후유 리리 1, 2티안 이슈이 2, 멩 하이 보 2, 조 리신 2, 하우 슈린1
(1. 중국 공과 대학, 중국 북경 100083) 2. 중국 북경시 농림부 기획 및 디자인 연구소 농촌 에너지 및 환경 보호 연구소 (Institute of Agricultural Energy and Environmental Protection, Institute)
초록 : 바이오 매스 미립자 연료를 생산하는 과정에서 고 에너지 소비 문제를 겨냥하여 본 논문에서는 주형 롤 갭의 생산성, 원재료 인 옥수수 줄기의 스핀들 속도 및 다이 홀 직경, 연료 톤당 에너지 소비량을 분석한다 입자 크기, 기계적 내구성 및 입자 밀도 등은 다이 롤 사이의 갭이 약 0.2mm에 불과하다는 것을 보여 주며, 연료 소비와 입자 밀도는 스핀들 속도의 증가에 따라 증가합니다 생산성을 보장하기 위해 스핀들 속도는 160r / min 이상이어야합니다. 다양한 요소 테스트, 입자 연료 형성 비율이 95 % 이상, 기계의 기계적 내구성, 연료 소비가 적습니다. 96 % 이상, 바이오 매스 펠렛 연료 요구 사항과 일치합니다.
소개
농촌 요리 난로, 가열로 또는 산업 보일러 및 기타 좋은 연료로 고품질의 신 재생 에너지로 바이오 매스 펠렛 연료뿐만 아니라 깨끗한 연료를 제공하는 발전소에 대한뿐만 아니라 농촌 에너지 문제에 효과적인 솔루션뿐만 아니라, 또한 농촌 환경 개선에 도움이되는 것은 현재 우리 나라에서 홍보하는 것입니다.
바이오 매스 성형기는 고 생산성, 95 % 이상의 성형 성, 연속 생산 등의 장점을 가지고 있기 때문에 성형 롤, 나선형, 플런저 타입 등으로 구분됩니다. , 플런저 성형 기계는 작업 상태에 비해 더 안정, 재료에 좋은 적응력, 그리고 그 처리 방법은 바이오 매스 연료 균일 요구 사항에 석탄 - 해고 발전소를 충족, 현재의 개발의 초점이다 산업 자동 먹이를 달성 할 수 있습니다 그러나, 이러한 장비는 여전히 높은 에너지 소비 문제를 가지고있다.
현재, 국내 및 외국 금형 롤 성형 기계는 원료, 입자 크기 및 수분 함량 및 기타 기술적 인 매개 변수의 유형에 대해서만. 기계를 형성하는 금형 롤의 원료로 옥수수 줄기에 대한 연구 장비 매개 변수의 형성의 영향의 주요 매개 변수 연구 원리는 주로 스크류 또는 플런저 성형기의 원리에 초점을 맞추고 있으며, 다이 롤 성형기의 성형 원리는 나선형 및 플런저 형과는 다르다. 상기 구조 설계는 몰드 롤 성형에 적합하지 않다. 기계.
본 논문에서는 옥수수 줄기를 원료로하여 바이오 매스 성형 롤 성형기의 주요 파라미터 (다이 직경, 스핀들 속도, 다이 롤 갭 등)를 시험하였으며, 성형기의 생산성, 연료의 에너지 소비, 연료 성형 속도, 기계적 내구성 및 입자 밀도 및 금형 롤 성형 기계의 설계를위한 과학적 기초를 제공합니다.
