Zbog manje štetnih materija kao što su pepeo, dušik i sumpor u biomasi u odnosu na mineralnu energiju, ima karakteristike velikih rezervi, dobre aktivnosti ugljika, lakog paljenja i visoke isparljivosti.Stoga je biomasa vrlo idealno energetsko gorivo i vrlo je pogodna za pretvorbu i korištenje sagorijevanja.Zaostali pepeo nakon sagorevanja biomase bogat je nutrijentima potrebnim biljkama kao što su fosfor, kalcijum, kalijum i magnezijum, pa se može koristiti kao đubrivo za vraćanje u polje.S obzirom na ogromne rezerve resursa i jedinstvene obnovljive prednosti energije biomase, ona se trenutno smatra važnim izborom za nacionalni razvoj nove energije od strane zemalja širom svijeta.Nacionalna komisija za razvoj i reformu Kine jasno je navela u „Planu implementacije za sveobuhvatno korišćenje slame tokom 12. petogodišnjeg plana“ da će sveobuhvatna stopa iskorišćenja slame dostići 75% do 2013. godine, a nastojati da premaši 80% do 2013. 2015.
Kako pretvoriti energiju biomase u visokokvalitetnu, čistu i prikladnu energiju postao je hitan problem koji treba riješiti.Tehnologija zgušnjavanja biomase je jedan od efikasnih načina da se poboljša efikasnost spaljivanja energije biomase i olakša transport.Trenutno postoje četiri uobičajena tipa opreme za gusto oblikovanje na domaćem i stranom tržištu: mašina za spiralnu ekstruziju čestica, mašina za klipno štancanje čestica, mašina za ravne kalupe i mašina za izradu prstenastih čestica.Među njima, mašina za pelete s prstenastim kalupom ima široku primenu zbog svojih karakteristika kao što su bez potrebe za grejanjem tokom rada, široki zahtevi za sadržaj vlage u sirovini (10% do 30%), velika snaga jedne mašine, visoka gustina kompresije i dobra formiranje efekta.Međutim, ove vrste mašina za pelete općenito imaju nedostatke kao što su lako habanje kalupa, kratak vijek trajanja, visoki troškovi održavanja i nezgodna zamjena.Kao odgovor na gore navedene nedostatke mašine za peletiranje prstenastog kalupa, autor je napravio potpuno novi dizajn poboljšanja strukture kalupa za formiranje, te dizajnirao kalup za formiranje seta sa dugim vijekom trajanja, niskim troškovima održavanja i praktičnim održavanjem.U međuvremenu, ovaj članak je izvršio mehaničku analizu kalupa za formiranje tokom njegovog radnog procesa.
1. Poboljšani dizajn strukture kalupa za oblikovanje prstenastog granulatora kalupa
1.1 Uvod u proces ekstruzijskog oblikovanja:Mašina za peletiranje prstenastih kalupa može se podijeliti u dva tipa: vertikalna i horizontalna, ovisno o položaju prstenastog kalupa;Prema obliku kretanja može se podijeliti na dva različita oblika kretanja: aktivni valjak za presovanje sa fiksnim prstenastim kalupom i aktivni valjak za presovanje sa pogonskim prstenastim kalupom.Ovaj poboljšani dizajn je uglavnom usmjeren na mašinu za prstenaste kalupe za čestice s aktivnim tlačnim valjkom i fiksnim prstenastim kalupom kao oblikom kretanja.Uglavnom se sastoji od dva dijela: transportnog mehanizma i mehanizma za čestice prstenastog kalupa.Prstenasti kalup i tlačni valjak su dvije osnovne komponente mašine za peletiranje prstenastog kalupa, s mnogo otvora za formiranje kalupa raspoređenih oko prstenastog kalupa, a tlačni valjak je instaliran unutar prstenastog kalupa.Pritisni valjak je spojen na vreteno prijenosa, a prstenasti kalup je postavljen na fiksni nosač.Kada se vreteno okreće, pokreće potisni valjak da se okreće.Princip rada: Prvo, transportni mehanizam transportuje usitnjeni materijal biomase u određenu veličinu čestica (3-5 mm) u komoru za kompresiju.Zatim, motor pokreće glavno vratilo da pokreće potisni valjak da se okreće, a tlačni valjak se kreće konstantnom brzinom kako bi ravnomjerno raspršio materijal između tlačnog valjka i prstenastog kalupa, uzrokujući sabijanje prstenastog kalupa i trenje o materijal , pritisni valjak sa materijalom i materijal sa materijalom.Tokom procesa trenja stiskanja, celuloza i hemiceluloza u materijalu se međusobno spajaju.U isto vrijeme, toplina nastala trenjem stiskanja omekšava lignin u prirodno vezivo, što čini celulozu, hemicelulozu i druge komponente čvršće povezane zajedno.Uz kontinuirano punjenje materijala biomase, količina materijala podvrgnutog kompresiji i trenju u formiranju rupa kalupa nastavlja rasti.Istovremeno, sila stiskanja između biomase nastavlja da raste, a ona se kontinuirano zgušnjava i formira u otvoru za kalupljenje.Kada je pritisak ekstruzije veći od sile trenja, biomasa se kontinuirano istiskuje iz otvora za kalupljenje oko prstenastog kalupa, formirajući gorivo za kalupljenje biomase sa gustinom kalupa od oko 1g/Cm3.
