En raison de la teneur moindre en substances nocives telles que les cendres, l'azote et le soufre dans la biomasse par rapport à l'énergie minérale, elle présente les caractéristiques de grandes réserves, d'une bonne activité carbonique, d'un allumage facile et de composants hautement volatils.Par conséquent, la biomasse est un combustible énergétique idéal et convient parfaitement à la conversion et à l’utilisation de la combustion.Les cendres résiduelles après la combustion de la biomasse sont riches en nutriments nécessaires aux plantes tels que le phosphore, le calcium, le potassium et le magnésium, elles peuvent donc être utilisées comme engrais pour retourner au champ.Compte tenu des énormes réserves de ressources et des avantages renouvelables uniques de l’énergie de la biomasse, celle-ci est actuellement considérée comme un choix important pour le développement national des nouvelles énergies par les pays du monde entier.La Commission nationale de développement et de réforme de Chine a clairement déclaré dans le « Plan de mise en œuvre pour l'utilisation globale de la paille de culture au cours du 12e plan quinquennal » que le taux d'utilisation globale de la paille atteindra 75 % d'ici 2013 et s'efforcera de dépasser 80 % d'ici. 2015.
Comment convertir l’énergie de la biomasse en une énergie de haute qualité, propre et pratique est devenu un problème urgent à résoudre.La technologie de densification de la biomasse est l’un des moyens efficaces d’améliorer l’efficacité de l’incinération de l’énergie de la biomasse et de faciliter le transport.À l'heure actuelle, il existe quatre types courants d'équipements de formage dense sur les marchés nationaux et étrangers : la machine à particules d'extrusion en spirale, la machine à particules d'estampage à piston, la machine à particules à moule plat et la machine à particules à moule annulaire.Parmi eux, la machine à granulés à moule annulaire est largement utilisée en raison de ses caractéristiques telles que l'absence de chauffage pendant le fonctionnement, les exigences étendues en matière de teneur en humidité des matières premières (10 % à 30 %), la grande production d'une seule machine, la densité de compression élevée et la bonne effet formant.Cependant, ces types de machines à granulés présentent généralement des inconvénients tels qu'une usure facile du moule, une durée de vie courte, des coûts de maintenance élevés et un remplacement peu pratique.En réponse aux défauts ci-dessus de la machine à granulés à moule annulaire, l'auteur a réalisé une toute nouvelle conception améliorée de la structure du moule de formage et a conçu un moule de formage de type fixe avec une longue durée de vie, un faible coût de maintenance et un entretien pratique.Parallèlement, cet article a effectué une analyse mécanique du moule de formage au cours de son processus de travail.
1. Conception améliorée de la structure du moule de formage pour le granulateur à moule annulaire
1.1 Introduction au processus de formage par extrusion :La machine à granulés à filière annulaire peut être divisée en deux types : verticale et horizontale, en fonction de la position de la filière annulaire ;Selon la forme de mouvement, il peut être divisé en deux formes de mouvement différentes : le rouleau presseur actif avec un moule à anneau fixe et le rouleau presseur actif avec un moule annulaire entraîné.Cette conception améliorée est principalement destinée à la machine à particules à moule annulaire avec un rouleau de pression actif et un moule à anneau fixe comme forme de mouvement.Il se compose principalement de deux parties : un mécanisme de transport et un mécanisme de particules de moule annulaire.Le moule annulaire et le rouleau presseur sont les deux composants principaux de la machine à granulés pour moule annulaire, avec de nombreux trous de moule répartis autour du moule annulaire, et le rouleau presseur est installé à l'intérieur du moule annulaire.Le rouleau presseur est relié à la broche de transmission et le moule annulaire est installé sur un support fixe.Lorsque la broche tourne, elle entraîne la rotation du rouleau presseur.Principe de fonctionnement : Premièrement, le mécanisme de transport transporte le matériau de biomasse broyé dans une certaine taille de particule (3-5 mm) dans la chambre de compression.Ensuite, le moteur entraîne l'arbre principal pour faire tourner le rouleau de pression, et le rouleau de pression se déplace à une vitesse constante pour disperser uniformément le matériau entre le rouleau de pression et le moule annulaire, provoquant la compression du moule annulaire et le frottement avec le matériau. , le rouleau presseur avec le matériau et le matériau avec le matériau.Au cours du processus de compression par friction, la cellulose et l'hémicellulose présentes dans le matériau se combinent les unes aux autres.Dans le même temps, la chaleur générée par la friction ramollit la lignine pour en faire un liant naturel, ce qui rend la cellulose, l'hémicellulose et d'autres composants plus fermement liés entre eux.Avec le remplissage continu de matériaux de biomasse, la quantité de matériau soumis à la compression et au frottement dans les trous du moule de formage continue d'augmenter.Dans le même temps, la force de compression entre la biomasse continue d'augmenter, et elle se densifie et se forme continuellement dans le trou de moulage.Lorsque la pression d'extrusion est supérieure à la force de frottement, la biomasse est extrudée en continu depuis les trous de moulage autour du moule annulaire, formant un carburant de moulage de biomasse avec une densité de moulage d'environ 1 g/Cm3.
