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木屑颗粒机压制室料层分布技术解析

文章作者:Yhqk发布时间:16-08-14 09:11:11 浏览次数:

       开启木屑颗粒机工作状态,待制粒的粉料经过调质后,通过给料锥轮及分配刮刀将粉料喂入由环模和压辊组成的压制室内,并随着环模和压辊的同向旋转,逐步将粉料压入环模孔中,并较挤出模孔形成颗粒生物燃料。
木屑颗粒机压制室料层分布技术解析
       木屑颗粒机压制室内分布的粉料层通常分为三个不同的区域:供料区、压紧压和挤压区,如上图1,并分析指出在挤压区内,随着压强的增大,料层的挤压力超过了模孔的磨擦阻力,生物燃料被逐步挤入模孔,形成理想中的生物燃料柱,再经切刀切成所需长度的颗粒生物燃料。而在压紧区内,由环模和压辊形成的工作楔角小于料层的临界磨擦角,料层被带动随环模和压辊的转动而同步运动,移向挤压区,且随着压紧区内任一断面面积在运动中的不断减小,料层被逐渐压紧,密度不断增大,但其内部各点的压强还不足以克服模孔的磨擦阻力,所以料层只是不断被压缩,但并不向模孔流动。另则,在供料区,由于环模和压辊形成的楔角大于料层的临界磨擦角,料层不被攫入带动前移,只是堆积在环模和压辊之间,随着前面压紧区内料层的前移,逐步补进由环模和压辊转动时不断形成的新的压紧区空间内。但是通过以下的几点分析,我们不难看出,以上的第三区域——供料区料层分布的合理方式是有待于研讨的问题。
现我们假设:一、如果以上的三个区域的划分理论是成立的,除非木屑颗粒机空转,否则只要有一定数量的物料喂人,三个区域都是会同时存在的,只是在任一特定的各变量因素暂时假设不变的前提下,对每一个特定的工况。理论上挤压区、压紧区都有一个特定的较大值。当喂料量偏小,供料区料层厚度小于理论上压紧区较大起始点时,挤压区、压紧区都会是一个变量,区间长度的变化将随着喂料量的大小变化而变化,如果喂料量比较大允许值偏小,这时,压紧区的起始点将向挤压区的点移动,如下图2。
木屑颗粒机压制室料层分布技术解析
       而众所周知,挤压区的点是恒定不变的,即是由环模轴心与压辊轴心连线延长到压辊外圆的点上。当压紧区的起始点向挤压区的点移动,则要将物料压到原定的压强(因环模孔的参数是已定不变的),理论上压紧区的区间长度不会缩短,相反还会适当延长(因随着压紧区向挤压区点的移动,在任一相同的区间长度内,空间的缩小量在不断的减小),这样较结果是挤压区的区间长度在缩小,进而造成挤压量的减少。在供料区内的料层不论厚与薄,都是不能被压缩的,也就是说它的存在是不消耗木屑颗粒机能量的(粉料与环模、压辊之间产生的相对打滑磨擦能耗忽略不计)。
       二、当配方、温度、湿度、压比等等诸多相关因素都不变的情况下,对每一特定的制粒环境,按三个区域的说法,压紧区、挤压区的理论有效较大工作区间一旦确定是不会变化的。实际上随着前列区域(供料区)料层厚度调节变化,只要不超过压紧区较大始入点,前两大区域都将随物料量的变化在零与较大区间内变化。
       三、木屑颗粒机工作中,环模和压辊是匀速旋转的,每一瞬时的工作状态基本上都是相等的,如果喂入物料量不变,能耗也应该是相对稳定的,反应到电机上,电流也相对平稳。
木屑颗粒机工作时,以上三个条件应该是成立的。制粒时,我们调整喂料量的大小只要是供料区物料厚度小于压紧区较大起始点,都将直接影响压紧区、挤压区的有效工作区间长度,并引起电流的波动和时产量的变化,而供料区料层厚度如果大于压紧区较大起始点,则除了增大供料区内的料层厚度外,是不会对单位时间内的时产量和能耗产生任何影响,如下图3,也就不会再引起电流和时产量的变化。

