高效选粉机工作原理与应用

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1、高效选粉机工作原理与应用一、研究的目的与意义 磨机对物料的粉碎主要是依靠研磨体对物料的冲击与 研磨作用来实现的，这种冲击及研磨作用是通过研磨体的表 面传递给与之相接触的物料的，属于 单颗粒粉碎 。由于单颗 粒粉碎的偶然性，使大量的能量消耗在研磨体之间及研磨体 与磨机衬板之间的碰撞与磨损上，因而其效率很低。据 Answlm 的粉碎功理论测定：轴承、齿轮等纯机械损失占 12.3%；随产品散热占 47.6%；从磨机筒体散发的辐射占 6.4%； 空气带走热量占 31.4%； 用于粉碎物料的理论能量消耗仅占 很小的一部分，约为 2.3%。目前， 一般在以下两个方面加以改进， 以提高球磨机的 粉磨效率。一

2、是改变内部装置。节能衬板、可调隔仓板的研 制成功， 为粉磨系统降低了能耗。 第二方面是改变粉磨系统， 将原来的开路粉磨系统改为闭路粉磨系统。与之相应的，选 粉机也因技术发展的需要， 为提高选粉效率， 降低系统能耗， 由传统的第一代离心式选粉机、第二代旋风式选粉机发展到 第三代高效选粉机。粉磨系统又分为开路粉磨和闭路粉磨， 开路粉磨系统具 有流程简单、设备少、投资省、操作方便等特点。但当细度 要求较高时，部分物料不能及时卸出而出现过粉磨现象，导 致粉磨系统的粉磨效率降低、能耗增加。 闭路粉磨系统由于 配备了选粉机， 能将粉磨后的合格物料及时分离出来，从而 可有效地减少过粉磨现象，提高系统的粉磨效

3、率及产量，降 低能耗；同时产品细度均匀，并可通过调节选粉设备的操作 参数来灵活控制，以满足生产要求。缺点是系统流程较为复 杂，投资较大。对上述两种粉磨系统的取舍，主要取决于对产品细度的 要求。由于建筑业的发展，对水泥强度的要求越来越高，相 应的也提高了对产品细度的要求；同时，闭路系统更易于控 制产品细度，改变产品品种，对市场的适应性更强。因此， 闭路系统得到了广泛的应用。选粉机又叫粗粉分离器，作用是将物料粗细进行分离， 通常选粉机在进行扬粉选粉时，可把叶片调节在适当的角度 工作，调节方法，根据不同形式的选粉机，可用手动调节和 变速调节。目前水泥生产线上，使用 选粉机的种类又以下几种 ： 离 心

4、式选粉机、旋风式选粉机、笼式选粉机 ，第三代笼式选粉 机应用于一二代基础改进，在笼型转子运转内，有利于内外 压差稳定，气流均匀，物料在选粉时在内得到多次分选（池 州一线选粉机分选有 30 次左右） 细粉在选粉力从外向内运 动有利于防止 “边壁效应 ”，相比一二代选粉机有着效率高， 能耗低，产品颗粒细，调节方便灵活。作为闭路粉磨系统的一个重要的配套设备选粉机， 虽然本身并无粉碎物料的作用， 但其性能好坏直接影响到系 统的运行状态，即影响到系统的粉磨效率、产量及能耗。因 此，高效选粉机技术的研究具有重要意义， 主要体现在以下 几个方面：1、粉磨系统增产降耗的要求。 与高效选粉机机配套的 粉磨系统，

5、具有更高的粉磨效率、产量及较低的能耗。2、水泥质量要求的提高，也对选粉机提出了更高的要 求。最初，作为水泥质量主要指标之一的水泥细度是用筛余 控制的， 用筛余控制只能反映成品中粗颗粒的多少， 不能反 映全部颗粒的粗细情况； 而后发展到比表面积控制， 水泥越 细，比表面积越大。研究表明，水泥颗粒组成中不同粗细的 颗粒对水泥水化性能的作用是不同的。大于60卩m的颗粒对水泥强度作用甚微，只起填料作用；小于3卩m的颗粒的水化过程在硬化初期就已完成， 只对水泥早期强度有利； 3-30 卩m的颗粒是水泥的主要活性部分、承担强度增长的主要粒径。对此，一些水泥品种曾对 3-30卩m颗粒的含量提出了具 体的要求

