RU2129588C1 - Fuel molding method - Google Patents
Fuel molding method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2129588C1 RU2129588C1 RU97109239A RU97109239A RU2129588C1 RU 2129588 C1 RU2129588 C1 RU 2129588C1 RU 97109239 A RU97109239 A RU 97109239A RU 97109239 A RU97109239 A RU 97109239A RU 2129588 C1 RU2129588 C1 RU 2129588C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- matrix
- molding
- granules
- row
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам изготовления удлиненных гранул и может быть использовано в производстве топлива, преимущественно из торфа или смесей торфа, древесной стружки, угольной мелочи и других главным образом горючих материалов. The invention relates to methods for manufacturing elongated granules and can be used in the production of fuel, mainly from peat or mixtures of peat, wood shavings, coal fines and other mainly combustible materials.
Известен способ получения гранулированного топлива в форме удлиненных гранул из смеси целлюлозного волокнистого материала, термопластичной смолы и других добавок по патенту США N 5342418, кл. C 10 L 7/00 от 30.08.93 [1]. A known method of producing granular fuel in the form of elongated granules from a mixture of cellulosic fibrous material, thermoplastic resin and other additives according to US patent N 5342418, class. C 10
Этот способ включает тонкое измельчение целлюлозного волокнистого материала, смешивание с добавками и смолой, формование гранул продавливанием через фильеры гранулирующего устройства. This method involves finely grinding the cellulosic fibrous material, mixing with additives and resin, forming granules by extrusion through granules of a granulating device.
Способ [1] имеет узкое применение, т.к. для его осуществления необходимо использование дефицитной смолы, а продавливание через фильеры требует дорогостоящих операций - тонкого измельчения и дозирования смеси в жестких границах плотности и влажности. The method [1] has a narrow application, because its implementation requires the use of scarce resin, and forcing through dies requires expensive operations — fine grinding and dosing of the mixture within tight boundaries of density and humidity.
Известна матрица для прессования торфа, содержащая корпус с каналом и двумя канавками винтовой формы на его поверхности. Known matrix for pressing peat, containing a housing with a channel and two grooves of a screw shape on its surface.
На входе в канал имеется сужающийся выпуклый участок, а на выходе - расширяющийся участок по патенту РФ N 2008321, кл. C 10 L 7/06 от 03.05.89 [2] . At the entrance to the channel there is a tapering convex section, and at the exit there is an expanding section according to RF patent N 2008321, class. C 10
Прессование торфа осуществляют циклично штемпелем. Способ прессования состоит из первоначального формования торфа, затем поперечного обжатия на входе в сужающийся выпуклый участок канала и уплотнения в канале путем торможения в его стенках. Peat pressing is carried out cyclically with a stamp. The pressing method consists of the initial molding of peat, then the transverse compression at the entrance to the tapering convex section of the channel and compaction in the channel by braking in its walls.
Для увеличения сопротивления формуемый брикет поворачивают посредством двух канавок, расположенных на поверхности канала. To increase the resistance, the moldable briquette is rotated by means of two grooves located on the surface of the channel.
Устройство и способ [2] имеют существенные недостатки при формовании топливных гранул удлиненной формы. К ним относятся: нерациональность пресса, связанная с необходимостью обратного хода штемпеля; для прессования с поворотом материала в канавках канала необходимо обеспечить характеристики торфа в жестких границах, а это связано с дополнительными экономическими затратами на сушку, измельчение, гомогенизацию, подбор добавок. The device and method [2] have significant drawbacks in the formation of elongated fuel pellets. These include: irrationality of the press, associated with the need for a reverse stroke of the stamp; for pressing with rotation of the material in the channel grooves, it is necessary to provide peat characteristics within tight boundaries, and this is associated with additional economic costs for drying, grinding, homogenization, selection of additives.
Известно устройство для переработки и формования гранул из пластичных материалов повышенной вязкости, например сапропелей по авт. св. СССР N 893535, B 28 B 3/22, B 30 B 11/24 от 30.12.81 [3], содержащее корпус с бункером, шнек с ножом, матрицу в виде перфорированного диска, сетку и дополнительный перфорированный диск, состоящий из двух половин. A device for processing and forming granules from plastic materials of high viscosity, for example sapropels according to ed. St. USSR N 893535, B 28
По способу формования гранул известное устройство [3] наиболее близко к предлагаемому изобретению по существенным признакам: предварительное поперечное обжатие продавливанием в каналах матрицы основного перфорированного диска и дополнительное формование в каналах дополнительного перфорированного диска. According to the method of forming granules, the known device [3] is closest to the proposed invention by its essential features: preliminary transverse compression by forcing the main perforated disk in the matrix channels and additional molding in the channels of the additional perforated disk.
По большинству сходных существенных признаков выполняемых при формовании операций с заявляемым способом устройство [3] принято за прототип. According to most similar essential features performed during molding operations with the inventive method, the device [3] is taken as a prototype.
Формование гранул согласно [3] имеет существенные недостатки: уплотненный в матрице материал разрушается сеткой и затем снова одностадийным обжатием уплотняется в коротких каналах дополнительного диска; тем самим не обеспечивается прочность гранул, необходимая для их транспортирования без упаковки, а также оптимальные размеры гранул, необходимые для обеспечения быстрой сушки и эффективного сгорания. The granule formation according to [3] has significant drawbacks: the material compacted in the matrix is destroyed by the grid and then again compacted in a single-stage compression in the short channels of the additional disk; this does not ensure the strength of the granules necessary for their transportation without packaging, as well as the optimal size of the granules necessary to ensure quick drying and efficient combustion.
