खनिज ऊर्जेच्या तुलनेत बायोमासमध्ये राख, नायट्रोजन आणि सल्फरसारखे हानिकारक पदार्थ कमी असल्यामुळे, त्यात मोठे साठे, चांगली कार्बन क्रियाशीलता, सहज प्रज्वलनक्षमता आणि उच्च बाष्पशील घटक ही वैशिष्ट्ये आहेत. त्यामुळे, बायोमास हे एक अत्यंत आदर्श ऊर्जा इंधन आहे आणि ते ज्वलन रूपांतरण व वापरासाठी अतिशय योग्य आहे. बायोमासच्या ज्वलनानंतर उरलेल्या राखेत फॉस्फरस, कॅल्शियम, पोटॅशियम आणि मॅग्नेशियमसारखी वनस्पतींना आवश्यक असलेली पोषक तत्वे भरपूर प्रमाणात असतात, त्यामुळे शेतात परत टाकण्यासाठी खत म्हणून तिचा वापर केला जाऊ शकतो. बायोमास ऊर्जेचे प्रचंड संसाधन साठे आणि अद्वितीय अक्षय फायदे लक्षात घेता, जगभरातील देशांकडून सध्या राष्ट्रीय नवीन ऊर्जा विकासासाठी याला एक महत्त्वाचा पर्याय मानले जात आहे. चीनच्या राष्ट्रीय विकास आणि सुधारणा आयोगाने "१२व्या पंचवार्षिक योजनेदरम्यान पिकांच्या पेंढ्याच्या व्यापक वापरासाठीची अंमलबजावणी योजना" मध्ये स्पष्टपणे नमूद केले आहे की, पेंढ्याच्या व्यापक वापराचा दर २०१३ पर्यंत ७५% पर्यंत पोहोचेल आणि २०१५ पर्यंत तो ८०% पेक्षा जास्त करण्याचा प्रयत्न केला जाईल.
बायोमास ऊर्जेचे उच्च-गुणवत्तेच्या, स्वच्छ आणि सोयीस्कर ऊर्जेमध्ये रूपांतर कसे करावे, हा एक तातडीने सोडवण्यासारखा प्रश्न बनला आहे. बायोमास ऊर्जा भस्मीकरणाची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि वाहतूक सुलभ करण्यासाठी बायोमास घनीकरण तंत्रज्ञान हा एक प्रभावी मार्ग आहे. सध्या, देशा-विदेशातील बाजारपेठांमध्ये घन आकार देणारी चार सामान्य प्रकारची उपकरणे आहेत: स्पायरल एक्सट्रूजन पार्टिकल मशीन, पिस्टन स्टॅम्पिंग पार्टिकल मशीन, फ्लॅट मोल्ड पार्टिकल मशीन आणि रिंग मोल्ड पार्टिकल मशीन. त्यापैकी, रिंग मोल्ड पेलेट मशीनचा वापर मोठ्या प्रमाणावर केला जातो, कारण त्यात ऑपरेशन दरम्यान गरम करण्याची आवश्यकता नसते, कच्च्या मालातील आर्द्रतेच्या प्रमाणासाठी विस्तृत आवश्यकता (१०% ते ३०%), एका मशीनचे मोठे उत्पादन, उच्च संकुचन घनता आणि चांगला आकार देणारा परिणाम यांसारखी वैशिष्ट्ये आहेत. तथापि, या प्रकारच्या पेलेट मशीनमध्ये सामान्यतः मोल्डची सहज झीज, कमी सेवा आयुष्य, जास्त देखभाल खर्च आणि गैरसोयीचे बदल यांसारखे तोटे असतात. रिंग मोल्ड पेलेट मशीनच्या वरील उणिवांना प्रतिसाद म्हणून, लेखकाने आकार देणाऱ्या मोल्डच्या संरचनेत एक नवीन सुधारित रचना केली आहे आणि दीर्घ सेवा आयुष्य, कमी देखभाल खर्च आणि सोयीस्कर देखभाल असलेला एक सेट प्रकारचा आकार देणारा मोल्ड तयार केला आहे. दरम्यान, या लेखात फॉर्मिंग मोल्डच्या कार्यप्रक्रियेदरम्यान त्याचे यांत्रिक विश्लेषण करण्यात आले.
