Datorită substanțelor nocive mai mici, cum ar fi cenușa, azotul și sulful din biomasă, în comparație cu energia minerală, are caracteristicile unor rezerve mari, activitate bună a carbonului, aprindere ușoară și componente volatile ridicate.Prin urmare, biomasa este un combustibil energetic ideal și este foarte potrivită pentru conversia și utilizarea arderii.Cenușa reziduală după arderea biomasei este bogată în nutrienți necesari plantelor precum fosfor, calciu, potasiu și magneziu, astfel încât poate fi folosită ca îngrășământ pentru întoarcerea în câmp.Având în vedere rezervele enorme de resurse și avantajele unice din surse regenerabile ale energiei din biomasă, aceasta este în prezent considerată o alegere importantă pentru dezvoltarea energiei noi la nivel național de către țările din întreaga lume.Comisia Națională de Dezvoltare și Reformă a Chinei a declarat clar în „Planul de implementare pentru utilizarea cuprinzătoare a paielor culturilor în timpul celui de-al 12-lea plan cincinal” că rata de utilizare globală a paielor va ajunge la 75% până în 2013 și se va strădui să depășească 80% până în 2013. 2015.
Cum se transformă energia din biomasă în energie de înaltă calitate, curată și convenabilă a devenit o problemă urgentă de rezolvat.Tehnologia de densificare a biomasei este una dintre modalitățile eficiente de îmbunătățire a eficienței incinerării energiei a biomasei și de a facilita transportul.În prezent, există patru tipuri comune de echipamente de formare densă pe piețele interne și externe: mașină de extrudare în spirală pentru particule, mașină de ștanțat cu piston, mașină de particule plate și mașină de particule inel.Printre acestea, mașina de peleți cu matriță inelară este utilizată pe scară largă datorită caracteristicilor sale, cum ar fi lipsa de încălzire în timpul funcționării, cerințele largi pentru conținutul de umiditate al materiei prime (10% până la 30%), puterea mare a unei singure mașini, densitatea ridicată de compresie și bună efect de formare.Cu toate acestea, aceste tipuri de mașini de peleți au, în general, dezavantaje, cum ar fi uzura ușoară a matriței, durata de viață scurtă, costurile ridicate de întreținere și înlocuirea incomodă.Ca răspuns la deficiențele de mai sus ale mașinii de peleți cu matriță inelară, autorul a realizat un nou design de îmbunătățire a structurii matriței de formare și a proiectat o matriță de formare de tip set cu durată lungă de viață, costuri de întreținere reduse și întreținere convenabilă.Între timp, acest articol a efectuat o analiză mecanică a matriței de formare în timpul procesului său de lucru.
1. Proiectare de îmbunătățire a structurii matriței de formare pentru granulatorul de matriță inelă
1.1 Introducere în procesul de formare prin extrudare:Mașina de peletare cu matriță inelă poate fi împărțită în două tipuri: verticală și orizontală, în funcție de poziția matriței inelare;În funcție de forma de mișcare, acesta poate fi împărțit în două forme diferite de mișcare: rola de presare activă cu o matriță inelară fixă și rola de presare activă cu o formă de inel antrenat.Acest design îmbunătățit se adresează în principal mașinii de particule de matriță inelară cu o rolă de presiune activă și o matriță inelară fixă ca formă de mișcare.Acesta constă în principal din două părți: un mecanism de transport și un mecanism de particule de matriță inelară.Forma inelară și rola de presiune sunt cele două componente de bază ale mașinii de peleți pentru matriță inelară, cu multe găuri de formare distribuite în jurul matriței inelare, iar rola de presiune este instalată în interiorul matriței inelare.Rola de presiune este conectată la axul de transmisie, iar matrița inelară este instalată pe un suport fix.Când axul se rotește, antrenează rola de presiune să se rotească.Principiul de funcționare: În primul rând, mecanismul de transport transportă materialul de biomasă zdrobit într-o anumită dimensiune a particulei (3-5 mm) în camera de compresie.Apoi, motorul antrenează arborele principal pentru a antrena rola de presiune să se rotească, iar rola de presiune se mișcă cu o viteză constantă pentru a dispersa uniform materialul între rola de presiune și matrița inelară, determinând comprimarea și frecarea formei inelare cu materialul. , rola de presiune cu materialul și materialul cu materialul.În timpul procesului de strângere a frecării, celuloza și hemiceluloza din material se combină între ele.În același timp, căldura generată prin strângerea frecării înmoaie lignina într-un liant natural, ceea ce face ca celuloza, hemiceluloza și alte componente să fie mai ferm legate între ele.Odată cu umplerea continuă a materialelor din biomasă, cantitatea de material supusă comprimării și frecării în găurile de formare a matriței continuă să crească.În același timp, forța de strângere între biomasă continuă să crească și se densifică și se formează continuu în gaura de turnare.Când presiunea de extrudare este mai mare decât forța de frecare, biomasa fiind extrudată continuu din găurile de turnare din jurul matriței inelare, formând combustibil de turnare din biomasă cu o densitate de turnare de aproximativ 1 g/Cm3.