1 재료 및 방법
1.1 시험 장비 및 원자재
북부 지역에서는 옥수수 짚 원료가 매우 풍부하므로이 실험은 Lixian 마을, Daxing District, Beijing의 원료로 옥수수 짚을 선택합니다. 금형 롤러 유형의 바이오 매스 펠렛 연료 성형 기계로 주 작업 부품은 수평 디스크 다이와 일치합니다 가압 롤러 중 그림 1 (금형 구멍 직경은 D, 금형 롤 갭은 X)에서 볼 수 있듯이, 모터 구동 금형 회전, 금형 롤러 및 재료 롤러 회전 사이의 마찰, 클램프 된 재료, 압출 성형 후 최종적으로 원통형으로 성형 된 다이 홀을 압출 성형기의 입구에서 일정한 길이로 잘라내어 가압 롤러와 다이에 의해 기계 가공 공정에서 일정한 길이로 절단 상대적인 슬라이딩 사이에 원료 분쇄의 역할을 할 수 있으므로, 금형 롤 갭, 스핀들 속도 조절이 가능하고 압력 플레이트의 다른 직경을 대체 할 수있는 약간 큰 직경의 원재료를 사용할 수 있습니다. 성형기 정격 생산성 80kg / h, 스핀들 모터 출력 11kW, 스핀들 최대 속도 200r / min, 주파수 조절기 50Hz.
(정밀도), BSA223SCW 형 분석 저울 (정밀도)은 BSA223SCW 형과 동일하며, 정밀 0.1mg), KER2400 드럼 시험기, SZ114 표준 자동 진동 스크린 기계, MH200E 전자 비중계 (정밀 0.001g / cm 3) 등등.
1.2 시험 방법
1.2.1 시험 준비
첫째, 옥수수 줄기는 입자 크기가 스크리닝을위한 진동 스크린에 8mm 이하, 진동 30s, 6,8,10mm 다이 구멍 직경 테스트를 위해 각각 스매쉬의 세 배치로 나뉘어 테스트 자료의 입자 크기를 측정, 서로 다른 배치의 입자 크기는 기본적으로 동일하다는 결론을 내릴 수있다. 원료가 분쇄 될 때, 원료는 10 % 미만이고 입자 크기는 10 % 미만이고, 입자 크기는 70 % 미만이다. 성형 요구 사항을 충족합니다. 밀폐 된 가방 뒷면에 적절한 성형 수분 함량을 달성하기 위해 짓 눌린 짚 원료 자연스럽게 공기 또는 습도 처리 후 .20 % 테스트의 원료 수분 함량에 약 20 % .6mm 기공 크기로 테스트 원자재 수분 함량 컨트롤 , 금형을 막기 쉽기 때문에 원료 수분 함량이 약간 높습니다.
압축 시험은 몰드 롤 바이오 매스 입자 연료 성형기를 사용하여 수행되었으며 관련 테스트 데이터는 CEN / TS14778-12005 고체 바이오 매스 펠렛 연료 샘플링 방법에 따라 샘플링되고 기록되었습니다.
1.2.2 시험 지시 및 판정 방법
(1) 생산성 일반 제조 공정에서 성형기의 출구에서 5 분에 한번씩 입자를 취하여 무게를 잰다. 원료의 수분 함량이 다르기 때문에 계산시 수분 계수가 증가한다.
(5) 입자 밀도 일반적으로 형성된 연료 입자의 밀도는 1.0 g / cm보다 커야한다. 3Archimedes 배출 원리에 따르면 값은 전자 비중계를 사용하여 직접 측정됩니다.
실험실 타일에서 펠렛 연료의 생산은 2 ~ 3 시간에 걸쳐 수행되었으며 샘플링 후 완전히 냉각되어 성형 률, 수분 함량, 기계적 내구성 및 입자 밀도를 측정합니다.
1.2.3 실험 설계
바이오 매스 펠릿 연료 성형기의 성능 파라미터는 주로 스핀들 속도, 다이 구멍의 직경 및 몰드 롤의 직경 등을 포함한다. 성형 기계의 성능과 펠릿 연료의 품질을 평가하기 위해 스핀들 속도, 다이 구멍 직경 및 다이 롤 갭을 시험 요소로 취한다. 생산성, 연료 에너지 소비, 성형 율, 입상 연료의 기계적 내구성 및 입자 밀도. 주축 속도는 0 ~ 200r / min, 간격은 20r / min, 다이 롤 간격은 0 ~ 1.5mm, 단일 요소 시험을 수행하기 위해 6, 8, 10mm die hole 직경의 모델을 선택했다. 먼저, 선정 된 index에 대한 die roll gap의 영향을 분석하기 위해 roll gap test를 수행 한 다음 최적 spindle 속도와 die 직경 시험.