१. रिंग मोल्ड ग्रॅन्युलेटरसाठी फॉर्मिंग मोल्ड संरचनेची सुधारित रचना
१.१ एक्सट्रूजन फॉर्मिंग प्रक्रियेची ओळख:रिंग डाय पेलेट मशीनचे रिंग डायच्या स्थितीनुसार उभ्या आणि आडव्या अशा दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते; गतीच्या स्वरूपानुसार, त्याचे दोन वेगवेगळ्या गती प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते: स्थिर रिंग मोल्डसह सक्रिय दाब रोलर आणि चालित रिंग मोल्डसह सक्रिय दाब रोलर. ही सुधारित रचना प्रामुख्याने सक्रिय दाब रोलर आणि स्थिर रिंग मोल्ड हे गतीचे स्वरूप असलेल्या रिंग मोल्ड पार्टिकल मशीनसाठी आहे. यात प्रामुख्याने दोन भाग असतात: एक वहन यंत्रणा आणि एक रिंग मोल्ड पार्टिकल यंत्रणा. रिंग मोल्ड आणि दाब रोलर हे रिंग मोल्ड पेलेट मशीनचे दोन मुख्य घटक आहेत, रिंग मोल्डच्या सभोवताली अनेक फॉर्मिंग मोल्ड होल्स वितरित केलेले असतात आणि दाब रोलर रिंग मोल्डच्या आत बसवलेला असतो. दाब रोलर ट्रान्समिशन स्पिंडलला जोडलेला असतो आणि रिंग मोल्ड एका स्थिर ब्रॅकेटवर बसवलेला असतो. जेव्हा स्पिंडल फिरतो, तेव्हा तो दाब रोलरला फिरवतो. कार्यतत्त्व: सर्वप्रथम, वहन यंत्रणा बारीक केलेल्या बायोमास पदार्थाला एका विशिष्ट कणांच्या आकारात (३-५ मिमी) आणून कॉम्प्रेशन चेंबरमध्ये पोहोचवते. मग, मोटर मुख्य शाफ्टला चालवते, ज्यामुळे प्रेशर रोलर फिरतो. प्रेशर रोलर आणि रिंग मोल्ड यांच्यामध्ये पदार्थ समान रीतीने पसरवण्यासाठी प्रेशर रोलर स्थिर गतीने फिरतो, ज्यामुळे रिंग मोल्ड पदार्थावर दाब देऊन घर्षण करतो, प्रेशर रोलर पदार्थावर दाब देतो आणि पदार्थ पदार्थावर दाब देतो. या दाब-घर्षणाच्या प्रक्रियेदरम्यान, पदार्थातील सेल्युलोज आणि हेमिसेल्युलोज एकमेकांशी संयोग पावतात. त्याच वेळी, दाब-घर्षणामुळे निर्माण होणारी उष्णता लिग्निनला मऊ करून नैसर्गिक बंधकामध्ये रूपांतरित करते, ज्यामुळे सेल्युलोज, हेमिसेल्युलोज आणि इतर घटक अधिक घट्टपणे एकत्र बांधले जातात. बायोमास पदार्थ सतत भरल्यामुळे, मोल्डच्या छिद्रांमध्ये दाब आणि घर्षणाला सामोरे जाणाऱ्या पदार्थाचे प्रमाण सतत वाढत जाते. त्याच वेळी, बायोमासमधील दाब-बल सतत वाढत जाते आणि ते मोल्डिंग छिद्रामध्ये सतत घट्ट होऊन आकार घेते. जेव्हा एक्सट्रूजन दाब घर्षण बलापेक्षा जास्त असतो, तेव्हा रिंग मोल्डच्या सभोवतालच्या मोल्डिंग छिद्रांमधून बायोमास सतत बाहेर काढला जातो, ज्यामुळे सुमारे 1g/Cm3 मोल्डिंग घनतेचे बायोमास मोल्डिंग इंधन तयार होते.
१.२ आकार देणाऱ्या साच्यांची झीज:पेलेट मशीनचे एकल मशीन उत्पादन मोठे असते, त्यात तुलनेने उच्च पातळीचे ऑटोमेशन आणि कच्च्या मालाशी जुळवून घेण्याची मजबूत क्षमता असते. याचा उपयोग विविध बायोमास कच्च्या मालावर प्रक्रिया करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर केला जाऊ शकतो, जे बायोमासपासून घन इंधनाच्या मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनासाठी योग्य आहे आणि भविष्यात बायोमास घन इंधनाच्या औद्योगिकीकरणाच्या विकासाच्या गरजा पूर्ण करते. त्यामुळे, रिंग मोल्ड पेलेट मशीनचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. प्रक्रिया केलेल्या बायोमास सामग्रीमध्ये वाळू आणि इतर बायोमास-व्यतिरिक्त अशुद्धींचे अल्प प्रमाण असण्याची शक्यता असल्यामुळे, पेलेट मशीनच्या रिंग मोल्डची मोठ्या प्रमाणात झीज होण्याची दाट शक्यता असते. रिंग मोल्डचे सेवा आयुष्य उत्पादन क्षमतेच्या आधारावर मोजले जाते. सध्या, चीनमध्ये रिंग मोल्डचे सेवा आयुष्य केवळ १००-१००० टन आहे.
