Tā kā biomasā ir mazāk kaitīgo vielu, piemēram, pelnu, slāpekļa un sēra, salīdzinot ar minerālenerģiju, tai piemīt lielas rezerves, laba oglekļa aktivitāte, viegli aizdegas un augstas gaistošas sastāvdaļas.Tāpēc biomasa ir ļoti ideāla enerģijas degviela un ir ļoti piemērota sadegšanas pārveidošanai un izmantošanai.Atlikušie pelni pēc biomasas sadedzināšanas ir bagāti ar augiem nepieciešamajām barības vielām, piemēram, fosforu, kalciju, kāliju un magniju, tāpēc tos var izmantot kā mēslojumu, lai tos atgrieztu uz lauka.Ņemot vērā biomasas enerģijas milzīgās resursu rezerves un unikālās atjaunojamās priekšrocības, valstis visā pasaulē to pašlaik uzskata par svarīgu izvēli valsts jaunas enerģijas attīstībai.Ķīnas Nacionālās attīstības un reformu komisija "Īstenošanas plānā kultūraugu salmu visaptverošai izmantošanai 12. piecu gadu plānā" ir skaidri norādījusi, ka visaptverošais salmu izmantošanas līmenis līdz 2013. gadam sasniegs 75% un centīsies pārsniegt 80% līdz 2013. 2015. gads.
Kā pārvērst biomasas enerģiju kvalitatīvā, tīrā un ērtā enerģijā ir kļuvusi par steidzamu risināmu problēmu.Biomasas blīvēšanas tehnoloģija ir viens no efektīviem veidiem, kā uzlabot biomasas enerģijas sadedzināšanas efektivitāti un atvieglot transportēšanu.Pašlaik vietējā un ārvalstu tirgos ir četri izplatīti blīvās formēšanas iekārtu veidi: spirālveida ekstrūzijas daļiņu mašīna, virzuļu štancēšanas daļiņu mašīna, plakano veidņu daļiņu mašīna un gredzenveida veidņu daļiņu mašīna.Starp tiem gredzenveida veidņu granulu mašīna tiek plaši izmantota, pateicoties tā īpašībām, piemēram, darbības laikā nav nepieciešams sildīt, plašas prasības attiecībā uz izejvielu mitruma saturu (10% līdz 30%), liela vienas mašīnas jauda, augsts kompresijas blīvums un labs. veidojošs efekts.Tomēr šāda veida granulu mašīnām parasti ir trūkumi, piemēram, viegls pelējuma nodilums, īss kalpošanas laiks, augstas uzturēšanas izmaksas un neērta nomaiņa.Reaģējot uz iepriekšminētajiem gredzenveida granulu mašīnas trūkumiem, autors ir izstrādājis pilnīgi jaunu formēšanas veidnes struktūras uzlabojumu dizainu un izstrādājis komplekta tipa formēšanas veidni ar ilgu kalpošanas laiku, zemām uzturēšanas izmaksām un ērtu apkopi.Tikmēr šajā rakstā tika veikta formēšanas veidnes mehāniskā analīze tās darba procesā.
1. Gredzenveida veidņu granulatora formēšanas veidņu struktūras pilnveidošanas projekts
1.1. Ievads ekstrūzijas formēšanas procesā:Gredzenveida granulu mašīnu var iedalīt divos veidos: vertikālā un horizontālā, atkarībā no gredzenveida formas stāvokļa;Pēc kustības formas to var iedalīt divos dažādos kustības veidos: aktīvajā presēšanas rullī ar fiksētu gredzenveida veidni un aktīvajā presēšanas rullī ar piedziņas gredzenveida veidni.Šis uzlabotais dizains galvenokārt ir paredzēts gredzenveida veidņu daļiņu mašīnai ar aktīvu spiediena veltni un fiksētu gredzenveida veidni kā kustības formu.Tas galvenokārt sastāv no divām daļām: transportēšanas mehānisma un gredzenveida veidņu daļiņu mehānisma.Gredzena veidne un spiediena veltnis ir divas gredzenveida granulu iekārtas galvenās sastāvdaļas, un ap gredzenveida veidni ir izvietoti daudzi veidņu caurumi, un spiediena veltnis ir uzstādīts gredzena veidnē.Spiediena veltnis ir savienots ar transmisijas vārpstu, un gredzena veidne ir uzstādīta uz fiksēta kronšteina.Kad vārpsta griežas, tā virza spiediena veltni griezties.Darbības princips: Pirmkārt, transportēšanas mehānisms transportē sasmalcināto biomasas materiālu noteiktā daļiņu izmērā (3-5 mm) kompresijas kamerā.Pēc tam motors virza galveno vārpstu, lai virzītu spiediena veltni, lai grieztos, un spiediena veltnis pārvietojas ar nemainīgu ātrumu, lai vienmērīgi izkliedētu materiālu starp spiediena veltni un gredzenveida veidni, izraisot gredzenveida veidnes saspiešanu un berzi ar materiālu. , spiediena veltnis ar materiālu un materiāls ar materiālu.Berzes izspiešanas procesā celuloze un hemiceluloze materiālā savienojas viena ar otru.Tajā pašā laikā berzes saspiešanas radītais siltums mīkstina lignīnu dabīgā saistvielā, kas padara celulozi, hemicelulozi un citas sastāvdaļas ciešāk saistītas.Nepārtraukti pildot biomasas materiālus, turpina palielināties saspiešanai un berzei pakļautā materiāla daudzums formēšanas veidņu caurumos.Tajā pašā laikā saspiešanas spēks starp biomasu turpina palielināties, un tas nepārtraukti sabiezē un veidojas formēšanas caurumā.Ja ekstrūzijas spiediens ir lielāks par berzes spēku, biomasa tiek nepārtraukti izspiesta no formēšanas caurumiem ap gredzenveida veidni, veidojot biomasas liešanas degvielu ar formēšanas blīvumu aptuveni 1g/Cm3.