1.2 Usure des moules de formage :La production unique de la machine à granulés est importante, avec un degré d'automatisation relativement élevé et une forte adaptabilité aux matières premières.Il peut être largement utilisé pour traiter diverses matières premières de biomasse, adapté à la production à grande échelle de carburants de formation dense de biomasse et répondant aux exigences de développement de l'industrialisation future des carburants de formation dense de biomasse.Par conséquent, la machine à granulés à moule annulaire est largement utilisée.En raison de la présence possible de petites quantités de sable et d'autres impuretés non issues de la biomasse dans le matériau de biomasse traité, il est très probable que cela provoque une usure importante du moule annulaire de la machine à granulés.La durée de vie du moule annulaire est calculée en fonction de la capacité de production.Actuellement, la durée de vie du moule annulaire en Chine n'est que de 100 à 1 000 tonnes.
La défaillance du moule annulaire se produit principalement dans les quatre phénomènes suivants : ① Après que le moule annulaire ait fonctionné pendant un certain temps, la paroi interne du trou du moule de formage s'use et l'ouverture augmente, entraînant une déformation importante du combustible formé produit ;② La pente d'alimentation du trou de la matrice de formage du moule annulaire est usée, ce qui entraîne une diminution de la quantité de biomasse pressée dans le trou de la matrice, une diminution de la pression d'extrusion et un blocage facile du trou de la matrice de formage, conduisant à la défaillance du moule annulaire (Figure 2) ;③ Après les matériaux de la paroi intérieure et réduit considérablement la quantité de décharge (Figure 3) ;
④ Après l'usure du trou intérieur du moule annulaire, l'épaisseur de paroi entre les pièces de moule adjacentes L devient plus fine, ce qui entraîne une diminution de la résistance structurelle du moule annulaire.Des fissures sont susceptibles de se produire dans la section la plus dangereuse et, à mesure que les fissures continuent de s'étendre, le phénomène de fracture du moule annulaire se produit.La principale raison de l'usure facile et de la courte durée de vie du moule annulaire est la structure déraisonnable du moule annulaire de formage (le moule annulaire est intégré aux trous du moule de formage).La structure intégrée des deux est sujette à de tels résultats : parfois, lorsque seuls quelques trous du moule annulaire sont usés et ne peuvent pas fonctionner, l'ensemble du moule annulaire doit être remplacé, ce qui non seulement entraîne des inconvénients pour le travail de remplacement, mais entraîne également un gaspillage économique important et augmente les coûts de maintenance.
1.3 Conception d'amélioration structurelle du moule de formageAfin de prolonger la durée de vie du moule annulaire de la machine à granulés, de réduire l'usure, de faciliter le remplacement et de réduire les coûts de maintenance, il est nécessaire de réaliser une toute nouvelle conception d'amélioration de la structure du moule annulaire.Le moule de moulage intégré a été utilisé dans la conception, et la structure améliorée de la chambre de compression est représentée sur la figure 4. La figure 5 montre la vue en coupe transversale du moule de moulage amélioré.
