新型螺桿擠壓式生物質(zhì)成型機(jī)的優(yōu)化與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著能源消耗的增加，世界能源消耗日益緊張，全球主要能源價(jià)格達(dá)到了前所未有的高度，經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展收到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。為了緩解能源危機(jī)，可再生能源越來(lái)越受到了各國(guó)政府的重視，我國(guó)對(duì)于可再生能源也相當(dāng)?shù)闹匾?。在可再生能源中，生物質(zhì)能源有著非常重要的位置。中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，豐富的秸稈資源的合理利用尤為重要。生物質(zhì)能源中秸稈有固化、液化和氣化等利用方式。利用生物質(zhì)成型機(jī)對(duì)秸稈進(jìn)行固化成型發(fā)展的相當(dāng)迅速。 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)及消費(fèi)市場(chǎng)

2、的調(diào)查，我們認(rèn)為雖然螺桿式成型機(jī)應(yīng)用的最早，缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，但是其造價(jià)低的優(yōu)勢(shì)非常明顯，在市場(chǎng)上的占有率是最高的。如果能夠?qū)ζ溥M(jìn)行改善，提高其螺桿和成型套筒的使用壽命，同時(shí)提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步降低其生產(chǎn)成本，將更加適合在原有生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)廠家的推廣應(yīng)用，促進(jìn)其改進(jìn)設(shè)備，擴(kuò)大生產(chǎn)，提高生物質(zhì)成型燃料的生產(chǎn)量。 我們通過(guò)生產(chǎn)實(shí)際發(fā)現(xiàn)：螺桿頭部和成型套筒的收縮區(qū)是受力集中區(qū)，往往是螺桿頭部已經(jīng)完全磨損了，而螺桿后部(2倍“導(dǎo)

3、程”之后的部分)仍然完好如初，于是，我們提出通過(guò)將整體螺桿分拆為可更換螺桿頭和螺桿主體兩部分、同時(shí)將成型套筒拆分為成型活套和保型套筒兩部分的方法，來(lái)提高兩部分主體壽命的方法。雖然螺桿頭和成型活套的壽命并沒(méi)有顯著增長(zhǎng)，但由于螺桿主體和保型套筒兩部分應(yīng)力不集中，這兩者的壽命都顯著的增長(zhǎng)了。可以通過(guò)更換螺桿頭和成型活套來(lái)達(dá)到降低生產(chǎn)磨損的目的，從而降低生物質(zhì)成型燃料的生產(chǎn)成本。 在此設(shè)計(jì)思路的指導(dǎo)下，我們通過(guò)對(duì)成型生物質(zhì)的受力及運(yùn)動(dòng)

4、分析，得出了在一定的轉(zhuǎn)速下，螺距s在某一范圍內(nèi)物料可以得到較好的軸向輸送速度；在此基礎(chǔ)上，對(duì)成型機(jī)主要零件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得出了使螺桿擠壓式生物質(zhì)成型機(jī)獲得最佳的工作效率的螺距s的取值范圍，以及在螺桿質(zhì)量最小的目標(biāo)條件下的螺桿的標(biāo)稱直徑、螺桿軸直徑、螺距s的最佳配合值。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果和新的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)出包括螺桿擠壓式生物質(zhì)成型機(jī)的螺距、齒高、螺桿長(zhǎng)度、活頭長(zhǎng)度、成型活套長(zhǎng)度和保型套筒長(zhǎng)度等一系列工藝參數(shù)。 在河南杲龍能源應(yīng)

5、用設(shè)備工程有限公司的協(xié)助下，生產(chǎn)了改進(jìn)后的試驗(yàn)機(jī)型，并對(duì)該機(jī)型和原有機(jī)型進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，我們可以得出如下結(jié)論： 1)新型螺桿擠壓式生物質(zhì)成型機(jī)的生產(chǎn)效率基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原有成型機(jī)的生產(chǎn)效率，提高幅度達(dá)到35.9％； 2)新型螺桿擠壓式生物質(zhì)成型機(jī)的成型密度相比原有機(jī)型有所下降，從1.1kg·dm-3左右下降到1.0kg·dm-3左右，但仍能達(dá)到生物質(zhì)成型燃料保型的要求； 3)新型螺桿擠壓式生物質(zhì)成

6、型機(jī)的工作噪聲明顯低于原有機(jī)型，但工作穩(wěn)定性不如原有機(jī)型，機(jī)身有明顯的晃動(dòng)情況，有位移。機(jī)身底座仍需配重以加強(qiáng)穩(wěn)定性。 最后，根據(jù)該成型機(jī)的生產(chǎn)能力和生物質(zhì)炭的市場(chǎng)需求，對(duì)新型秸稈液壓成型技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析，得出只要該機(jī)型的可靠運(yùn)行，使用該機(jī)型生產(chǎn)生物質(zhì)成型燃料就是經(jīng)濟(jì)可行的，可以使投資方迅速收回成本，并具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。相信在改善了機(jī)身底座穩(wěn)定性和加熱供電的安全性之后，該機(jī)型能夠滿足提高生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)的各種要求。