2 결과 및 토론
2.1 금형 롤 간격의 영향
다이 직경 8mm, 스핀들 속도 160r / min, 생산성에 대한 몰드 롤 갭, 연료 에너지 소비 톤, 기계적 내구성, 성형 속도 (그림 2 참조). 몰드 롤 간격이 증가하면 생산성이 감소하고 연료 톤 다이 롤 간격이 0.2mm 일 때 생산성이 가장 높고 연료 소비량은 72kW · h / t로 가장 낮으며, 다이 롤 간격이 1.5mm를 넘을 때 1.5mm 이하이다. 압력이 너무 크면, 가압 롤러의 스트로우 원료에 대한 압착력이 작아서 잡는 능력이 작아지고, 가압 롤러가 재료를 성형 구멍으로 가압 할 수 없기 때문에, 원료가 성형 공간에 축적되어 막히게된다. 너무 작아서, 적은 양의 원료를 공급하고, 낮은 생산성, 마찰을 일으켜 연료 톤의 높은 에너지 소비를 초래합니다.
부적절하게 설치되면 금형 롤 사이에 직접 접촉이 생겨 금형 롤 마모가 가속화되고 수명이 단축됩니다.
금형 롤 간격은 0 ~ 0.4mm 바이오 매스 입자 연료 성형 율이 95 % 이상이고, 압축 된 바이오 매스 입자 연료 표면은 매끄럽고 느슨하지 않아 부드럽고 0.4 ~ 1.0mm 사이에서 성형 속도가 점차적으로 감소하고 바이오 매스 입자 90 % ~ 95 %의 성형 율, 1mm 이상, 성형 연료 표면이 거칠어지고, 균열이 증가하며, 압축 성형률이 90 % 미만인 가끔 표면 균열의 표면이 성형 속도 요건을 충족시키지 못한다.
다이 롤 갭은 기계적 내구성 및 입자 밀도에 거의 영향을주지 않으며 95 % 이상의 기계적 내구성을 충족시킬 수 있으며 입자 밀도는 1.0g / cm 이상 3표준 요구 사항.
요약하면 다이 롤 간격의 가장 좋은 범위는 0 ~ 0.4mm이며 0.2mm 일 때 최적입니다.
2.2 시험 충격의 스핀들 속도와 다이 직경
2.2.1 생산성
다이 롤 간격이 0.2mm 일 때, 생산성과 스핀들 속도의 관계는 그림 3에 나와 있습니다. 다이 직경이 같으면 스핀들 속도가 증가함에 따라 생산성이 증가하고 저속에서는 생산성이 증가합니다. 생산성 증가가 느린 경우, 그 값은 80 ~ 100kg / h입니다. 이것은 속도가 너무 빠르기 때문에, 원료에 압력 롤러 압력은 해당 금형 구멍에 신속하게 압착 수없는 원료의 일부가되어야합니다, 압출의 양면은 생산성이 천천히 증가합니다.
같은 속도에서, 다이 구멍의 직경이 클수록 생산성이 높고 160r / min의 속도, 직경이 10mm 인 다이 직경이 직경 6mm보다 25 % 증가하는데 이는 직경이 크고, , 생산성이 상대적으로 높습니다.
그러나 다이 구멍의 직경이 너무 크지 않거나 너무 작지 않은 경우, 고속 회전, 구경이 너무 작아 성형 실의 몰드 구멍으로 압착하기가 어렵다. 마찰 시간이 너무 길어서 원료 증발 속도가 빠르며, 재료가 부드럽고 금형 구멍이 막히게되고, 진창이 발포, 입자 탄화 및 기타 현상을 일으킬 수 있습니다. 구멍 직경이 너무 크고, 금형 두께가 변경되지 않으며, 성형 속도가 보장하기 어렵고 입자의 압력이 쉽게 느슨해집니다.