Цель изобретения - формование из торфа или смесей торфа, древесной стружки, угольной мелочи и других преимущественно горючих веществ (далее - "материала") удлиненных топливных гранул оптимальных размеров и повышенной прочности для обеспечения ускоренной сушки, транспортирования с сохранением их целостности и эффективного использования в традиционных топках без их существенных конструктивных изменений. Кроме того, формование гранул должно обеспечиваться также в случае наличия исходного сырья различной консистенции. The purpose of the invention is the molding of peat or mixtures of peat, wood shavings, coal fines and other mainly combustible substances (hereinafter referred to as the “material”) of elongated fuel pellets of optimum sizes and increased strength to ensure accelerated drying, transportation while maintaining their integrity and efficient use in traditional fireboxes without their significant design changes. In addition, the formation of granules should also be provided in the case of the availability of raw materials of different consistencies.
Необходимость формования удлиненных гранул продиктована их лучшими потребительскими свойствами и более компактной укладкой в транспортные средства в сравнении с короткими гранулами. The need for molding elongated granules is dictated by their better consumer properties and more compact styling in vehicles compared to short granules.
Поставленная цель достигается тем, что после предварительного уплотнения материала в сужающихся участках перфорированной матрицы с углом уклона внутреннего конуса 30 - 50o осуществляют дополнительное уплотнение со сдвигом периферийных слоев в повторно сужающихся участках с углом уклона внутреннего конуса 15 - 25o, а окончательное формование - уплотнением в каналах с различным отношением их длин к диаметрам, образующих от центра матрицы к ее периферии из рядов формы правильного шестиугольника блок переменного сопротивления, описанный внутренним контуром прессующего корпуса на выходе, причем в каждом ряду каналы с минимальным и максимальным отношением длины к диаметру чередуются через один.This goal is achieved by the fact that after preliminary compaction of the material in the tapering sections of the perforated matrix with an angle of inclination of the inner cone of 30 - 50 o carry out additional compaction with a shift of the peripheral layers in the re-tapering sections with an angle of inclination of the inner cone of 15 - 25 o , and the final molding - sealing in channels with a different ratio of their lengths to diameters, forming from the center of the matrix to its periphery from the rows of the shape of a regular hexagon a block of variable resistance, described inside rennim contour of the pressing body at the outlet, wherein in each row of channels with a minimum and maximum length to diameter ratio in one alternate.
Кроме того, количество N формующих каналов в рядах и центре матрицы определяют по зависимости
где j - номер ряда, считая от центрального отверстия к периферии матрицы,
k - коэффициент использования каналов периферийного ряда, k = 0,5 - 1,0,
n - количество рядов каналов, целое число, 5 ≥ n ≥ 0, n = 0,5 • (D/M - 1), (2)
где D - диаметр внутреннего контура прессующего корпуса на выходе,
М - определяющий геометрический параметр формования.In addition, the number N of forming channels in the rows and the center of the matrix is determined by the dependence
where j is the number of the row, counting from the Central hole to the periphery of the matrix,
k is the coefficient of use of the channels of the peripheral row, k = 0.5 - 1.0,
n is the number of rows of channels, an integer, 5 ≥ n ≥ 0, n = 0.5 • (D / M - 1), (2)
where D is the diameter of the inner contour of the pressing housing at the outlet,
M is the determining geometric parameter of the molding.
Минимальные (1/d) min и максимальные (1/d) max отношения длин к диаметрам каналов постоянного поперечного сечения определяют по зависимостям:
(1/d)min = A + q • j (3),
(1/d)max = Б + q • j, (4),
где j - номер ряда, n ≥ j ≥ 0,
А и Б - значения 1/d при j=0, т.е. для центрального отверстия,
q - коэффициент, характеризующий рост 1/d в направлении от центра к периферии матрицы.The minimum (1 / d) min and maximum (1 / d) max ratios of lengths to diameters of channels of constant cross-section are determined by the dependencies:
(1 / d) min = A + q • j (3),
(1 / d) max = B + q • j, (4),
where j is the row number, n ≥ j ≥ 0,
A and B are the values of 1 / d at j = 0, i.e. for the central hole,
q is the coefficient characterizing the growth of 1 / d in the direction from the center to the periphery of the matrix.
Параметр "М" является также модулем, характеризующим расположение соседних каналов вдоль сторон правильного шестиугольника соответствующего ряда и вдоль сторон каждого из шести нейтральных углов шестиугольника (см. фиг. 2) и равным диаметру (см. фиг. 3) участка предварительного формования материала на входе. The parameter "M" is also a module that characterizes the location of adjacent channels along the sides of the regular hexagon of the corresponding row and along the sides of each of the six neutral corners of the hexagon (see Fig. 2) and equal to the diameter (see Fig. 3) of the preforming section of the material at the entrance .
Параметр "М" выбирается, исходя из требований к размерам гранул и диаметра прессующего корпуса. The parameter "M" is selected based on the requirements for the size of the granules and the diameter of the pressing body.
Например, для гранулы массой до 150 г и диаметра внутреннего контура прессующего корпуса на выходе 350 мм параметр М = 50 мм. For example, for granules weighing up to 150 g and the diameter of the inner contour of the pressing body at the outlet 350 mm, the parameter M = 50 mm.
Коэффициент "k" равен 1 при использовании для формования всех каналов периферийного ряда; k = 0,5 при использовании половины каналов. Коэффициент "k" выбирается исходя из свойств материала с учетом того, что количество формующих каналов должно быть целым числом. The coefficient "k" is 1 when used to form all the channels of the peripheral row; k = 0.5 when using half the channels. The coefficient "k" is selected based on the properties of the material, taking into account the fact that the number of forming channels must be an integer.
