ბიომასაში ისეთი მავნე ნივთიერებების დაბალი შემცველობის გამო, როგორიცაა ნაცარი, აზოტი და გოგირდი, მინერალურ ენერგიასთან შედარებით, მას ახასიათებს დიდი მარაგები, კარგი ნახშირბადის აქტივობა, ადვილად აალებადი და მაღალი აქროლადი კომპონენტები. ამიტომ, ბიომასა იდეალური ენერგეტიკული საწვავია და ძალიან შესაფერისია წვის გარდაქმნისა და გამოყენებისთვის. ბიომასის წვის შემდეგ ნარჩენი ნაცარი მდიდარია მცენარეებისთვის საჭირო საკვები ნივთიერებებით, როგორიცაა ფოსფორი, კალციუმი, კალიუმი და მაგნიუმი, ამიტომ მისი გამოყენება შესაძლებელია სასუქად მინდორში დასაბრუნებლად. უზარმაზარი რესურსების მარაგისა და ბიომასის ენერგიის უნიკალური განახლებადი უპირატესობების გათვალისწინებით, ამჟამად მსოფლიოს ქვეყნები მას ახალი ენერგეტიკული განვითარების მნიშვნელოვან არჩევნად მიიჩნევენ. ჩინეთის ეროვნული განვითარებისა და რეფორმების კომისიამ „მე-12 ხუთწლიანი გეგმის განმავლობაში მოსავლის ჩალის ყოვლისმომცველი გამოყენების განხორციელების გეგმაში“ ნათლად განაცხადა, რომ ჩალის ყოვლისმომცველი გამოყენების მაჩვენებელი 2013 წლისთვის 75%-ს მიაღწევს და 2015 წლისთვის 80%-ს გადააჭარბებს.
ბიომასის ენერგიის მაღალი ხარისხის, სუფთა და მოსახერხებელ ენერგიად გარდაქმნის საკითხი გადაუდებელ გადასაჭრელ პრობლემად იქცა. ბიომასის დეკონსიფიკაციის ტექნოლოგია ბიომასის ენერგიის დაწვის ეფექტურობის გაუმჯობესებისა და ტრანსპორტირების გამარტივების ერთ-ერთი ეფექტური გზაა. ამჟამად, შიდა და საგარეო ბაზრებზე მკვრივი ფორმირების აღჭურვილობის ოთხი გავრცელებული ტიპი არსებობს: სპირალური ექსტრუზიის ნაწილაკების მანქანა, დგუშისებრი ჭედვის ნაწილაკების მანქანა, ბრტყელი ყალიბის ნაწილაკების მანქანა და რგოლისებრი ყალიბის ნაწილაკების მანქანა. მათ შორის, რგოლისებრი ყალიბის გრანულების მანქანა ფართოდ გამოიყენება მისი მახასიათებლების გამო, როგორიცაა მუშაობის დროს გათბობის საჭიროება, ნედლეულის ტენიანობის ფართო მოთხოვნები (10%-დან 30%-მდე), ერთი მანქანის დიდი გამომავალი, მაღალი შეკუმშვის სიმკვრივე და კარგი ფორმირების ეფექტი. თუმცა, ამ ტიპის გრანულების მანქანებს ზოგადად აქვთ ისეთი ნაკლოვანებები, როგორიცაა ყალიბის ადვილად ცვეთა, მოკლე მომსახურების ვადა, მაღალი მოვლა-პატრონობის ხარჯები და ჩანაცვლების მოუხერხებლობა. რგოლისებრი ყალიბის გრანულების მანქანის ზემოთ ჩამოთვლილი ნაკლოვანებების საპასუხოდ, ავტორმა შექმნა ფორმირების ყალიბის სტრუქტურის სრულიად ახალი გაუმჯობესების დიზაინი და შექმნა კომპლექტური ტიპის ფორმირების ყალიბი ხანგრძლივი მომსახურების ხანგრძლივობით, დაბალი მოვლა-პატრონობის ხარჯებით და მოსახერხებელი მოვლა-პატრონობით. ამასობაში, ამ სტატიაში ჩატარდა ფორმირების ყალიბის მექანიკური ანალიზი მისი მუშაობის პროცესში.
