ونظرًا لانخفاض المواد الضارة مثل الرماد والنيتروجين والكبريت في الكتلة الحيوية مقارنة بالطاقة المعدنية، فهي تتميز بخصائص الاحتياطيات الكبيرة، والنشاط الكربوني الجيد، وسهولة الاشتعال، والمكونات العالية التطاير.لذلك، تعتبر الكتلة الحيوية وقود طاقة مثاليًا جدًا ومناسبة جدًا لتحويل الاحتراق والاستفادة منه.الرماد المتبقي بعد احتراق الكتلة الحيوية غني بالمواد المغذية التي تحتاجها النباتات مثل الفوسفور والكالسيوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم، لذلك يمكن استخدامه كسماد للعودة إلى الحقل.ونظرًا لاحتياطيات الموارد الهائلة والمزايا المتجددة الفريدة لطاقة الكتلة الحيوية، فإنها تعتبر حاليًا خيارًا مهمًا لتطوير الطاقة الوطنية الجديدة من قبل البلدان حول العالم.ذكرت اللجنة الوطنية للتنمية والإصلاح في الصين بوضوح في "خطة التنفيذ للاستخدام الشامل لقش المحاصيل خلال الخطة الخمسية الثانية عشرة" أن معدل الاستخدام الشامل للقش سيصل إلى 75% بحلول عام 2013، ويسعى إلى تجاوز 80% بحلول عام 2013. 2015.
أصبحت كيفية تحويل طاقة الكتلة الحيوية إلى طاقة عالية الجودة ونظيفة ومريحة مشكلة ملحة يجب حلها.تعد تقنية تكثيف الكتلة الحيوية إحدى الطرق الفعالة لتحسين كفاءة حرق طاقة الكتلة الحيوية وتسهيل النقل.في الوقت الحاضر، هناك أربعة أنواع شائعة من معدات التشكيل الكثيفة في الأسواق المحلية والأجنبية: آلة البثق الحلزوني للجسيمات، آلة ختم الجسيمات المكبس، آلة الجسيمات ذات القالب المسطح، وآلة الجسيمات ذات القالب الدائري.من بينها، يتم استخدام آلة كريات القالب الدائري على نطاق واسع نظرًا لخصائصها مثل عدم الحاجة للتسخين أثناء التشغيل، والمتطلبات الواسعة لمحتوى رطوبة المواد الخام (10٪ إلى 30٪)، وإنتاج الآلة المفردة الكبيرة، وكثافة الضغط العالية، والجودة الجيدة. تأثير التشكيل.ومع ذلك، فإن هذه الأنواع من آلات الحبيبات عمومًا لها عيوب مثل سهولة تآكل القالب، وعمر الخدمة القصير، وتكاليف الصيانة العالية، والاستبدال غير المناسب.استجابةً لأوجه القصور المذكورة أعلاه في آلة حبيبات القالب الدائري، قام المؤلف بتصميم تحسين جديد تمامًا على هيكل قالب التشكيل، وصمم قالب تشكيل من النوع المحدد مع عمر خدمة طويل، وتكلفة صيانة منخفضة، وصيانة مريحة.وفي الوقت نفسه، أجرت هذه المقالة تحليلًا ميكانيكيًا لقالب التشكيل أثناء عملية التشغيل.
1. تحسين تصميم هيكل قالب التشكيل لمحبب القالب الدائري
1.1 مقدمة لعملية تشكيل البثق:يمكن تقسيم آلة تصنيع القوالب الدائرية إلى نوعين: عمودي وأفقي، اعتمادًا على موضع القالب الدائري؛وفقا لشكل الحركة، يمكن تقسيمها إلى شكلين مختلفين من الحركة: أسطوانة الضغط النشطة مع قالب حلقة ثابتة وأسطوانة الضغط النشطة مع قالب حلقة مدفوعة.يهدف هذا التصميم المحسن بشكل أساسي إلى آلة جسيمات القالب الدائري مع أسطوانة ضغط نشطة وقالب حلقي ثابت كشكل متحرك.يتكون بشكل أساسي من جزأين: آلية النقل وآلية جسيمات القالب الدائري.القالب الدائري وأسطوانة الضغط هما المكونان الأساسيان لآلة حبيبات القالب الدائري، مع العديد من فتحات القالب الموزعة حول القالب الدائري، ويتم تثبيت أسطوانة الضغط داخل القالب الدائري.يتم توصيل أسطوانة الضغط بمغزل ناقل الحركة، ويتم تثبيت القالب الدائري على حامل ثابت.عندما يدور المغزل، فإنه يدفع أسطوانة الضغط للدوران.