रिंग मोल्डचे अपयश प्रामुख्याने खालील चार घटनांमध्ये घडते: ① रिंग मोल्ड काही काळ काम केल्यानंतर, फॉर्मिंग मोल्ड होलची आतील भिंत झिजते आणि छिद्र मोठे होते, ज्यामुळे तयार झालेल्या इंधनाचे लक्षणीय विरूपण होते; ② रिंग मोल्डच्या फॉर्मिंग डाय होलचा फीडिंग स्लोप झिजतो, ज्यामुळे डाय होलमध्ये दाबल्या जाणाऱ्या बायोमास मटेरियलचे प्रमाण कमी होते, एक्सट्रूजन प्रेशर कमी होतो आणि फॉर्मिंग डाय होल सहजपणे ब्लॉक होतो, ज्यामुळे रिंग मोल्ड अयशस्वी होतो (आकृती 2); ③ आतील भिंतीचे मटेरियल झिजल्यानंतर डिस्चार्जचे प्रमाण झपाट्याने कमी होते (आकृती 3);
④ रिंग मोल्डच्या आतील छिद्राची झीज झाल्यानंतर, लगतच्या मोल्डच्या तुकड्यांमधील भिंतीची जाडी (L) कमी होते, ज्यामुळे रिंग मोल्डची संरचनात्मक ताकद कमी होते. सर्वात धोकादायक भागात तडे जाण्याची शक्यता असते आणि जसजसे हे तडे वाढत जातात, तसतसे रिंग मोल्ड तुटण्याची घटना घडते. रिंग मोल्डची सहज होणारी झीज आणि त्याचे कमी सेवा आयुष्य याचे मुख्य कारण म्हणजे फॉर्मिंग रिंग मोल्डची अयोग्य रचना (रिंग मोल्ड हा फॉर्मिंग मोल्डच्या छिद्रांसोबत एकात्मिक केलेला असतो). या दोन्हींच्या एकात्मिक रचनेमुळे असे परिणाम होण्याची शक्यता असते: कधीकधी जेव्हा रिंग मोल्डची केवळ काही फॉर्मिंग मोल्ड छिद्रे झिजतात आणि काम करू शकत नाहीत, तेव्हा संपूर्ण रिंग मोल्ड बदलावा लागतो, ज्यामुळे केवळ बदलण्याच्या कामात गैरसोय होत नाही, तर मोठे आर्थिक नुकसान होते आणि देखभालीचा खर्चही वाढतो.
१.३ फॉर्मिंग मोल्डची संरचनात्मक सुधारणा रचनापेलेट मशीनच्या रिंग मोल्डचे सेवा आयुष्य वाढवण्यासाठी, झीज कमी करण्यासाठी, बदली सुलभ करण्यासाठी आणि देखभालीचा खर्च कमी करण्यासाठी, रिंग मोल्डच्या संरचनेत एक नवीन सुधारित रचना करणे आवश्यक आहे. या रचनेत एम्बेडेड मोल्डिंग मोल्डचा वापर करण्यात आला आणि सुधारित कॉम्प्रेशन चेंबरची रचना आकृती ४ मध्ये दर्शविली आहे. आकृती ५ मध्ये सुधारित मोल्डिंग मोल्डचा आडवा छेद दर्शविला आहे.
ही सुधारित रचना प्रामुख्याने सक्रिय दाब रोलर आणि स्थिर रिंग मोल्ड असलेल्या रिंग मोल्ड पार्टिकल मशीनसाठी आहे. खालचा रिंग मोल्ड बॉडीवर स्थिर केलेला असतो आणि दोन दाब रोलर्स एका कनेक्टिंग प्लेटद्वारे मुख्य शाफ्टला जोडलेले असतात. फॉर्मिंग मोल्ड खालच्या रिंग मोल्डवर (इंटरफेरन्स फिट वापरून) बसवलेला असतो आणि वरचा रिंग मोल्ड बोल्टद्वारे खालच्या रिंग मोल्डवर स्थिर करून फॉर्मिंग मोल्डवर घट्ट बसवलेला असतो. त्याच वेळी, दाब रोलर रिंग मोल्डवरून फिरून त्रिज्येच्या दिशेने सरकल्यानंतर निर्माण होणाऱ्या बलामुळे फॉर्मिंग मोल्ड मागे उसळू नये म्हणून, फॉर्मिंग मोल्डला अनुक्रमे वरच्या आणि खालच्या रिंग मोल्डवर स्थिर करण्यासाठी काउंटरसंक स्क्रू वापरले जातात. यामुळे पदार्थाला छिद्रामध्ये प्रवेश करताना होणारा विरोध कमी होतो आणि मोल्डच्या छिद्रामध्ये प्रवेश करणे अधिक सोयीस्कर होते. डिझाइन केलेल्या फॉर्मिंग मोल्डच्या फीडिंग होलचा शंकू कोन ६०° ते १२०° असतो.