6、：普通硅酸盐水泥： 40-50% 高强快硬水泥： 50-60% 超高强快硬水泥：70% 由此可见，水泥质量与水泥成品中3-30卩m颗粒的含量有很大关系。 而在水泥粉磨作业中， 要得到某一粒径范围 含量较高， 分布相对较窄的水泥产品， 只有通过高效选粉机 来调节、控制，否则难以实现。二、选粉机的发展与现状 水泥工业用选粉机是由英国人 1885 发明的，后由德国 人取得制造权， 1888 年开始出售。由于美国生产商斯特蒂 文特( Sturtovant )公司生产的这种选粉机最为有名，故习惯上称为 Sturtevant 型选粉机，亦即 离心式选粉机，这就 是所谓的第一代选粉机。 随着世界工业技术的进

7、步和发展， 德国洪堡维达格公司于 60 年代初研制开发了洪堡 维达格型选粉机， 即所谓的 旋风式选粉机， 也就是第二代选 粉机。近十年来，选粉机的研究有了突破性的发展，国外各 公司相继开发出了新型高效第三代选粉机， 例如日本小野田 公司率先推出的 O-Sepa 型选粉机，因采用新的分级结构与 原理， 显著提高了选粉机的选粉效率及产量，水泥质量与系统能耗也得到改善。三、各类选粉机的性能特点及分级机理3.1 离心式选粉机 离心式选粉机由于本身结构的缺陷， 存在 选粉效率低， 细度调节不方便等缺点 ，当要求生产产量高、 细度高和多品 种水泥时，表现得更为突出。通常认为， 空气选粉机的选粉 过程主要分

8、以下三个环节： 物料的分散、 分级及细粉的收集。 而离心式选粉机正是在这三个环节上不同程度地存在着问 题，现分析如下：离心式选粉机内颗粒的受力情况如下：重力Fg,方向向下，大小与颗粒质量成正比； 离心力Fe,方向为水平径向向外，大小随颗粒所处位 置不同而变化；气体阻力Fd，其方向与大小均随所处位置不同而变化。 三者合力为R。由于在分级区内，截面形状变化较大， 致使各截面的气流速度的大小与方向变化较大, 分级气流不 能形成稳定、均齐的分级力场。因此，在分级区内同一粒径 大小的颗粒会因处在不同的位置而受到大小与方向都不同 的合力。 由上而下的分级气流在分级区上部盖风板处， 因突 然变向形成一死角，

9、 在死角内形成局部涡流， 干扰分级区的 流场；同时，机壁效应的存在，也影响细粉的分离，使部分 细粉与粗粉一起碰到内壁而沉降。 这两方面的因素导致选粉 机无明确的分级界面和稳定的分级力场，分级精度低。物料在选粉机内主要靠撒料盘的离心力抛出分散，不 可能在整个截面上均匀分布； 同时， 分级区内流场的不稳定 更加剧了物料的分散不均， 而物料充分、 均匀的分散却是实 现高效率分级的前提条件。离心式选粉机的细粉收集靠外筒体，由于外筒体的直 径较大，细粉收集效率较低，大量微细粉随气流循环，一方 面增加了分级区的粉体浓度， 加剧了颗粒间的相互干扰； 另 一方面， 粉体浓度的增加， 细粉更易团聚或与粗粉一起向

10、机 壁沉降，使粗粉中的细粉含量增加。由于上述诸因素的影响，导致了选粉机选粉效率的降 低。3.2 旋风式选粉机 由于旋风式选粉机外部设立了独立的空气循环风机， 取代离心式选粉机内的大风叶； 旋风式选粉机相对于离心式 选粉机具有如下的优点：转子转速与系统的循环风量可分别调节 ，既易于调 节产品细度，也扩大了细度的调节范围。采用小直径的旋风收尘器收集细粉，可提高细粉的 收集效率 （其收集效率可达 90%，而离心式选粉机的收集效 率仅为 50%），减少细粉的循环量，有利于提高选粉效率。选粉效率提高，处理风量增加。在相同的选粉能力下，旋风式选粉机的机体直径较离心式选粉机小， 分级室单 位截面积的处理物料