مبدأ العمل: أولاً، تقوم آلية النقل بنقل مادة الكتلة الحيوية المسحوقة إلى حجم جسيم معين (3-5 مم) إلى غرفة الضغط.بعد ذلك، يقوم المحرك بتشغيل العمود الرئيسي لدفع أسطوانة الضغط للدوران، وتتحرك أسطوانة الضغط بسرعة ثابتة لتوزيع المادة بالتساوي بين أسطوانة الضغط والقالب الدائري، مما يتسبب في ضغط القالب الدائري واحتكاكه بالمادة ، بكرة الضغط مع المادة، والمادة مع المادة.أثناء عملية الضغط على الاحتكاك، يتحد السليلوز والهيمسيلولوز الموجود في المادة مع بعضهما البعض.وفي الوقت نفسه، تعمل الحرارة المتولدة عن طريق الاحتكاك على تليين اللجنين وتحويله إلى مادة رابطة طبيعية، مما يجعل السليلوز والهيمسيلولوز والمكونات الأخرى مرتبطة ببعضها البعض بشكل أكثر قوة.مع التعبئة المستمرة لمواد الكتلة الحيوية، تستمر كمية المواد المعرضة للضغط والاحتكاك في فتحات القالب في الزيادة.وفي الوقت نفسه، تستمر قوة الضغط بين الكتلة الحيوية في الزيادة، وتتكثف بشكل مستمر وتتشكل في فتحة التشكيل.عندما يكون ضغط البثق أكبر من قوة الاحتكاك، يتم بثق الكتلة الحيوية بشكل مستمر من فتحات القولبة حول القالب الدائري، مما يشكل وقود قولبة الكتلة الحيوية بكثافة قولبة تبلغ حوالي 1 جم / سم 3.
1.2 تآكل قوالب التشكيل:إن إنتاج الآلة الواحدة لآلة الحبيبات كبير، مع درجة عالية نسبيًا من الأتمتة وقدرة قوية على التكيف مع المواد الخام.يمكن استخدامه على نطاق واسع لمعالجة المواد الخام المختلفة للكتلة الحيوية، ومناسب للإنتاج على نطاق واسع من وقود تشكيل الكتلة الحيوية الكثيف، وتلبية متطلبات تطوير تصنيع وقود الكتلة الحيوية الكثيفة في المستقبل.لذلك، يتم استخدام آلة بيليه القالب الدائري على نطاق واسع.نظرًا لاحتمال وجود كميات صغيرة من الرمل والشوائب الأخرى غير المتعلقة بالكتلة الحيوية في مادة الكتلة الحيوية المعالجة، فمن المحتمل جدًا أن يسبب تآكلًا كبيرًا في القالب الدائري لآلة الحبيبات.يتم حساب عمر الخدمة للقالب الدائري على أساس القدرة الإنتاجية.حاليًا، عمر الخدمة للقالب الدائري في الصين هو 100-1000 طن فقط.
يحدث فشل القالب الدائري بشكل رئيسي في الظواهر الأربع التالية: ① بعد أن يعمل القالب الدائري لفترة من الوقت، يتآكل الجدار الداخلي لثقب قالب التشكيل وتزداد الفتحة، مما يؤدي إلى تشوه كبير في الوقود المشكل المنتج؛② يتم تآكل منحدر التغذية الخاص بثقب قالب التشكيل للقالب الدائري، مما يؤدي إلى انخفاض في كمية مادة الكتلة الحيوية المضغوطة في ثقب القالب، وانخفاض ضغط البثق، وسهولة انسداد ثقب القالب، مما يؤدي إلى فشل القالب الدائري (الشكل 2)؛③ بعد مواد الجدار الداخلي ويقلل بشكل حاد من كمية التفريغ (الشكل 3)؛
④ بعد تآكل الثقب الداخلي للقالب الدائري، يصبح سمك الجدار بين قطع القالب المجاورة L أرق، مما يؤدي إلى انخفاض القوة الهيكلية للقالب الدائري.تكون الشقوق عرضة لحدوث القسم الأكثر خطورة، ومع استمرار اتساع الشقوق تحدث ظاهرة كسر القالب الدائري.السبب الرئيسي لسهولة التآكل وعمر الخدمة القصير للقالب الدائري هو الهيكل غير المعقول لقالب التشكيل الدائري (القالب الدائري مدمج مع فتحات قالب التشكيل).الهيكل المتكامل للاثنين عرضة لمثل هذه النتائج: في بعض الأحيان عندما يتم تآكل عدد قليل فقط من فتحات القالب في القالب الدائري ولا يمكن أن تعمل، يجب استبدال القالب الدائري بالكامل، الأمر الذي لا يؤدي فقط إلى إزعاج عمل الاستبدال، ولكنه يسبب أيضًا هدرًا اقتصاديًا كبيرًا ويزيد من تكاليف الصيانة.
