Дзякуючы меншаму ўтрыманню шкодных рэчываў, такіх як попел, азот і сера, у біямасе ў параўнанні з мінеральнай энергіяй, яна мае характарыстыкі вялікіх запасаў, добрай актыўнасці вугляроду, лёгкага ўзгарання і высокай колькасці лятучых кампанентаў. Такім чынам, біямаса з'яўляецца ідэальным энергетычным палівам і вельмі падыходзіць для пераўтварэння і выкарыстання пры спальванні. Рэшткавы попел пасля спальвання біямасы багаты пажыўнымі рэчывамі, неабходнымі раслінам, такімі як фосфар, кальцый, калій і магній, таму яго можна выкарыстоўваць у якасці ўгнаення для вяртання ў палі. Улічваючы велізарныя рэсурсныя запасы і ўнікальныя перавагі аднаўляльных крыніц энергіі, біямаса ў цяперашні час разглядаецца як важны выбар для развіцця нацыянальнай новай энергетыкі краінамі па ўсім свеце. Нацыянальная камісія па развіцці і рэформах Кітая ў «Плане рэалізацыі комплекснага выкарыстання саломы сельскагаспадарчых культур на працягу 12-й пяцігадовай праграмы» выразна заявіла, што комплексны ўзровень выкарыстання саломы дасягне 75% да 2013 года і будзе імкнуцца перавысіць 80% да 2015 года.
Пераўтварэнне энергіі біямасы ў якасную, чыстую і зручную энергію стала тэрміновай праблемай, якую трэба вырашыць. Тэхналогія ўшчыльнення біямасы — адзін з эфектыўных спосабаў павышэння эфектыўнасці спальвання энергіі біямасы і палягчэння транспарціроўкі. У цяперашні час на ўнутраным і знешнім рынках існуюць чатыры распаўсюджаныя тыпы абсталявання для шчыльнага фармавання: спіральная экструзійная машына для часціц, поршневая штампоўка часціц, машына для плоскіх формаў і машына для кальцавых формаў. Сярод іх гранулятар з кальцавымі формамі шырока выкарыстоўваецца дзякуючы сваім характарыстыкам, такім як адсутнасць неабходнасці награвання падчас працы, шырокія патрабаванні да вільготнасці сыравіны (ад 10% да 30%), вялікая прадукцыйнасць адной машыны, высокая шчыльнасць сціскання і добры эфект фармавання. Аднак гэтыя тыпы гранулятараў звычайна маюць такія недахопы, як лёгкі знос формы, кароткі тэрмін службы, высокія выдаткі на абслугоўванне і нязручнасць замены. У адказ на вышэйзгаданыя недахопы гранулятара з кальцавымі формамі аўтар распрацаваў зусім новую ўдасканаленую канструкцыю формы і распрацаваў форму наборнага тыпу з працяглым тэрмінам службы, нізкімі выдаткамі на абслугоўванне і зручным абслугоўваннем. Тым часам у гэтым артыкуле праведзены механічны аналіз формы падчас яе працы.
1. Паляпшэнне канструкцыі формы для гранулятара кальцавой формы
1.1 Уводзіны ў працэс экструзійнага фармавання:Грануляцыйныя машыны з кальцавой формай можна падзяліць на два тыпы: вертыкальныя і гарызантальныя, у залежнасці ад становішча кальцавой формы. Па форме руху яны могуць быць падзелены на дзве розныя формы руху: актыўны прыціскны ролік з нерухомай кальцавой формай і актыўны прыціскны ролік з прываднай кальцавой формай. Гэтая палепшаная канструкцыя ў асноўным прызначана для грануляцыйнай машыны з кальцавой формай з актыўным прыціскным ролікам і нерухомай кальцавой формай у якасці формы руху. Яна ў асноўным складаецца з дзвюх частак: транспартнага механізму і механізму часціц кальцавой формы. Кальцавая форма і прыціскны ролік з'яўляюцца двума асноўнымі кампанентамі грануляцыйнай машыны з кальцавой формай, з мноствам адтулін для фарміравання, размеркаваных вакол кальцавой формы, і прыціскны ролік усталяваны ўнутры кальцавой формы. Прыціскны ролік злучаны з перадаткавым шпіндзелем, а кальцавая форма ўсталявана на нерухомым кранштэйне. Пры кручэнні шпіндзеля ён прыводзіць у рух прыціскны ролік. Прынцып працы: спачатку транспартны механізм транспартуе здробнены біямасны матэрыял да пэўнага памеру часціц (3-5 мм) у камеру сціскання. Затым рухавік прыводзіць у рух галоўны вал, які круціць прыціскны ролік, а прыціскны ролік рухаецца з пастаяннай хуткасцю, раўнамерна