Розрахунок установок для гранулювання і брикетування сировини

Розрахунок установок для гранулювання і брикетування сировини

Витрати енергії на утворення гранул і брикетів істотно залежать як від фізико-механічних властивостей пресованого сировини, так і від типу робочого органу, що здійснює цей процес. Для проектування брикетних пресів і грануляторів необхідно знати основні закономірності процесу пресування.

Основний вузол брикетного преса або гранулятора — пресує робочий орган, призначений для безпосереднього стиснення сировини з метою одержання гранул або брикетів. Робочі органи для брикетування та гранулювання кормів можна розділити на три основні групи: шнекові, ударно-механічні (штемпельні) і матричні.

Шнекові робочі органи здійснюють брикетування циліндричним або конічним шнеком у відкритій пресувального камери. Шнеки можуть бути з постійним або змінним кроком. Незважаючи на простоту конструкції, дані робочі органи промислової реалізації не отримали з-за великої енергоємності процесу і низької продуктивності. У таких пресах 85 % енергії витрачається на подолання тертя пресованого матеріалу про поверхню шнека і стінки корпусу, що викликає інтенсивний знос втулок і нагрівання одержуваного продукту до високої температури.

Практичне застосування в конструкціях пресів і грануляторів для брикетування та гранулювання кормів отримали тільки ударно-механічні (плунжерні) і матричні робочі органи.

Механічні (плунжерні) преса, такі робочі органи забезпечують мінімальне дроблення пресованого матеріалу, витримку брикетів під тиском більш тривалий час, а отже, отримання брикетів кращої якості з різних кормів. Енергоємність процесу пресування у них порівняно невелика.

Основний недолік штемпельних брикетних пресів — обмежена продуктивність (і подорожчання вартості преса для отримання більшої продуктивності), що залежить від числа ходів штемпеля, числа прессовальных каналів і площі їх поперечного перерізу. Продуктивність їх, крім того, обмежується часом перебування спресованого матеріалу в каналі, який має бути не менше часу, необхідного для релаксації напружень в ньому. Витратні матеріали штемпельних пресів більш високої вартості, ніж у матричних.

Найбільше застосування в машинах для пресування сировини отримали матричні робочі органи, що складаються з матриці з прессовальными каналами і пресуючих вальців. Процес ущільнення в такому робочому органі показаний на малюнку 1. Поданий у робочу зону 1, утворену внутрішньою поверхнею матриці 2 і зовнішньою поверхнею вальця 5, матеріал 1 спочатку стискається, а потім вдавлюється в 4 канали. По мірі їх заповнення опір просуванню матеріалу збільшується, у зв'язку з ніж тиск пресування зростає і досягає максимального значення при повністю заповнених каналах. Як тільки тиск пресування стає рівним силі тертя спресованого матеріалу об стінки каналів, він виштовхується. При зустрічі з ножем 3 спресований матеріал поділяється на окремі гранули або брикети.

Малюнок 2 - Схема пресування в кільцевому матричному робочому органі

1 – прессуемое сировину;

2 - матриця:

3 - ніж;

4-канал;

5-валець

На відміну від штемпельного робочого органу в матричному сировину ущільнюється не в каналі пресування, а зближуються між поверхнями вальця і матриці. Тут створюється протитиск тертям спресованого сировини об стінки каналу і майданчика (перемички) на внутрішній поверхні матриці між каналами.

Таким чином, пресувальні канали в матриці виконують роль каналів опору в штемпельних пресах. Їх довжина довжка забезпечувати достатню протитиск для одержання гранул або брикетів заданої щільності, а також витяг спресованого корму під тиском протягом часу, необхідного для релаксації напружень. В іншому випадку через пружного післядії при виході з каналів гранули та брикети виявляться неміцними.

Величина зазору між матрицею і прессующими вальцями повинна бути 0,1... 0,8 мм. Більший зазор небажаний, так як веде до зменшення продуктивності брикетних пресів і грануляторів і підвищення їх енергоємності.

Основні переваги матричних пресів — безперервність процесу, відсутність знакозмінних навантажень, менша матеріаломісткість. Велика кількість прессовальных каналів в матриці забезпечує достатню пропускну здатність преса.

Недоліки матричних пресів — висока енергоємність процесу, дроблення ущільнюваного матеріалу, підвищені вимоги до прессуемому матеріалу по однорідності подрібнення і рівномірності вологості. Все це компенсується тим, що даний гранулятор працює з усіма видами гропромышленных відходів та лісового господарства переробляючи в тверде біопаливо, виробництво комбікормів та переробка курячого посліду на добриво у вигляді гранул дозволяє отримати добриво більш високої якості, ніж розсипчастий компост.

При гранулюванні сировини перевага віддасться нерухомим матрицям, які мають пресувальні канали прямокутного перерізу. Опір каналів в цьому разі можна регулювати різні матриці) зміною їх довжини або площі поперечного перерізу. Це дозволяє гранулювати сировину з різними фізико-механічними властивостями.

Перевагою пресів з вертикальними кільцевими матрицями є можливість швидкої і легкої заміни матриці і вальців, легкий перехід . Кільцеві матриці можуть мати різні пресуючі елементи, які відрізняються захоплюючої здатністю прессующей пари. Різні види матриць для сировини з діаметром від 2,2 до 25 мм.

В пресах безперервної дії порівняно з пресами періодичної дії процес пресування корми протікає при більш сприятливих умовах. Час пресування при одній і тій же продуктивності в матричних пресах більше, ніж в штемпельних.