2.2.2 톤의 연료 에너지 소비
측정 된 연료 소비량은 스핀들 속도와 다이 직경과 관련이있다 그림 4에서 볼 수 있듯이 톤 연료의 에너지 소비는 속도가 증가하고 회전 속도가 160 r / min 이상이되면 생산성 증가가 느려지고, 연료의 에너지 소비 변화는 동일한 다이 직경에서 10kW · h / t 미만이며 단위 시간당 에너지 소비는 적고 요구되는 에너지는 더 많습니다 , 연료 생산성이 향상되고 연료의 에너지가 감소되며 탄성 변형의 에너지 소비가 감소된다. 개구가 10mm이고 스핀들 속도가 180r / min 일 때 가장 낮은 에너지 소비는 71.4kW이다. H / t.
같은 속도에서 다이 구멍의 직경이 클수록 연료 1 톤당 에너지 소비가 낮아집니다. 속도가 160r / min 일 때 다이 구멍 직경 10mm의 연료 소비는 직경 6mm보다 42kW · h / t 감소합니다. 구멍 직경이 작고, 사료의 단위 시간이 적고, 에너지 소비를 크게하기 위해 필요한 짚 원료의 탄성 변형을 극복하기가 어렵습니다.
2.2.3 입자 연료 주조 비율
성형 속도에 대한 다이 직경과 스핀들 속도의 영향을 그림 5에 나타냈다. 스핀들 속도와 다이 직경은 성형 속도에 거의 영향을 미치지 않으며 성형 속도는 95 %와 99 % 사이이며 95 % 요청.
2.2.4 입자 연료 기계 장치 내구성
스핀들 속도와 다이 직경은 그림 6에서와 같이 펠렛 연료의 기계적 내구성에 중요한 영향을 미칩니다. 스핀들 속도와 다이 직경은 입자의 내구성에 중요한 영향을 미치지 않으며 입자 연료 기계적 내구성은 96 % 연료 요구 사항. 스핀들 속도 180r / min, 직경 8mm, 최고의 입자 연료 기계적 내구성, 98.3 %의 최고의 가치.
2.2.5 입자 밀도
스핀들 속도와 다이 구멍 직경이 입자 연료 밀도에 미치는 영향은 그림 7에 나와 있습니다. 입자 밀도는 1.1에서 1.2g / cm까지 다양합니다 3, 스핀들 속도의 증가와 함께, 입자의 밀도는 약간 감소하고, 다이 구멍의 직경은 작고, 입자 밀도는 회전 속도의 증가로 인한 커다란 입자 연료의 요구와 일치한다. 압출 속도가 짧고 압출 입자가 느슨해져 입자 밀도가 낮습니다. 반대로 스핀들 속도가 작고 다이 구멍 직경이 작고 재료가 느리며 압출 시간이 길어서 롤러와 원료 사이의 마찰이 심합니다 그리고 열을 많이 생산, 리그닌의 연화에 포함 된 원료의 결과, 접착력이 증가, 입자 압축 압축하기 쉽고, 입자가 더 컴팩트.
3 결론
(1) 성형 롤 간격의 영향은 성형 속도에 큰 영향을 미치고 다른 인덱스에 미치는 영향은 크지 않습니다. 간격이 클수록 성형 속도가 낮아지고 최적 범위는 0 ~ 0.4mm이고 최적 값은 0.2mm입니다.
(2) 생산성, 스핀들 속도와 다이 구멍의 직경에 연료 에너지 소비 충격의 톤. 속도 증가, 생산성 증가, 연료 에너지 소비의 톤 감소, 다이 홀 직경, 높은 생산성, 낮은 연료 에너지 소비 생산성을 보장하기 위해서는 속도가 160r / min 이상이어야하며, 연료 에너지 소비량이 적게 들기 위해서는 다이 직경이 10mm보다 큰 값을 가져야합니다.
(3) 각 요소가 과립 형 연료 장치의 내구성에 미치는 영향은 중요하지 않으며, 모두 입자 연료의 표준 요구 사항을 충족합니다.
(4) 스핀들 속도와 다이 구멍 직경은 입자 밀도에 일정한 영향을 미치지 만 효과는 거의 없으며 입자 밀도는 1.1g / cm보다 큽니다. 3입자 밀도가 더 높으면 스핀들 속도는 더 작고 다이 직경은 더 작아야하며, 입자 연료 만 필요한 경우 스핀들 속도는 가능한 한 많이 증가시켜야합니다. 대형 스탬퍼.
