Die Ringmatrizen-Strohpelletmaschine ist das Schlüsselgerät im Produktionsprozess von Biomassebrennstoffpellets. Die Ringmatrize ist das Herzstück der Ringmatrizen-Strohpelletmaschine und gehört zu den am leichtesten verschleißenden Teilen der Ringmatrizen-Strohpelletmaschine. Die Untersuchung der Gründe für Ringmatrizenausfälle, die Verbesserung der Einsatzbedingungen der Ringmatrizen, die Verbesserung von Produktqualität und -leistung, die Reduzierung des Energieverbrauchs (der Energieverbrauch der Granulierung macht 30 bis 35 % des Gesamtenergieverbrauchs der gesamten Werkstatt aus) und die Reduzierung der Produktionskosten (Ringmatrizenverluste) haben große Auswirkungen. Die Projektkosten machen mehr als 25 bis 30 % der Dekorationskosten der gesamten Produktionswerkstatt aus.

1. Funktionsprinzip der Ringmatrizen-Pelletmaschine

Die Ringmatrize wird vom Motor über das Reduzierstück angetrieben. Die in der Ringmatrize eingebaute Presswalze dreht sich nicht, sondern verdichtet das Material durch Reibung mit der rotierenden Ringmatrize. Das in die Presskammer eintretende, vergütete Material wird durch den Verteiler gleichmäßig zwischen den Presswalzen verteilt, von den Presswalzen geklemmt und gepresst und kontinuierlich durch die Matrizenöffnung der Ringmatrize zu säulenförmigen Partikeln extrudiert. Der Ring rotiert, und die körnigen Biomasse-Brennstoffpartikel einer bestimmten Länge werden von einem fest außerhalb der Ringmatrize installierten Schneidwerkzeug abgeschnitten. Die Bandgeschwindigkeit von Ringmatrize und Andruckwalze ist an jedem Kontaktpunkt gleich, und der gesamte Druck wird zum Pelletieren genutzt. Im normalen Betrieb der Ringmatrize entsteht ständig Reibung zwischen Ringmatrize und Material. Mit zunehmender Materialproduktion verschleißt die Ringmatrize allmählich und fällt schließlich aus. In diesem Dokument sollen die Fehlerursachen der Ringmatrize analysiert werden, um Vorschläge zu den Herstellungs- und Verwendungsbedingungen der Ringmatrize zu machen.

2. Analyse der Fehlerursachen der Ringmatrize

Aus der Perspektive des tatsächlichen Versagens der Ringmatrize können diese in drei Kategorien unterteilt werden. Die erste Kategorie: Nach einer gewissen Betriebszeit der Ringmatrize ist die Innenwand jeder kleinen Materialöffnung abgenutzt, der Durchmesser der Öffnung vergrößert sich und der Partikeldurchmesser des erzeugten körnigen Biomassebrennstoffs überschreitet den angegebenen Wert und versagt; die zweite Kategorie: Nach dem Verschleiß der Innenwand der Ringmatrize treten erhebliche Unebenheiten auf der Innenfläche auf, die den Fluss der Biomassebrennstoffpartikel behindern, das Ausstoßvolumen verringert sich und die Nutzung wird unterbrochen; die dritte Kategorie: Nach dem Verschleiß der Innenwand der Ringmatrize vergrößert sich der Innendurchmesser und die Wandstärke verringert sich, und mit dem Verschleiß verschleißt auch die Innenwand der Ausstoßöffnung, sodass die Wandstärke zwischen den Ausstoßöffnungen kontinuierlich abnimmt und die strukturelle Festigkeit abnimmt. Bevor der Durchmesser der Auslassöffnungen den zulässigen Sollwert erreicht (d. h. bevor das erste Ausfallphänomen auftritt), treten in den gefährlichsten Fällen zunächst Risse im Querschnitt auf, die sich weiter ausdehnen, bis sie sich über einen größeren Bereich ausdehnen und die Ringmatrize versagt. Die wesentlichen Ursachen der drei oben genannten Ausfallphänomene lassen sich wie folgt zusammenfassen: zunächst abrasiver Verschleiß, gefolgt von Ermüdungsbruch.

2-1 Abrasiver Verschleiß

Verschleiß kann viele Ursachen haben und wird in normalen und abnormalen Verschleiß unterteilt. Die Hauptgründe für normalen Verschleiß sind die Materialzusammensetzung, die Größe der Zerkleinerungspartikel und die Abschreck- und Anlassqualität des Pulvers. Unter normalen Verschleißbedingungen verschleißt die Ringmatrize gleichmäßig in axialer Richtung, was zu einer größeren Matrizenöffnung und einer geringeren Wandstärke führt. Die Hauptgründe für abnormalen Verschleiß sind: Die Andruckrolle ist zu eng eingestellt, und der Spalt zwischen Rolle und Ringmatrize ist klein, wodurch sie sich gegenseitig abnutzen; der Winkel des Streuers ist ungünstig, was zu ungleichmäßiger Materialverteilung und partiellem Verschleiß führt; das Metall fällt in die Matrize und verschleißt. In diesem Fall verschleißt die Ringmatrize oft unregelmäßig, meist in Form einer Hüfttrommel.

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Die Partikelgröße des Rohmaterials sollte moderat und gleichmäßig sein, da die Partikelgröße die Oberfläche der Biomasse-Brennstoffpartikel bestimmt. Zu grobe Rohmaterialpartikel erhöhen den Maschenverschleiß, verringern die Produktivität und erhöhen den Energieverbrauch. Generell ist vorgeschrieben, dass das Rohmaterial nach der Zerkleinerung ein 8-Maschen-Sieb passieren muss, wobei der Siebanteil auf dem 25-Maschen-Sieb 35 % nicht überschreiten darf. Bei Materialien mit hohem Rohfaseranteil kann die Zugabe von Fett die Reibung zwischen Material und Ringmatrize während des Granulationsprozesses verringern. Dies begünstigt den Materialdurchgang durch die Ringmatrize und sorgt für ein glatteres Aussehen der Pellets. Ringmatrizen-Strohpelletmaschine

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Verunreinigung der Rohstoffe: Zu viel Sand und Eisenverunreinigungen im Material beschleunigen den Verschleiß der Matrize. Daher ist die Reinigung der Rohstoffe sehr wichtig. Heutzutage legen die meisten Biomasse-Pelletanlagen großen Wert auf die Entfernung von Eisenverunreinigungen in den Rohstoffen, da Eisensubstanzen die Pressform, die Presswalze und sogar die Ausrüstung stark beschädigen. Die Entfernung von Sand- und Kiesverunreinigungen wird jedoch vernachlässigt. Dies sollte die Aufmerksamkeit der Anwender von Ringmatrizen-Strohpelletmaschinen wecken.