खनिज ऊर्जा की तुलना में बायोमास में राख, नाइट्रोजन और सल्फर जैसे हानिकारक पदार्थों की मात्रा कम होने के कारण, इसमें विशाल भंडार, अच्छी कार्बन सक्रियता, आसानी से प्रज्वलन और उच्च वाष्पशील घटकों जैसी विशेषताएं हैं। इसलिए, बायोमास एक आदर्श ऊर्जा ईंधन है और दहन रूपांतरण एवं उपयोग के लिए अत्यंत उपयुक्त है। बायोमास दहन के बाद बची राख में पौधों के लिए आवश्यक पोषक तत्व जैसे फास्फोरस, कैल्शियम, पोटेशियम और मैग्नीशियम प्रचुर मात्रा में होते हैं, इसलिए इसे उर्वरक के रूप में खेतों में वापस डाला जा सकता है। बायोमास ऊर्जा के विशाल संसाधन भंडार और अद्वितीय नवीकरणीय लाभों को देखते हुए, इसे वर्तमान में विश्व भर के देशों द्वारा राष्ट्रीय नव ऊर्जा विकास के लिए एक महत्वपूर्ण विकल्प माना जाता है। चीन के राष्ट्रीय विकास एवं सुधार आयोग ने "12वीं पंचवर्षीय योजना के दौरान फसल के भूसे के व्यापक उपयोग की कार्यान्वयन योजना" में स्पष्ट रूप से कहा है कि भूसे की व्यापक उपयोग दर 2013 तक 75% तक पहुंच जाएगी और 2015 तक 80% से अधिक का लक्ष्य रखा जाएगा।
जैव-द्रव्यमान ऊर्जा को उच्च-गुणवत्ता वाली, स्वच्छ और सुविधाजनक ऊर्जा में परिवर्तित करना एक अत्यावश्यक समस्या बन गई है जिसका समाधान आवश्यक है। जैव-द्रव्यमान ऊर्जा भस्मीकरण की दक्षता में सुधार और परिवहन को सुगम बनाने के लिए जैव-द्रव्यमान सघनता तकनीक एक प्रभावी तरीका है। वर्तमान में, घरेलू और विदेशी बाजारों में सघनता निर्माण उपकरणों के चार सामान्य प्रकार उपलब्ध हैं: सर्पिल एक्सट्रूज़न कण मशीन, पिस्टन स्टैम्पिंग कण मशीन, फ्लैट मोल्ड कण मशीन और रिंग मोल्ड कण मशीन। इनमें से, रिंग मोल्ड पेलेट मशीन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि इसमें संचालन के दौरान हीटिंग की आवश्यकता नहीं होती है, कच्चे माल की नमी की मात्रा के लिए व्यापक आवश्यकताएं (10% से 30%) होती हैं, एकल मशीन का उत्पादन अधिक होता है, उच्च संपीड़न घनत्व होता है और निर्माण प्रभाव अच्छा होता है। हालांकि, इस प्रकार की पेलेट मशीनों में आमतौर पर मोल्ड का जल्दी घिस जाना, कम सेवा जीवन, उच्च रखरखाव लागत और असुविधाजनक प्रतिस्थापन जैसी कमियां होती हैं। रिंग मोल्ड पेलेट मशीन की उपरोक्त कमियों को दूर करने के लिए, लेखक ने निर्माण मोल्ड की संरचना में एक नया सुधार किया है और एक सेट प्रकार का निर्माण मोल्ड डिजाइन किया है जिसका सेवा जीवन लंबा है, रखरखाव लागत कम है और रखरखाव सुविधाजनक है। इसी बीच, इस लेख में सांचे की कार्य प्रक्रिया के दौरान उसका यांत्रिक विश्लेषण किया गया।
1. रिंग मोल्ड ग्रैनुलेटर के लिए निर्माण मोल्ड संरचना का सुधारात्मक डिज़ाइन
