Λόγω των χαμηλότερων επιβλαβών ουσιών όπως η τέφρα, το άζωτο και το θείο στη βιομάζα σε σύγκριση με την ορυκτή ενέργεια, έχει τα χαρακτηριστικά των μεγάλων αποθεμάτων, της καλής ενεργότητας άνθρακα, της εύκολης ανάφλεξης και των υψηλών πτητικών συστατικών. Επομένως, η βιομάζα είναι ένα ιδανικό ενεργειακό καύσιμο και είναι πολύ κατάλληλο για μετατροπή και αξιοποίηση καύσης. Η υπολειμματική τέφρα μετά την καύση βιομάζας είναι πλούσια σε θρεπτικά συστατικά που απαιτούνται από τα φυτά όπως ο φώσφορος, το ασβέστιο, το κάλιο και το μαγνήσιο, επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως λίπασμα για την επιστροφή στο χωράφι. Δεδομένων των τεράστιων αποθεμάτων πόρων και των μοναδικών πλεονεκτημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας από βιομάζα, θεωρείται σήμερα μια σημαντική επιλογή για την εθνική ανάπτυξη νέων ενεργειακών πόρων από χώρες σε όλο τον κόσμο. Η Εθνική Επιτροπή Ανάπτυξης και Μεταρρυθμίσεων της Κίνας έχει δηλώσει σαφώς στο "Σχέδιο Εφαρμογής για την Ολοκληρωμένη Αξιοποίηση του Άχυρου Καλλιέργειας κατά το 12ο Πενταετές Σχέδιο" ότι το συνολικό ποσοστό αξιοποίησης του άχυρου θα φτάσει το 75% έως το 2013 και θα επιδιώξει να ξεπεράσει το 80% έως το 2015.
Ο τρόπος μετατροπής της ενέργειας από βιομάζα σε υψηλής ποιότητας, καθαρή και βολική ενέργεια έχει γίνει ένα επείγον πρόβλημα που πρέπει να λυθεί. Η τεχνολογία συμπύκνωσης βιομάζας είναι ένας από τους αποτελεσματικούς τρόπους για τη βελτίωση της αποδοτικότητας της καύσης ενέργειας από βιομάζα και τη διευκόλυνση της μεταφοράς. Προς το παρόν, υπάρχουν τέσσερις συνηθισμένοι τύποι εξοπλισμού πυκνής διαμόρφωσης στις εγχώριες και ξένες αγορές: μηχανή σωματιδίων με σπειροειδή εξώθηση, μηχανή σωματιδίων με έμβολο, μηχανή σωματιδίων επίπεδης μήτρας και μηχανή σωματιδίων δακτυλιοειδούς μήτρας. Μεταξύ αυτών, η μηχανή σφαιριδίων δακτυλιοειδούς μήτρας χρησιμοποιείται ευρέως λόγω των χαρακτηριστικών της, όπως η μη ανάγκη θέρμανσης κατά τη λειτουργία, οι ευρείες απαιτήσεις για περιεκτικότητα σε υγρασία πρώτης ύλης (10% έως 30%), η μεγάλη απόδοση μίας μηχανής, η υψηλή πυκνότητα συμπίεσης και το καλό αποτέλεσμα διαμόρφωσης. Ωστόσο, αυτοί οι τύποι μηχανών σφαιριδίων έχουν γενικά μειονεκτήματα όπως η εύκολη φθορά του καλουπιού, η σύντομη διάρκεια ζωής, το υψηλό κόστος συντήρησης και η άβολη αντικατάσταση. Σε απάντηση στις παραπάνω αδυναμίες της μηχανής σφαιριδίων δακτυλιοειδούς μήτρας, ο συγγραφέας πραγματοποίησε ένα ολοκαίνουργιο σχέδιο βελτίωσης στη δομή του καλουπιού διαμόρφωσης και σχεδίασε ένα καλούπι διαμόρφωσης σετ τύπου με μεγάλη διάρκεια ζωής, χαμηλό κόστος συντήρησης και βολική συντήρηση. Εν τω μεταξύ, αυτό το άρθρο διεξήγαγε μια μηχανική ανάλυση του καλουπιού διαμόρφωσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας λειτουργίας του.
