Debido a las sustancias dañinas más bajas como cenizas, nitrógeno y azufre en la biomasa en comparación con la energía mineral, tiene las características de grandes reservas, buena actividad de carbono, encendido fácil y componentes altos volátiles. Por lo tanto, la biomasa es un combustible de energía muy ideal y es muy adecuado para la conversión y utilización de la combustión. La ceniza residual después de la combustión de biomasa es rica en nutrientes requeridos por plantas como fósforo, calcio, potasio y magnesio, por lo que puede usarse como fertilizante para regresar al campo. Dadas las enormes reservas de recursos y las ventajas renovables únicas de la energía de biomasa, actualmente se considera una opción importante para el desarrollo nacional de energía nueva por parte de los países de todo el mundo. La Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma de China ha declarado claramente en el "Plan de implementación para la utilización integral de la paja de cultivos durante el 12 ° plan quinquenal" que la tasa de utilización integral de la paja alcanzará el 75% para 2013, y se esforzará por superar el 80% para 2015.
Cómo convertir la energía de biomasa en energía de alta calidad, limpia y conveniente se ha convertido en un problema urgente para resolver. La tecnología de densificación de biomasa es una de las formas efectivas de mejorar la eficiencia de la incineración de energía de biomasa y facilitar el transporte. En la actualidad, hay cuatro tipos comunes de equipos de formación densos en los mercados nacionales y extranjeros: máquina de partículas de extrusión espiral, máquina de partículas de estampado de pistón, máquina de partículas de molde plano y máquina de partículas de molde de anillo. Entre ellos, la máquina de pellets de moho de anillo se usa ampliamente debido a sus características, como no tener necesidad de calefacción durante la operación, amplios requisitos para el contenido de humedad de la materia prima (10% a 30%), salida grande de una sola máquina, alta densidad de compresión y buen efecto de formación. Sin embargo, estos tipos de máquinas de pellets generalmente tienen desventajas, como un fácil desgaste de moho, una vida útil corta, altos costos de mantenimiento y un reemplazo inconveniente. En respuesta a las deficiencias anteriores de la máquina de pellets de moho del anillo, el autor ha realizado un nuevo diseño de mejora en la estructura del molde de formación, y diseñó un tipo de molde de formación de vida con larga vida útil, bajo costo de mantenimiento y mantenimiento conveniente. Mientras tanto, este artículo realizó un análisis mecánico del molde de formación durante su proceso de trabajo.
1. Diseño de mejora de la estructura de molde de formación para el granulador de moho de anillo
1.1 Introducción al proceso de formación de extrusión:La máquina de pellets del anillo se puede dividir en dos tipos: vertical y horizontal, dependiendo de la posición del anillo muere; De acuerdo con la forma de movimiento, se puede dividir en dos formas de movimiento diferentes: el rodillo de presión activo con un molde de anillo fijo y el rodillo de presión activo con un molde de anillo impulsado. Este diseño mejorado está dirigido principalmente a la máquina de partículas de molde de anillo con un rodillo de presión activo y un molde de anillo fijo como forma de movimiento. Consiste principalmente en dos partes: un mecanismo de transmisión y un mecanismo de partículas de molde de anillo. El molde del anillo y el rodillo de presión son los dos componentes del núcleo de la máquina de pellets del molde del anillo, con muchos orificios de moho formadores distribuidos alrededor del molde del anillo, y el rodillo de presión está instalado dentro del molde del anillo. El rodillo de presión está conectado al huso de transmisión, y el molde del anillo está instalado en un soporte fijo. Cuando el huso gira, impulsa el rodillo de presión para que gire. Principio de trabajo: en primer lugar, el mecanismo de transmisión transporta el material de biomasa triturada a un cierto tamaño de partícula (3-5 mm) a la cámara de compresión. Luego, el motor impulsa el eje principal para conducir el rodillo de presión para que gire, y el rodillo de presión se mueve a una velocidad constante para dispersar uniformemente el material entre el rodillo de presión y el molde del anillo, lo que hace que el molde del anillo comprime y fricción con el material, el rodillo de presión con el material y el material con el material. Durante el proceso de fricción de exprimción, la celulosa y la hemicelulosa en el material se combinan entre sí. Al mismo tiempo, el calor generado por la fricción de la expulsión suaviza la lignina en un aglutinante natural, que hace que la celulosa, la hemicelulosa y otros componentes se unan más firmemente. Con el relleno continuo de materiales de biomasa, la cantidad de material sometido a compresión y fricción en los agujeros de moho en formación continúa aumentando. Al mismo tiempo, la fuerza de apretón entre la biomasa continúa aumentando, y continuamente densifica y se forma en el orificio de moldeo. Cuando la presión de extrusión es mayor que la fuerza de fricción, la biomasa se extruye continuamente de los agujeros de moldeo alrededor del molde del anillo, formando biomasa moldeando combustible con una densidad de moldeo de aproximadamente 1 g/cm3.
1.2 Desgaste de moldes formadores:La salida de una sola máquina de la máquina de pellets es grande, con un grado relativamente alto de automatización y una fuerte adaptabilidad a las materias primas. Se puede utilizar ampliamente para procesar varias materias primas de biomasa, adecuadas para la producción a gran escala de combustibles de formación densos de biomasa, y cumplir con los requisitos de desarrollo de la industrialización de combustible de formación de biomasa densa en el futuro. Por lo tanto, la máquina de pellets de molde de anillo se usa ampliamente. Debido a la posible presencia de pequeñas cantidades de arena y otras impurezas de no biomasa en el material de biomasa procesada, es muy probable que cause un desgaste significativo en el molde del anillo de la máquina de pellets. La vida útil del molde del anillo se calcula en función de la capacidad de producción. Actualmente, la vida útil del molde del anillo en China es de solo 100-1000t.
