對于環模及平模式成型設備,其快速磨損情況同樣十分嚴重。環模及平模式成型設備是依靠輥輪與秸稈之間的高速相對運動來實現生物質壓縮的,在運動過程中摩擦產生的熱將纖維素、木質素軟化,從而把秸稈擠壓入成型孔,實現成型。環模及平模式成型設備的主要磨損部件是壓輥及成型孔。壓輥在高速旋轉過程中與秸稈產生的摩擦熱,以及秸稈收集過程中帶入許多泥沙(SiOZ),都加劇了壓輥及成型孔的磨損。
水循環冷卻裝置。目前市場上應用的分體模塊式環模成型機在加工較高水分的生物質原料時,由于壓輥轉速設計得較大,壓輥和環模與原料之間產生的摩擦溫度較高,使得高溫狀態下成型后的燃料產品出現大量開裂現象。為解決這一問題,有的企業采用了水循環冷卻方式。在分體模塊環模上、下兩側,設計了水循環冷卻裝置,使生物質原料擠壓成型時降溫,保證了成型燃料的質量,實現了連續生產,這是設計不合理引起的,有悖于生物質成型機理,企業生產單位應盡量避免使用。
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根據觀察和化驗結果的分析,沉積主要是通過凝結和化學反應機制形成的。凝結是指由于換熱面上溫度低于周圍氣體的溫度而使氣體凝結在換熱面上的過程;瘜W反應機制是指已經凝結的氣體或沉積的飛灰顆粒與流過它的煙氣中的氣體發生反應。例如,凝結的KCl和KOH與氣態的SOZ反應生成KZSq等。試驗發現,受熱面沉積中硫的濃度很高,堿金屬多以硫酸鹽( Naz Sq、KZS隊、Naz Sit 05)等低熔化合物或低熔共晶體的形式出現,而鉀、鈉多是以氣態形式從燃料中揮發出來的,然后凝結在受熱面上。
需要說明的是,無論采用哪種爐排結構設計,考慮到秸稈類生物質燃料的沉積與腐蝕特性,在生產制造爐排時必須注意使用耐摩擦、耐高溫、耐腐蝕的材料,或者做必要的做防腐處理。合理設計爐膛結構可以提高燃燒效率及鍋爐熱利用效率,減輕對燃燒設備的沉積與腐蝕,減少煙塵排放濃度等。生物質成型燃料燃燒設備的爐膛設計原則是采用雙燃室或多燃室爐膛結構。通過增加燃室截面,降低出口煙速,減少飛灰量及飛灰粒度,從而減輕飛灰對鍋爐換熱面的沖刷磨損。爐膛內布置足夠的換熱面,使燃燒產生的煙氣從爐膛出時溫度可以低于灰渣的變形溫度,以防在換熱面發生沉積,同時可以延長煙氣在爐膛內的燃燒行程,增加煙氣在爐膛內的滯留時間,提高換熱效率。
實驗結果表明,正常磨損過程一般經歷以下三個階段1)磨合階段。摩擦剛開始的階段,摩擦表面具有一定的粗糙度,故磨損速率很大。在一定載荷作用下,隨著摩擦表面逐漸被磨平,表面形貌逐漸趨向一個穩定的較佳形貌,真實接觸面積逐漸增大,磨損速率逐漸減慢。z>穩定磨損階段。經過磨合階段,摩擦表面加工硬化,微觀幾何形狀改變,從而建立了彈性接觸的條件,這一階段磨損緩慢且穩定,磨損率基本保持不變,磨損量很低。3)劇烈磨損階段。磨損的最后階段,隨著時間或摩擦行程增加,接觸表面之間的間隙逐漸擴大,摩擦條件發生較大變化,磨損速率急劇增加,導致機械效率下降,精度喪失,最后導致磨損部件的完全失效。
為滿足以上基本要求,與燃煤設備相比,生物質成型燃料燃燒設備主要在結構設計上進行改進和完善。生物質成型燃料燃燒設備設計的基本原則是,在保證燃料高效燃燒及利用的前提下,避免或減少生物質燃燒形成沉積及結渣,減少沉積對燃燒設備的腐蝕,延長其使用壽命。由于生物質成型燃料比較規則,上料易于實現流動和自動控制,因此高端生物質成型燃料燃燒設備往往結合自動控制系統,實現供給空氣與燃料燃燒速率精確匹配。