1.2. Formēšanas veidņu nodilums:Granulu mašīnas vienas mašīnas jauda ir liela, ar salīdzinoši augstu automatizācijas pakāpi un spēcīgu pielāgošanās spēju izejvielām.To var plaši izmantot dažādu biomasas izejvielu apstrādei, kas piemērota liela mēroga biomasas blīvu veidojošo degvielu ražošanai un atbilst biomasas blīvu veidojošo degvielu industrializācijas attīstības prasībām nākotnē.Tāpēc gredzenveida veidņu granulu mašīna tiek plaši izmantota.Tā kā apstrādātajā biomasas materiālā ir iespējams neliels daudzums smilšu un citu piemaisījumu, kas nav biomasas, tas, visticamāk, izraisīs ievērojamu granulu iekārtas gredzenveida veidnes nodilumu.Gredzenveida veidnes kalpošanas laiks tiek aprēķināts, pamatojoties uz ražošanas jaudu.Pašlaik gredzenveida veidņu kalpošanas laiks Ķīnā ir tikai 100-1000 t.
Gredzenveida veidnes bojājums galvenokārt rodas šādās četrās parādībās: ① Pēc tam, kad gredzenveida veidne kādu laiku darbojas, veidojošās veidnes cauruma iekšējā siena nodilst un atvere palielinās, kā rezultātā veidojas saražotās degvielas būtiska deformācija;② Gredzena veidnes formēšanas formas cauruma padeves slīpums ir nodilis, kā rezultātā samazinās biomasas materiāla daudzums, kas tiek izspiests veidnes caurumā, samazinās ekstrūzijas spiediens un viegli nosprosto formēšanas formas caurums, kā rezultātā gredzenveida veidnes bojājums (2. attēls);③ Pēc iekšējās sienas materiāli un krasi samazina izplūdes apjomu (3. attēls);
④ Pēc gredzenveida veidnes iekšējā cauruma nodiluma sienas biezums starp blakus esošajiem veidnes gabaliem L kļūst plānāks, kā rezultātā samazinās gredzenveida veidnes konstrukcijas izturība.Visbīstamākajā daļā mēdz rasties plaisas, un, plaisām turpinot paplašināties, rodas gredzenveida pelējuma lūzuma parādība.Galvenais gredzenveida veidnes vieglā nodiluma un īsa kalpošanas laika iemesls ir formēšanas gredzena veidnes nepamatotā struktūra (gredzena veidne ir integrēta ar formēšanas veidņu caurumiem).Abu integrētā struktūra ir pakļauta šādiem rezultātiem: dažreiz, kad tikai daži gredzenveida veidņu veidojošie caurumi ir nolietojušies un nevar darboties, ir jānomaina visa gredzena veidne, kas ne tikai rada neērtības nomaiņas darbā, bet arī rada lielus ekonomiskos atkritumus un palielina uzturēšanas izmaksas.
1.3. Formēšanas veidņu struktūras uzlabošanas projektsLai pagarinātu granulu mašīnas gredzenveida veidnes kalpošanas laiku, samazinātu nodilumu, atvieglotu nomaiņu un samazinātu uzturēšanas izmaksas, ir nepieciešams veikt pilnīgi jaunu gredzenveida veidņu struktūras uzlabojumu.Projektēšanā tika izmantota iegultā formēšanas veidne, un uzlabotā kompresijas kameras struktūra ir parādīta 4. attēlā. 5. attēlā parādīts uzlabotās formēšanas veidnes šķērsgriezuma skats.