К отличительным признакам заявляемого способа относятся: дополнительное уплотнение материала со сдвигом его периферийных слоев в повторно сужающихся участках; окончательное формование путей уплотнения в каналах с различным отношением длин к диаметрам каналов круглого или близкого к круглому эквивалентного постоянного поперечного сечения; чередующиеся сопротивления внешнему трению в каналах каждого ряда, характеризуемые минимальным и максимальным отношением длин каналов к их диаметрам, обеспечивающими формование удлиненных гранул повышенной прочности из материала различной консистенции; зависимость для определения количества формующих каналов. The distinguishing features of the proposed method include: additional compaction of the material with a shift of its peripheral layers in the re-tapering areas; final molding of sealing paths in channels with different ratios of lengths to channel diameters of round or close to round equivalent constant cross-section; alternating resistance to external friction in the channels of each row, characterized by the minimum and maximum ratio of the channel lengths to their diameters, providing the formation of elongated granules of increased strength from a material of different consistencies; dependence for determining the number of forming channels.
Новые признаки можно отнести к существенным на основании нижеследующего. New signs can be attributed to significant on the basis of the following.
Дополнительное уплотнение со сдвигом периферийных слоев в повторно сужающихся участках с углом уклона внутреннего конуса 15 - 25o позволяет более плавно, чем в предыдущих участках с большим углом уклона, уплотнить слои материала путем постепенного повышения напряжения сдвига в периферийных слоях без разрыва сплошности последних.Additional sealing with a shift of the peripheral layers in the repeatedly tapering sections with an inclination angle of the inner cone of 15 - 25 o allows more smoothly than in the previous sections with a large angle of inclination, to seal the layers of material by gradually increasing the shear stress in the peripheral layers without breaking the continuity of the latter.
Дальнейшее продвижение материала по каналу постоянного поперечного сечения благодаря пристенному трению уплотняет и упрочняет материал. Further advancement of the material along the channel of constant cross-section due to wall friction compacts and strengthens the material.
Сущность процесса формования дается ниже в соответствии с современными представлениями в области физико-химической механики. The essence of the molding process is given below in accordance with modern concepts in the field of physical and chemical mechanics.
При формовании вследствие трения торфа или смесей торфа, древесной стружки, угольной мелочи и других преимущественно горючих материалов, в том числе нефтепродуктов, отходов нефтепереработки, о твердую поверхность (в частности рабочих органов экструдера) происходит процесс дислокации, выражающийся в поступлении из основной массы материала к поверхности трения, как области существования наибольших напряжений, пузырьков газа, водяного пара, жидкости и мельчайших частиц дисперсной фазы с образованием гелеподобного слоя. During molding due to friction of peat or mixtures of peat, wood chips, coal fines and other mainly combustible materials, including oil products, oil waste, on a hard surface (in particular the working bodies of the extruder), a dislocation process occurs, which is expressed in the input from the bulk of the material to friction surface, as the region of existence of the highest stresses, gas bubbles, water vapor, liquid and the smallest particles of the dispersed phase with the formation of a gel-like layer.
При принятых конструкции экструдера и скоростях формования дислокация успевает развиться, но не завершается полностью в процессе взаимодействия материала с рабочими органами, следствием чего является различная консистенция материала по поперечному сечению корпуса экструдера, т.е. вблизи от поверхности трения материал наименее жесткий, как содержащий наибольшее количество газа, пара и жидкости. Чем ближе к центру корпуса, тем материал более жесткий и менее подвижный. Ввиду этого сопротивление истечению материала по мере приближения к центру должно уменьшаться. Фактически это осуществляется таким образом, что отношения длин каналов к их диаметрам (отношение согласно общепринятым представлениям характеризует усилие сопротивления внешнему трению) также в целом уменьшаются в направлении к центру. With the accepted extruder design and molding speeds, the dislocation manages to develop, but does not complete completely in the process of interaction of the material with the working bodies, resulting in a different consistency of the material along the cross section of the extruder body, i.e. near the surface of friction, the material is the least rigid, as containing the largest amount of gas, steam and liquid. The closer to the center of the body, the stiffer the material and less mobile. In view of this, the outflow resistance of the material should decrease as it approaches the center. In fact, this is done in such a way that the ratios of the lengths of the channels to their diameters (the ratio according to generally accepted ideas characterizes the force of resistance to external friction) also generally decrease towards the center.
Следует также иметь в виду, что даже на одинаковом расстоянии от центра корпуса консистенция материала разная, что обусловлено как спецификой воздействия на материал рабочих органов, так и различием исходных свойств сырья даже при наличии достаточного перемешивания. Учет свойств сырья особенно важен для таких материалов как торф, являющийся сложной полидисперсной многокомпонентной системой, свойства которой зависят от множества факторов, например степени разложения, глубины залегания, механического воздействия, химического состава. It should also be borne in mind that even at the same distance from the center of the body, the consistency of the material is different, which is due to both the specifics of the impact on the material of the working bodies and the difference in the initial properties of the raw materials even with sufficient mixing. Taking into account the properties of raw materials is especially important for materials such as peat, which is a complex polydisperse multicomponent system, the properties of which depend on many factors, for example, the degree of decomposition, the depth of occurrence, the mechanical effect, and the chemical composition.
Таким образом, даже насадки в пределах одного ряда должны иметь различные сопротивления истечению, т.е. различные отношения длин к диаметрам каналов насадок. Thus, even nozzles within the same row must have different flow resistance, i.e. different ratios of lengths to diameters of nozzle channels.