1. რგოლისებრი ყალიბის გრანულატორისთვის ფორმირების ყალიბის სტრუქტურის გაუმჯობესებული დიზაინი
1.1 ექსტრუზიული ფორმირების პროცესის შესავალი:რგოლისებრი შტამპის პოზიციის მიხედვით, გრანულების მანქანა შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად: ვერტიკალურად და ჰორიზონტალურად; მოძრაობის ფორმის მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს მოძრაობის ორ სხვადასხვა ფორმად: აქტიური დაწნეხვის ლილვაკი ფიქსირებული რგოლისებრი ყალიბით და აქტიური დაწნეხვის ლილვაკი ამოძრავებული რგოლისებრი ყალიბით. ეს გაუმჯობესებული დიზაინი ძირითადად მიმართულია რგოლისებრი ყალიბის ნაწილაკების მანქანაზე აქტიური წნევის ლილვაკით და ფიქსირებული რგოლისებრი ყალიბით, როგორც მოძრაობის ფორმა. ის ძირითადად შედგება ორი ნაწილისგან: გადაცემის მექანიზმი და რგოლისებრი ყალიბის ნაწილაკების მექანიზმი. რგოლისებრი ყალიბი და წნევის ლილვაკი რგოლისებრი ყალიბის გრანულების მანქანის ორი ძირითადი კომპონენტია, რგოლისებრი ყალიბის გარშემო განაწილებული მრავალი ფორმირების ნახვრეტით, ხოლო წნევის ლილვაკი დამონტაჟებულია რგოლისებრი ყალიბის შიგნით. წნევის ლილვაკი დაკავშირებულია გადამცემ შპინდელთან, ხოლო რგოლისებრი ყალიბი დამონტაჟებულია ფიქსირებულ სამაგრზე. როდესაც შპინდელი ბრუნავს, ის ამოძრავებს წნევის ლილვაკს ბრუნვისთვის. მუშაობის პრინციპი: პირველ რიგში, გადაცემის მექანიზმი გადააქვს დაქუცმაცებული ბიომასის მასალა გარკვეული ზომის ნაწილაკებად (3-5 მმ) შეკუმშვის კამერაში. შემდეგ, ძრავა ამოძრავებს მთავარ ლილვს, რათა წნევის ლილვი ბრუნოს და წნევის ლილვიკი მოძრაობს მუდმივი სიჩქარით, რათა თანაბრად გაანაწილოს მასალა წნევის ლილვაკსა და რგოლისებრ ყალიბს შორის, რაც იწვევს რგოლისებრი ყალიბის შეკუმშვას და ხახუნს მასალასთან, წნევის ლილვაკის მასალასთან და მასალის მასალასთან. ხახუნის შეკუმშვის პროცესში, მასალაში ცელულოზა და ჰემიცელულოზა ერწყმის ერთმანეთს. ამავდროულად, შეკუმშვის ხახუნით წარმოქმნილი სითბო არბილებს ლიგნინს ბუნებრივ შემკვრელად, რაც ცელულოზას, ჰემიცელულოზას და სხვა კომპონენტებს უფრო მყარად აკავშირებს ერთმანეთთან. ბიომასის მასალების უწყვეტი შევსებით, ფორმირების ნახვრეტებში შეკუმშვისა და ხახუნის ქვეშ მყოფი მასალის რაოდენობა აგრძელებს ზრდას. ამავდროულად, ბიომასას შორის შეკუმშვის ძალა აგრძელებს ზრდას და ის განუწყვეტლივ მკვრივდება და ყალიბდება ჩამოსხმის ნახვრეტში. როდესაც ექსტრუზიის წნევა ხახუნის ძალაზე მეტია, ბიომასა განუწყვეტლივ ექსტრუდირდება რგოლისებრი ყალიბის გარშემო არსებული ჩამოსხმის ნახვრეტებიდან, რაც წარმოქმნის ბიომასის ჩამოსხმის საწვავს დაახლოებით 1 გ/სმ3 ჩამოსხმის სიმკვრივით.
1.2 ფორმირების ყალიბების ცვეთა:გრანულების აპარატის ერთი დანადგარით გამომავალი პროდუქტიულობა დიდია, ავტომატიზაციის შედარებით მაღალი ხარისხითა და ნედლეულისადმი ძლიერი ადაპტირებით. მისი ფართოდ გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა ბიომასის ნედლეულის დასამუშავებლად, შესაფერისია ბიომასის მკვრივი ფორმირების საწვავის ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის და მომავალში ბიომასის მკვრივი ფორმირების საწვავის ინდუსტრიალიზაციის განვითარების მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად. ამიტომ, რგოლისებრი ყალიბის გრანულების აპარატი ფართოდ გამოიყენება. დამუშავებულ ბიომასის მასალაში ქვიშის და სხვა არაბიომასური მინარევების მცირე რაოდენობის შესაძლო არსებობის გამო, დიდია ალბათობა, რომ გრანულების აპარატის რგოლისებრი ყალიბი მნიშვნელოვან ცვეთას გამოიწვევს. რგოლისებრი ყალიბის მომსახურების ვადა გამოითვლება წარმოების სიმძლავრის მიხედვით. ამჟამად, რგოლისებრი ყალიბის მომსახურების ვადა ჩინეთში მხოლოდ 100-1000 ტონაა.
