生物质固体燃料成型机压辊磨损失效分析

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1、生物质固体燃料成型机压辊磨损失效分析链接：www.china-nengyuan.com/tech/106771.html来源：中国新能源网china-nengyuan.com生物质固体燃料成型机压辊磨损失效分析1,221112霍丽丽，侯书林，田宜水，赵立欣，孟海波，孙浩（1．农业部规划设计研究院，北京100125；2．中国农业大学工学院，北京100083）摘要：针对生物质固体燃料成型机在加工成型燃料过程中，关键部件环模和压辊磨损后导致使用寿命短、影响生产率等问题，该文对压辊进行磨损试验研究，该压辊采用45钢

2、渗碳处理，渗碳层深度3mm，在实际生产工况下工作200h。由于原料中的硅酸盐成分、杂质、喂料的不均匀以及原料中水分影响加剧压辊表面的磨损，致使压辊快速磨损失效。磨损后利用S-570扫描电镜观察其磨损形貌，探究压辊失效的磨损机理。结果表明，靠近喂料一侧压辊表面磨损严重，磨损量4.2mm左右，比其他位置表面的磨损量多1.2mm。磨损机理主要是黏着磨损和磨粒磨损，磨损面已接近渗碳层与基体交界处，并且磨损面存在应力腐蚀裂纹。0引言随着一次能源的不断减少，可再生能源越来越被人们关注。其中，生物质固体燃料以丰富的秸秆等

3、生物质为原料，易于实现大规模生产、便于储存和运输，具有广阔的发展前景。其生产设备可分为螺旋挤压式、活塞冲头式、平模式和环模式，其中环模式成型机具有生产率高、成型好等优点，是生产生物质固体燃料企业优选设备。HM485型生物质固体燃料成型机是一种新型的生物质固体成型燃料加工设备，但该设备存在主要部件磨损严重等问题，其中，环模和压辊是成型机的关键工作部件，而目前研究理论针对环模的失效机理进行研究，并未对压辊进行研究。压辊用来向环模挤压物料，由于压辊长期受到摩擦力与挤压力的作用，将压辊的外圆周表面加工成齿槽状，既增

4、强了抗磨损能力，又易于攫取散料。压辊工作条件比较恶劣，除原料对压辊正常磨损外，秸秆、木屑等生物质原料中多含有砂石、硅化物以及铁屑等硬质颗粒物，加剧对压辊的磨损。由于压辊和环模的线速度基本相等，压辊的直径仅为环模内径的0.4，故压辊磨损率比环模高2.5倍。压辊理论设计寿命为300h，但实际使用时间不超过200h。一些工厂由于使用不当，使用时间还不到150h，并且失效压辊因表面磨损严重已无法重新修复。压辊磨损过快，不仅降低颗粒燃料的成型率，增加生产成本，而且直接影响生产率。因此，如何延长压辊的使用寿命是目前生物

5、质固体燃料成型机的研究重点。为提高压辊的可靠性和耐用性，本文对压辊进行生产试验研究，对磨损压辊进行宏观、微观和金相组织分析，探讨压辊磨损失效机理，为合理选择压辊材料和热处理工艺提供理论依据。1试验设备与方法1.1试验设备1.1.1磨损试验设备磨损试验机采用农业部规划设计研究院设计的HM485型生物质固体燃料成型机，该机已在北京大兴农业部生物质固体成型燃料示范基地进行了应用，主要技术参数如下：主机功率：110kW；设备生产率为2t/h；燃料成型率＞95%；颗粒密度＞1.0g/cm3；长×宽×高：2015mm×

6、1283mm×2230mm。该机能够适应于玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆以及林业剩余物等生物质原料。主要由机体、喂料装置、工作室和环模、压辊等构成（如图1），主要利用环形压模和与其相配的圆柱形压辊等部件成型。工作时，农作物秸秆、木屑等生物质原料在配料仓内混入添加剂，并由螺旋喂料装置进行混合，随后将物料喂入工作室内制粒。在工作室内，匀料板将调制好的原料分配到环模和压辊之间。电机带动环模转动，通过模辊间的物料及其摩擦力使安装在环模内的压辊自转，将物料钳入、挤压，最后成圆柱状从环模孔中被连续挤出来，再由安装在环模外

7、的固定切刀切成一定长度的颗粒燃料。页面1/8生物质固体燃料成型机压辊磨损失效分析链接：www.china-nengyuan.com/tech/106771.html来源：中国新能源网china-nengyuan.com1.1.2试验原料采用大兴礼贤镇颗粒厂提供的2008年秋季成熟玉米秸秆。将玉米秸秆粉碎，粒度小于8mm。自然风干或调湿处理，使水分控制在15%～20%范围内，装入密封袋备用。该试验将玉米秸秆直接压缩，不添加任何其他成分。1.1.2磨损分析试验仪器设备及试剂北京时代TH320全洛氏硬度计，HIT

8、ACHIS570ScanningElectronMicroscope，电火花线切割机，砂轮，预磨机（砂纸200#-900#），水平抛光盘（300～500r/m，粗抛光时转速高，精抛光时转速低），抛光布（粗抛光用帆布，精抛光用绒布），抛光液（Al2O3细抛光粉在水中的悬浮液），浸蚀剂（4%硝酸酒精溶液）等。1.2试验方法依据目前工厂正在使用压辊的材料及热处理方法，选用由45钢材料的压辊，压辊外径205mm，内径14