Наличие в матрице каналов только равного сопротивления с малыми отношениями их длин к диаметрам (как в известных устройствах) приводит к недостаточному уплотнению и упрочнению гранул. The presence in the matrix of channels of only equal resistance with small ratios of their lengths to diameters (as in the known devices) leads to insufficient compaction and hardening of the granules.
Наличие только каналов равного сопротивления, но с большим отношением их длин к диаметрам приводит (в случае попадания в зону формования порций материала с повышенной жесткостью, соизмеримых по объему с емкостью корпуса) или к забиванию части каналов (исключая каналы периферийного ряда, через которые происходит истечение нежесткого материала, насыщенного в результате дислокации газом, паром и жидкостью), или к полному забиванию всех каналов матрицы в случае недостаточного поступления к поверхностям трения жидкой и газообразной фаз материала. The presence of only channels of equal resistance, but with a large ratio of their lengths to diameters leads (in the case of getting into the forming zone of portions of material with increased stiffness, comparable in volume with the capacity of the body) or to clogging of some of the channels (excluding the channels of the peripheral row through which the outflow non-rigid material saturated as a result of dislocation with gas, steam and liquid), or to complete blockage of all matrix channels in case of insufficient receipt of liquid and gaseous phases to the friction surfaces rial.
При наличии чередующихся каналов большого и малого сопротивления материал стремится течь сначала через каналы с малым сопротивлением и через каналы периферийного ряда, взаимодействующие с наиболее текучим материалом. При имеющей место на практике большой скорости подачи весь материал не успевает пройти через указанные каналы. Поэтому материал течет или стремится течь и через каналы с большим сопротивлением. Однако при попадании в последние более жесткого материала может иметь место их забивание с образованием "пробок", которые, находясь в окружении каналов с движущимся материалом (ввиду чередования каналов с большим и меньшим сопротивлением через один), насыщаются жидкостью, паром и газами, выполняющими функцию смазки и уменьшающими коэффициент внешнего трения. Описанный процесс в конечном итоге приводят к удалению "пробки" и выполнению соответствующим каналом своей функции. In the presence of alternating channels of large and small resistance, the material tends to flow first through channels with low resistance and through channels of the peripheral row interacting with the most fluid material. With the practice of a high feed rate, all the material does not have time to go through these channels. Therefore, the material flows or tends to flow through channels with high resistance. However, if more rigid material enters the latter, they can clog with the formation of “plugs”, which, being surrounded by channels with moving material (due to the alternation of channels with greater and less resistance through one), are saturated with liquid, steam, and gases that perform the function lubricants and reducing the coefficient of external friction. The described process ultimately leads to the removal of the “plug” and the corresponding channel fulfills its function.
Удаление ускоряется действием на "пробки" подпирающего материала, испытывающего со стороны движущегося рабочего органа пульсирующие нагрузки, характер изменения которых при соответствующей конструкции экструдера можно максимально приблизить к ударному. The removal is accelerated by the action on the “plugs” of the backing material, which experiences pulsating loads from the side of the moving working body, the nature of the changes of which with the corresponding extruder design can be brought as close to the shock.
Принимая во внимание отсутствие в известных способах трех стадий формования и чередующихся переменных сопротивлений каналов матрицы, в результате приведенного анализа можно сделать вывод, что признаки не известны из информационных источников, являются новыми и существенными. Taking into account the absence in the known methods of three stages of molding and alternating variable resistance of the matrix channels, as a result of the above analysis, we can conclude that the signs are not known from information sources, are new and significant.
Способ иллюстрируется фиг. 1 - общий вид корпуса и матрицы с каналами; фиг. 2 - вид А; фиг. 3 - повернутый разрез по Б-Б. The method is illustrated in FIG. 1 is a general view of the housing and matrix with channels; FIG. 2 - view A; FIG. 3 - rotated incision along BB.
Формование согласно способу состоит в том, что материал шнеком или другим рабочим органом продавливают через корпус 1 в сужающиеся участки 2, цилиндрические участки 3 перфорированной матрицы 4, далее в дополнительные сужающиеся участки 5 и в каналы 6 постоянного поперечного сечения длиной "l" диаметром "d", находящиеся в центре и рядах 7. The molding according to the method consists in pushing the material with a screw or other working body through the
Отформованные гранулы под действием собственного веса отделяются от каналов и поступают на следующий технологический передел. Molded granules under the influence of their own weight are separated from the channels and fed to the next process stage.
В сужающихся участках 2 матрицы, выполненных с углом уклона внутреннего корпуса внутреннего конуса 30 - 50o, при предварительном формовании материал объемно уплотняется со сдвигом слоев и возникновением внутренних напряжений, в цилиндрических участках 3 напряжение частично стабилизируется. В сужающихся участках 5, выполненных с углом уклона внутреннего конуса 15 oC 25o, осуществляется дополнительное объемное уплотнение со сдвигом меньших по толщине наружных слоев материала, чем в участках 2, что способствует уменьшению внутренних деформаций и процессу формообразования.In the
В каналах 6 под воздействием сопротивления от сил трения завершаются уплотнение и процесс формообразования. В этих каналах также имеет место описанный процесс дислокации с образованием гелеподобного слоя на стенках каналов. Благодаря этому слою коэффициент внешнего трения меньше, чем коэффициент внутреннего трения материала, что обеспечивает его движение в каналах как тела с ядром, в котором отсутствует сдвиг частиц относительно друг друга, но имеют место напряжения сжатия, обеспечивающие окончательное уплотнение материала по мере движения в каналах. In
Сразу после выхода гранул из каналов происходит важнейший для топлива процесс влагоудаления путем выброса водяных паров и газов в результате физического эффекта дросселирования давления до атмосферного, что подтверждено замерами влажности материала до и после его выхода из каналов. Immediately after the exit of the granules from the channels, the process of moisture removal, which is most important for fuel, occurs by ejecting water vapor and gases as a result of the physical effect of pressure throttling to atmospheric pressure, which is confirmed by measurements of the moisture content of the material before and after it leaves the channels.