რგოლისებრი ყალიბის უკმარისობა ძირითადად შემდეგი ოთხი ფენომენით ვლინდება: ① რგოლისებრი ყალიბის გარკვეული პერიოდის განმავლობაში მუშაობის შემდეგ, ფორმირების ყალიბის ხვრელის შიდა კედელი ცვდება და ხვრელი იზრდება, რაც იწვევს წარმოქმნილი საწვავის მნიშვნელოვან დეფორმაციას; ② რგოლისებრი ყალიბის ფორმირების შტამპის ხვრელის კვების დახრილობა ცვდება, რაც იწვევს შტამპის ხვრელში შეკუმშული ბიომასის მასალის რაოდენობის შემცირებას, ექსტრუზიის წნევის შემცირებას და ფორმირების შტამპის ხვრელის ადვილად ბლოკირებას, რაც იწვევს რგოლისებრი ყალიბის უკმარისობას (სურათი 2); ③ შიდა კედლის მასალების დაშლის შემდეგ მკვეთრად მცირდება გამონადენის რაოდენობა (სურათი 3);
④ რგოლისებრი ყალიბის შიდა ხვრელის ცვეთის შემდეგ, მიმდებარე ფორმირების ნაწილებს შორის კედლის სისქე L უფრო თხელი ხდება, რაც იწვევს რგოლისებრი ყალიბის სტრუქტურული სიმტკიცის შემცირებას. ბზარები უფრო მეტად საშიშ მონაკვეთებზე ჩნდება და ბზარების გაფართოებასთან ერთად, რგოლისებრი ყალიბის მოტეხილობის ფენომენი ხდება. რგოლისებრი ყალიბის მარტივი ცვეთისა და მოკლე მომსახურების ვადის მთავარი მიზეზი ფორმირების რგოლისებრი ყალიბის არაგონივრული სტრუქტურაა (რგოლისებრი ყალიბი ინტეგრირებულია ფორმირების ფორმირების ნახვრეტებთან). ორივეს ინტეგრირებული სტრუქტურა მიდრეკილია ასეთი შედეგებისკენ: ზოგჯერ, როდესაც რგოლისებრი ყალიბის მხოლოდ რამდენიმე ფორმირების ნახვრეტია გაცვეთილი და ვერ მუშაობს, საჭიროა მთელი რგოლისებრი ყალიბის შეცვლა, რაც არა მხოლოდ უხერხულობას იწვევს ჩანაცვლების სამუშაოებში, არამედ იწვევს დიდ ეკონომიკურ დანაკარგებს და ზრდის მოვლა-პატრონობის ხარჯებს.
1.3 ყალიბის სტრუქტურული გაუმჯობესების დიზაინიგრანულების აპარატის რგოლური ყალიბის მომსახურების ვადის გასახანგრძლივებლად, ცვეთის შესამცირებლად, ჩანაცვლების გასაადვილებლად და მოვლა-პატრონობის ხარჯების შესამცირებლად, აუცილებელია რგოლური ყალიბის სტრუქტურის სრულიად ახალი გაუმჯობესების დიზაინის განხორციელება. დიზაინში გამოყენებულია ჩაშენებული ჩამოსხმის ყალიბი, ხოლო გაუმჯობესებული შეკუმშვის კამერის სტრუქტურა ნაჩვენებია ნახაზ 4-ში. სურათი 5 გვიჩვენებს გაუმჯობესებული ჩამოსხმის ყალიბის განივი ჭრილის ხედს.
ეს გაუმჯობესებული დიზაინი ძირითადად განკუთვნილია რგოლისებრი ყალიბის ნაწილაკების დასამზადებელი მანქანისთვის, რომელსაც აქვს აქტიური წნევის ლილვაკისა და ფიქსირებული რგოლისებრი ყალიბის მოძრაობის ფორმა. ქვედა რგოლისებრი ყალიბი ფიქსირდება კორპუსზე, ხოლო ორი წნევის ლილვაკი დაკავშირებულია მთავარ ლილვთან შემაერთებელი ფირფიტის მეშვეობით. ფორმირების ყალიბი ჩასმულია ქვედა რგოლისებრ ყალიბზე (ინტერფერენციული მორგების გამოყენებით), ხოლო ზედა რგოლისებრი ყალიბი ფიქსირდება ქვედა რგოლისებრ ყალიბზე ჭანჭიკების მეშვეობით და მიმაგრებულია ფორმირების ყალიბზე. ამავდროულად, იმისათვის, რომ თავიდან იქნას აცილებული ფორმირების ყალიბის უკუცემა წნევის ლილვაკის გადაბრუნებისა და რგოლისებრი ყალიბის გასწვრივ რადიალურად გადაადგილების შემდეგ ძალის გამო, ფორმირების ყალიბის ზედა და ქვედა რგოლისებრ ფორმებზე დასამაგრებლად გამოიყენება ჩაღრმავებული ხრახნები. ხვრელში შემავალი მასალის წინააღმდეგობის შესამცირებლად და ყალიბის ხვრელში შესვლის უფრო მოსახერხებელი გასაკეთებლად, შექმნილი ფორმირების ყალიბის მიმწოდებელი ხვრელის კონუსური კუთხეა 60°-დან 120°-მდე.