1. Βελτίωση του σχεδιασμού της δομής σχηματισμού καλουπιού για κοκκοποιητή καλουπιού δακτυλίου
1.1 Εισαγωγή στη διαδικασία διαμόρφωσης με εξώθηση:Η μηχανή σφαιριδίων με δακτυλιοειδή μήτρα μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: κάθετη και οριζόντια, ανάλογα με τη θέση της δακτυλιοειδούς μήτρας. Ανάλογα με τη μορφή κίνησης, μπορεί να χωριστεί σε δύο διαφορετικές μορφές κίνησης: τον ενεργό κύλινδρο πίεσης με σταθερό δακτυλιοειδές καλούπι και τον ενεργό κύλινδρο πίεσης με κινούμενο δακτυλιοειδές καλούπι. Αυτός ο βελτιωμένος σχεδιασμός στοχεύει κυρίως στη μηχανή σωματιδίων δακτυλιοειδούς καλουπιού με ενεργό κύλινδρο πίεσης και σταθερό δακτυλιοειδές καλούπι ως μορφή κίνησης. Αποτελείται κυρίως από δύο μέρη: έναν μηχανισμό μεταφοράς και έναν μηχανισμό σωματιδίων δακτυλιοειδούς καλουπιού. Το δακτυλιοειδές καλούπι και ο κύλινδρος πίεσης είναι τα δύο βασικά εξαρτήματα της μηχανής σφαιριδίων δακτυλιοειδούς καλουπιού, με πολλές οπές καλουπιού διαμόρφωσης κατανεμημένες γύρω από το δακτυλιοειδές καλούπι, και ο κύλινδρος πίεσης είναι εγκατεστημένος μέσα στο δακτυλιοειδές καλούπι. Ο κύλινδρος πίεσης συνδέεται με τον άξονα μετάδοσης κίνησης και το δακτυλιοειδές καλούπι είναι εγκατεστημένο σε ένα σταθερό βραχίονα. Όταν ο άξονας περιστρέφεται, κινεί τον κύλινδρο πίεσης να περιστραφεί. Αρχή λειτουργίας: Πρώτον, ο μηχανισμός μεταφοράς μεταφέρει το θρυμματισμένο υλικό βιομάζας σε ένα ορισμένο μέγεθος σωματιδίων (3-5 mm) στον θάλαμο συμπίεσης. Στη συνέχεια, ο κινητήρας κινεί τον κύριο άξονα για να περιστρέψει τον κύλινδρο πίεσης και ο κύλινδρος πίεσης κινείται με σταθερή ταχύτητα για να διασκορπίσει ομοιόμορφα το υλικό μεταξύ του κυλίνδρου πίεσης και του δακτυλιοειδούς καλουπιού, προκαλώντας συμπίεση και τριβή του δακτυλιοειδούς καλουπιού με το υλικό, του κυλίνδρου πίεσης με το υλικό και του υλικού με το υλικό. Κατά τη διαδικασία συμπίεσης τριβής, η κυτταρίνη και η ημικυτταρίνη στο υλικό συνδυάζονται μεταξύ τους. Ταυτόχρονα, η θερμότητα που παράγεται από την τριβή συμπίεσης μαλακώνει τη λιγνίνη σε ένα φυσικό συνδετικό υλικό, το οποίο καθιστά την κυτταρίνη, την ημικυτταρίνη και άλλα συστατικά πιο σταθερά συνδεδεμένα μεταξύ τους. Με τη συνεχή πλήρωση των υλικών βιομάζας, η ποσότητα του υλικού που υποβάλλεται σε συμπίεση και τριβή στις οπές διαμόρφωσης του καλουπιού συνεχίζει να αυξάνεται. Ταυτόχρονα, η δύναμη συμπίεσης μεταξύ της βιομάζας συνεχίζει να αυξάνεται και αυτή πυκνώνει συνεχώς και σχηματίζεται στην οπή χύτευσης. Όταν η πίεση εξώθησης είναι μεγαλύτερη από τη δύναμη τριβής, η βιομάζα εξωθείται συνεχώς από τις οπές χύτευσης γύρω από το δακτυλιοειδές καλούπι, σχηματίζοντας καύσιμο χύτευσης βιομάζας με πυκνότητα χύτευσης περίπου 1g/Cm3.
