高等专科学校建材机械与设备教案第十一章 流体分级设备Word格式文档下载.docx

高等专科学校建材机械与设备教案第十一章 流体分级设备Word格式文档下载.docx

《高等专科学校建材机械与设备教案第十一章 流体分级设备Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高等专科学校建材机械与设备教案第十一章 流体分级设备Word格式文档下载.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

分离最小粒径随设备直径和风速的增大而增大，随叶片角度的增大而变小。

实际上，选粉机的气流运动和分级过程都比较复杂，以上只是近似的定性分析。

11.1.2产品粒度调节方法及性能

通过式选粉机调整细粉细度的方法有：

改变气流速度，气流速度愈低，细粉的细度就愈高；

改变叶片的导向角度，叶片与径向夹角愈小，气流旋转速度愈小，细粉细度下降，此外，有些尚可适当升降反射棱锥体的位置，以控制产品粒度级配。

使用这种选粉机可以得到细度相当于0.080mm方孔筛上筛余为10%～20%的细粉，生产能力可达7～8t/h，一些通过式选粉机的技术性能见表11.1。

通过式选粉机结构简单，操作方便，没有运动部件，不易损坏。

不过使用这种选粉机时，必须另设通风机来产生气流，以将粉料带入选粉机；

另外还需设置收尘设备回收细粉，使设备复杂。

通过式选粉机宜配用于风扫式磨机系统。

11.2离心式选粉机

11.2.1离心式选粉机的构造与工作原理

图11.2是

离心式选粉机的简图。

它主要由传动部分、立轴部分、壳体和控制板调节机构等组成。

图11.25000离心式选粉机

1—进料口；

2—主风叶；

3—辅助风叶；

4—控制板；

5—撒料盘；

6—回风叶；

7—细粉室；

8—粗粉室；

9—细粉出口；

10—粗粉出口

（1）壳体

壳体由顶盖和内外壳体组成。

顶盖结构是以槽钢板为主的梁架结构件。

梁架中部是支承整个回转部分基座的基础架，梁架的一侧是支承电动机的滑轨基础架。

顶盖板用4～6mm钢板制成。

盖板的一侧设有人孔门。

外壳由上部筒体和下部锥体组装而成。

下部锥体的溜角为60°

，下口直径为400mm。

内壳也是由上部筒体和下部锥体组装而成。

上部筒体的顶部有一圈固定的挡风板。

下部锥体的中段装有一圈与圆周切线成60°

相交的回风叶，其数为64片（或72片）。

下部锥体的下口与出料管相连接，出料管的溜角为60°

选粉机外壳有四个铸铁底座用螺栓与基础相连接。

（2）传动部分

传动部分包括电动机、三角皮带轮和减速装置。

电动机通过三角皮带带动齿轮箱内的一对圆锥齿轮而使立轴回转。

离心式选粉机配用的电动机功率为75kW，转速为985r/min。

电动机出轴端装有D型三角皮带轮，通过7根D型三角皮带与选粉机横轴轴端的三角皮带轮相连动。

图11.3离心式选粉机传动部分和回转部分结构图

1—撒料盘毂；

2—撒料盘；

3—撒料盘架子护板；

4—风叶座；

5—辅助风叶；

6—衬套；

7—涨圈；

8—立轴；

9—主风叶；

10—下部轴承；

11、22—轴承座；

12—精钢梁架；

13—横轴；

14—端盖；

15—锁紧螺母；

16、19—轴承；

17—轴承套；

18—垫片；

20—小锥齿轮；

21—大锥齿轮；

23—调整螺母；

24—轴承盖；

25—轴承轴心螺母；

26—销子；

27—上部轴承；

28—传动轴座；

29—机架座；

30—齿轮箱；

31—撒料盘螺母；

32—下料斗

（3）立轴部分