1.2 Uzura matrițelor de formare:Puterea unei singure mașini a mașinii de peleți este mare, cu un grad relativ ridicat de automatizare și o adaptabilitate puternică la materiile prime.Poate fi utilizat pe scară largă pentru procesarea diferitelor materii prime din biomasă, potrivite pentru producția pe scară largă de combustibili de formare densă de biomasă și pentru a îndeplini cerințele de dezvoltare ale industrializării combustibilului de formare densă a biomasei în viitor.Prin urmare, mașina de pelete cu matriță inelă este utilizată pe scară largă.Datorită posibilei prezențe a unor cantități mici de nisip și a altor impurități care nu provin din biomasă în materialul de biomasă prelucrat, este foarte probabil să provoace uzură semnificativă a matriței inelare a mașinii de peleți.Durata de viață a matriței inelare este calculată pe baza capacității de producție.În prezent, durata de viață a matriței inelare în China este de numai 100-1000t.
Defectarea matriței inelare are loc în principal în următoarele patru fenomene: ① După ce matrița inelară funcționează pentru o perioadă de timp, peretele interior al găurii matriței de formare se uzează și deschiderea crește, rezultând deformarea semnificativă a combustibilului format produs;② Panta de alimentare a orificiului matriței de formare a matriței inelare este uzată, ceea ce duce la o scădere a cantității de material din biomasă stoarsă în orificiul matriței, o scădere a presiunii de extrudare și blocarea ușoară a orificiului matriței de formare, ceea ce duce la defectarea matriței inelare (Figura 2);③ După materialele peretelui interior și reduce brusc cantitatea de descărcare (Figura 3);
④ După uzura găurii interioare a matriței inelare, grosimea peretelui dintre piesele de matriță adiacente L devine mai subțire, rezultând o scădere a rezistenței structurale a matriței inelare.Crăpăturile sunt predispuse să apară în secțiunea cea mai periculoasă și, pe măsură ce fisurile continuă să se extindă, apare fenomenul de rupere a matriței inelare.Principalul motiv pentru uzura ușoară și durata de viață scurtă a matriței inelare este structura nerezonabilă a matriței inelare de formare (forma inelului este integrată cu găurile matriței de formare).Structura integrată a celor două este predispusă la astfel de rezultate: uneori, când doar câteva găuri de formare ale matriței inelare sunt uzate și nu pot funcționa, întreaga matriță inelară trebuie înlocuită, ceea ce nu numai că aduce inconveniente lucrărilor de înlocuire, dar provoacă și mari risipe economice și crește costurile de întreținere.
1.3 Proiectare de îmbunătățire structurală a matriței de formarePentru a prelungi durata de viață a matriței inelare a mașinii de peleți, a reduce uzura, a facilita înlocuirea și a reduce costurile de întreținere, este necesar să se realizeze un nou design de îmbunătățire a structurii matriței inelare.Forma de turnare încorporată a fost utilizată în proiectare, iar structura îmbunătățită a camerei de compresie este prezentată în Figura 4. Figura 5 prezintă vedere în secțiune transversală a matriței de turnare îmbunătățite.
