新型螺桿擠壓式生物質(zhì)成型機的優(yōu)化與設計.pdf

1、隨著能源消耗的增加，世界能源消耗日益緊張，全球主要能源價格達到了前所未有的高度，經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展收到嚴重挑戰(zhàn)。為了緩解能源危機，可再生能源越來越受到了各國政府的重視，我國對于可再生能源也相當?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。中國是農(nóng)業(yè)大國，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)成型機對秸稈進行固化成型發(fā)展的相當迅速。 通過對現(xiàn)有生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)及消費市場

2、的調(diào)查，我們認為雖然螺桿式成型機應用的最早，缺點也是顯而易見的，但是其造價低的優(yōu)勢非常明顯，在市場上的占有率是最高的。如果能夠?qū)ζ溥M行改善，提高其螺桿和成型套筒的使用壽命，同時提高生產(chǎn)效率，進一步降低其生產(chǎn)成本，將更加適合在原有生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)廠家的推廣應用，促進其改進設備，擴大生產(chǎn)，提高生物質(zhì)成型燃料的生產(chǎn)量。 我們通過生產(chǎn)實際發(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

3、程”之后的部分)仍然完好如初，于是，我們提出通過將整體螺桿分拆為可更換螺桿頭和螺桿主體兩部分、同時將成型套筒拆分為成型活套和保型套筒兩部分的方法，來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有顯著增長，但由于螺桿主體和保型套筒兩部分應力不集中，這兩者的壽命都顯著的增長了?？梢酝ㄟ^更換螺桿頭和成型活套來達到降低生產(chǎn)磨損的目的，從而降低生物質(zhì)成型燃料的生產(chǎn)成本。 在此設計思路的指導下，我們通過對成型生物質(zhì)的受力及運動

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；在此基礎上，對成型機主要零件的設計參數(shù)進行優(yōu)化，得出了使螺桿擠壓式生物質(zhì)成型機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)量最小的目標條件下的螺桿的標稱直徑、螺桿軸直徑、螺距s的最佳配合值。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果和新的設計思路，設計出包括螺桿擠壓式生物質(zhì)成型機的螺距、齒高、螺桿長度、活頭長度、成型活套長度和保型套筒長度等一系列工藝參數(shù)。 在河南杲龍能源應

5、用設備工程有限公司的協(xié)助下，生產(chǎn)了改進后的試驗機型，并對該機型和原有機型進行了對比實驗，我們可以得出如下結(jié)論： 1)新型螺桿擠壓式生物質(zhì)成型機的生產(chǎn)效率基本達到設計要求，遠遠高于原有成型機的生產(chǎn)效率，提高幅度達到35.9％； 2)新型螺桿擠壓式生物質(zhì)成型機的成型密度相比原有機型有所下降，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、型機的工作噪聲明顯低于原有機型，但工作穩(wěn)定性不如原有機型，機身有明顯的晃動情況，有位移。機身底座仍需配重以加強穩(wěn)定性。 最后，根據(jù)該成型機的生產(chǎn)能力和生物質(zhì)炭的市場需求，對新型秸稈液壓成型技術(shù)進行經(jīng)濟效益分析，得出只要該機型的可靠運行，使用該機型生產(chǎn)生物質(zhì)成型燃料就是經(jīng)濟可行的，可以使投資方迅速收回成本，并具有良好的經(jīng)濟效益。相信在改善了機身底座穩(wěn)定性和加熱供電的安全性之后，該機型能夠滿足提高生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)的各種要求。