立轴部分是选粉机的主体，处于选粉机中央的立轴8是用45号碳素钢经热处理加工而成。

立轴的上端部装有滚动轴27，系单列圆锥滚子轴承。

该轴承装在上轴承座22内，它承受立轴的全部负荷。

可以通过旋动轴承调整螺母23将立轴作上下位移，以便调整立轴上大锥齿轮21与小锥齿轮20齿的啮合间隙。

大、小锥齿轮被密封在齿轮箱30内，箱内加入一定数量的润滑油，齿轮在运转中借助油的飞溅而润滑。

齿轮箱固定在机架座29上。

立轴的下部装有下部滚动轴承10，该轴承系单列向心短圆柱滚子轴承，它通过下轴承座11固定在机架座上。

立轴的下端装有撒料盘毂1，用螺母31锁紧。

撒料盘2用螺栓连接在撒料盘毂上。

风叶座4固定在撒料盘毂上。

风叶座上部装有主风叶9。

主风叶全部装上为12片。

风叶座的下部装有辅助风叶盘和辅助风叶5。

辅助风叶全部装上为36片（或48片）。

风叶座与立轴之间装设下料斗32。

立轴在下料斗的一段上，装有衬套6，以保护立轴不受磨损。

下料斗与风叶座之间装有密封涨圈7。

（4）控制板调节机构

如图11.4所示，紧贴在内壳固定挡风板1上的一圈控制板2共有16块，它与调节杆3连接一体。

调节杆穿过外壳6支承在压盖座7和支座10上。

支架8焊接在外壳体上。

调节杆的端部丝杆配有手轮螺母11，转动手轮可将控制板推进或拉出。

离心式选粉机的工作是利用选粉机立轴上的主风叶以一定转速回转产生的内部循环气流，使不同大小的物料颗粒因沉降速度的差别而被分离。

图11.4离心式选粉机控制板调节机构

1—挡风板；

2—控制板；

3—调节杆；

4—螺栓；

5—固定座；

6—外壳；

7—压盖座；

8—支架；

9—套筒；

10—支座；

11—手轮螺母；

12—螺母

图11.5颗粒在选粉机内的运动

（a）颗粒受力情况；

（b）颗粒运动情况

在离心式选粉机内，颗粒重力的影响可略去不计。

由于撒料盘的旋转作用，颗粒在水平方向所受到的剩余惯性离心力为：

（11.2）

式中

——剩余惯性离心力，N；

up——撒料盘边的颗粒圆周速度，m/s；

r——撒料盘半径，m。

在垂直方向上，气流对颗粒的作用

（11.3）

图11.6粉料在选粉机内的分级

式中R——垂直方向气流对颗粒的作用，N；

uf——空气向上流速，m/s。

合力方向决定颗粒走向，

（11.4）

从上述三式可解得：

（11.5）

对于一定的选粉机处理一定物料时，式（11.5）尚可化简为：

（11.6）

式中n——主轴转数，r/min；

k——常数。

式（11.5）及式（11.6）为离心式选粉机的分级界限公式。

大于dpi的颗粒将碰撞于内壳的内壁或挡风板上面，在内壳空间降落，作为粗粉排出。

小于dpi的颗粒刚被气流带出，经大风叶进入内外壳的环形空间，在重力作用下沉降，成为细粉排出。

因此，分级界限尺寸一定程度上也反映了产品细度。

显然，分级界限尺寸增大，则产品变粗；

反之，产品则变细。

分级界限尺寸的大小主要是通过调整气流的上升和旋转速度以及增减小风叶的作用来实现。

1、增加转子转速或增多大风叶，都会使上升气流速度增大，使细粉的细度下降；

反之，则可提高细粉的细度。

2、改变回风叶的角度，会影响到旋转气流速度，回风叶片偏向内筒壁时，叶片之间通道缩小，旋转速度增加，则可提高细粉的细度；

反之，则会降低细粉的细度。

3、增加风叶数目，旋转栅栏的作用加强，可增加撞击颗粒次数，有利于颗粒分离出来，可提高细粉的细度。

当增加轮子转速时，亦会使小风叶撞击颗粒的次数增加，但是大风叶所引起的上升气流速度增加较为显著，因而总的还是使得细粉的细度下降。