1.1 एक्सट्रूज़न निर्माण प्रक्रिया का परिचय:रिंग डाई पेलेट मशीन को रिंग डाई की स्थिति के आधार पर दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज। गति के स्वरूप के अनुसार, इसे दो अलग-अलग गति रूपों में विभाजित किया जा सकता है: स्थिर रिंग मोल्ड के साथ सक्रिय प्रेसिंग रोलर और संचालित रिंग मोल्ड के साथ सक्रिय प्रेसिंग रोलर। यह उन्नत डिज़ाइन मुख्य रूप से सक्रिय प्रेशर रोलर और स्थिर रिंग मोल्ड वाली रिंग मोल्ड कण मशीन के लिए बनाया गया है। इसमें मुख्य रूप से दो भाग होते हैं: एक कन्वेइंग तंत्र और एक रिंग मोल्ड कण तंत्र। रिंग मोल्ड और प्रेशर रोलर रिंग मोल्ड पेलेट मशीन के दो मुख्य घटक हैं। रिंग मोल्ड के चारों ओर कई मोल्ड छेद वितरित होते हैं, और प्रेशर रोलर रिंग मोल्ड के अंदर स्थापित होता है। प्रेशर रोलर ट्रांसमिशन स्पिंडल से जुड़ा होता है, और रिंग मोल्ड एक स्थिर ब्रैकेट पर स्थापित होता है। स्पिंडल के घूमने पर, यह प्रेशर रोलर को घुमाता है। कार्य सिद्धांत: सबसे पहले, कन्वेइंग तंत्र कुचले हुए बायोमास पदार्थ को एक निश्चित कण आकार (3-5 मिमी) में संपीड़न कक्ष में पहुंचाता है। फिर, मोटर मुख्य शाफ्ट को चलाकर प्रेशर रोलर को घुमाती है, और प्रेशर रोलर एक स्थिर गति से चलता है जिससे प्रेशर रोलर और रिंग मोल्ड के बीच सामग्री समान रूप से फैल जाती है। इसके परिणामस्वरूप रिंग मोल्ड दब जाता है और सामग्री के साथ घर्षण होता है, प्रेशर रोलर सामग्री के साथ और सामग्री सामग्री के साथ। इस घर्षण के दौरान, सामग्री में मौजूद सेल्यूलोज और हेमीसेल्यूलोज आपस में जुड़ जाते हैं। साथ ही, घर्षण से उत्पन्न गर्मी लिग्निन को एक प्राकृतिक बाइंडर में बदल देती है, जिससे सेल्यूलोज, हेमीसेल्यूलोज और अन्य घटक अधिक मजबूती से बंध जाते हैं। बायोमास सामग्री के लगातार भरने से, मोल्ड के छेदों में संपीड़न और घर्षण के अधीन सामग्री की मात्रा लगातार बढ़ती जाती है। साथ ही, बायोमास के बीच का दबाव बल भी लगातार बढ़ता जाता है, और मोल्डिंग छेद में बायोमास का घनत्व बढ़ता जाता है और वह आकार लेता जाता है। जब एक्सट्रूज़न दबाव घर्षण बल से अधिक होता है, तो रिंग मोल्ड के चारों ओर मोल्डिंग छिद्रों से बायोमास लगातार बाहर निकलता रहता है, जिससे लगभग 1 ग्राम/सेमी3 के मोल्डिंग घनत्व वाला बायोमास मोल्डिंग ईंधन बनता है।
1.2 सांचे बनाने की प्रक्रिया में होने वाली टूट-फूट:पेलेट मशीन की एकल मशीन उत्पादन क्षमता अधिक है, इसमें स्वचालन का स्तर अपेक्षाकृत उच्च है और कच्चे माल के प्रति इसकी अनुकूलन क्षमता प्रबल है। इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के जैव द्रव्यमान कच्चे माल के प्रसंस्करण के लिए व्यापक रूप से किया जा सकता है, जो जैव द्रव्यमान से बने सघन ईंधन के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है और भविष्य में जैव द्रव्यमान से बने सघन ईंधन के औद्योगीकरण की विकास आवश्यकताओं को पूरा करता है। इसलिए, रिंग मोल्ड पेलेट मशीन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। संसाधित जैव द्रव्यमान सामग्री में थोड़ी मात्रा में रेत और अन्य गैर-जैव द्रव्यमान अशुद्धियों की उपस्थिति के कारण, पेलेट मशीन के रिंग मोल्ड में काफी टूट-फूट होने की संभावना रहती है। रिंग मोल्ड का सेवा जीवन उत्पादन क्षमता के आधार पर निर्धारित किया जाता है। वर्तमान में, चीन में रिंग मोल्ड का सेवा जीवन केवल 100-1000 टन है।