फॉर्मिंग मोल्डच्या सुधारित संरचनात्मक डिझाइनमध्ये बहु-चक्रीय आणि दीर्घ सेवा आयुष्याची वैशिष्ट्ये आहेत. जेव्हा पार्टिकल मशीन काही काळ काम करते, तेव्हा घर्षणामुळे होणाऱ्या ऊर्जा हानीमुळे फॉर्मिंग मोल्डचे छिद्र मोठे होते आणि निष्क्रिय होते. जेव्हा झिजलेला फॉर्मिंग मोल्ड काढून विस्तारला जातो, तेव्हा त्याचा उपयोग इतर वैशिष्ट्यांच्या फॉर्मिंग पार्टिकल्सच्या उत्पादनासाठी केला जाऊ शकतो. यामुळे मोल्डचा पुनर्वापर साधता येतो आणि देखभाल व बदली खर्चात बचत होते.
ग्रॅन्युलेटरचे सेवा आयुष्य वाढवण्यासाठी आणि उत्पादन खर्च कमी करण्यासाठी, प्रेशर रोलरसाठी 65Mn सारख्या चांगल्या झीज-प्रतिरोधक क्षमतेचे उच्च कार्बन उच्च मॅंगनीज स्टील वापरले जाते. फॉर्मिंग मोल्ड हा अलॉय कार्ब्युराइज्ड स्टील किंवा Cr, Mn, Ti इत्यादी घटक असलेल्या कमी-कार्बन निकेल क्रोमियम अलॉयपासून बनवलेला असावा. कॉम्प्रेशन चेंबरमधील सुधारणेमुळे, फॉर्मिंग मोल्डच्या तुलनेत, ऑपरेशन दरम्यान वरच्या आणि खालच्या रिंग मोल्ड्सवर येणारे घर्षण बल तुलनेने कमी असते. त्यामुळे, कॉम्प्रेशन चेंबरसाठी 45 स्टीलसारखे सामान्य कार्बन स्टील वापरले जाऊ शकते. पारंपरिक एकात्मिक फॉर्मिंग रिंग मोल्ड्सच्या तुलनेत, यामुळे महागड्या अलॉय स्टीलचा वापर कमी होतो आणि परिणामी उत्पादन खर्च कमी होतो.
२. रिंग मोल्ड पेलेट मशीनच्या फॉर्मिंग मोल्डच्या कार्यप्रक्रियेदरम्यान त्याचे यांत्रिक विश्लेषण.
मोल्डिंग प्रक्रियेदरम्यान, मोल्डिंग मोल्डमध्ये निर्माण होणाऱ्या उच्च दाब आणि उच्च तापमानाच्या वातावरणामुळे पदार्थातील लिग्निन पूर्णपणे मऊ होते. जेव्हा एक्सट्रूजन दाब वाढत नाही, तेव्हा पदार्थाचे प्लॅस्टिकीकरण होते. प्लॅस्टिकीकरणानंतर पदार्थ चांगल्या प्रकारे वाहतो, त्यामुळे त्याची लांबी 'd' इतकी निश्चित केली जाऊ शकते. फॉर्मिंग मोल्डला एक दाबपात्र मानले जाते आणि फॉर्मिंग मोल्डवरील ताण सोपा होतो.
वरील यांत्रिक गणना विश्लेषणावरून असा निष्कर्ष काढता येतो की, फॉर्मिंग मोल्डच्या आतील कोणत्याही बिंदूवरील दाब मिळवण्यासाठी, त्या बिंदूवरील परिघीय विकृती निश्चित करणे आवश्यक आहे. त्यानंतर, त्या स्थानावरील घर्षण बल आणि दाब यांची गणना करता येते.
३. निष्कर्ष
या लेखात रिंग मोल्ड पेलेटायझरच्या फॉर्मिंग मोल्डसाठी एका नवीन संरचनात्मक सुधारणा डिझाइनचा प्रस्ताव आहे. एम्बेडेड फॉर्मिंग मोल्डच्या वापरामुळे मोल्डची झीज प्रभावीपणे कमी होते, मोल्डचे आयुर्मान वाढते, बदलणे आणि देखभाल करणे सोपे होते, तसेच उत्पादन खर्च कमी होतो. त्याच वेळी, फॉर्मिंग मोल्डच्या कार्यप्रक्रियेदरम्यान त्याचे यांत्रिक विश्लेषण करण्यात आले, ज्यामुळे भविष्यातील पुढील संशोधनासाठी एक सैद्धांतिक आधार मिळाला आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: २२ फेब्रुवारी २०२४