1.2 Habanje kalupa za oblikovanje:Jedna mašina za proizvodnju peleta je velika, sa relativno visokim stepenom automatizacije i jakom prilagodljivošću sirovinama.Može se široko koristiti za preradu različitih sirovina biomase, pogodnih za proizvodnju velikih količina goriva za formiranje guste biomase i ispunjavanje razvojnih zahtjeva industrijalizacije goriva za gustu biomasu u budućnosti.Stoga se mašina za peletiranje s prstenastim kalupom široko koristi.Zbog mogućeg prisustva malih količina pijeska i drugih nečistoća koje nisu biomase u obrađenom materijalu biomase, postoji velika vjerovatnoća da će uzrokovati značajno habanje prstenastog kalupa mašine za pelet.Vijek trajanja prstenastog kalupa izračunava se na osnovu proizvodnog kapaciteta.Trenutno je vijek trajanja kalupa za prstenove u Kini samo 100-1000t.
Otkazivanje prstenastog kalupa uglavnom se javlja u sljedeća četiri fenomena: ① Nakon što prstenasti kalup radi određeno vrijeme, unutrašnji zid otvora kalupa za formiranje se istroši i otvor se povećava, što rezultira značajnom deformacijom proizvedenog goriva;② Nagib otvora kalupa za oblikovanje prstenastog kalupa je istrošen, što rezultira smanjenjem količine materijala biomase istisnutog u otvor matrice, smanjenjem pritiska ekstruzije i lakog začepljenja otvora za kalupljenje, što dovodi do kvar prstenastog kalupa (slika 2);③ Nakon unutrašnjeg zida materijala i naglo smanjuje količinu pražnjenja (slika 3);
④ Nakon trošenja unutrašnje rupe prstenastog kalupa, debljina stijenke između susjednih dijelova kalupa L postaje tanja, što rezultira smanjenjem strukturne čvrstoće prstenastog kalupa.Pukotine su sklone nastanku na najopasnijem dijelu, a kako se pukotine nastavljaju širiti, javlja se fenomen loma prstenaste kalupe.Glavni razlog lakog habanja i kratkog vijeka trajanja prstenastog kalupa je nerazumna struktura kalupa za formiranje prstena (prstenasti kalup je integriran sa rupama kalupa za formiranje).Integrirana struktura ova dva sklona je ovakvim rezultatima: ponekad kada je samo nekoliko otvora kalupa za formiranje prstenastog kalupa istrošeno i ne može raditi, cijeli kalup treba zamijeniti, što ne samo da otežava rad zamjene, već i ali i uzrokuje veliki ekonomski gubitak i povećava troškove održavanja.
1.3 Dizajn za poboljšanje konstrukcije kalupa za oblikovanjeKako bi se produžio vijek trajanja prstenastog kalupa mašine za pelete, smanjilo habanje, olakšala zamjena i smanjili troškovi održavanja, potrebno je izvršiti potpuno novi dizajn poboljšanja strukture prstenastog kalupa.U dizajnu je korišten ugrađeni kalup za kalupljenje, a poboljšana struktura kompresijske komore prikazana je na slici 4. Slika 5 prikazuje poprečni presjek poboljšanog kalupa za kalupljenje.