Описанный эффект усиливается капиллярно-пористой составляющей структуры, тем большей, чем больше в материале волокнистого компонента, например древесной стружки или слаборазложившегося торфа. The described effect is enhanced by the capillary-porous component of the structure, the greater the more, the more fibrous component in the material, for example wood shavings or poorly decomposed peat.
Волокнистая составляющая материала в процессе прессования и формования диспергируется на более мелкие волокна с многократным раскрытием новых поверхностей, которые образуют в структуре каркас, выводящий по капиллярам влагу наружу. The fiber component of the material in the process of pressing and molding is dispersed into smaller fibers with multiple disclosure of new surfaces that form a framework in the structure that removes moisture outward through the capillaries.
При предлагаемом способе в сравнении с известными имеет место более эффективное использование волокнистого компонента, т.е. его ввод в материал при влажности компонента не более 15% непосредственно перед перемешиванием. В таких условиях волокна не успевают при формовании вобрать в себя максимум влаги, а большая ее часть находится в межчастичном пространстве материала, обеспечивая тем самым процесс его течения в зонах прессующего рабочего органа и формующего устройства. In the proposed method, in comparison with the known, there is a more efficient use of the fibrous component, i.e. its introduction into the material with a component moisture content of not more than 15% immediately before mixing. Under such conditions, the fibers do not have time to absorb maximum moisture during molding, and most of it is located in the interparticle space of the material, thereby ensuring the process of its flow in the areas of the pressing working body and the forming device.
После формования волокна продолжают вбирать в себя влагу материала и выводить ее в процессе воздушного обдува наружу через капилляры. After forming, the fibers continue to absorb the moisture of the material and bring it out through the capillaries during air blowing.
Отмеченные особенности ввода волокнистого компонента в материал позволяют уменьшить формовочную влажность на 3 - 6%. Тем самим уменьшаются затраты на последующее влагоудаление. The noted features of introducing the fibrous component into the material can reduce the molding moisture by 3 - 6%. This reduces the cost of subsequent dehumidification.
Кроме того, при наличии сдвиговых напряжений под давлением сжатия образуются путем расщепления волокон на более мелкие новые поверхности, что ввиду недостатка влаги и, как следствие, возникновения "сухого" трения приводит к нагреву материала с парообразованием (при длительной безостановочной работе), а в дальнейшем к усилению эффектов дросселирования и сушки. In addition, in the presence of shear stresses under compression pressure, they are formed by splitting the fibers into smaller new surfaces, which, due to the lack of moisture and, as a result, the occurrence of “dry” friction, leads to heating of the material with vaporization (during long non-stop operation), and further to enhance the effects of throttling and drying.
Влагоудаление с использованием нагрева материала в рабочей зоне экструдера в сравнении с традиционной сушкой в туннелях, камерах, барабанах и других агрегатах более рационально, так как рабочая зона экструдера герметична, при этом рабочие органы, находясь преимущественно в окружении материала, отдают тепло не в пространство, а в материал. Тем не менее использование нагрева материала в рабочей зоне при наличии высоких коэффициентов внутреннего и внешнего "сухого" трения не исключает применения традиционного влагоудаления, но с меньшим энергопотреблением. Dehumidification using heating the material in the working area of the extruder compared to traditional drying in tunnels, chambers, drums and other units is more rational, since the working area of the extruder is tight, while the working bodies, being mainly surrounded by the material, do not give heat to the space, but into the material. Nevertheless, the use of heating the material in the working area in the presence of high coefficients of internal and external "dry" friction does not exclude the use of traditional moisture removal, but with less energy consumption.
Гелеподобный слой, являясь дисперсной системой с жидкой дисперсионной средой, обладает некоторыми свойствами твердых тел (способность сохранять форму, прочность, упругость, пластичность). Эти свойства обусловлены существованием структурной сетки (каркаса), образуемой частицами дисперсной фазы, которые связаны между собой молекулярными силами, и используются для упрочнения периферийных слоев гранул (с применением сушки путем, например, обдува). The gel-like layer, being a disperse system with a liquid dispersion medium, has some properties of solids (the ability to maintain shape, strength, elasticity, plasticity). These properties are due to the existence of a structural network (framework) formed by particles of the dispersed phase, which are interconnected by molecular forces, and are used to strengthen the peripheral layers of granules (using drying by, for example, blowing).
Из изложенного следует, что для максимального использования эффекта дросселирования и свойств гелеподобного слоя при разработке технологического процесса с целью интенсификации влагоудаления из гранул и их упрочнения следует увеличивать количество формующих каналов. Это равносильно увеличению поверхности влагоудаления. It follows from the foregoing that in order to maximize the use of the throttling effect and the properties of the gel-like layer in the development of the technological process, in order to intensify moisture removal from granules and their hardening, the number of forming channels should be increased. This is tantamount to an increase in dehumidification surface.
Для корректировки описанных процессов формования каналы выполняются с возможностью изменения их положения в матрице в продольном направлении. To correct the described molding processes, the channels are made with the possibility of changing their position in the matrix in the longitudinal direction.
Каналы с минимальным отношением длины к диаметру чередуются через один с каналами с максимальным отношением, т.е. в каждом ряду половина формующих каналов - с минимальным отношением, другая половина - с максимальным. Channels with a minimum ratio of length to diameter alternate through one with channels with a maximum ratio, i.e. in each row, half of the forming channels - with a minimum ratio, the other half - with a maximum.
