Vanwege de lagere schadelijke stoffen zoals as, stikstof en zwavel in biomassa in vergelijking met minerale energie, heeft het de kenmerken van grote reserves, goede koolstofactiviteit, gemakkelijke ontbranding en hoge vluchtige componenten.Daarom is biomassa een zeer ideale energiebrandstof en zeer geschikt voor conversie en gebruik van verbranding.De resterende as na de verbranding van biomassa is rijk aan voedingsstoffen die planten nodig hebben, zoals fosfor, calcium, kalium en magnesium, en kan daarom worden gebruikt als meststof om terug te keren naar het veld.Gezien de enorme hulpbronnenreserves en de unieke hernieuwbare voordelen van biomassa-energie, wordt het momenteel door landen over de hele wereld beschouwd als een belangrijke keuze voor de nationale ontwikkeling van nieuwe energie.De Nationale Ontwikkelings- en Hervormingscommissie van China heeft in het ‘Implementatieplan voor het alomvattend gebruik van gewasstro tijdens het twaalfde vijfjarenplan’ duidelijk verklaard dat de alomvattende benuttingsgraad van stro in 2013 75% zal bereiken, en ernaar streeft om tegen 2013 de 80% te overschrijden. 2015.
Hoe biomassa-energie kan worden omgezet in hoogwaardige, schone en gemakkelijke energie is een urgent probleem geworden dat moet worden opgelost.Biomassaverdichtingstechnologie is een van de effectieve manieren om de efficiëntie van de verbranding van biomassa-energie te verbeteren en het transport te vergemakkelijken.Momenteel zijn er vier veel voorkomende soorten dichtvormapparatuur op de binnenlandse en buitenlandse markten: spiraalvormige extrusiedeeltjesmachine, zuigerstempeldeeltjesmachine, platte vormdeeltjesmachine en ringvormdeeltjesmachine.Onder hen wordt de ringvormpelletmachine veel gebruikt vanwege zijn kenmerken, zoals het niet nodig zijn van verwarming tijdens bedrijf, brede eisen aan het vochtgehalte van grondstoffen (10% tot 30%), grote output van één enkele machine, hoge compressiedichtheid en goede vormende werking.Dit soort pelletmachines hebben echter over het algemeen nadelen, zoals gemakkelijke slijtage van de matrijs, een korte levensduur, hoge onderhoudskosten en ongemakkelijke vervanging.Als reactie op de bovenstaande tekortkomingen van de ringvormpelletmachine heeft de auteur een gloednieuw verbeteringsontwerp gemaakt voor de structuur van de vormvorm en een vormvorm van het vaste type ontworpen met een lange levensduur, lage onderhoudskosten en gemakkelijk onderhoud.Ondertussen voerde dit artikel een mechanische analyse uit van de vormmal tijdens zijn werkproces.
1. Verbetering van het ontwerp van de vormvormstructuur voor Ring Mold Granulator
1.1 Inleiding tot het extrusievormproces:De ringmatrijspelletmachine kan in twee typen worden verdeeld: verticaal en horizontaal, afhankelijk van de positie van de ringmatrijs;Afhankelijk van de bewegingsvorm kan deze worden onderverdeeld in twee verschillende bewegingsvormen: de actieve aandrukrol met vaste ringvorm en de actieve aandrukrol met aangedreven ringvorm.Dit verbeterde ontwerp is vooral gericht op de ringvormdeeltjesmachine met een actieve aandrukrol en een vaste ringvorm als bewegingsvorm.Het bestaat hoofdzakelijk uit twee delen: een transportmechanisme en een ringvormdeeltjesmechanisme.De ringvorm en de drukrol zijn de twee kerncomponenten van de ringvormpelletmachine, met veel vormgaten verdeeld over de ringvorm, en de drukrol is in de ringvorm geïnstalleerd.De aandrukrol is verbonden met de transmissiespindel en de ringvorm is op een vaste beugel geïnstalleerd.Wanneer de spil draait, drijft deze de aandrukrol aan om te roteren.Werkingsprincipe: Ten eerste transporteert het transportmechanisme het gebroken biomassamateriaal tot een bepaalde deeltjesgrootte (3-5 mm) naar de compressiekamer.Vervolgens drijft de motor de hoofdas aan om de aandrukrol te laten roteren, en de aandrukrol beweegt met een constante snelheid om het materiaal gelijkmatig tussen de aandrukrol en de ringvorm te verspreiden, waardoor de ringvorm samendrukt en met het materiaal wrijft. , de aandrukrol met het materiaal, en het materiaal met het materiaal.Tijdens het proces van knijpwrijving combineren cellulose en hemicellulose in het materiaal met elkaar.Tegelijkertijd verzacht de warmte die wordt gegenereerd door wrijving de lignine tot een natuurlijk bindmiddel, waardoor cellulose, hemicellulose en andere componenten steviger aan elkaar worden gebonden.Met het continu vullen van biomassamaterialen blijft de hoeveelheid materiaal die wordt onderworpen aan compressie en wrijving in de vormende malgaten toenemen.Tegelijkertijd blijft de knijpkracht tussen biomassa toenemen en wordt deze steeds dichter en vormt zich in het vormgat.Wanneer de extrusiedruk groter is dan de wrijvingskracht, wordt de biomassa continu geëxtrudeerd uit de vormgaten rond de ringvorm, waardoor biomassa-vormbrandstof wordt gevormd met een vormdichtheid van ongeveer 1 g/cm3.
