Koska biomassassa on vähemmän haitallisia aineita, kuten tuhkaa, typpeä ja rikkiä, verrattuna mineraalienergiaan, sillä on suuret varannot, hyvä hiiliaktiivisuus, helppo syttyminen ja korkea haihtuvuus. Siksi biomassa on erittäin ihanteellinen energiapolttoaine ja sopii erinomaisesti polttomuunnokseen ja -käyttöön. Biomassan polttamisen jälkeinen jäännöstuhka on runsaasti kasvien tarvitsemia ravinteita, kuten fosforia, kalsiumia, kaliumia ja magnesiumia, joten sitä voidaan käyttää lannoitteena pellolle palauttamiseksi. Ottaen huomioon biomassaenergian valtavat resurssivarannot ja ainutlaatuiset uusiutuvat edut, sitä pidetään tällä hetkellä tärkeänä valintana kansalliselle uuden energian kehittämiselle eri puolilla maailmaa. Kiinan kansallinen kehitys- ja uudistuskomissio on selvästi todennut "Viljelykasvien olkien kattavan hyödyntämisen täytäntöönpanosuunnitelmassa 12. viisivuotissuunnitelmassa", että olkien kattava hyödyntämisaste nousee 75 prosenttiin vuoteen 2013 mennessä ja pyrkii ylittämään 80 prosenttia vuoteen 2015 mennessä.
Biomassaenergian muuntaminen korkealaatuiseksi, puhtaaksi ja käteväksi energiaksi on tullut kiireelliseksi ongelmaksi. Biomassan tiivistystekniikka on yksi tehokkaimmista tavoista parantaa biomassaenergian polton tehokkuutta ja helpottaa kuljetusta. Tällä hetkellä kotimaisilla ja ulkomaisilla markkinoilla on neljä yleistä tiiviiden muovauslaitteiden tyyppiä: spiraaliekstruusiohiukkaskone, mäntäleimaushiukkaskone, tasomaottihiukkaskone ja rengasmuottihiukkaskone. Näistä rengasmuottipellettikoneita käytetään laajalti sen ominaisuuksien vuoksi, kuten lämmityksen tarpeen puuttuminen käytön aikana, laajat vaatimukset raaka-aineen kosteuspitoisuudelle (10–30 %), suuri yksittäisen koneen tuotos, korkea puristustiheys ja hyvä muovausvaikutus. Tällaisilla pellettikoneilla on kuitenkin yleensä haittoja, kuten helppo muotin kuluminen, lyhyt käyttöikä, korkeat ylläpitokustannukset ja hankala vaihto. Vastauksena edellä mainittuihin rengasmuottipellettikoneen puutteisiin kirjoittaja on tehnyt uuden parannussuunnitelman muovausmuotin rakenteeseen ja suunnitellut sarjatyyppisen muovausmuotin, jolla on pitkä käyttöikä, alhaiset ylläpitokustannukset ja kätevä huolto. Samaan aikaan tässä artikkelissa tehtiin mekaaninen analyysi muovausmuotin käytöstä sen työprosessin aikana.
1. Rengasmuottirakeistimen muovausmuottirakenteen parannussuunnittelu
1.1 Johdanto ekstruusiomuovausprosessiin:Rengasmuottipellettikone voidaan jakaa kahteen tyyppiin: pystysuoraan ja vaakasuoraan, rengasmuotin asennon mukaan. Liikemuodon mukaan se voidaan jakaa kahteen eri liikemuotoon: aktiivinen puristustela, jossa on kiinteä rengasmuotti, ja aktiivinen puristustela, jossa on käytetty rengasmuotti. Tämä parannettu rakenne on pääasiassa suunnattu rengasmuottihiukkaskoneelle, jossa on aktiivinen puristustela ja kiinteä rengasmuotti liikemuodona. Se koostuu pääasiassa kahdesta osasta: kuljetusmekanismista ja rengasmuottihiukkasmekanismista. Rengasmuotti ja puristustela ovat rengasmuottipellettikoneen kaksi ydinosaa, ja siinä on useita muottireikiä jaettuna rengasmuotin ympärille, ja puristustela on asennettu rengasmuotin sisään. Puristustela on kytketty voimansiirtokaraan ja rengasmuotti on asennettu kiinteään kiinnikkeeseen. Kun kara pyörii, se pyörittää