Acest design îmbunătățit se adresează în principal mașinii de particule cu matriță inelară cu o formă de mișcare de rolă de presiune activă și matriță cu inel fix.Forma inelului inferior este fixată pe corp, iar cele două role de presiune sunt conectate la arborele principal printr-o placă de legătură.Forma de formare este încorporată pe matrița inelului inferioară (folosind o potrivire prin interferență), iar matrița inelului superior este fixată pe matrița inelului inferior prin șuruburi și fixată pe matrița de formare.În același timp, pentru a preveni revenirea formei de formare din cauza forței după ce cilindrul de presiune se răstoarnă și se deplasează radial de-a lungul matriței inelare, se folosesc șuruburi înecate pentru a fixa matrița de formare la matrițele inelare superioare și, respectiv, inferioare.Pentru a reduce rezistența materialului care intră în gaură și pentru a face mai convenabilă intrarea în gaura matriței.Unghiul conic al găurii de alimentare a matriței de formare proiectată este de 60 ° până la 120 °.
Designul structural îmbunătățit al matriței de formare are caracteristicile unui ciclu multiplu și o durată lungă de viață.Când mașina de particule funcționează pentru o perioadă de timp, pierderea prin frecare face ca deschiderea matriței de formare să devină mai mare și pasivată.Când matrița de formare uzată este îndepărtată și expandată, aceasta poate fi utilizată pentru producerea altor specificații ale particulelor de formare.Acest lucru poate realiza reutilizarea matrițelor și poate economisi costurile de întreținere și înlocuire.
Pentru a prelungi durata de viață a granulatorului și a reduce costurile de producție, rola de presiune adoptă oțel cu conținut ridicat de carbon și mangan, cu o rezistență bună la uzură, cum ar fi 65Mn.Forma de formare trebuie să fie realizată din aliaj de oțel carburat sau aliaj de nichel crom cu conținut scăzut de carbon, cum ar fi care conține Cr, Mn, Ti, etc. Datorită îmbunătățirii camerei de compresie, forța de frecare experimentată de matrițele inelare superioare și inferioare în timpul operațiunea este relativ mică în comparație cu matrița de formare.Prin urmare, oțelul carbon obișnuit, cum ar fi oțelul 45, poate fi utilizat ca material pentru camera de compresie.În comparație cu matrițele inelare de formare integrate tradiționale, poate reduce utilizarea de oțel aliat scump, reducând astfel costurile de producție.
2. Analiza mecanică a matriței de formare a mașinii de pelete de formare inelă în timpul procesului de lucru al matriței de formare.
În timpul procesului de turnare, lignina din material este complet înmuiată datorită mediului de înaltă presiune și temperatură ridicată generat în matrița de turnare.Când presiunea de extrudare nu crește, materialul suferă plastificare.Materialul curge bine după plastificare, astfel încât lungimea poate fi setată la d.Matrița de formare este privită ca un vas sub presiune, iar stresul asupra matriței de formare este simplificat.
Prin analiza de calcul mecanic de mai sus se poate concluziona că pentru a obține presiunea în orice punct din interiorul matriței de formare este necesară determinarea deformarii circumferențiale în acel punct din interiorul matriței de formare.Apoi, forța de frecare și presiunea în acea locație pot fi calculate.
3. Concluzie
Acest articol propune un nou design de îmbunătățire structurală pentru matrița de formare a peletizatorului de matriță inelară.Utilizarea matrițelor de formare încorporate poate reduce eficient uzura matriței, poate prelungi durata de viață a matriței, poate facilita înlocuirea și întreținerea și poate reduce costurile de producție.În același timp, s-au efectuat analize mecanice asupra matriței de formare în timpul procesului de lucru, oferind o bază teoretică pentru cercetări ulterioare în viitor.
Ora postării: 22-feb-2024