La falla del molde del anillo ocurre principalmente en los siguientes cuatro fenómenos: ① Después de que el molde del anillo funciona durante un período de tiempo, la pared interna de la formación del orificio del molde se desgasta y la apertura aumenta, lo que resulta en una deformación significativa del combustible formado producido; ② La pendiente de alimentación del orificio de troquel en formación del molde del anillo está desgastado, lo que resulta en una disminución en la cantidad de material de biomasa exprimido en el orificio del troquel, una disminución en la presión de extrusión y un fácil bloqueo del orificio de troqueles, lo que lleva a la falla del molde del anillo (Figura 2); ③ después de los materiales de la pared interna y reduce bruscamente la cantidad de descarga (Figura 3);
④ Después del desgaste del orificio interno del molde del anillo, el grosor de la pared entre las piezas de molde adyacentes L se vuelve más delgada, lo que resulta en una disminución en la resistencia estructural del molde del anillo. Las grietas son propensas a ocurrir en la sección más peligrosa, y a medida que las grietas continúan extendiéndose, se produce el fenómeno de la fractura del molde del anillo. La razón principal de la fácil desgaste y la vida útil corta del molde del anillo es la estructura irrazonable del molde del anillo de formación (el molde del anillo está integrado con los agujeros de molde de formación). La estructura integrada de los dos es propensa a tales resultados: a veces, cuando solo se usan unos pocos agujeros de moho del molde del anillo y no pueden funcionar, todo el molde del anillo debe reemplazarse, lo que no solo aporta inconvenientes al trabajo de reemplazo, sino que también causa grandes desechos económicos y aumenta los costos de mantenimiento.
1.3 Diseño de mejora estructural del molde de formaciónPara extender la vida útil del molde del anillo de la máquina de pellets, reducir el desgaste, facilitar el reemplazo y reducir los costos de mantenimiento, es necesario llevar a cabo un nuevo diseño de mejora en la estructura del molde del anillo. El molde de moldeo incrustado se utilizó en el diseño, y la estructura mejorada de la cámara de compresión se muestra en la Figura 4. La Figura 5 muestra la vista transversal del molde de moldeo mejorado.
Este diseño mejorado está dirigido principalmente a la máquina de partículas de molde de anillo con una forma de movimiento de rodillo de presión activa y molde de anillo fijo. El molde del anillo inferior se fija en el cuerpo, y los dos rodillos de presión están conectados al eje principal a través de una placa de conexión. El molde de formación está incrustado en el molde del anillo inferior (con un ajuste de interferencia), y el molde del anillo superior se fija en el molde del anillo inferior a través de los pernos y se sujeta al molde de formación. Al mismo tiempo, para evitar que el molde formador se recupere debido a la fuerza después de que el rodillo de presión se extiende y se mueve radialmente a lo largo del molde del anillo, se usan tornillos anticuados para fijar el molde de formación a los moldes de anillo superior e inferior, respectivamente. Para reducir la resistencia del material que ingresa al agujero y hacer que sea más conveniente entrar en el orificio del molde. El ángulo cónico del orificio de alimentación del molde formador diseñado es de 60 ° a 120 °.
El diseño estructural mejorado del molde de formación tiene las características del ciclo múltiple y la larga vida útil. Cuando la máquina de partículas funciona por un período de tiempo, la pérdida de fricción hace que la abertura del molde de formación se haga más grande y paseada. Cuando se elimina y amplía el molde de formación desgastado, se puede utilizar para la producción de otras especificaciones de partículas de formación. Esto puede lograr la reutilización de los mohos y ahorrar costos de mantenimiento y reemplazo.
Para extender la vida útil del granulador y reducir los costos de producción, el rodillo de presión adopta un acero de alto carbono alto en manganeso con buena resistencia al desgaste, como 65mn. El molde de formación debe estar hecho de acero carburado de aleación o aleación de cromo de níquel bajo en carbono, como contener Cr, Mn, Ti, etc. Debido a la mejora de la cámara de compresión, la fuerza de fricción experimentada por los moldes de anillo superior e inferior durante la operación es relativamente pequeña en comparación con el molde de formación. Por lo tanto, el acero de carbono ordinario, como el acero 45, se puede usar como material para la cámara de compresión. En comparación con los moldes de anillo de formación integrados tradicionales, puede reducir el uso de acero de aleación costoso, reduciendo así los costos de producción.
2. Análisis mecánico del molde de formación de la máquina de pellets del molde del anillo durante el proceso de trabajo del molde de formación.
Durante el proceso de moldeo, la lignina en el material se suaviza por completo debido al entorno de alta presión y alta temperatura generada en el molde de moldeo. Cuando la presión de extrusión no aumenta, el material sufre plastificación. El material fluye bien después de la plastificación, por lo que la longitud se puede establecer en d. El molde de formación se considera un recipiente a presión, y se simplifica el estrés en el molde de formación.
A través del análisis de cálculo mecánico anterior, se puede concluir que para obtener la presión en cualquier punto dentro del molde de formación, es necesario determinar la tensión circunferencial en ese punto dentro del molde de formación. Luego, se puede calcular la fuerza y la presión de fricción en ese lugar.
3. Conclusión
Este artículo propone un nuevo diseño de mejora estructural para el molde de formación del moldeador de moho del anillo. El uso de moldes formadores integrados puede reducir efectivamente el desgaste del moho, extender la vida útil del ciclo de moho, facilitar el reemplazo y el mantenimiento, y reducir los costos de producción. Al mismo tiempo, se realizó un análisis mecánico en el molde de formación durante su proceso de trabajo, proporcionando una base teórica para futuras investigaciones en el futuro.
Tiempo de publicación: febrero 22-2024