап. Пукнатините се склони кон појава во најопасните делови, а како што пукнатините продолжуваат да се шират, се јавува феноменот на кршење на прстенестата калап. Главната причина за лесното абење и краткиот век на траење на прстенестата калап е неразумната структура на прстенестата калап за формирање (прстенестата калап е интегрирана со дупките на калапот за формирање). Интегрираната структура на двете е склона кон такви резултати: понекогаш кога само неколку дупки на прстенестата калап за формирање се истрошени и не можат да работат, целата прстенеста калап треба да се замени, што не само што носи непријатности при работата на замена, туку предизвикува и голем економски отпад и ги зголемува трошоците за одржување.
1.3 Дизајн за структурно подобрување на обликувањето на калапотЗа да се продолжи работниот век на прстенестата калапка на машината за пелети, да се намали абењето, да се олесни замената и да се намалат трошоците за одржување, потребно е да се изврши сосема нов подобрен дизајн на структурата на прстенестата калапка. Во дизајнот е користен вграден калап за преслекување, а подобрената структура на компресиската комора е прикажана на Слика 4. Слика 5 го прикажува попречниот пресек на подобрената калапка за преслекување.
Овој подобрен дизајн е главно наменет за машина за прстенести калапови со движечка форма на активен валјак за притисок и фиксен прстенест калап. Долниот прстенест калап е фиксиран на телото, а двата валјаци за притисок се поврзани со главната осовина преку поврзувачка плоча. Калапот за обликување е вграден во долниот прстенест калап (користејќи интерферентно вклопување), а горниот прстенест калап е фиксиран на долниот прстенест калап преку завртки и е прицврстен на калапот за обликување. Во исто време, за да се спречи отскокнување на калапот за обликување поради сила откако валјакот за притисок се превртува и се движи радијално по прстенестиот калап, се користат вдлабнати завртки за фиксирање на калапот за обликување на горните и долните прстенести калапови, соодветно. За да се намали отпорот на материјалот што влегува во дупката и да се олесни влегувањето во дупката на калапот. Конусниот агол на дупката за полнење на дизајнираниот калап за обликување е од 60 ° до 120 °.
Подобрениот структурен дизајн на калапот за формирање има карактеристики на повеќе циклуси и долг работен век. Кога машината за честички работи одреден временски период, губењето на триењето предизвикува отворот на калапот за формирање да стане поголем и пасивиран. Кога истрошениот калап за формирање ќе се отстрани и прошири, може да се користи за производство на други спецификации на честички за формирање. Ова може да се постигне повторна употреба на калапите и да се заштедат трошоци за одржување и замена.
За да се продолжи работниот век на гранулаторот и да се намалат трошоците за производство, валјакот за притисок користи високојаглероден високомангански челик со добра отпорност на абење, како што е 65Mn. Калапот за обликување треба да биде направен од легиран карбуриран челик или нискојаглероден легура на никел-хром, како што е Cr, Mn, Ti итн. Поради подобрувањето на компресионата комора, силата на триење што ја доживуваат горните и долните прстенести калапи за време на работата е релативно мала во споредба со калапот за обликување. Затоа, обичниот јаглероден челик, како што е челикот 45, може да се користи како материјал за компресионата комора. Во споредба со традиционалните интегрирани прстенести калапи за обликување, може да се намали употребата на скап легиран челик, со што се намалуваат трошоците за производство.
2. Механичка анализа на калапот за формирање на машината за пелети со прстенест калап за време на работниот процес на калапот за формирање.
За време на процесот на обликување, лигнинот во материјалот е целосно омекнат поради високиот притисок и високата температура што се создаваат во калапот за обликување. Кога притисокот на екструдирање не се зголемува, материјалот се пластифицира. Материјалот добро тече по пластифицирањето, па затоа должината може да се постави на d. Калапот за обликување се смета за сад под притисок, а напрегањето на калапот за обликување е поедноставено.
Преку горенаведената анализа на механичкото пресметување, може да се заклучи дека за да се добие притисокот во која било точка во калапот за формирање, потребно е да се одреди периферното оптоварување во таа точка во калапот за формирање. Потоа, може да се пресметаат силата на триење и притисокот на таа локација.
3. Заклучок
Оваа статија предлага нов дизајн за структурно подобрување на калапот за формирање на пелетизатор со прстенест калап. Употребата на вградени калапи за формирање може ефикасно да го намали абењето на калапот, да го продолжи животниот циклус на калапот, да ја олесни замената и одржувањето и да ги намали трошоците за производство. Во исто време, беше спроведена механичка анализа на калапот за формирање за време на неговиот работен процес, обезбедувајќи теоретска основа за понатамошни истражувања во иднина.
Време на објавување: 22 февруари 2024 година