1.2 Φθορά των καλουπιών που σχηματίζουν:Η απόδοση ενός μόνο μηχανήματος της μηχανής pellet είναι μεγάλη, με σχετικά υψηλό βαθμό αυτοματισμού και ισχυρή προσαρμοστικότητα στις πρώτες ύλες. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως για την επεξεργασία διαφόρων πρώτων υλών βιομάζας, κατάλληλη για μεγάλης κλίμακας παραγωγή καυσίμων πυκνής διαμόρφωσης βιομάζας και για την κάλυψη των απαιτήσεων ανάπτυξης της βιομηχανοποίησης καυσίμων πυκνής διαμόρφωσης βιομάζας στο μέλλον. Ως εκ τούτου, η μηχανή pellet καλουπιού δακτυλίου χρησιμοποιείται ευρέως. Λόγω της πιθανής παρουσίας μικρών ποσοτήτων άμμου και άλλων ακαθαρσιών εκτός βιομάζας στο επεξεργασμένο υλικό βιομάζας, είναι πολύ πιθανό να προκαλέσει σημαντική φθορά στο καλούπι δακτυλίου της μηχανής pellet. Η διάρκεια ζωής του καλουπιού δακτυλίου υπολογίζεται με βάση την παραγωγική ικανότητα. Επί του παρόντος, η διάρκεια ζωής του καλουπιού δακτυλίου στην Κίνα είναι μόνο 100-1000 τόνοι.
Η αστοχία του δακτυλιοειδούς καλουπιού συμβαίνει κυρίως στα ακόλουθα τέσσερα φαινόμενα: ① Αφού το δακτυλιοειδές καλούπι λειτουργήσει για ένα χρονικό διάστημα, το εσωτερικό τοίχωμα της οπής του καλουπιού σχηματισμού φθείρεται και το άνοιγμα αυξάνεται, με αποτέλεσμα σημαντική παραμόρφωση του παραγόμενου διαμορφωμένου καυσίμου. ② Η κλίση τροφοδοσίας της οπής μήτρας σχηματισμού του δακτυλιοειδούς καλουπιού φθείρεται, με αποτέλεσμα τη μείωση της ποσότητας υλικού βιομάζας που συμπιέζεται στην οπή της μήτρας, τη μείωση της πίεσης εξώθησης και το εύκολο φράξιμο της οπής της μήτρας σχηματισμού, οδηγώντας σε αστοχία του δακτυλιοειδούς καλουπιού (Σχήμα 2). ③ Μετά την απόσπαση των υλικών του εσωτερικού τοιχώματος, μειώνεται απότομα η ποσότητα εκκένωσης (Σχήμα 3).