रिंग मोल्ड की विफलता मुख्य रूप से निम्नलिखित चार घटनाओं के कारण होती है: ① रिंग मोल्ड के कुछ समय तक काम करने के बाद, मोल्ड के भीतरी भाग की दीवार घिस जाती है और छिद्र बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उत्पादित ईंधन में काफी विकृति आ जाती है; ② रिंग मोल्ड के मोल्ड बनाने वाले डाई होल का फीडिंग ढलान घिस जाता है, जिसके परिणामस्वरूप डाई होल में प्रवेश करने वाले बायोमास पदार्थ की मात्रा कम हो जाती है, एक्सट्रूज़न दबाव कम हो जाता है, और मोल्ड बनाने वाले डाई होल में आसानी से रुकावट आ जाती है, जिससे रिंग मोल्ड विफल हो जाता है (चित्र 2); ③ भीतरी दीवार की सामग्री घिसने के बाद, डिस्चार्ज की मात्रा में तेजी से कमी आती है (चित्र 3)।
④ रिंग मोल्ड के भीतरी छेद के घिसने के बाद, आसन्न मोल्ड टुकड़ों के बीच की दीवार की मोटाई L कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप रिंग मोल्ड की संरचनात्मक मजबूती कम हो जाती है। दरारें सबसे खतरनाक हिस्से में पड़ने की संभावना होती है, और जैसे-जैसे दरारें बढ़ती जाती हैं, रिंग मोल्ड के टूटने की घटना घटित होती है। रिंग मोल्ड के आसानी से घिसने और कम सेवा जीवन का मुख्य कारण मोल्ड बनाने की संरचना का अनुचित होना है (रिंग मोल्ड को मोल्ड के छेदों के साथ एकीकृत किया जाता है)। इन दोनों की एकीकृत संरचना के कारण ऐसी समस्याएं उत्पन्न होती हैं: कभी-कभी जब रिंग मोल्ड के केवल कुछ मोल्ड छेद घिस जाते हैं और काम करना बंद कर देते हैं, तो पूरे रिंग मोल्ड को बदलना पड़ता है, जिससे न केवल बदलने के काम में असुविधा होती है, बल्कि भारी आर्थिक नुकसान भी होता है और रखरखाव लागत भी बढ़ जाती है।
1.3 सांचे के निर्माण में संरचनात्मक सुधार का डिज़ाइनपेलेट मशीन के रिंग मोल्ड की सेवा अवधि बढ़ाने, घिसावट कम करने, प्रतिस्थापन को आसान बनाने और रखरखाव लागत को कम करने के लिए, रिंग मोल्ड की संरचना में एक नया सुधार डिजाइन करना आवश्यक है। इस डिजाइन में एम्बेडेड मोल्डिंग मोल्ड का उपयोग किया गया है, और बेहतर संपीड़न कक्ष संरचना चित्र 4 में दिखाई गई है। चित्र 5 में बेहतर मोल्डिंग मोल्ड का अनुप्रस्थ काट दृश्य दिखाया गया है।
यह उन्नत डिज़ाइन मुख्य रूप से सक्रिय प्रेशर रोलर और स्थिर रिंग मोल्ड वाली रिंग मोल्ड पार्टिकल मशीन के लिए बनाया गया है। निचला रिंग मोल्ड बॉडी पर स्थिर होता है, और दोनों प्रेशर रोलर एक कनेक्टिंग प्लेट के माध्यम से मुख्य शाफ्ट से जुड़े होते हैं। फॉर्मिंग मोल्ड निचले रिंग मोल्ड पर फिट किया जाता है (इंटरफेरेंस फिट का उपयोग करके), और ऊपरी रिंग मोल्ड बोल्ट के माध्यम से निचले रिंग मोल्ड पर फिक्स किया जाता है और फॉर्मिंग मोल्ड पर क्लैंप किया जाता है। साथ ही, प्रेशर रोलर के घूमने और रिंग मोल्ड के साथ रेडियल रूप से आगे बढ़ने के कारण फॉर्मिंग मोल्ड के उछलने से रोकने के लिए, फॉर्मिंग मोल्ड को क्रमशः ऊपरी और निचले रिंग मोल्ड से जोड़ने के लिए काउंटरसिंक स्क्रू का उपयोग किया जाता है। इससे सामग्री के प्रवेश में आने वाली रुकावट कम होती है और मोल्ड होल में प्रवेश करना आसान हो जाता है। डिज़ाइन किए गए फॉर्मिंग मोल्ड के फीडिंग होल का शंक्वाकार कोण 60° से 120° तक होता है।