1.2 Slijtage van vormmallen:De enkele machineopbrengst van de pelletmachine is groot, met een relatief hoge mate van automatisering en een sterk aanpassingsvermogen aan grondstoffen.Het kan op grote schaal worden gebruikt voor de verwerking van verschillende biomassa-grondstoffen, geschikt voor grootschalige productie van dichtvormende biomassa-brandstoffen en voldoet aan de ontwikkelingsvereisten van de industrialisatie van biomassa-dichtvormende brandstoffen in de toekomst.Daarom wordt de ringvormpelletmachine veel gebruikt.Vanwege de mogelijke aanwezigheid van kleine hoeveelheden zand en andere niet-biomassa-onzuiverheden in het verwerkte biomassamateriaal, is het zeer waarschijnlijk dat dit aanzienlijke slijtage aan de ringvorm van de pelletmachine veroorzaakt.De levensduur van de ringmatrijs wordt berekend op basis van de productiecapaciteit.Momenteel bedraagt de levensduur van de ringvorm in China slechts 100-1000 ton.
Het falen van de ringvorm komt voornamelijk voor bij de volgende vier verschijnselen: ① Nadat de ringvorm een tijdje heeft gewerkt, slijt de binnenwand van het vormgat en wordt de opening groter, wat resulteert in een aanzienlijke vervorming van de gevormde geproduceerde brandstof;② De voedingshelling van het vormende matrijsgat van de ringvorm is afgesleten, wat resulteert in een afname van de hoeveelheid biomassamateriaal die in het matrijsgat wordt geperst, een afname van de extrusiedruk en een gemakkelijke verstopping van het vormende matrijsgat, wat leidt tot het falen van de ringvorm (Figuur 2);③ Na de binnenwandmaterialen en vermindert de afvoerhoeveelheid sterk (Figuur 3);
④ Na slijtage van het binnengat van de ringvorm wordt de wanddikte tussen aangrenzende vormstukken L dunner, wat resulteert in een afname van de structurele sterkte van de ringvorm.Scheuren kunnen vaak optreden in de gevaarlijkste delen, en naarmate de scheuren zich blijven uitbreiden, treedt het fenomeen ringvormbreuk op.De belangrijkste reden voor de gemakkelijke slijtage en de korte levensduur van de ringvorm is de onredelijke structuur van de vormringvorm (de ringvorm is geïntegreerd met de vormopeningen).De geïntegreerde structuur van de twee is gevoelig voor dergelijke resultaten: soms, wanneer slechts enkele vormgaten van de ringvorm versleten zijn en niet meer kunnen werken, moet de gehele ringvorm worden vervangen, wat niet alleen ongemak met zich meebrengt voor het vervangingswerk, maar veroorzaakt ook grote economische verspilling en verhoogt de onderhoudskosten.
1.3 Structureel verbeteringsontwerp van vormvormOm de levensduur van de ringvorm van de pelletmachine te verlengen, slijtage te verminderen, vervanging te vergemakkelijken en onderhoudskosten te verlagen, is het noodzakelijk om een geheel nieuw verbeteringsontwerp uit te voeren op de structuur van de ringvorm.Bij het ontwerp werd gebruik gemaakt van de ingebedde vormmal, en de verbeterde compressiekamerstructuur is weergegeven in Figuur 4. Figuur 5 toont de dwarsdoorsnede van de verbeterde vormvorm.