11、量比离心式选粉机高 2-2.5 倍。尽管如此，由于旋风式选粉机的分级结构与离心式选 粉机相似， 对离心式选粉机所存在的主要缺陷 （如分级力场 的不稳定、 机壁效应局部涡流的存在等） 都未能消除 。因此， 其分级性能的改善是有限的。3.3 第三代高效选粉机（以 0-Sepa 选粉机为例） 加入选粉机的物料自上而下通过由选粉机转子上垂直 布置的涡流调节叶片与导向叶片组成的较高的分级机会。 在 分级区内， 不存在机壁效应和死角引起的局部涡流， 在同一 半径的任何高度上内外压差始终一致， 气流速度相等， 从而 保证了颗粒所受各力的平衡关系稳定不变。 缓冲板的撞击及 水平涡流的冲涮，使物料充分分散并均匀

12、地分布于分级区 内。这使得分级机具有如下性能特点：1、选粉效率高，一般都在 85%以上。2、精度高，即特劳姆（Tromp）曲线比较陡。3、细度调节简单、灵敏、准确。据文献介绍，离心式选粉机的选粉率一般在40-60%，旋风式选粉机的选粉效率一般在 60%左右，以 0-Sepa 为代 表的第三代高效选粉机的选粉效率一般在80%以上。四、高效双转子式选粉机的研制与性能 高效选粉机性能的优越性是显而易见的，但由于选粉 机主体不带细粉收集装置， 需配备与其处理风量相匹配的大 规格的袋式收尘或电除尘器用以收集成品， 这无疑较大幅度 地增加了系统投资，也使工艺布置复杂，操作控制困难，在 一定程度上限制了高效

13、选粉机的推广应用。转子式选粉机就是针对上述情况而研制的一种新型高效 选粉机， 以期在性能上达到目前高效选粉机的效果， 在系统 的布置、投资及工艺的复杂性等方面又优于高效选粉机。由上述的结构特点决定、并经实验研究及生产应用表 明，高效双转子式选粉机具有如下的性能特点：1、物料在分级室内，在较强的旋流及径向剪切力的作 用下，物料分散性好且强度高，分级效率高。2、分选物料都经过分级界面分明的选粉区，各部分的 选粉条件稳定，故选粉机的分级精度高。3、细度调节方便可靠，且调节范围较宽，可通过调节 主轴转速及风量灵活控制。4、可使开流磨增产 40-60%，选粉效率可达 85%以上。 如对现有旋风式选粉机或

14、离心式选粉机进行改造， 可在不改 变主体结构及电机负荷的情况下，确保效率在85%以上，增产 20-30%。5、在相同产量的情况下，与高效涡流式选粉机相比其 效率相当，但可降低系统投资 20-30%，与旋风式及高效离 心式选粉机相比，不但可减少设备规格，并可提高效率20-40%五、高效组合式选粉机开发设计。在对当代先进的高效组合式选粉机（如 LVT 选粉机、 O-sepa选粉机、SEPOL选粉机、RAR选粉机等）的研究分析 基础下，开发设计适合 MLS3626立磨的高效组合式选粉机。 重点考虑选粉区域部分以及颗粒运动的控制，尽可能限制磨 内出现无规则运动量，从面降低循环负荷，改善研磨效率。磨机配

15、有动态、静态分离器以适应更广泛的细度要求。 分离器装在机壳的上方，并带有一个旋转的叶轮体，旋转的 叶片靠变频调速电机带动，减速机实现无级变速，通过变频 调速电机来调整分离器的转速。在旋转的叶轮体外侧有一圈 静止栅筒进行首次选粉。在运转时， 分离器转速越高， 出料粒度越细， 反之亦然 但由于出料粒度亦受磨腔内温度、 湿度、风压等因素的影响， 因此，不可能在试运转之前找出一个转速与粒度的对应关 系，这种对应关系只能在试运转中逐渐求得。分离器的主轴上装有两个调心滚子轴承和一个推力轴 承。由于传动支撑部件内部处于密封状态，故轴承本身未带 防尘罩，分离器传动部下端利用大气压与磨腔内负压的压差 密封。传动部件的几个轴承均由润滑脂定期润滑。8