मोल्ड के बेहतर संरचनात्मक डिज़ाइन में बहु-चक्रीय उपयोग और लंबी सेवा अवधि की विशेषताएँ हैं। कण निर्माण मशीन के लंबे समय तक चलने से घर्षण के कारण मोल्ड का छिद्र बड़ा हो जाता है और निष्क्रिय हो जाता है। घिसे हुए मोल्ड को निकालकर विस्तारित करने पर, इसका उपयोग अन्य विशिष्टताओं के कण निर्माण के लिए किया जा सकता है। इससे मोल्ड का पुन: उपयोग संभव होता है और रखरखाव एवं प्रतिस्थापन लागत में बचत होती है।
ग्रैनुलेटर की सेवा अवधि बढ़ाने और उत्पादन लागत कम करने के लिए, प्रेशर रोलर में उच्च कार्बन और उच्च मैंगनीज स्टील का उपयोग किया जाता है, जिसमें घिसाव प्रतिरोधकता अच्छी होती है, जैसे कि 65Mn। मोल्ड को मिश्रधातु कार्बराइज्ड स्टील या कम कार्बन निकल क्रोमियम मिश्रधातु, जैसे कि Cr, Mn, Ti आदि से बनाया जाना चाहिए। संपीड़न कक्ष में सुधार के कारण, संचालन के दौरान ऊपरी और निचले रिंग मोल्ड द्वारा अनुभव किया जाने वाला घर्षण बल मोल्ड की तुलना में अपेक्षाकृत कम होता है। इसलिए, साधारण कार्बन स्टील, जैसे कि 45 स्टील, का उपयोग संपीड़न कक्ष के लिए सामग्री के रूप में किया जा सकता है। पारंपरिक एकीकृत मोल्ड की तुलना में, यह महंगे मिश्रधातु स्टील के उपयोग को कम कर सकता है, जिससे उत्पादन लागत कम हो जाती है।
2. मोल्ड बनाने की प्रक्रिया के दौरान रिंग मोल्ड पेलेट मशीन के मोल्ड का यांत्रिक विश्लेषण।
मोल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, मोल्ड में उत्पन्न उच्च दबाव और उच्च तापमान के कारण सामग्री में मौजूद लिग्निन पूरी तरह से नरम हो जाता है। जब एक्सट्रूज़न दबाव नहीं बढ़ता है, तो सामग्री का प्लास्टिकीकरण होता है। प्लास्टिकीकरण के बाद सामग्री अच्छी तरह से प्रवाहित होती है, इसलिए लंबाई को d पर सेट किया जा सकता है। मोल्ड को एक दबाव पात्र माना जाता है, और मोल्ड पर तनाव को सरल बनाया जाता है।
उपरोक्त यांत्रिक गणना विश्लेषण से यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि सांचे के भीतर किसी भी बिंदु पर दबाव प्राप्त करने के लिए, सांचे के भीतर उस बिंदु पर परिधीय विकृति का निर्धारण करना आवश्यक है। इसके बाद, उस स्थान पर घर्षण बल और दबाव की गणना की जा सकती है।
3. निष्कर्ष
इस लेख में रिंग मोल्ड पेलेटाइज़र के निर्माण मोल्ड के लिए एक नए संरचनात्मक सुधार डिजाइन का प्रस्ताव दिया गया है। एम्बेडेड निर्माण मोल्ड के उपयोग से मोल्ड की टूट-फूट को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है, मोल्ड का चक्र जीवनकाल बढ़ाया जा सकता है, प्रतिस्थापन और रखरखाव को आसान बनाया जा सकता है और उत्पादन लागत को कम किया जा सकता है। साथ ही, इसके कार्य करने की प्रक्रिया के दौरान निर्माण मोल्ड का यांत्रिक विश्लेषण किया गया, जो भविष्य में आगे के शोध के लिए एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करता है।
पोस्ट करने का समय: 22 फरवरी 2024