размеркаваўшы матэрыял паміж прыціскным ролікам і кальцавой формай, што прыводзіць да сціскання кальцавой формы і трэння аб матэрыял, прыціскнога роліка аб матэрыял і матэрыялу аб матэрыял. Падчас працэсу трэння пры сцісканні цэлюлоза і геміцэлюлоза ў матэрыяле злучаюцца адна з адной. У той жа час цяпло, якое выпрацоўваецца пры трэнні пры сцісканні, размякчае лігнін і ператварае яго ў натуральнае злучнае рэчыва, што робіць цэлюлозу, геміцэлюлозу і іншыя кампаненты больш трывала звязанымі паміж сабой. Пры бесперапынным запаўненні біямаснымі матэрыяламі колькасць матэрыялу, які падвяргаецца сцісканню і трэнню ў адтулінах формы, працягвае павялічвацца. У той жа час сіла сціскання паміж біямасай працягвае павялічвацца, і яна бесперапынна ўшчыльняецца і фармуецца ў адтуліне формы. Калі ціск экструзіі перавышае сілу трэння, біямаса бесперапынна экструдуецца з адтулін формы вакол кальцавой формы, утвараючы біямаснае паліва для фармавання з шчыльнасцю фармавання каля 1 г/см3.
1.2 Знос формаў:Прадукцыйнасць адной машыны гранулятара вялікая, ступень аўтаматызацыі адносна высокая, а таксама высокая адаптацыя да розных відаў сыравіны. Ён можа шырока выкарыстоўвацца для перапрацоўкі розных відаў біямасавай сыравіны, падыходзіць для буйнамаштабнай вытворчасці шчыльнага біямаснага паліва і адпавядае патрабаванням развіцця індустрыялізацыі шчыльнага біямаснага паліва ў будучыні. Таму гранулятар з кальцавой формай шырока выкарыстоўваецца. З-за магчымай наяўнасці невялікай колькасці пяску і іншых небіямасных прымешак у апрацаванай біямаснай масе, вельмі верагодна, што гэта прывядзе да значнага зносу кальцавой формы гранулятара. Тэрмін службы кальцавой формы разлічваецца ў залежнасці ад вытворчай магутнасці. У цяперашні час тэрмін службы кальцавой формы ў Кітаі складае ўсяго 100-1000 тон.
Разбурэнне кальцавой формы ў асноўным адбываецца па наступных чатырох прычынах: ① Пасля пэўнага часу працы кальцавой формы ўнутраная сценка адтуліны фармавальнай формы зношваецца, а адтуліна павялічваецца, што прыводзіць да значнай дэфармацыі атрыманага сфармаванага паліва; ② Нахіл падачы фармавальнай адтуліны кальцавой формы зношваецца, што прыводзіць да памяншэння колькасці біямасы, якая выціскаецца ў адтуліну формы, зніжэння ціску экструзіі і лёгкага закаркавання фармавальнай адтуліны, што прыводзіць да разбурэння кальцавой формы (малюнак 2); ③ Пасля таго, як унутраная сценка матэрыялу і колькасць выкіду рэзка памяншаюцца (малюнак 3);
④ Пасля зносу ўнутранага адтуліны кальцавой формы таўшчыня сценкі паміж суседнімі дэталямі формы L памяншаецца, што прыводзіць да зніжэння трываласці канструкцыі кальцавой формы. Расколіны схільныя да ўзнікнення ў найбольш небяспечных участках, і па меры пашырэння расколін узнікае з'ява разбурэння кальцавой формы. Асноўнай прычынай лёгкага зносу і кароткага тэрміну службы кальцавой формы з'яўляецца неразумная канструкцыя фармавальнай кальцавой формы (кальцавая форма інтэграваная з адтулінамі фармавальнай формы). Інтэграваная канструкцыя гэтых двух схільная да такіх вынікаў: часам, калі зношаныя толькі некалькі фармавальных адтулін кальцавой формы і не могуць працаваць, неабходна замяніць усю кальцавую форму, што не толькі стварае нязручнасці пры замене, але і прыводзіць да вялікіх эканамічных страт і павялічвае выдаткі на абслугоўванне.
1.3 Канструкцыя структурнага паляпшэння формы для фарміраванняКаб падоўжыць тэрмін службы кальцавой формы гранулятара, паменшыць знос, спрасціць замену і знізіць выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне, неабходна ўкараніць новую канструкцыю кальцавой формы. У канструкцыі была выкарыстана ўбудаваная форма для фармавання, а палепшаная канструкцыя камеры сціскання паказана на малюнку 4. На малюнку 5 паказаны папярочны разрэз палепшанай формы для фармавання.