木屑颗粒机压制室料层分布技术解析

       因为供料区的料层厚度超过了压紧区较大起始点,压紧区、挤压区的区间就是恒定的,不会有任何变动。多喂入的料所在区间挟入角大于临界磨擦角,物料不会被攫入压紧区,这样随着喂料量的加大,进出平衡被打破,进大于出,供料区的料层会越积越厚,直到堆满所有空隙,堵向进料口,使木屑颗粒机无法正常工作。在木屑颗粒机的实际工作中,随着调整喂料量的变化,瞬时产量和主电机电流都相应随之发生变化。且在喂料厚度没有超过压紧区较大起始点时,不会因我们喂入粉料量的增大而造成供料区料层越堆越多的现象。正如前面已经讲过的问题,能够引起瞬时产量和能耗变化的区域应该是两个做功与料层的区域——压紧区和挤压区,所以我们认为上面所提到的第三区域——供料区的合理存在是有一定条件的。也就是说,木屑颗粒机实际工作时,喂入的料层分布在压紧区、挤压区和总厚度没有超过压紧区较大始人点的供料区,木屑颗粒机在允许的功率下会正常工作,一旦喂料量太大,超过压紧区的较大始人点的厚度,则料层就会堆积并逐渐增大,木屑颗粒机就不能正常工作。但不论是正常情况下还是非正常情况,以上三个区域的分区理论都是成立的。

       通过以上的分析,我们再来讨论一下工作时可能出现的两种工况下,木屑颗粒机所表现出来的一些现象:
       一、当主电机功率与相应的各制粒参数相比不足以够大时,我们的喂料厚度是在挤压区的点和压紧区的较大始入点(这一点将随配方、压比、有效长径比、湿度、 压辊等等变量因素的综合变化而相应变化)之间做调整的,一般都不会超过较大始入点,随着喂料量的增大,压紧区的区间长度会缩短,而挤压区的区间长度相应会 逐渐增大,同时主电机电流也会逐步上升,直到允许使用的较大值。如果电流达到了我们设定的保护值,而喂料厚度还没有超过压紧区较大始人点的厚度,则如再增 大喂料量,就会造成安全系统动作,排出多余的粉料,以保证木屑颗粒机能正常工作。
       二、假设主电机功率很大或因诸多变量因素综合变化造成喂料厚度超过压紧区较大始人点的厚度后电机未能过载。这时多喂人的粉料并不能增大时产量,也不会再引起主电机电流的增大,而是只能不断增大堆积在机内的粉料堆,直到堵满木屑颗粒机内腔造成木屑颗粒机不能正常工作。当然这一特殊现象实际生产中出现较少(如果蒸汽添加过多、粉料水分太大、有效长径比太小、压辊磨损严重且未调好间隙、配方变动等,有可能出现这种现象),这是我们不希望出现的工况。深入分析前列种常用的工作状态,我们不难知道,在其相关条件都不变的前提下,随着喂料量的大小变化,压紧区、挤压区的区间长度在一定的范围内也做对应的变化(喂料流量减小,挤压区的区间长度就减小,压紧区的区间长度就延长,反之挤压区延长,压紧区缩短),在喂料量没有超过压紧区较大始人点的厚度时,以上两区间长度不是一个恒定值。挤压区长度值越大,生产效率就越高,且每一压辊每次挤出的生物燃料颗粒长度也越长。这就为我们用大型号木屑颗粒机生产小直径水产颗粒生物燃料提供了两个操作上的要点:(1)当我们必须用大型号木屑颗粒机生产小直径的水产生物燃料时,只要我们减少粉料喂入量,就可以减小两个工作区域的总长度,减短压辊每一次挤出生物燃料颗粒的长度,以此获得满意长径比的短颗粒小直径水产生物燃料。当然这得以时产量的减少及能耗损失为交换代价,不宜大量采用,只能在特殊情况下做权宜之计;(2)除了减少喂料量外,我们也可以采用喂料量不变而提高环模转速的方法,这样做相对来说,挤压区会偏短,同样也能减短小直径水产生物燃料的长度,且生产效率高,是一值得提倡的工艺方法,其缺点是,木屑颗粒机需做适当的改进。
       了解木屑颗粒机压制室料层分布情况将有助于我们对颗粒成品质量的控制,能够及时作出调整,优化产品结构,避免机器造成故障。

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