Huo Lili 1, 2Tian Yishui 2, Meng Haibo 2, Zhao Lixin 2, Hou Shulin1
Instituto de Energía Rural y Protección del Medio Ambiente, Instituto de Planificación y Diseño, Ministerio de Agricultura, Beijing 100125, China)
El papel analiza la productividad de la brecha del rodillo de moldeo, la velocidad del husillo y el diámetro del agujero de la matriz del tallo de maíz como materia prima, y el consumo de energía por tonelada de combustible El tamaño de partícula, la durabilidad mecánica y la densidad de partículas, etc. Los resultados muestran que la separación entre el rodillo de troquel es sólo de aproximadamente 0,2 mm y el consumo de energía de combustible y la densidad de partícula aumentan con el aumento de la velocidad del husillo Con el fin de garantizar la productividad, la velocidad del husillo debe ser mayor o igual a 160r / min Prueba de diferentes factores, la tasa de formación de combustible de partículas es superior al 95%, la durabilidad mecánica de la máquina, el consumo de combustible es baja, Más del 96%, están en línea con los requerimientos de combustible de pellets de biomasa.
Introducción
El combustible de pellets de biomasa como una energía renovable de alta calidad, tanto como una estufa de cocina rural, horno de calefacción o calderas industriales y otros buenos combustibles, sino también para la planta de energía para proporcionar combustible limpio, no sólo una solución eficaz a los problemas de energía rural, Es propicio para mejorar el medio rural, se encuentra actualmente en nuestro país para promover.
La máquina de moldeo de la biomasa se divide en el rodillo del molde, el tipo espiral, el tipo del émbolo, el etc. Debido a que el rodillo del molde de la biomasa que forma la máquina tiene las ventajas de la alta productividad, buena formación (formando la tarifa más del 95%), , La máquina de moldeo de émbolo en comparación con el estado de trabajo más estable, buena adaptabilidad al material, y sus métodos de procesamiento para cumplir con la planta de energía a carbón en la biomasa de moldeo requisitos de combustible uniforme, puede lograr la alimentación automática industrial, es el foco del desarrollo actual Sin embargo, este equipo todavía tiene problemas de alto consumo de energía.
En la actualidad, la máquina de moldeo de rodillos de moldeo nacionales y extranjeros sólo para el tipo de materias primas, el tamaño de las partículas y el contenido de agua y otros parámetros técnicos.Para el maíz tal como la materia prima del molde rodillo de la máquina, los principales parámetros del impacto de la formación de menos equipos de investigación de parámetros El principio de la investigación se centra principalmente en el principio del tornillo o de la máquina de moldeado del émbolo El principio que forma de la máquina que forma del rodillo del dado es diferente de eso del tipo espiral y tipo del émbolo El diseño estructural antedicho no es conveniente para el molde que forma Máquina.
En este trabajo se analizaron los parámetros principales (diámetro de la hilera, velocidad del husillo, huelgo de troquel de matriz, etc.) de la máquina formadora de rollos de molde de biomasa como materia prima, la productividad de la máquina de moldeo, el consumo de energía del combustible, Formando la tarifa, durabilidad mecánica y densidad de la partícula, y proporcionan la base científica para el diseño del rodillo del molde que forma la máquina.
1 Materiales y métodos
1.1 Equipo de prueba y materias primas
En la región norte, la materia prima de la paja de maíz es muy rica, por lo que este experimento elige la paja de maíz como la materia prima en la ciudad de Lixian ciudad de Daxing Distrito, Beijing.With el molde de rodillos tipo biomasa pellet combustible máquina de moldeo, Durante el funcionamiento, la rotación de la matriz accionada por motor, a través del rodillo de moldeo y la fricción entre la rotación del rodillo de material, el material sujeto, por ejemplo, Extruido y, finalmente, en una forma cilíndrica desde el agujero de la matriz se extruyó continuamente, y luego se instaló en la descarga en la boca de la fresa fija cortada en una cierta longitud del combustible de pellets en el proceso de trabajo de la máquina, Hay un deslizamiento relativo entre, puede jugar el papel de moler las materias primas, así que permita el uso del diámetro ligeramente más grande de las materias primas, que, boquilla del molde, velocidad del huso ajustable, y puede substituir el diámetro diferente de la placa de presión. Máquina de moldear la productividad nominal 80kg / h, potencia del motor del husillo 11kW, velocidad máxima del husillo 200r / min, regulador de frecuencia 50Hz.