Часть каналов может быть занята под крепежные элементы. В случае если под них занято четное число каналов, то число формующих каналов с минимальным отношением длин к диаметрам равно числу каналов с максимальным отношением. Some channels can be occupied by fasteners. If an even number of channels is occupied under them, then the number of forming channels with a minimum ratio of lengths to diameters is equal to the number of channels with a maximum ratio.
Если под крепежные элементы занято нечетное число каналов, то каналов с минимальным отношением на единицу больше каналов с максимальным отношением. If an odd number of channels are used for fasteners, then channels with a minimum ratio of one more channels with a maximum ratio.
С использованием приведенных выше формул (3) и (4) составлена табл. 1 для наиболее употребительных вариантов формования. Using the above formulas (3) and (4) compiled table. 1 for the most common molding options.
Согласно данным испытаний для различных материалов q = 0,23 (среднее значение); А = 0,9 - 1,2; Б = 1,4 - 1,7. According to test data for various materials q = 0.23 (average value); A = 0.9-1.2; B = 1.4 - 1.7.
После подстановки этих числовых данных формулы приобретают следующий вид:
(1/d)min = (0,9 - 1,2)+0,23•j; (1/d)max = (1,4 - 1,7)+0,23•j
А и Б являются условными значениями, полученными путем аппроксимирования линейной функции отношений применительно к значению j = 0, что соответствует центральному отверстию.After substituting these numerical data, the formulas take the following form:
(1 / d) min = (0.9 - 1.2) + 0.23 • j; (1 / d) max = (1.4 - 1.7) + 0.23 • j
A and B are conditional values obtained by approximating a linear relationship function in relation to the value j = 0, which corresponds to the central hole.
Фактически ввиду того, что центральное отверстие одно, конструктивно выбирается одно значение (минимальное, максимальное или промежуточное) в зависимости от консистенции материала (с увеличением его жесткости отношение длины канала к диаметру уменьшается). In fact, in view of the fact that the central hole is one, one value (minimum, maximum, or intermediate) is structurally selected depending on the consistency of the material (with an increase in its rigidity, the ratio of the channel length to the diameter decreases).
Возможен случай, когда ряды каналов отсутствуют и остается один центральный формующий канал. При этом условии отношение длины канала к его диаметру существенно выше приведенных значений А, Б и находится в пределах 4 - 15, что можно объяснить наличием гелеподобного слоя, образующегося только на внутренней поверхности единственного канала. A case is possible when there are no rows of channels and one central forming channel remains. Under this condition, the ratio of the channel length to its diameter is significantly higher than the given values of A, B and is in the range of 4-15, which can be explained by the presence of a gel-like layer that forms only on the inner surface of a single channel.
Для примерного расчета каналов можно применить аналогичную приведенной выше (1) формулу для определения количества N формующих каналов
В этой формуле первый член - число каналов вне рядов, т.е. в центре матрицы, второй - количество каналов в рядах матрицы, третий - число каналов периферийного ряда, занятое под крепежные элементы, которые осуществляют поджатие насадок с каналами к матрице.For an approximate calculation of channels, one can apply a formula similar to the above (1) to determine the number N of forming channels
In this formula, the first term is the number of channels outside the rows, i.e. in the center of the matrix, the second is the number of channels in the rows of the matrix, the third is the number of channels of the peripheral row, used for fasteners that compress the nozzles with channels to the matrix.
Число занятых каналов периферийного ряда и число формующих каналов того же ряда в сумме равно общему числу каналов ряда, т.е. 6 • n, причем "n" выбирается из условия (см. также фиг. 2, 3):
D = 2 • n • M + M или D = M • (2 • n + 1) (6)
Из последней формулы следует:
n = 0,5 • (D/M - 1) (7)
С использованием формулы (5) составлена табл. 2 для наиболее употребительных вариантов формования.The number of occupied channels of the peripheral row and the number of forming channels of the same row in total is equal to the total number of channels of the row, i.e. 6 • n, and "n" is selected from the condition (see also Fig. 2, 3):
D = 2 • n • M + M or D = M • (2 • n + 1) (6)
From the last formula it follows:
n = 0.5 • (D / M - 1) (7)
Using the formula (5) compiled table. 2 for the most common molding options.
Система расположения рядов каналов в виде шестиугольников, составленных из элементарных равносторонних треугольников со стороной - параметром "М" (см. фиг. 2), дает способу дополнительные преимущества: горизонтальные оси соседних каналов располагаются вдоль одной линии, причем это справедливо для всех горизонтальных уровней (число таких уровней Nr = 2n + 1).The arrangement of rows of channels in the form of hexagons made up of elementary equilateral triangles with a side - parameter "M" (see Fig. 2) gives the method additional advantages: the horizontal axes of adjacent channels are located along one line, and this is true for all horizontal levels ( the number of such levels N r = 2n + 1).
Изложенная система расположения каналов в матрице позволяет упростить и удешевить изготовление формующего оборудования для реализации способа и применить простое устройство для приема гранул, состоящее из установленных на всех уровнях или их части приемников разной длины. The outlined system of channel arrangement in the matrix allows to simplify and reduce the cost of manufacturing forming equipment for implementing the method and to use a simple device for receiving granules, consisting of receivers of different lengths installed at all levels or parts of them.
Устройство обеспечивает сброс гранул в оснастку в заданное место с целью упорядоченного, компактного распределения гранул в ней (с возможностью регулирования) без вмешательства оператора или без применения автоматизированных распределительных устройств. The device provides the discharge of granules into equipment in a predetermined place for the purpose of an ordered, compact distribution of granules in it (with the possibility of regulation) without operator intervention or without the use of automated dispensers.