④ Μετά τη φθορά της εσωτερικής οπής του καλουπιού δακτυλίου, το πάχος του τοιχώματος μεταξύ των γειτονικών τεμαχίων καλουπιού L γίνεται λεπτότερο, με αποτέλεσμα τη μείωση της δομικής αντοχής του καλουπιού δακτυλίου. Οι ρωγμές είναι επιρρεπείς στο πιο επικίνδυνο τμήμα και καθώς οι ρωγμές συνεχίζουν να επεκτείνονται, εμφανίζεται το φαινόμενο της θραύσης του καλουπιού δακτυλίου. Ο κύριος λόγος για την εύκολη φθορά και τη σύντομη διάρκεια ζωής του καλουπιού δακτυλίου είναι η παράλογη δομή του καλουπιού δακτυλίου διαμόρφωσης (το καλούπι δακτυλίου είναι ενσωματωμένο με τις οπές του καλουπιού διαμόρφωσης). Η ενσωματωμένη δομή των δύο είναι επιρρεπής σε τέτοια αποτελέσματα: μερικές φορές όταν μόνο λίγες οπές καλουπιού διαμόρφωσης του καλουπιού δακτυλίου είναι φθαρμένες και δεν μπορούν να λειτουργήσουν, ολόκληρο το καλούπι δακτυλίου πρέπει να αντικατασταθεί, κάτι που όχι μόνο προκαλεί ταλαιπωρία στην εργασία αντικατάστασης, αλλά προκαλεί επίσης μεγάλη οικονομική σπατάλη και αυξάνει το κόστος συντήρησης.
1.3 Σχεδιασμός Δομικής Βελτίωσης του Μορφοποιητικού ΚαλουπιούΠροκειμένου να παραταθεί η διάρκεια ζωής του καλουπιού δακτυλίου της μηχανής σφαιριδίων, να μειωθεί η φθορά, να διευκολυνθεί η αντικατάσταση και να μειωθεί το κόστος συντήρησης, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ένας ολοκαίνουργιος σχεδιασμός βελτίωσης στη δομή του καλουπιού δακτυλίου. Το ενσωματωμένο καλούπι χύτευσης χρησιμοποιήθηκε στο σχεδιασμό και η βελτιωμένη δομή του θαλάμου συμπίεσης φαίνεται στο Σχήμα 4. Το Σχήμα 5 δείχνει την εγκάρσια τομή του βελτιωμένου καλουπιού χύτευσης.
Αυτός ο βελτιωμένος σχεδιασμός στοχεύει κυρίως στη μηχανή σωματιδίων καλουπιού δακτυλίου με μια μορφή κίνησης ενεργού κυλίνδρου πίεσης και σταθερού καλουπιού δακτυλίου. Το κάτω καλούπι δακτυλίου είναι στερεωμένο στο σώμα και οι δύο κύλινδροι πίεσης συνδέονται με τον κύριο άξονα μέσω μιας πλάκας σύνδεσης. Το καλούπι διαμόρφωσης είναι ενσωματωμένο στο κάτω καλούπι δακτυλίου (χρησιμοποιώντας εφαρμογή παρεμβολής) και το άνω καλούπι δακτυλίου είναι στερεωμένο στο κάτω καλούπι δακτυλίου μέσω μπουλονιών και συσφίγγεται στο καλούπι διαμόρφωσης. Ταυτόχρονα, για να αποφευχθεί η αναπήδηση του καλουπιού διαμόρφωσης λόγω δύναμης μετά την περιστροφή του κυλίνδρου πίεσης και την ακτινική κίνηση κατά μήκος του καλουπιού δακτυλίου, χρησιμοποιούνται βίδες με βίδα για τη στερέωση του καλουπιού διαμόρφωσης στα άνω και κάτω καλούπια δακτυλίου αντίστοιχα. Προκειμένου να μειωθεί η αντίσταση του υλικού που εισέρχεται στην οπή και να διευκολυνθεί η είσοδος στην οπή του καλουπιού. Η κωνική γωνία της οπής τροφοδοσίας του σχεδιασμένου καλουπιού διαμόρφωσης είναι 60 ° έως 120 °.