Dit verbeterde ontwerp is voornamelijk gericht op de ringvormdeeltjesmachine met een bewegingsvorm van actieve aandrukrol en vaste ringvorm.De onderste ringvorm is op het lichaam bevestigd en de twee drukrollen zijn via een verbindingsplaat met de hoofdas verbonden.De vormmal wordt ingebed in de onderste ringvorm (met behulp van perspassing) en de bovenste ringvorm wordt door middel van bouten op de onderste ringvorm bevestigd en op de vormmal geklemd.Om tegelijkertijd te voorkomen dat de vormmatrijs terugkaatst als gevolg van kracht nadat de drukrol omrolt en radiaal langs de ringmatrijs beweegt, worden verzonken schroeven gebruikt om de vormmatrijs respectievelijk aan de bovenste en onderste ringmatrijzen te bevestigen.Om de weerstand van het materiaal dat het gat binnendringt te verminderen en het gemakkelijker te maken om het vormgat binnen te gaan.De conische hoek van het invoergat van de ontworpen vormmal is 60 ° tot 120 °.
Het verbeterde structurele ontwerp van de vormmal heeft de kenmerken van meercycli en een lange levensduur.Wanneer de deeltjesmachine een tijdje werkt, zorgt wrijvingsverlies ervoor dat de opening van de vormmatrijs groter en gepassiveerd wordt.Wanneer de versleten vormmal wordt verwijderd en geëxpandeerd, kan deze worden gebruikt voor de productie van andere specificaties van vormdeeltjes.Hierdoor kan hergebruik van matrijzen worden gerealiseerd en kunnen onderhouds- en vervangingskosten worden bespaard.
Om de levensduur van de granulator te verlengen en de productiekosten te verlagen, maakt de drukrol gebruik van koolstofarm mangaanstaal met een goede slijtvastheid, zoals 65Mn.De vormmal moet zijn gemaakt van gelegeerd gecarbureerd staal of een nikkel-chroomlegering met een laag koolstofgehalte, zoals Cr, Mn, Ti, enz. Vanwege de verbetering van de compressiekamer, de wrijvingskracht die wordt ervaren door de bovenste en onderste ringvormen tijdens de bewerking is relatief klein in vergelijking met de vormmal.Daarom kan gewoon koolstofstaal, zoals 45-staal, worden gebruikt als materiaal voor de compressiekamer.Vergeleken met traditionele geïntegreerde vormringvormen kan het gebruik van duur gelegeerd staal worden verminderd, waardoor de productiekosten worden verlaagd.
2. Mechanische analyse van de vormmal van de ringvormpelletmachine tijdens het werkproces van de vormmal.
Tijdens het gietproces wordt de lignine in het materiaal volledig verzacht als gevolg van de hoge druk en hoge temperatuur die in de gietvorm worden gegenereerd.Wanneer de extrusiedruk niet toeneemt, ondergaat het materiaal plastificatie.Het materiaal vloeit na het weekmaken goed, waardoor de lengte op d kan worden ingesteld.De vormmal wordt beschouwd als een drukvat en de spanning op de vormmal wordt vereenvoudigd.
Door de bovenstaande mechanische berekeningsanalyse kan worden geconcludeerd dat om de druk op elk punt binnen de vormmatrijs te verkrijgen, het noodzakelijk is om de omtreksspanning op dat punt binnen de vormmatrijs te bepalen.Vervolgens kunnen de wrijvingskracht en druk op die locatie worden berekend.
3. Conclusie
Dit artikel stelt een nieuw structureel verbeteringsontwerp voor voor de vormmal van de ringvormpelletiseermachine.Het gebruik van ingebedde vormmallen kan schimmelslijtage effectief verminderen, de levensduur van de matrijscyclus verlengen, vervanging en onderhoud vergemakkelijken en de productiekosten verlagen.Tegelijkertijd werd tijdens het werkproces een mechanische analyse uitgevoerd op de vormmal, wat een theoretische basis vormde voor verder onderzoek in de toekomst.
Posttijd: 22 februari 2024