puristustelaa. Toimintaperiaate: Ensinnäkin kuljetusmekanismi kuljettaa murskatun biomassamateriaalin tiettyyn hiukkaskokoon (3-5 mm) puristuskammioon. Sitten moottori pyörittää pääakselia, joka pyörittää puristustelaa, ja puristustela liikkuu vakionopeudella levittäen materiaalin tasaisesti puristustelan ja rengasmuotin väliin, jolloin rengasmuotti puristuu ja kitkaa materiaalin, puristustelan materiaalin ja materiaalin kanssa. Puristuskitkan aikana materiaalin selluloosa ja hemiselluloosa yhdistyvät toisiinsa. Samanaikaisesti puristuskitkan synnyttämä lämpö pehmentää ligniiniä luonnolliseksi sideaineeksi, mikä sitoo selluloosan, hemiselluloosan ja muut komponentit tiukemmin yhteen. Biomassamateriaalien jatkuvan täyttämisen myötä puristukseen ja kitkaan joutuvan materiaalin määrä muottirei'issä kasvaa jatkuvasti. Samanaikaisesti biomassan välinen puristusvoima kasvaa jatkuvasti, ja se tiivistyy ja muodostuu jatkuvasti muottirei'issä. Kun puristuspaine on suurempi kuin kitkavoima, biomassa puristuu jatkuvasti muottirei'istä rengasmuotin ympärille, muodostaen biomassamuovauspolttoainetta, jonka muovaustiheys on noin 1 g/Cm3.
1.2 Muottien kuluminen:Pellettikoneen yksittäisen koneen tuotos on suuri, ja sillä on suhteellisen korkea automaatioaste ja vahva sopeutumiskyky raaka-aineisiin. Sitä voidaan käyttää laajasti erilaisten biomassaraaka-aineiden käsittelyyn, ja se soveltuu biomassatiheiden polttoaineiden laajamittaiseen tuotantoon ja täyttää biomassatiheiden polttoaineiden teollistumisen kehitysvaatimukset tulevaisuudessa. Siksi rengasmuottipellettikoneita käytetään laajalti. Koska käsitellyssä biomassamateriaalissa voi olla pieniä määriä hiekkaa ja muita ei-biomassaepäpuhtauksia, on erittäin todennäköistä, että ne aiheuttavat merkittävää kulumista pellettikoneen rengasmuottiin. Rengasmuotin käyttöikä lasketaan tuotantokapasiteetin perusteella. Tällä hetkellä rengasmuotin käyttöikä Kiinassa on vain 100–1000 tonnia.
Rengasmuotin pettäminen tapahtuu pääasiassa seuraavissa neljässä ilmiössä: ① Kun rengasmuotti on toiminut tietyn ajan, muovausmuotin reiän sisäseinä kuluu ja aukko kasvaa, mikä johtaa tuotetun polttoaineen merkittävään muodonmuutokseen; ② Rengasmuotin muovausmuotin reiän syöttökaltevuus kuluu pois, mikä johtaa muovausreikään puristuvan biomassamateriaalin määrän vähenemiseen, puristuspaineen laskuun ja muovausmuotin reiän helppoon tukkeutumiseen, mikä johtaa rengasmuotin pettämiseen (kuva 2); ③ Sisäseinän materiaalin kulumisen jälkeen purkausmäärä vähenee jyrkästi (kuva 3);
④ Rengasmuotin sisäreiän kulumisen jälkeen vierekkäisten muottikappaleiden L välinen seinämäpaksuus ohenee, mikä johtaa rengasmuotin rakenteellisen lujuuden heikkenemiseen. Halkeamat ovat alttiita vaarallisimmille alueille, ja halkeamien laajentuessa rengasmuotin murtumisilmiö tapahtuu. Rengasmuotin helpon kulumisen ja lyhyen käyttöiän pääasiallinen syy on muovausmuotin kohtuuton rakenne (rengasmuotti on integroitu muovausmuotin reikiin). Näiden kahden integroitu rakenne on altis tällaisille seurauksille: joskus vain muutamat rengasmuotin muovausmuotin reiät ovat kuluneet eivätkä toimi, jolloin koko rengasmuotti on vaihdettava, mikä ei ainoastaan aiheuta hankaluuksia vaihtotöissä, vaan myös aiheuttaa suurta taloudellista jätettä ja lisää ylläpitokustannuksia.
