Биомассадағы күл, азот және күкірт сияқты зиянды заттардың минералды энергиямен салыстырғанда аз болуына байланысты ол үлкен қорлар, жақсы көміртегі белсенділігі, оңай тұтану және жоғары ұшпа компоненттер сипаттамаларына ие. Сондықтан биомасса өте қолайлы энергия отыны болып табылады және жануды түрлендіру және пайдалану үшін өте қолайлы. Биомассаны жанғаннан кейінгі қалдық күл өсімдіктерге қажетті фосфор, кальций, калий және магний сияқты қоректік заттарға бай, сондықтан оны егістікке қайтару үшін тыңайтқыш ретінде пайдалануға болады. Биомасса энергиясының орасан зор ресурстық қорлары мен бірегей жаңартылатын артықшылықтарын ескере отырып, ол қазіргі уақытта әлем елдері тарапынан ұлттық жаңа энергетиканы дамыту үшін маңызды таңдау болып саналады. Қытайдың Ұлттық даму және реформа комиссиясы «12-ші бесжылдық жоспары кезіндегі дақыл сабанын кешенді пайдалану жоспарын іске асыруда» сабанды кешенді пайдалану деңгейі 2013 жылға қарай 75%-ға жететінін және 2015 жылға қарай 80%-дан асуға ұмтылатынын анық мәлімдеді.
Биомасса энергиясын жоғары сапалы, таза және ыңғайлы энергияға қалай түрлендіру керектігі шешілуі тиіс өзекті мәселеге айналды. Биомассаны тығыздау технологиясы биомасса энергиясын жағу тиімділігін арттырудың және тасымалдауды жеңілдетудің тиімді жолдарының бірі болып табылады. Қазіргі уақытта ішкі және сыртқы нарықтарда тығыз қалыптау жабдықтарының төрт кең таралған түрі бар: спиральды экструзиялық бөлшектер машинасы, поршеньді штамптау бөлшектер машинасы, жалпақ қалыптау бөлшектер машинасы және сақиналы қалыптау бөлшектер машинасы. Олардың ішінде сақиналы қалыптау түйіршік машинасы жұмыс кезінде қыздырудың қажеті жоқтығы, шикізат ылғалдылығына кең талаптар (10%-дан 30%-ға дейін), үлкен бір машина өнімділігі, жоғары қысу тығыздығы және жақсы қалыптау әсері сияқты сипаттамаларына байланысты кеңінен қолданылады. Дегенмен, бұл түйіршік машиналарының әдетте қалыптауды оңай тозу, қысқа қызмет ету мерзімі, жоғары техникалық қызмет көрсету шығындары және ауыстырудың қолайсыздығы сияқты кемшіліктері бар. Сақиналы қалыптау түйіршік машинасының жоғарыда аталған кемшіліктеріне жауап ретінде автор қалыптау қалыптау құрылымына мүлдем жаңа жетілдіру жобасын жасады және ұзақ қызмет ету мерзімі, төмен техникалық қызмет көрсету құны және ыңғайлы техникалық қызмет көрсетуі бар жиынтық типті қалыптау қалыптауын жасады. Сонымен қатар, бұл мақалада қалыптау қалыптау жұмыс процесінде механикалық талдау жүргізілді.
1. Сақиналы қалып грануляторына арналған қалыптау қалыпының құрылымын жақсарту жобасы
1.1 Экструзияны қалыптау процесіне кіріспе:Сақиналы қалып түйіршік машинасын сақиналы қалыптың орналасуына байланысты екі түрге бөлуге болады: тік және көлденең; Қозғалыс түріне сәйкес, оны екі түрлі қозғалыс түріне бөлуге болады: бекітілген сақиналы қалыппен белсенді престеу роликі және жетектелген сақиналы қалыппен белсенді престеу роликі. Бұл жетілдірілген дизайн негізінен қозғалыс формасы ретінде белсенді қысым роликі және бекітілген сақиналы қалыппен сақиналы қалып бөлшектері машинасына бағытталған. Ол негізінен екі бөліктен тұрады: тасымалдау механизмі және сақиналы қалып бөлшектерінің механизмі. Сақиналы қалып және қысым роликі сақиналы қалып түйіршік машинасының екі негізгі компоненті болып табылады, сақиналы қалып айналасында көптеген қалып тесіктері бар, ал қысым роликі сақиналы қалып ішіне орнатылған. Қысым роликі беріліс шпинделіне қосылған, ал сақиналы қалып бекітілген кронштейнге орнатылған. Шпиндель айналғанда, ол қысым роликін айналдыруға мәжбүр етеді. Жұмыс принципі: Біріншіден, тасымалдау механизмі ұсақталған биомасса материалын белгілі бір бөлшектер өлшеміне (3-5 мм) дейін қысу камерасына тасымалдайды. Содан кейін қозғалтқыш негізгі білікті басқарып, қысым роликін айналдырады, ал қысым роликі материалды қысым роликі мен сақиналы қалып арасында біркелкі тарату үшін тұрақты жылдамдықпен қозғалады, бұл сақиналы қалыптың материалмен, қысым роликі материалмен және материалмен үйкеліске ұшырауына әкеледі. Сығу үйкелісі кезінде материалдағы целлюлоза мен гемицеллюлоза бір-бірімен біріктіріледі. Сонымен қатар, сығу үйкелісінен пайда болатын жылу лигнинді табиғи байланыстырғышқа айналдырады, бұл целлюлозаны, гемицеллюлозаны және басқа компоненттерді бір-біріне мықтап байлайды. Биомасса материалдарын үздіксіз толтыру арқылы қалыптау қалып тесіктерінде сығылу мен үйкеліске ұшырайтын материал мөлшері артады. Сонымен қатар, биомасса арасындағы сығылу күші артады және ол қалыптау тесігінде үздіксіз тығыздалып, түзіледі. Экструзия қысымы үйкеліс күшінен үлкен болған кезде, биомасса сақиналы қалып айналасындағы қалыптау тесіктерінен үздіксіз шығарылып, шамамен 1 г/см3 қалыптау тығыздығы бар биомасса қалыптау отынын түзеді.