1.3 تصميم التحسين الهيكلي لتشكيل القالبمن أجل إطالة عمر خدمة القالب الدائري لآلة الحبيبات، وتقليل التآكل، وتسهيل الاستبدال، وتقليل تكاليف الصيانة، من الضروري تنفيذ تصميم تحسين جديد تمامًا لهيكل القالب الدائري.تم استخدام قالب القولبة المضمن في التصميم، ويظهر هيكل غرفة الضغط المحسن في الشكل 4. ويبين الشكل 5 عرض المقطع العرضي لقالب القولبة المحسن.
يهدف هذا التصميم المحسن بشكل أساسي إلى آلة جسيمات القالب الدائري مع شكل حركة من أسطوانة الضغط النشطة والقالب الدائري الثابت.يتم تثبيت القالب الدائري السفلي على الجسم، ويتم توصيل بكرتي الضغط بالعمود الرئيسي من خلال لوحة التوصيل.يتم دمج قالب التشكيل في قالب الحلقة السفلية (باستخدام تناسب التداخل)، ويتم تثبيت قالب الحلقة العلوية على قالب الحلقة السفلية من خلال البراغي ويتم تثبيته على قالب التشكيل.في نفس الوقت، من أجل منع قالب التشكيل من الارتداد بسبب القوة بعد أن تدور أسطوانة الضغط وتتحرك بشكل قطري على طول القالب الدائري، يتم استخدام براغي غاطسة لتثبيت قالب التشكيل في قوالب الحلقة العلوية والسفلية على التوالي.من أجل تقليل مقاومة المادة التي تدخل الثقب وجعل الدخول إلى ثقب القالب أكثر ملاءمة.الزاوية المخروطية لفتحة التغذية لقالب التشكيل المصمم هي من 60 درجة إلى 120 درجة.
يتميز التصميم الهيكلي المحسن لقالب التشكيل بخصائص الدورة المتعددة وعمر الخدمة الطويل.عندما تعمل آلة الجسيمات لفترة من الوقت، فإن فقدان الاحتكاك يتسبب في أن تصبح فتحة قالب التشكيل أكبر وتخميلها.عندما تتم إزالة قالب التشكيل البالي وتوسيعه، يمكن استخدامه لإنتاج مواصفات أخرى لتشكيل الجسيمات.وهذا يمكن أن يحقق إعادة استخدام القوالب وتوفير تكاليف الصيانة والاستبدال.
من أجل إطالة عمر خدمة آلة التحبيب وتقليل تكاليف الإنتاج، فإن أسطوانة الضغط تستخدم فولاذ منغنيز عالي الكربون مع مقاومة جيدة للتآكل، مثل 65Mn.يجب أن يكون قالب التشكيل مصنوعًا من سبائك الفولاذ المكربن أو سبائك النيكل والكروم منخفضة الكربون، مثل التي تحتوي على Cr، Mn، Ti، إلخ. نظرًا لتحسين غرفة الضغط، فإن قوة الاحتكاك التي تتعرض لها قوالب الحلقة العلوية والسفلية أثناء العملية صغيرة نسبيًا مقارنة بقالب التشكيل.لذلك، يمكن استخدام الفولاذ الكربوني العادي، مثل الفولاذ 45، كمواد لغرفة الضغط.بالمقارنة مع القوالب الحلقية المتكاملة التقليدية، يمكنها تقليل استخدام سبائك الفولاذ الباهظة الثمن، وبالتالي خفض تكاليف الإنتاج.
2. التحليل الميكانيكي لقالب التشكيل لآلة بيليه القالب الدائري أثناء عملية عمل قالب التشكيل.
أثناء عملية التشكيل، يتم تخفيف اللجنين الموجود في المادة تمامًا بسبب بيئة الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية المتولدة في قالب التشكيل.عندما لا يتزايد ضغط البثق، تخضع المادة للتلدين.تتدفق المادة جيدًا بعد التلدين، لذا يمكن ضبط الطول على d.يعتبر قالب التشكيل بمثابة وعاء ضغط، ويتم تبسيط الضغط على قالب التشكيل.
من خلال تحليل الحساب الميكانيكي أعلاه، يمكن استنتاج أنه من أجل الحصول على الضغط عند أي نقطة داخل قالب التشكيل، من الضروري تحديد الانفعال المحيطي عند تلك النقطة داخل قالب التشكيل.ومن ثم، يمكن حساب قوة الاحتكاك والضغط في ذلك الموقع.
3 - الخلاصة
تقترح هذه المقالة تصميمًا جديدًا للتحسين الهيكلي لقالب تشكيل آلة تكوير القالب الدائري.إن استخدام قوالب التشكيل المدمجة يمكن أن يقلل بشكل فعال من تآكل القالب، ويطيل عمر دورة القالب، ويسهل الاستبدال والصيانة، ويقلل من تكاليف الإنتاج.وفي الوقت نفسه، تم إجراء التحليل الميكانيكي على قالب التشكيل أثناء عملية التشغيل، مما يوفر أساسًا نظريًا لمزيد من البحث في المستقبل.
وقت النشر: 22 فبراير 2024