Гэтая палепшаная канструкцыя ў асноўным прызначана для вытворчасці часціц у форме кальцавой формы з рухомай формай актыўнага прыціскнога роліка і нерухомай кальцавой формы. Ніжняя кальцавая форма замацавана на корпусе, а два прыціскныя ролікі злучаны з галоўным валам праз злучальную пласціну. Фармавальная форма ўсталявана на ніжнюю кальцавую форму (з нацягам), а верхняя кальцавая форма замацавана на ніжняй кальцавой форме з дапамогай нітаў і заціснута на фармовачнай форме. Адначасова, каб прадухіліць адскок фармовачнай формы з-за сілы пасля таго, як прыціскны ролік перакаціцца і рухаецца радыяльна ўздоўж кальцавой формы, для мацавання фармовачнай формы да верхняй і ніжняй кальцавых формаў адпаведна выкарыстоўваюцца шрубы з патаемнай галоўкай. Каб паменшыць супраціўленне матэрыялу, які трапляе ў адтуліну, і зрабіць яго ўваход у адтуліну формы больш зручным, канічны вугал падачы распрацаванай фармовачнай формы складае ад 60° да 120°.
Палепшаная канструкцыя фармавальнай формы мае характарыстыкі шматцыклавай працы і працяглага тэрміну службы. Калі машына для апрацоўкі часціц працуе пэўны час, страты на трэнне прыводзяць да павелічэння адтуліны фармавальнай формы і яе пасівацыі. Калі зношаную фармавальную форму выняць і пашырыць, яе можна выкарыстоўваць для вытворчасці часціц іншых характарыстык. Гэта дазваляе дасягнуць паўторнага выкарыстання формаў і зэканоміць выдаткі на абслугоўванне і замену.
Каб падоўжыць тэрмін службы гранулятара і знізіць вытворчыя выдаткі, прыціскны ролік выкарыстоўвае высокавугляродзістую высокамарганцавую сталь з добрай зносаўстойлівасцю, напрыклад, 65Mn. Форма для фармавання павінна быць выраблена з легаванай цэментаванай сталі або нізкавугляродзістага нікель-хромавага сплаву, напрыклад, з утрыманнем Cr, Mn, Ti і г.д. Дзякуючы ўдасканаленню камеры сціскання, сіла трэння, якая ўздзейнічае на верхнюю і ніжнюю кольцы формы падчас працы, адносна невялікая ў параўнанні з формай для фармавання. Такім чынам, у якасці матэрыялу для камеры сціскання можна выкарыстоўваць звычайную вугляродзістую сталь, напрыклад, сталь 45. У параўнанні з традыцыйнымі інтэграванымі формамі для фармавання, гэта дазваляе скараціць выкарыстанне дарагой легаванай сталі, тым самым зніжаючы вытворчыя выдаткі.
2. Механічны аналіз фармавальнай формы грануляцыйнай машыны з кальцавым пресс-формай падчас працоўнага працэсу фармавальнай формы.
Падчас працэсу фармавання лігнін у матэрыяле цалкам размякчаецца з-за высокага ціску і высокай тэмпературы, якія ствараюцца ў фармавальнай форме. Калі ціск экструзіі не павялічваецца, матэрыял падвяргаецца пластыфікацыі. Пасля пластыфікацыі матэрыял добра цячэ, таму даўжыню можна ўсталяваць роўнай d. Фармавальная форма разглядаецца як пасудзіна пад ціскам, і нагрузка на форму спрашчаецца.
Зыходзячы з вышэйзгаданага аналізу механічных разлікаў, можна зрабіць выснову, што для атрымання ціску ў любой кропцы ўнутры формы неабходна вызначыць акружную дэфармацыю ў гэтай кропцы ўнутры формы. Затым можна разлічыць сілу трэння і ціск у гэтым месцы.
3. Заключэнне
У гэтым артыкуле прапануецца новая канструкцыя паляпшэння формы для фармавання кальцавога гранулятара. Выкарыстанне ўбудаваных формаў можа эфектыўна знізіць знос формы, падоўжыць тэрмін службы формы, спрасціць замену і абслугоўванне, а таксама знізіць вытворчыя выдаткі. Адначасова быў праведзены механічны аналіз формы падчас яе працы, што забяспечвае тэарэтычную аснову для далейшых даследаванняў у будучыні.
Час публікацыі: 22 лютага 2024 г.