ფორმირების ყალიბის გაუმჯობესებულ სტრუქტურულ დიზაინს ახასიათებს მრავალციკლიანი და ხანგრძლივი მომსახურების ვადა. როდესაც ნაწილაკების დანადგარი გარკვეული პერიოდის განმავლობაში მუშაობს, ხახუნის დანაკარგი იწვევს ფორმირების ყალიბის ღიობის გაფართოებას და პასივაციას. როდესაც ცვეთილი ფორმირების ყალიბი ამოღებული და გაფართოებულია, მისი გამოყენება შესაძლებელია ფორმირების ნაწილაკების სხვა სპეციფიკაციების წარმოებისთვის. ამან შეიძლება მიაღწიოს ყალიბების ხელახლა გამოყენებას და დაზოგოს მოვლა-პატრონობისა და ჩანაცვლების ხარჯები.
გრანულატორის მომსახურების ვადის გასახანგრძლივებლად და წარმოების ხარჯების შესამცირებლად, წნევის ლილვაკი დამზადებულია მაღალი ნახშირბადის მაღალი მანგანუმის შემცველობის მქონე ფოლადით, რომელსაც აქვს კარგი ცვეთამედეგობა, მაგალითად, 65Mn. ფორმირების ყალიბი უნდა იყოს დამზადებული შენადნობი კარბურიზებული ფოლადისგან ან დაბალნახშირბადიანი ნიკელის ქრომის შენადნობისგან, როგორიცაა Cr, Mn, Ti და ა.შ. შემცველი. შეკუმშვის კამერის გაუმჯობესების გამო, ზედა და ქვედა რგოლური ყალიბების მიერ მუშაობის დროს განცდილი ხახუნის ძალა შედარებით მცირეა ფორმირების ყალიბთან შედარებით. ამიტომ, შეკუმშვის კამერის მასალად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჩვეულებრივი ნახშირბადოვანი ფოლადი, როგორიცაა 45 ფოლადი. ტრადიციულ ინტეგრირებულ ფორმირების რგოლურ ყალიბებთან შედარებით, მას შეუძლია შეამციროს ძვირადღირებული შენადნობის ფოლადის გამოყენება, რითაც მცირდება წარმოების ხარჯები.
2. რგოლისებრი ყალიბის პელეტური დანადგარის ფორმირების ყალიბის მექანიკური ანალიზი ფორმირების ყალიბის მუშაობის პროცესში.
ჩამოსხმის პროცესში, მასალაში არსებული ლიგნინი მთლიანად რბილდება ჩამოსხმის ყალიბში წარმოქმნილი მაღალი წნევისა და ტემპერატურის გამო. როდესაც ექსტრუზიის წნევა არ იზრდება, მასალა განიცდის პლასტიზაციას. პლასტიზაციის შემდეგ მასალა კარგად მიედინება, ამიტომ სიგრძის დაყენება შესაძლებელია d-ზე. ფორმირების ყალიბი განიხილება, როგორც წნევის ჭურჭელი და ფორმირების ყალიბზე დატვირთვა გამარტივებულია.
ზემოთ მოცემული მექანიკური გამოთვლითი ანალიზის საფუძველზე შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ფორმირების ყალიბის ნებისმიერ წერტილში წნევის მისაღებად აუცილებელია ფორმირების ყალიბის ამ წერტილში წრიული დეფორმაციის განსაზღვრა. შემდეგ, შესაძლებელია ამ ადგილას ხახუნის ძალისა და წნევის გამოთვლა.
3. დასკვნა
ეს სტატია გვთავაზობს რგოლისებრი ყალიბის პელეტიზატორის ფორმირების ყალიბის სტრუქტურული გაუმჯობესების ახალ დიზაინს. ჩაშენებული ფორმირების ყალიბების გამოყენება ეფექტურად ამცირებს ყალიბის ცვეთას, ახანგრძლივებს ყალიბის ციკლის ხანგრძლივობას, ხელს უწყობს ჩანაცვლებასა და მოვლა-პატრონობას და ამცირებს წარმოების ხარჯებს. ამავდროულად, ჩატარდა ფორმირების ყალიბის მექანიკური ანალიზი მისი მუშაობის პროცესში, რაც თეორიულ საფუძველს ქმნის შემდგომი კვლევებისთვის მომავალში.
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 22 თებერვალი