(Precisión), el balance de análisis de tipo BSA223SCW (la precisión) es el mismo que el del tipo BSA223SCW, Precision 0.1mg), KER2400 máquina de prueba del tambor, SZ114 máquina vibratoria automática estándar de la pantalla, MH200E hidrómetro electrónico (precisión 0.001g / cm 3) Y así sucesivamente.
1.2 Métodos de prueba
1.2.1 Preparación para el ensayo
En primer lugar, rastrojo de maíz pulverizado en un tamaño de partícula de menos de cribado de 8 mm agitador, vibración después de 30, medido por tamaño de partícula. De prueba tres lotes material pulverizado, respectivamente, para 6, 8, 10 mM de troquel diámetro de orificio de la prueba utilizada, como se muestra en la Tabla 1 . un diagrama se puede extraer: diferentes lotes de materia prima después de la pulverización de tamaño sustancialmente uniforme, más grandes que 6 mm representaron menos del 10% del total de materia prima, un tamaño de partícula entre 3 ~ 6 mm a aproximadamente 20%, menos de tamaño de partícula de 3 mm de mayor que 70% puede ser. satisfacer los requisitos de moldeo. el material pulverizado de forma natural secó paja o humedad tratamiento de acondicionamiento, el contenido de humedad para lograr un moldeo adecuado, un bolsas selladas de copia de seguridad de control de prueba contenido de humedad de alimentación de aproximadamente 20% mientras que el contenido de humedad en la abertura de alimentación de 6 mm de prueba 20% , Es fácil bloquear el molde, así que el contenido de materia prima de la humedad es levemente más arriba.
Modo de uso de una biomasa máquina de ensayo de compresión de combustible pellet de moldeo por rodillo, las partículas de biomasa sólida de acuerdo con el método de muestreo de muestreo de un CEN combustible / TS14778-12005, medir y registrar los datos de prueba pertinentes.
1.2.2 Indicadores de ensayo y métodos de determinación
(1) Productividad proceso de producción normal, a la salida de las partículas Acess máquina de moldeado una vez cada 5 minutos, y luego se pesa. Teniendo en cuenta el contenido de agua de diferentes materiales, aumentar el contenido de humedad se calcula de la fórmula de cálculo coeficiente se
(5) Densidad de partículas Se requiere generalmente que la densidad de las partículas de combustible formadas sea mayor de 1,0 g / cm 3Según el principio de drenaje de Arquímedes, los valores se miden directamente usando un hidrómetro electrónico.
Producción de combustible de pellets en el laboratorio de azulejos colocados 2 ~ 3h, para ser completamente enfriado después de muestreo, la medición de la tasa de moldeo, el contenido de humedad, la durabilidad mecánica y la densidad de partículas.
1.2.3 Diseño experimental
Rendimiento parámetros de la máquina de moldeo por biomasa de pellets de combustible que incluye la velocidad del husillo, die diámetro del orificio de la abertura entre cilindros de troquel, etc. Para la evaluación de rendimiento de la máquina y la calidad del combustible en partículas, la velocidad del husillo, die diámetro del agujero, la brecha rodillo de molde como factores experimentales, investigar su para la productividad, las toneladas de consumo de combustible, la velocidad de conformación, la influencia de la densidad de la durabilidad y la partícula mecánica de las partículas de combustible seleccionado velocidad del husillo 0 ~ 200r / min, el intervalo 20r / min; molde intersticio de laminación 0 ~ 1,5 mm, intervalo de 0,1 mm; seleccione 6, 8, 10 mm de diámetro mueren se realizaron pruebas de molde solo factor. primero, la prueba analógica intersticio de laminación, analizar la influencia de la brecha rodillo de molde de métricas seleccionadas, y luego elegir el mejor valor de diferente diámetro del orificio del troquel y la velocidad del husillo Prueba.