Cette conception améliorée est principalement destinée à la machine à particules à moule annulaire avec une forme de mouvement de rouleau de pression actif et de moule à anneau fixe.Le moule annulaire inférieur est fixé sur le corps et les deux rouleaux presseurs sont reliés à l'arbre principal via une plaque de connexion.Le moule de formage est intégré sur le moule annulaire inférieur (en utilisant un ajustement serré) et le moule annulaire supérieur est fixé sur le moule annulaire inférieur à l'aide de boulons et serré sur le moule de formage.Dans le même temps, afin d'empêcher le moule de formage de rebondir en raison de la force après le retournement du rouleau de pression et son déplacement radial le long du moule annulaire, des vis à tête fraisée sont utilisées pour fixer le moule de formage aux moules annulaires supérieur et inférieur respectivement.Afin de réduire la résistance du matériau entrant dans le trou et de rendre plus pratique l'entrée dans le trou du moule.L'angle conique du trou d'alimentation du moule de formage conçu est de 60° à 120°.
La conception structurelle améliorée du moule de formage présente les caractéristiques d'un cycle multiple et d'une longue durée de vie.Lorsque la machine à particules fonctionne pendant un certain temps, la perte de friction provoque l'agrandissement et la passivation de l'ouverture du moule de formage.Lorsque le moule de formage usé est retiré et déployé, il peut être utilisé pour la production d'autres spécifications de particules de formage.Cela peut permettre la réutilisation des moules et réduire les coûts de maintenance et de remplacement.
Afin de prolonger la durée de vie du granulateur et de réduire les coûts de production, le rouleau presseur adopte un acier à haute teneur en carbone et à haute teneur en manganèse avec une bonne résistance à l'usure, telle que 65Mn.Le moule de formage doit être fabriqué en alliage d'acier cémenté ou en alliage de nickel-chrome à faible teneur en carbone, tel que contenant du Cr, du Mn, du Ti, etc. En raison de l'amélioration de la chambre de compression, la force de frottement subie par les moules à anneaux supérieur et inférieur pendant l'opération est relativement petite par rapport au moule de formage.Par conséquent, l’acier au carbone ordinaire, tel que l’acier 45, peut être utilisé comme matériau pour la chambre de compression.Par rapport aux moules à anneaux de formage intégrés traditionnels, il peut réduire l'utilisation d'acier allié coûteux, réduisant ainsi les coûts de production.
2. Analyse mécanique du moule de formage de la machine à granulés à moule annulaire pendant le processus de travail du moule de formage.
Pendant le processus de moulage, la lignine contenue dans le matériau est complètement ramollie en raison de l'environnement à haute pression et à haute température généré dans le moule de moulage.Lorsque la pression d'extrusion n'augmente pas, le matériau subit une plastification.Le matériau s'écoule bien après plastification, la longueur peut donc être réglée sur d.Le moule de formage est considéré comme un récipient sous pression et les contraintes exercées sur le moule de formage sont simplifiées.
Grâce à l'analyse de calcul mécanique ci-dessus, on peut conclure que pour obtenir la pression en tout point à l'intérieur du moule de formage, il est nécessaire de déterminer la déformation circonférentielle à ce point à l'intérieur du moule de formage.Ensuite, la force de friction et la pression à cet endroit peuvent être calculées.
3. Conclusion
Cet article propose une nouvelle conception d'amélioration structurelle pour le moule de formage du pelletiseur à moule annulaire.L'utilisation de moules de formage intégrés peut réduire efficacement l'usure des moules, prolonger leur durée de vie, faciliter le remplacement et la maintenance et réduire les coûts de production.Dans le même temps, une analyse mécanique a été réalisée sur le moule de formage au cours de son processus de travail, fournissant ainsi une base théorique pour de futures recherches.
Heure de publication : 22 février 2024