آلة حبيبات القش ذات القالب الحلقي هي المعدات الرئيسية لعملية إنتاج حبيبات وقود الكتلة الحيوية، والقالب الحلقي هو الجزء الأساسي من آلة حبيبات القش ذات القالب الحلقي، وهو أيضًا أحد أكثر الأجزاء سهولة في التآكل. دراسة أسباب فشل القالب الحلقي، وتحسين ظروف استخدامه، وتحسين جودة المنتج والإنتاج، وتقليل استهلاك الطاقة (يمثل استهلاك طاقة التحبيب 30٪ إلى 35٪ من إجمالي استهلاك الطاقة في ورشة العمل بأكملها)، وخفض تكاليف الإنتاج (خسارة القالب الحلقي واحد. تمثل تكلفة المشروع أكثر من 25٪ إلى 30٪ من تكلفة الديكور لورشة الإنتاج بأكملها) ولها تأثير كبير.

1. مبدأ عمل آلة تشكيل الحبيبات الدائرية

يُدار قالب الحلقة بواسطة محرك عبر مُخفِّض السرعة. لا تدور أسطوانة الضغط المُركَّبة في قالب الحلقة، بل تدور تلقائيًا نتيجة احتكاكها بقالب الحلقة الدوار (بضغط المادة). تُوزَّع المواد المُخمَّدة والمُقَسَّاة الداخلة إلى حجرة الضغط بالتساوي بين أسطوانات الضغط بواسطة الموزع، وتُثبَّت وتُضغط بواسطة أسطوانات الضغط، وتُدفع باستمرار عبر فتحة قالب الحلقة لتشكيل جزيئات عمودية تتبع قالب الحلقة. تدور الحلقة، وتُقطع جزيئات وقود الكتلة الحيوية الحبيبية بطول مُحدَّد بواسطة قاطع مُثبَّت بشكل ثابت خارج قالب الحلقة. تكون سرعة خط قالب الحلقة وأسطوانة الضغط مُتساوية عند أي نقطة تلامس، ويُستخدَم كل ضغطها في عملية التحبيب. في عملية التشغيل العادية لقالب الحلقة، يكون هناك دائمًا احتكاك بين قالب الحلقة والمادة. مع زيادة كمية المادة المُنتَجة، يتآكل قالب الحلقة تدريجيًا ويتلف في النهاية. تهدف هذه الورقة إلى تحليل أسباب فشل القالب الحلقي، وذلك لتقديم اقتراحات بشأن ظروف التصنيع والاستخدام للقالب الحلقي.

2. تحليل أسباب فشل القالب الحلقي

من منظور ظاهرة الفشل الفعلية لقالب الحلقة، يمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات. النوع الأول: بعد أن يعمل قالب الحلقة لفترة من الوقت، يتآكل الجدار الداخلي لكل ثقب صغير من المادة، ويزداد قطر الثقب، ويتجاوز قطر جسيمات وقود الكتلة الحيوية الحبيبية المنتجة القيمة المحددة ويفشل؛ النوع الثاني: بعد تآكل الجدار الداخلي لقالب الحلقة، يكون السطح الداخلي غير متساوٍ بشكل خطير، مما يعيق تدفق جزيئات وقود الكتلة الحيوية، وينخفض ​​حجم التفريغ ويتوقف عن الاستخدام؛ النوع الثالث: بعد تآكل الجدار الداخلي لقالب الحلقة، يزداد القطر الداخلي وينخفض ​​سمك الجدار، ويتآكل الجدار الداخلي لفتحة التفريغ أيضًا مع التآكل. ، بحيث يتم تقليل سمك الجدار بين فتحات التفريغ باستمرار، وبالتالي تقل القوة الهيكلية. قبل أن يصل قطر فتحات التفريغ إلى القيمة المحددة المسموح بها (أي قبل حدوث النوع الأول من ظواهر الفشل)، ظهرت الشقوق لأول مرة في المقطع العرضي في أخطر الحالات، واستمرت في التمدد حتى امتدت الشقوق إلى نطاق أوسع، وتعطل قالب الحلقة. يمكن تلخيص الأسباب الرئيسية لظواهر الفشل الثلاث المذكورة أعلاه في التآكل الكاشط أولاً، يليه التلف الناتج عن التعب.

2-1 التآكل الكاشط

هناك العديد من أسباب التآكل، والتي تنقسم إلى تآكل طبيعي وتآكل غير طبيعي. الأسباب الرئيسية للتآكل الطبيعي هي تركيبة المادة، وحجم جسيمات السحق، وجودة التبريد والتهدئة للمسحوق. في ظل ظروف التآكل الطبيعية، سيتم تآكل قالب الحلقة بشكل موحد في الاتجاه المحوري، مما يؤدي إلى ثقب قالب أكبر وسمك جدار أرق. الأسباب الرئيسية للتآكل غير الطبيعي هي: تم ضبط أسطوانة الضغط بإحكام شديد، والفجوة بين الأسطوانة والقالب الحلقي صغيرة، مما يؤدي إلى تآكل كل منهما الآخر؛ زاوية الموزع غير جيدة، مما يؤدي إلى توزيع غير متساوٍ للمواد وتآكل جزئي؛ سقوط المعدن في القالب وتآكله. في هذه الحالة، غالبًا ما يتم تآكل قالب الحلقة بشكل غير منتظم، وغالبًا ما يكون على شكل أسطوانة الخصر.

2-1-1

حجم جسيمات المادة الخام: يجب أن تكون دقة سحق المادة الخام معتدلة وموحدة، لأن دقة سحق المادة الخام تحدد مساحة السطح المكونة من جسيمات وقود الكتلة الحيوية. إذا كان حجم جسيمات المادة الخام خشنًا جدًا، فسيزداد تآكل القالب، وستنخفض الإنتاجية، وسيزداد استهلاك الطاقة. يُشترط عادةً أن تمر المواد الخام عبر سطح غربال ذي 8 شبكات بعد السحق، ويجب ألا يتجاوز محتوى الغربال ذي 25 شبكة 35%. بالنسبة للمواد ذات المحتوى العالي من الألياف الخام، فإن إضافة كمية معينة من الشحم يمكن أن تقلل من الاحتكاك بين المادة والقالب الحلقي أثناء عملية التحبيب، مما يفيد مرور المادة عبر القالب الحلقي، ويكون للحبيبات مظهر أكثر نعومة بعد التشكيل. آلة حبيبات القش ذات القالب الحلقي.

2-1-2

تلوث المواد الخام: كثرة شوائب الرمل والحديد في المادة تُسرّع من تآكل القالب. لذلك، يُعد تنظيف المواد الخام أمرًا بالغ الأهمية. في الوقت الحالي، تُولي معظم مصانع حبيبات وقود الكتلة الحيوية اهتمامًا أكبر لإزالة شوائب الحديد من المواد الخام، لأنها تُسبب أضرارًا بالغة لقالب الضغط، وبكرة الضغط، وحتى المعدات. ومع ذلك، لا تُولي هذه المصانع أي اهتمام لإزالة شوائب الرمل والحصى. وهذا ما يجب أن يُلفت انتباه مستخدمي آلات حبيبات القش ذات القالب الحلقي.