Ο βελτιωμένος δομικός σχεδιασμός του καλουπιού διαμόρφωσης έχει τα χαρακτηριστικά πολλαπλών κύκλων και μεγάλης διάρκειας ζωής. Όταν η μηχανή σωματιδίων λειτουργεί για ένα χρονικό διάστημα, η απώλεια τριβής προκαλεί το άνοιγμα του καλουπιού διαμόρφωσης να γίνει μεγαλύτερο και να παθητικοποιηθεί. Όταν το φθαρμένο καλούπι διαμόρφωσης αφαιρεθεί και διασταλεί, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή άλλων προδιαγραφών σωματιδίων διαμόρφωσης. Αυτό μπορεί να επιτύχει την επαναχρησιμοποίηση των καλουπιών και να εξοικονομήσει κόστος συντήρησης και αντικατάστασης.
Προκειμένου να παραταθεί η διάρκεια ζωής του κοκκοποιητή και να μειωθεί το κόστος παραγωγής, ο κύλινδρος πίεσης υιοθετεί χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και υψηλό μαγγάνιο με καλή αντοχή στη φθορά, όπως 65Mn. Το καλούπι διαμόρφωσης πρέπει να είναι κατασκευασμένο από κράμα χάλυβα ενανθράκωσης ή κράμα νικελίου-χρωμίου χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, όπως που περιέχει Cr, Mn, Ti, κ.λπ. Λόγω της βελτίωσης του θαλάμου συμπίεσης, η δύναμη τριβής που ασκείται στα άνω και κάτω καλούπια δακτυλίων κατά τη λειτουργία είναι σχετικά μικρή σε σύγκριση με το καλούπι διαμόρφωσης. Επομένως, ο συνηθισμένος χάλυβας άνθρακα, όπως ο χάλυβας 45, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υλικό για τον θάλαμο συμπίεσης. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά ενσωματωμένα καλούπια δακτυλίων διαμόρφωσης, μπορεί να μειώσει τη χρήση ακριβού κράματος χάλυβα, μειώνοντας έτσι το κόστος παραγωγής.
2. Μηχανική ανάλυση του καλουπιού διαμόρφωσης της μηχανής σφαιριδίων καλουπιού δακτυλίου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εργασίας του καλουπιού διαμόρφωσης.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χύτευσης, η λιγνίνη στο υλικό μαλακώνει πλήρως λόγω του περιβάλλοντος υψηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας που δημιουργείται στο καλούπι χύτευσης. Όταν η πίεση εξώθησης δεν αυξάνεται, το υλικό υφίσταται πλαστικοποίηση. Το υλικό ρέει καλά μετά την πλαστικοποίηση, επομένως το μήκος μπορεί να ρυθμιστεί σε d. Το καλούπι διαμόρφωσης θεωρείται δοχείο πίεσης και η τάση στο καλούπι διαμόρφωσης απλοποιείται.
Μέσω της παραπάνω μηχανικής ανάλυσης υπολογισμού, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι για να υπολογιστεί η πίεση σε οποιοδήποτε σημείο μέσα στο καλούπι διαμόρφωσης, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η περιφερειακή παραμόρφωση σε αυτό το σημείο μέσα στο καλούπι διαμόρφωσης. Στη συνέχεια, μπορούν να υπολογιστούν η δύναμη τριβής και η πίεση σε αυτήν τη θέση.
3. Συμπέρασμα
Αυτό το άρθρο προτείνει ένα νέο σχέδιο βελτίωσης της δομής για το καλούπι διαμόρφωσης του σφαιροποιητή δακτυλιοειδών καλουπιών. Η χρήση ενσωματωμένων καλουπιών διαμόρφωσης μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τη φθορά του καλουπιού, να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του καλουπιού, να διευκολύνει την αντικατάσταση και τη συντήρηση και να μειώσει το κόστος παραγωγής. Ταυτόχρονα, πραγματοποιήθηκε μηχανική ανάλυση του καλουπιού διαμόρφωσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εργασίας του, παρέχοντας μια θεωρητική βάση για περαιτέρω έρευνα στο μέλλον.
Ώρα δημοσίευσης: 22 Φεβρουαρίου 2024