На фиг. 1-3 устройство не показано. In FIG. 1-3 device not shown.
Расположение каналов не по шестиугольной системе (пяти-, восьмиугольной или любой другой) дает неравномерное по горизонтали и вертикали распределение каналов в матрице, а значит в дополнение к дислокации (которая является неизбежным явлением при деформации материалов, но с достижением положительного эффекта использована в предлагаемом способе формования, см. выше) добавочную неопределенность, связанную с существенным различием условий и скоростей формования материала для различных каналов и как следствие с получением гранул различных плотности и прочности. The arrangement of the channels not in a hexagonal system (pentagonal, octagonal, or any other) gives an uneven horizontal and vertical distribution of the channels in the matrix, and therefore, in addition to dislocation (which is an inevitable phenomenon in the deformation of materials, but with the achievement of a positive effect, it is used in the proposed method molding, see above) the additional uncertainty associated with a significant difference in the conditions and speeds of the molding of the material for different channels and as a result with the production of granules are different density and strength.
Согласно фиг. 2 сторона шестиугольника любого ряда равна M • j (1 ≤ j ≤ 5), расстояние между верхним и нижним уровнями, равное минимальному габариту шестиугольника периферийного ряда, составляет 2 • n • M • cos 30o или 1,73 • n • M, а максимальный габарит этого же шестиугольника равен 2 • n • M.According to FIG. 2, the side of the hexagon of any row is M • j (1 ≤ j ≤ 5), the distance between the upper and lower levels equal to the minimum dimension of the hexagon of the peripheral row is 2 • n • M • cos 30 o or 1.73 • n • M, and the maximum dimension of the same hexagon is 2 • n • M.
Положительный эффект применения предлагаемого способа состоит в том, что он обеспечивает трехстадийное формование в одном экструдере, снабженном одним формующим устройством и выполняющем несколько функций: предварительное, основное и окончательное формование. The positive effect of the application of the proposed method is that it provides three-stage molding in one extruder equipped with one molding device and performing several functions: preliminary, main and final molding.
Предварительное формование осуществляет подготовку материала к основному формованию (в традиционных технологиях подготовка материала осуществляется в специализированных агрегатах и устройствах, что в сочетании с дополнительными затратами, связанными с оборудованием, нерационально по существу, т.к. под действием сил упругого последействия материал перед поступлением на следующий передел успевает разуплотниться). Pre-molding prepares the material for the main molding (in traditional technologies, the material is prepared in specialized units and devices, which, in combination with the additional costs associated with the equipment, is essentially irrational, since under the action of the elastic aftereffect the material before proceeding to the next redistribution manages to get loose).
Основное формование осуществляет дополнительное уплотнение материала, причем ввиду отсутствия предварительного разрушения и разуплотнения рационально используется уплотнение на предварительной стадии. The main molding provides additional compaction of the material, and due to the lack of preliminary fracture and decompression, rational compaction is used at the preliminary stage.
Окончательное формование завершает уплотнение и калибрование материала, т.е. в наименьшей степени изменяет его структуру. Final molding completes the compaction and calibration of the material, i.e. least changes its structure.
Использование параметра "M" позволяет равномерно располагать в матрице формующие каналы, которые обеспечивают формование гранул малых размеров. Это имеет важное значение для влагоудаления, как одного из наиболее затратных переделов технологического процесса. Using the parameter "M" allows you to evenly arrange the forming channels in the matrix, which provide the formation of small granules. This is important for dehumidification, as one of the most expensive redistribution of the process.
Эффективность влияния геометрических параметров изделия по предлагаемому способу на интенсивность влагоудаления (сушки) подтверждается также нижеприведенным расчетом. The effectiveness of the geometric parameters of the product according to the proposed method on the intensity of moisture removal (drying) is also confirmed by the calculation below.
Применим одно из понятий теории сушки - определяющий размер R изделия, т.е. величину, равную отношению объема V изделия к его полной поверхности S. We apply one of the concepts of the theory of drying - determining the size R of the product, i.e. a value equal to the ratio of the volume V of the product to its full surface S.
Экспериментально установлена следующая зависимость срока сушки t от определяющего размера (см. Духовный М.Л. Коен Г.Н., Копп В.Г., Орделли М.А., Юцис М.Л. Сушка строительной керамики. -М.: Стройиздат, 1967):
t = А • Rp (8)
где А, p - параметры, определяемые опытным путем.The following dependence of the drying time t on the determining size was experimentally established (see Dukhovny M.L. Koen G.N., Kopp V.G., Ordelli M.A., Yutsis M.L. Drying of building ceramics. -M.: Stroyizdat , 1967):
t = A • R p (8)
where A, p are the parameters determined empirically.
Сравним сроки сушки известных брикетов (диаметр 70 мм, длина 400 мм) и топливных гранул по предлагаемому способу (диаметр 30 мм, длина 100 мм), причем сравниваемые изделия равноплотны и изготовлены из одинакового сырья. Для сопоставимости объемы сравниваемых изделий равны, условия сушки одинаковы, что означает равенство параметров А и p. Compare the drying time of known briquettes (diameter 70 mm, length 400 mm) and fuel pellets according to the proposed method (diameter 30 mm, length 100 mm), and the compared products are equally dense and made of the same raw materials. For comparability, the volumes of the compared products are equal, the drying conditions are the same, which means the equality of parameters A and p.