Šis uzlabotais dizains galvenokārt ir paredzēts gredzenveida veidņu daļiņu mašīnai ar aktīvā spiediena veltņa kustības formu un fiksētu gredzenveida veidni.Apakšējā gredzena veidne ir piestiprināta pie korpusa, un divi spiediena veltņi ir savienoti ar galveno vārpstu caur savienojošo plāksni.Formēšanas veidne ir iestrādāta apakšējā gredzena veidnē (izmantojot iejaukšanas veidni), un augšējā gredzena veidne ir piestiprināta pie apakšējās gredzena veidnes caur skrūvēm un piestiprināta pie formēšanas veidnes.Tajā pašā laikā, lai novērstu formēšanas veidnes atsitienu spēka ietekmē pēc tam, kad spiediena veltnis ir apgāzies un radiāli pārvietojas gar gredzenveida veidni, tiek izmantotas iegremdētas skrūves, lai formēšanas veidni piestiprinātu attiecīgi pie augšējās un apakšējās gredzena veidnes.Lai samazinātu materiāla pretestību, kas nonāk caurumā, un padarītu ērtāku iekļūšanu veidnes caurumā.Projektētās formēšanas veidnes padeves atveres koniskais leņķis ir no 60 ° līdz 120 °.
Formēšanas veidnes uzlabotajam strukturālajam dizainam ir vairāku ciklu īpašības un ilgs kalpošanas laiks.Kad daļiņu mašīna darbojas kādu laiku, berzes zudums liek formēšanas veidnes atverei kļūt lielākai un pasivētai.Kad nolietotā formēšanas veidne tiek noņemta un paplašināta, to var izmantot citu specifikāciju veidojošo daļiņu ražošanai.Tas var panākt veidņu atkārtotu izmantošanu un ietaupīt uzturēšanas un nomaiņas izmaksas.
Lai pagarinātu granulatora kalpošanas laiku un samazinātu ražošanas izmaksas, spiediena veltnis izmanto tēraudu ar augstu oglekļa saturu ar augstu mangāna saturu ar labu nodilumizturību, piemēram, 65 Mn.Formēšanas veidnei jābūt izgatavotai no leģēta karbonizēta tērauda vai zema oglekļa satura niķeļa hroma sakausējuma, piemēram, satur Cr, Mn, Ti utt. Pateicoties kompresijas kameras uzlabošanai, berzes spēks, kas rodas augšējā un apakšējā gredzena veidnēs darbība ir salīdzinoši neliela, salīdzinot ar formēšanas veidni.Tādēļ kā kompresijas kameras materiālu var izmantot parasto oglekļa tēraudu, piemēram, 45 tēraudu.Salīdzinot ar tradicionālajām integrētajām formēšanas gredzenu veidnēm, tas var samazināt dārga leģēta tērauda izmantošanu, tādējādi samazinot ražošanas izmaksas.
2. Gredzenveida granulu mašīnas formēšanas veidnes mehāniskā analīze formēšanas veidnes darba procesā.
Formēšanas procesā lignīns materiālā tiek pilnībā mīkstināts, pateicoties augsta spiediena un augstas temperatūras videi, kas rodas formēšanas veidnē.Kad ekstrūzijas spiediens nepalielinās, materiāls tiek plastificēts.Materiāls labi plūst pēc plastifikācijas, tāpēc garumu var iestatīt uz d.Formēšanas veidne tiek uzskatīta par spiedtvertni, un formēšanas veidnes slodze ir vienkāršota.
Izmantojot iepriekš minēto mehānisko aprēķinu analīzi, var secināt, ka, lai iegūtu spiedienu jebkurā formēšanas veidnes iekšpuses punktā, ir nepieciešams noteikt apkārtmēra deformāciju šajā punktā formēšanas veidnes iekšpusē.Pēc tam var aprēķināt berzes spēku un spiedienu šajā vietā.
3. Secinājums
Šajā rakstā ir ierosināts jauns struktūras uzlabošanas dizains gredzenveida granulēšanas iekārtas formēšanas veidnei.Iegulto formēšanas veidņu izmantošana var efektīvi samazināt veidņu nodilumu, pagarināt pelējuma cikla kalpošanas laiku, atvieglot nomaiņu un apkopi un samazināt ražošanas izmaksas.Vienlaikus tika veikta formēšanas veidnes mehāniskā analīze tās darba procesā, nodrošinot teorētisku bāzi turpmākiem pētījumiem nākotnē.
Izlikšanas laiks: 22.02.2024