2 Resultados y discusión
2.1 Efecto de la holgura del rodillo del molde
Die diámetro del orificio de 8 mm, velocidad del husillo de 160r / min, el impacto brecha rodillo de molde en la productividad, el consumo de combustible t, durabilidad mecánica, la tasa de formación de muestra en la Figura 2. A medida que aumenta la separación entre cilindros molde, la productividad se reduce, las toneladas de combustible aumento en el consumo de energía, cuando la brecha rodillo de molde es mayor que 1,5 mm, no se espera que el orificio de la matriz, no puede ser moldeado. en el que la brecha rodillo de molde es de 0,2 mm, la máxima productividad, toneladas mínimo de consumo de combustible para 72kW · h / t. despeje es demasiado grande, la fuerza de presión del rodillo de presión de material de tallo se hace pequeña, por lo que la capacidad para agarrar pequeño, el rodillo de impresión no puede ser presionado en el orificio de suministro de matriz, la materia prima en la cámara de moldeo pile, llevando eventualmente a enchufar brecha bloqueo molde Demasiado pequeña, alimentando menos materias primas, baja productividad, fricción, resultando en alto consumo de energía de toneladas de combustible.
Si se instala incorrectamente, puede haber un contacto directo entre el rodillo de molde, acelerará el desgaste del rodillo de molde y reducirá la vida útil.
El espacio del rodillo del molde en la tarifa de moldeo del combustible de la partícula de la biomasa de 0 ~ 0.4m m es mayor que el 95%, superficie de combustible de las partículas de la biomasa comprimida es lisa, no fácil soltar, entre 0.4 ~ 1.0mm, La superficie de las grietas ocasionales, con una tasa de formación del 90% al 95%, mayor que 1 mm, la superficie del combustible de moldeo se vuelve áspera, grietas aumentado, y la tasa de moldeo por compresión de menos del 90%, no cumple con los requisitos de la tasa de moldeo.
La separación del rodillo de troquelado tiene poco efecto sobre la durabilidad mecánica y la densidad de partícula, y puede alcanzar la durabilidad mecánica mayor que 95% y la densidad de partícula es mayor o igual a 1,0 g / cm 3Los requisitos estándar.
En resumen, la mejor gama de la brecha del rodillo de dados es 0 ~ 0,4 mm, que es óptima cuando 0,2 mm.
2.2 Velocidad del husillo y diámetro de la hilera del impacto de la prueba
2.2.1 Productividad
Cuando el diámetro de la matriz es el mismo, la productividad aumenta con el aumento de la velocidad del husillo y la productividad aumenta a baja velocidad. Después de que el aumento de la productividad es lento, su valor es de 80 ~ 100kg / h.Esto es porque la velocidad es demasiado rápido, la presión del rodillo de presión en la materia prima debe ser algunas de las materias primas no pueden apretar rápidamente en el agujero del molde correspondiente, Ambos lados de la extrusión, por lo que la productividad aumentó lentamente.
A la misma velocidad, cuanto mayor sea el diámetro del orificio de la matriz, mayor será la productividad, la velocidad de 160r / min, el diámetro de la matriz de 10 mm de diámetro que el diámetro de 6 mm aumentado en un 25%, lo que se debe a un gran diámetro, , La productividad es relativamente alta.
Pero el diámetro del agujero de la matriz no es demasiado grande o demasiado pequeño, la rotación de alta velocidad, la apertura es demasiado pequeña es difícil de apretar en el agujero del molde en la sala de moldeo, el tiempo de fricción es demasiado largo y producir calor, El diámetro del poro es demasiado grande, el espesor de la matriz no cambia el caso, la tasa de moldeo es difícil de garantizar, y la presión de las partículas sueltas fácilmente.
2.2.2 toneladas de consumo de energía de combustible
Relación entre la prueba como se mide en toneladas de consumo de combustible y la velocidad del husillo y el diámetro de la matriz de 4 toneladas con que aumenta la velocidad de rotación de consumo de combustible. Velocidad mayor que o igual 160r / min, la productividad tiende a aumentar lentamente, el combustible puede toneladas El cambio en el consumo de energía del combustible es menor que 10kW · h / t en el mismo diámetro de la matriz, y el consumo de energía por unidad de tiempo es menor y la energía requerida es más se mejora la productividad, la velocidad de alimentación de combustible para acelerar, la energía para superar la deformación elástica se reduce, el consumo de combustible disminuye tonelada. cuando la abertura es de 10 mm, velocidad del husillo de 180r / min, t es el mínimo consumo de combustible de 71.4kW H / t.