1.3 Muovausmuotin rakenteellinen parannussuunnitteluPellettikoneen rengasmuotin käyttöiän pidentämiseksi, kulumisen vähentämiseksi, vaihdon helpottamiseksi ja ylläpitokustannusten pienentämiseksi on tarpeen toteuttaa täysin uusi parannussuunnittelu rengasmuotin rakenteelle. Suunnittelussa käytettiin upotettua muottia, ja parannettu puristuskammiorakenne on esitetty kuvassa 4. Kuva 5 esittää parannetun muottirakenteen poikkileikkauskuvan.
Tämä parannettu rakenne on pääasiassa suunnattu rengasmuottihiukkaskoneelle, jossa on aktiivisen puristusrullan ja kiinteän rengasmuotin liikemuoto. Alempi rengasmuotti on kiinnitetty runkoon ja kaksi puristusrullaa on yhdistetty pääakseliin liitoslevyn kautta. Muotti on upotettu alempaan rengasmuottiin (puristussovituksella) ja ylempi rengasmuotti on kiinnitetty alempaan rengasmuottiin pulteilla ja puristettu muovausmuottiin. Samanaikaisesti muotin kiinnittämiseksi ylempään ja alempaan rengasmuottiin uppokantaisilla ruuveilla estetään muovausmuotin palautuminen voiman vaikutuksesta puristusrullan pyöriessä ja liikkuessa säteittäisesti rengasmuottia pitkin. Materiaalin syötön vastuksen vähentämiseksi ja muotin reikään pääsyn helpottamiseksi suunnitellun muovausmuotin syöttöreiän kartiokulma on 60° - 120°.
Muottimuottien parannetulla rakenteella on monisyklisen muovausprosessin ja pitkän käyttöiän ominaisuudet. Kun hiukkaskone toimii tietyn ajan, kitkahäviö aiheuttaa muotin aukon suurenemista ja passivoitumista. Kun kulunut muotti poistetaan ja laajennetaan, sitä voidaan käyttää muiden muovaushiukkasten valmistukseen. Tämä mahdollistaa muottien uudelleenkäytön ja säästää ylläpito- ja vaihtokustannuksissa.
Rakeistimen käyttöiän pidentämiseksi ja tuotantokustannusten vähentämiseksi puristusrullassa käytetään kulutusta kestävää ja runsaasti hiiltä sisältävää, runsaasti mangaania sisältävää terästä, kuten 65Mn. Muottimuottien tulisi olla seosteräksestä tai vähähiilisestä nikkelikromiseoksesta, kuten kromia, mangaania ja titaania sisältävästä seoksesta. Puristuskammion parannusten ansiosta ylemmän ja alemman rengasmuotin käytön aikana kokema kitkavoima on suhteellisen pieni verrattuna muovausmuottiin. Siksi puristuskammion materiaalina voidaan käyttää tavallista hiiliterästä, kuten 45-terästä. Perinteisiin integroituihin muovausrengasmuotteihin verrattuna se voi vähentää kalliiden seosterästen käyttöä ja siten alentaa tuotantokustannuksia.
2. Rengasmuottipellettikoneen muovausmuotin mekaaninen analyysi muovausmuotin työprosessin aikana.
Muovausprosessin aikana materiaalin ligniini pehmenee täysin muottiympäristön korkean paineen ja lämpötilan vaikutuksesta. Kun puristuspaine ei kasva, materiaali plastisoituu. Materiaali virtaa hyvin plastisoinnin jälkeen, joten pituudeksi voidaan asettaa d. Muovausmuottia pidetään paineastiana, ja muovausmuottiin kohdistuva rasitus yksinkertaistuu.
Yllä olevan mekaanisen laskennan analyysin perusteella voidaan päätellä, että paineen määrittämiseksi missä tahansa muovausmuotin sisällä olevassa pisteessä on tarpeen määrittää kehäjännitys kyseisessä pisteessä muovausmuotin sisällä. Sitten voidaan laskea kitkavoima ja paine kyseisessä kohdassa.
3. Johtopäätös
Tässä artikkelissa ehdotetaan uutta rakenteellista parannusta rengasmuottipelletointilaitteen muovausmuottiin. Upotettujen muovausmuottien käyttö voi tehokkaasti vähentää muotin kulumista, pidentää muotin käyttöikää, helpottaa vaihtamista ja huoltoa sekä alentaa tuotantokustannuksia. Samanaikaisesti muovausmuottiin tehtiin mekaaninen analyysi sen työprosessin aikana, mikä tarjosi teoreettisen perustan tulevaisuuden jatkotutkimuksille.
Julkaisun aika: 22. helmikuuta 2024