Ovaj poboljšani dizajn je uglavnom usmjeren na mašinu za prstenaste kalupe za čestice s pokretnom formom aktivnog tlačnog valjka i fiksnog prstenastog kalupa.Donji prstenasti kalup je fiksiran na tijelo, a dva tlačna valjka su spojena na glavno vratilo preko spojne ploče.Kalup za oblikovanje se ugrađuje u donji kalup za prsten (koristeći interferenciju), a gornji prstenasti kalup se fiksira na donji prstenasti kalup pomoću vijaka i pričvršćuje na kalup za oblikovanje.U isto vrijeme, kako bi se spriječilo da se kalup za formiranje odbije uslijed sile nakon što se pritisni valjak prevrne i pomjera radijalno duž prstenastog kalupa, koriste se upušteni vijci za pričvršćivanje kalupa za oblikovanje na gornji i donji prstenasti kalup.Kako bi se smanjio otpor materijala koji ulazi u rupu i učinio pogodnijim ulazak u otvor kalupa.Konusni ugao otvora za punjenje projektovanog kalupa za oblikovanje je 60° do 120°.
Poboljšani strukturni dizajn kalupa za formiranje ima karakteristike više ciklusa i dugog veka trajanja.Kada mašina za izradu čestica radi neko vrijeme, gubitak trenja uzrokuje da otvor kalupa za formiranje postane veći i pasivizira.Kada se istrošeni kalup za formiranje ukloni i proširi, može se koristiti za proizvodnju drugih specifikacija oblikovanih čestica.Ovo može postići ponovnu upotrebu kalupa i uštedjeti troškove održavanja i zamjene.
Kako bi se produžio vijek trajanja granulatora i smanjili troškovi proizvodnje, tlačni valjak koristi čelik s visokim udjelom ugljika i mangana sa dobrom otpornošću na habanje, kao što je 65Mn.Kalup za oblikovanje treba biti izrađen od legiranog karburiziranog čelika ili legure niskougljičnog nikl hroma, kao što je koja sadrži Cr, Mn, Ti, itd. Zbog poboljšanja komore za kompresiju, sila trenja koju doživljavaju gornji i donji prstenasti kalupi tokom operacija je relativno mala u poređenju sa kalupom za formiranje.Stoga se obični ugljični čelik, kao što je čelik 45, može koristiti kao materijal za kompresijsku komoru.U poređenju sa tradicionalnim integrisanim kalupima za formiranje prstenova, može smanjiti upotrebu skupog legiranog čelika, čime se smanjuju troškovi proizvodnje.
2. Mehanička analiza kalupa za oblikovanje prstenastog kalupa mašine za peletiranje tokom procesa rada kalupa za oblikovanje.
Tokom procesa oblikovanja, lignin u materijalu je potpuno omekšan zbog okruženja visokog pritiska i visoke temperature koje se stvara u kalupu za kalupljenje.Kada se pritisak ekstruzije ne povećava, materijal se podvrgava plastificiranju.Materijal dobro teče nakon plastifikacije, tako da se dužina može podesiti na d.Kalup za oblikovanje se smatra posudom pod pritiskom, a naprezanje kalupa za formiranje je pojednostavljeno.
Navedenom analizom mehaničkog proračuna može se zaključiti da je za postizanje tlaka u bilo kojoj točki unutar kalupa za oblikovanje potrebno odrediti obimnu deformaciju u toj tački unutar kalupa za oblikovanje.Zatim se može izračunati sila trenja i pritisak na toj lokaciji.
3. Zaključak
Ovaj članak predlaže novi dizajn poboljšanja strukture za kalup za formiranje prstenastog kalupa za peletiranje.Upotreba ugrađenih kalupa za oblikovanje može učinkovito smanjiti habanje kalupa, produžiti vijek trajanja kalupa, olakšati zamjenu i održavanje i smanjiti troškove proizvodnje.Istovremeno, rađena je mehanička analiza kalupa za formiranje tokom njegovog radnog procesa, što je dalo teorijsku osnovu za dalja istraživanja u budućnosti.
Vrijeme objave: Feb-22-2024