1.2 Қалыптау қалыптарының тозуы:Түйіршік машинасының бір машиналық өнімділігі үлкен, салыстырмалы түрде жоғары автоматтандыру дәрежесіне және шикізатқа бейімделгіштігі жоғары. Оны әртүрлі биомасса шикізатын өңдеу үшін кеңінен қолдануға болады, биомасса тығыз қалыптау отынын ірі көлемде өндіруге жарамды және болашақта биомасса тығыз қалыптау отынын индустрияландырудың даму талаптарын қанағаттандырады. Сондықтан сақиналы қалып түйіршік машинасы кеңінен қолданылады. Өңделген биомасса материалында аз мөлшерде құм және басқа да биомасса емес қоспалардың болуына байланысты, түйіршік машинасының сақиналы қалыпында айтарлықтай тозу тудыруы мүмкін. Сақиналы қалыптың қызмет ету мерзімі өндірістік қуаттылыққа негізделіп есептеледі. Қазіргі уақытта Қытайдағы сақиналы қалыптың қызмет ету мерзімі небәрі 100-1000 тоннаны құрайды.
Сақиналы қалыптың істен шығуы негізінен келесі төрт құбылыста орын алады: 1 Сақиналы қалып біраз уақыт жұмыс істегеннен кейін, қалыптау қалып тесігінің ішкі қабырғасы тозып, тесік ұлғаяды, нәтижесінде түзілген отын айтарлықтай деформацияланады; 2 Сақиналы қалыптың қалыптау қалып тесігінің қоректену көлбеуі тозып, қалып тесігіне сығылған биомасса материалының мөлшері азаяды, экструзия қысымы төмендейді және қалыптау қалып тесігі оңай бітеліп қалады, бұл сақиналы қалыптың істен шығуына әкеледі (2-сурет); 3 Ішкі қабырға материалдары мен шығарынды мөлшері күрт азаяды (3-сурет);
④ Сақиналы қалыптың ішкі тесігі тозғаннан кейін, көршілес қалып бөліктері L арасындағы қабырға қалыңдығы жұқарады, бұл сақиналы қалыптың құрылымдық беріктігінің төмендеуіне әкеледі. Жарықтар ең қауіпті бөлікте пайда болуы мүмкін, ал жарықтар кеңейе берген сайын сақиналы қалып сынуы құбылысы пайда болады. Сақиналы қалыптың оңай тозуының және қысқа қызмет ету мерзімінің негізгі себебі - қалыптау сақиналы қалыпының негізсіз құрылымы (сақиналы қалып қалыптау қалыбының тесіктерімен біріктірілген). Екеуінің біріктірілген құрылымы осындай нәтижелерге бейім: кейде сақиналы қалыптың бірнеше ғана қалыптау қалыбының тесіктері тозып, жұмыс істей алмаған кезде, сақиналы қалыптың барлығын ауыстыру қажет болады, бұл ауыстыру жұмыстарына қолайсыздық тудырып қана қоймай, сонымен қатар үлкен экономикалық шығындарға әкеледі және техникалық қызмет көрсету шығындарын арттырады.
1.3 Қалыптау қалыпының құрылымдық жетілдіру дизайныҰнтақ машинасының сақиналы қалыпының қызмет ету мерзімін ұзарту, тозуды азайту, ауыстыруды жеңілдету және техникалық қызмет көрсету шығындарын азайту үшін сақиналы қалып құрылымын мүлдем жаңа жетілдіру жобасын жүргізу қажет. Жобалауда ендірілген қалыптау қалыпы пайдаланылды, ал жақсартылған қысу камерасының құрылымы 4-суретте көрсетілген. 5-суретте жақсартылған қалыптау қалыпының көлденең қимасы көрсетілген.