Для определения того, во сколько раз срок сушки брикетов tб больше срока сушки гранул tг, с использованием формулы (8) для t найдем отношение
tб/tг = (Sг/Sб)p (9)
где Sг - полная поверхность гранул,
Sб - полная поверхность брикетированного топлива того же объема.To determine how many times the drying time of briquettes t b is greater than the drying time of pellets t g , using formula (8) for t we find the ratio
t b / t g = (S g / S b ) p (9)
where S g is the full surface of the granules,
S b - the full surface of the briquetted fuel of the same volume.
С учетом того, что один брикет по объему соответствует 22 гранулам согласно приведенным выше размерам изделий, получено
tб/tг=(2,5)p
Принимая параметр "p" равным 2 (на основании данных испытаний), расчетным путем получено, что срок сушки гранул в 6,2 раза меньше срока сушки брикетов.Given the fact that one briquette in volume corresponds to 22 granules according to the above sizes of products, obtained
t b / t g = (2.5) p
Taking the parameter "p" equal to 2 (based on test data), it was found by calculation that the drying time of granules is 6.2 times less than the drying time of briquettes.
В целом предлагаемый способ позволяет уменьшить капитальные затраты в 1,2, а эксплуатационные расходы - в 1,4 раза. In general, the proposed method allows to reduce capital costs by 1.2, and operating costs by 1.4 times.
Claims (3)
где j - номер ряда, считая от центрального отверстия к периферии матрицы;
k - коэффициент использования каналов периферийного ряда, k = 0,5 - 1,0;
n - количество рядов каналов, целое число, 5 ≥ n ≥ 0, n = 0,5 • (D/M - 1), где D - диаметр внутреннего контура прессующего корпуса на выходе, М - определяющий геометрический параметр формования.2. The method according to claim 1, characterized in that the number N of forming channels in the rows and the center of the matrix is determined by the dependence
where j is the row number, counting from the central hole to the periphery of the matrix;
k is the coefficient of utilization of the channels of the peripheral row, k = 0.5 - 1.0;
n is the number of rows of channels, an integer, 5 ≥ n ≥ 0, n = 0.5 • (D / M - 1), where D is the diameter of the inner contour of the pressing housing at the output, M is the defining geometric parameter of the molding.
(l/d)min = A + q • j;
(l/d)max = Б + q • j,
где j - номер ряда, n ≥ j ≥ 0;
А и Б - значения l/d при j = 0, т.е. для центрального отверстия;
q - коэффициент, характеризующий скорость роста l/d в направлении от центра к периферии матрицы.3. The method according to claim 1, characterized in that the minimum (l / d) min and maximum (l / d) max ratios of lengths to the diameters of the channels of constant cross-section are determined by the dependencies
(l / d) min = A + q • j;
(l / d) max = B + q • j,
where j is the row number, n ≥ j ≥ 0;
A and B are the values of l / d at j = 0, i.e. for the central hole;
q is a coefficient characterizing the growth rate l / d in the direction from the center to the periphery of the matrix.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97109239A RU2129588C1 (en) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Fuel molding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97109239A RU2129588C1 (en) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Fuel molding method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2129588C1 true RU2129588C1 (en) | 1999-04-27 |
| RU97109239A RU97109239A (en) | 1999-04-27 |
Family
ID=20193718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97109239A RU2129588C1 (en) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Fuel molding method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2129588C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2503537C1 (en) * | 2012-05-30 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" | Pelletising screw extruder for forming catalysts masses |
| RU2510745C2 (en) * | 2012-07-09 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Pelletising screw extruder |
-
1997
- 1997-05-27 RU RU97109239A patent/RU2129588C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2503537C1 (en) * | 2012-05-30 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" | Pelletising screw extruder for forming catalysts masses |
| RU2510745C2 (en) * | 2012-07-09 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Pelletising screw extruder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4963033A (en) | Screw refiner | |
| US20050219943A1 (en) | Conical twin-screw extruder and dehydrator | |
| CN202621118U (en) | Counter-roller dry-method extrusion granulator | |
| US6375447B1 (en) | Apparatus for dewatering and pelletizing particulate fuel | |
| US20150283779A1 (en) | Device and method for pressing organic material out of waste | |
| RU2129588C1 (en) | Fuel molding method | |
| CN207189904U (en) | Strip antichlor shaped device | |
| US2617167A (en) | Method and apparatus for extruding and briquetting coal and other materials | |
| CN105056834A (en) | Particle extruding and forming mechanism provided with concave-convex pattern roller pairs | |
| EP2241610A2 (en) | Method and assembly for producing pellets made of biomass in a pelleting press for use as fuel in fireplaces | |
| JPH02500964A (en) | Coagulation/dehydration method for polymeric materials | |
| RU176749U1 (en) | Extruder for the processing of building and polymer materials | |
| US20210252819A1 (en) | Method for Producing Pressed Products and Assembly for Producing Pressed Products | |
| CN212915575U (en) | Talcum powder granulator | |
| US3427683A (en) | Apparatus for forming spherical pellets | |
| CN203253412U (en) | Rolling dry-method granulator | |
| US1957314A (en) | Manufacture of carbon black | |
| Pocius et al. | Investigation of granulation process influence to granulated organic compost fertilizer properties | |
| CN207617164U (en) | A kind of cuber for forcing blanking uniform device containing essence casting double end cone screw type | |
| CN102527271A (en) | Homogenizing device of solid materials | |
| RU2198787C1 (en) | Granulating screw extruder | |
| RU2218212C2 (en) | Method and plant for reducing sizes of lumpy material and article made from such material | |
| Zhong | Theoretical and experimental analysis of the compaction process in a tapered screw press | |
| Ghazy et al. | INFLUENCE OF INVERSE PULSATION ON THE CRUSHED MAIZE FLOW RATE FROM HOPPERS | |
| CN209753416U (en) | Calcium carbonate granule edulcoration device |