En la misma velocidad, el mayor diámetro del agujero de troquel, menor es la tonelada consumo de combustible. Cuando la velocidad de rotación 160R / min, el consumo de combustible t 10 mm de diámetro agujero de troquel se reduce 42kW · h relación / t de diámetro de 6 mm. Esto es debido al molde El diámetro del agujero es pequeño, el tiempo de la unidad de la alimentación menos, apretón difícil de superar la deformación elástica de las materias primas de la paja requeridas para un consumo de energía más grande.
2.2.3 Velocidad de moldeo del combustible de partículas
Efectos mueren diámetro del orificio y la velocidad de rotación de la tasa de formación de huso representado en la figura 5. Se puede ver, la velocidad del husillo y poco impacto en la relación de matriz de moldeo diámetro del orificio, la tasa de moldeo entre 95% a 99%, mayor que 95% para satisfacer la Solicitud.
2.2.4 Durabilidad de la maquinaria de combustible de partículas
Velocidad del husillo, el diámetro del agujero de troquel del impacto partículas de combustible en la durabilidad mecánica como se muestra en la figura. husillos velocidad y durabilidad propiedades del diámetro de partícula del orificio no es significativa, la durabilidad mecánica de las partículas de combustible es preferiblemente mayor que 96%, en línea con las partículas Requisitos de combustible Velocidad del husillo 180r / min, diámetro del troquel de 8mm, la mejor durabilidad mecánica de combustible de partículas, el mejor valor de 98,3%.
2.2.5 Densidad de partículas
El efecto de la velocidad del husillo y el diámetro del orificio de la boquilla en la densidad de combustible de partículas se muestra en la Figura 7. La densidad de partícula varía de 1,1 a 1,2 g / cm 3Con el aumento de la velocidad del husillo, la densidad de las partículas disminuye ligeramente, el diámetro del agujero de la matriz es pequeño y la densidad de la partícula es grande, lo que se debe al aumento de la velocidad de rotación, Por el contrario, la velocidad del husillo es pequeña, el diámetro del orificio de la boquilla es pequeño, el material es lento, el tiempo de extrusión es largo, la fricción entre el rodillo y la materia prima se agrava Y producir una gran cantidad de calor, lo que resulta en materias primas contenidas en el ablandamiento de la lignina, el aumento de la adhesión, las partículas son de fácil moldeo por compresión, las partículas más compactas.
3 Conclusión
(1) El efecto de la separación del rodillo de molde tiene un efecto significativo en la velocidad de formación, y el efecto en otros índices no es significativo. Cuanto mayor es la separación, menor es la velocidad de formación, la mejor gama es 0 ~ 0,4 mm y el valor óptimo es 0,2 mm.
Con el aumento de la velocidad, aumenta la productividad, se reduce el consumo de energía del combustible, el diámetro del orificio de la boquilla, la alta productividad, el bajo consumo de energía de combustible Con el fin de garantizar la productividad, la velocidad debe ser mayor o igual a 160r / min Con el fin de hacer toneladas de combustible el consumo de energía es baja, el diámetro del troquel debe tomar un valor mayor de 10mm.
(3) el impacto de diversos factores sobre la durabilidad de la maquinaria de combustible granular no es significativo, están en línea con los requisitos de las normas de combustible de partículas.
(4) la velocidad del husillo y el diámetro del orificio de la boquilla tienen cierto impacto sobre la densidad de las partículas, pero poco efecto, la densidad de las partículas es superior a 1,1 g / cm 3Si la densidad de partícula es mayor, la velocidad del husillo debe ser menor y el diámetro del troquel es menor, si el combustible de partícula es solamente requerido, la velocidad del husillo debe aumentarse tanto como sea posible. Estampador grande.