Бұл жақсартылған дизайн негізінен белсенді қысым роликі мен бекітілген сақиналы қалыптан тұратын қозғалыс формасы бар сақиналы қалып бөлшектері машинасына бағытталған. Төменгі сақиналы қалып корпусқа бекітілген, ал екі қысым роликтері негізгі білікке байланыстырушы пластина арқылы қосылған. Қалыптау қалыпы төменгі сақиналы қалыпқа енгізілген (интерференциялық орнатуды пайдаланып), ал жоғарғы сақиналы қалып төменгі сақиналы қалыпқа болттар арқылы бекітіліп, қалыптау қалыпына қысылған. Сонымен қатар, қысым роликі домалап, сақиналы қалып бойымен радиалды қозғалғаннан кейін қалыптау қалыпының күш әсерінен кері серпілуін болдырмау үшін, қалыптау қалыпын жоғарғы және төменгі сақиналы қалыптарға бекіту үшін батып кететін бұрандалар қолданылады. Тесікке кіретін материалдың кедергісін азайту және қалып тесігіне кіруді ыңғайлы ету үшін. Жобаланған қалыптау қалыпының беру тесігінің конустық бұрышы 60°-тан 120°-қа дейін.
Қалыптау қалыпының жақсартылған құрылымдық дизайны көп циклді және ұзақ қызмет ету мерзіміне ие. Бөлшек машинасы белгілі бір уақыт аралығында жұмыс істегенде, үйкеліс жоғалуы қалыптау қалыпының тесігінің үлкейіп, пассивтенуіне әкеледі. Тозған қалыптау қалыпын алып тастап, кеңейткенде, оны қалыптау бөлшектерінің басқа сипаттамаларын өндіру үшін пайдалануға болады. Бұл қалыптарды қайта пайдалануға және техникалық қызмет көрсету мен ауыстыру шығындарын үнемдеуге мүмкіндік береді.
Гранулятордың қызмет ету мерзімін ұзарту және өндіріс шығындарын азайту үшін қысым роликі 65Mn сияқты тозуға төзімділігі жоғары көміртекті жоғары марганецті болатты пайдаланады. Қалыптау қалыптары құрамында Cr, Mn, Ti және т.б. бар қорытпалы карбюрленген болаттан немесе төмен көміртекті никель-хром қорытпасынан жасалуы керек. Сығымдау камерасының жақсаруына байланысты, жұмыс кезінде жоғарғы және төменгі сақиналы қалыптардың үйкеліс күші қалыптау қалыптарымен салыстырғанда салыстырмалы түрде аз. Сондықтан, 45 болат сияқты қарапайым көміртекті болатты қысу камерасы үшін материал ретінде пайдалануға болады. Дәстүрлі интеграцияланған пішіндеу сақиналы қалыптарымен салыстырғанда, ол қымбат қорытпалы болатты пайдалануды азайтып, өндіріс шығындарын төмендетеді.
2. Қалыптау қалыпының жұмыс процесінде сақиналы қалып түйіршік машинасының қалыптау қалыпын механикалық талдау.
Қалыптау процесінде материалдағы лигнин қалыптау қалыпында пайда болатын жоғары қысымды және жоғары температуралы ортаның әсерінен толығымен жұмсарады. Экструзия қысымы артпаған кезде, материал пластификацияға ұшырайды. Пластификациядан кейін материал жақсы ағады, сондықтан ұзындығын d-ге орнатуға болады. Қалыптау қалыптары қысым ыдысы ретінде қарастырылады және қалыптау қалыптарына түсетін кернеу жеңілдетіледі.
Жоғарыда келтірілген механикалық есептеу талдауы арқылы қалыптау қалыпының ішіндегі кез келген нүктедегі қысымды алу үшін қалыптау қалыпының ішіндегі сол нүктедегі шеңберлік деформацияны анықтау қажет деген қорытынды жасауға болады. Содан кейін сол жердегі үйкеліс күші мен қысымды есептеуге болады.
3. Қорытынды
Бұл мақалада сақиналы қалып түйіршіктегішінің қалыптау қалыбының жаңа құрылымдық жетілдіру дизайны ұсынылады. Кіріктірілген қалыптау қалыптарын пайдалану қалып тозуын тиімді түрде азайта алады, қалып циклінің қызмет ету мерзімін ұзарта алады, ауыстыру мен техникалық қызмет көрсетуді жеңілдете алады және өндіріс шығындарын азайта алады. Сонымен қатар, қалыптау қалыбының жұмыс процесінде механикалық талдау жүргізілді, бұл болашақта одан әрі зерттеулер үшін теориялық негіз болды.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 22 ақпан