4、当挡风板向里推时，上升气流的折流增大，可提高细粉的细度；

反之，细粉的细度则降低。

增减大小风叶时，必须按直径方向成对增减，以保持转子的平衡。

改变转子转速和大小风叶的数目，对细度调整幅度较小。

调整挡风板位置比较方便且效果较好,至于正确的调节幅度要通过实际生产经验来确定。

离心式选粉机的直径可达10m，生产能力达250t/h。

11.2.2离心式选粉机工作参数的确定

（1）生产能力

影响选粉机生产能力的因素较多，例如选粉机的结构尺寸、转速、物料性质和产品细度等。

可按经验公式（11.7）计算

（11.7）

式中Q——生产能力，t/h；

D——选粉机外壳直径，m；

k——系数。

与物料的性质、产品细度及选粉效率有关，对于水泥生产，当选粉效率为70%～80%，产品在0.080mm方孔筛上的筛余为6%～8%时，k=0.85；

对于强度等级为32.5MPa的水泥，当选粉效率为50%～60%、筛余为5%～8%时，k=0.56；

对于强度等级为42.5MPa的水泥，筛余为2%～5%时，k=0.42。

（2）主轴转速

选粉机主轴转速快慢，影响到循环风量的改变及选粉区气流上升速度，从而还影响选粉机的生产能力、功率和选粉效率。

一般离心式选粉机的转速n和直径D的乘积，在600～900m·

r/min范围，即nD=600～900（11.8）表11.3列出国内几种规格离心式选粉机的转速与直径乘积值。

表11.3离心式选粉机的转速与直径乘积值

选粉机直径（m）

1.5

3.0

3.5

4.2

5.2

5.5

nD（m·

r/min）

600

725

805

840

900

918

（3）功率

离心式选粉机的功率，可按经验公式（11.9）计算

（11.9）

式中N——离心式选粉机的所需功率，kW；

D——选粉机直径，m；

K——系数，一般取1.58。

11.2.3离心式选粉机的性能及应用

与通过式选粉机比较，离心式选粉机具有：

分级、鼓风及收尘设备全部都包含在选粉机内，故比较紧凑，功率消耗较低等优点。

但缺点是要使用提升机等输送设备将粉料提升到一定高度，然后喂入选粉机中，不如通过式选粉机那么便捷，后者可以通过气流将粉料直接吹入选粉机中。

离心式选粉机宜配用于机械卸料的磨机的圈流系统中。

11.3旋风式选粉机

11.3.1旋风式选粉机的构造和工作原理

离心式选粉机的结构缺点：

1、机内用来产生循环气流的大风叶由于同较浓的粉尘相接触，磨损较大。

磨损以后，产生震动，给厂房建筑物带来不良影响。

2、大风叶转速较低，风叶间隙较大，故空气效率较差。

3、细粉在内外壳之间的细粉沉降区中依靠重力很难完全沉降，循环气流返回选粉区时总会带有部分细粉，影响选粉效果，降低选粉效率。

旋风式选粉机工作原理：

选粉机的选粉室8是一个用钢板制成的圆柱形外壳，选粉室的周围均匀布置有几个旋风分离器7。

在选粉室内，小风叶9和撒料盘10一起固定在垂直轴4上，电机1经过胶带传动装置2、3带动旋转。

离心风机19代替了前述选粉机的大风叶，产生循环气流。

风机把空气从切线方向送入选粉机，经滴流装置11的缝隙旋转上升，进入选粉室。

粉料由进料管5落到撒料盘10后，立即向四周甩出，撒到选粉区中，与上升的旋转气流相遇。

粉料中的粗粒质量较大，受撒料盘、小风叶和旋转气流作用产生的惯性离心力也较大，被甩到选料室的四周边缘，当它与壁面相碰撞后，失去动能，便被收集下来，落到滴流装置处。

在该处被上升气流再次分选，然后落到内下锥处，作为粗粉经粗粉管12排出。

粉料中的细颗粒，质量较小，在选粉室中被上升的气流带入旋风分离器7中，气流是从切线方向进入旋风筒的，在筒内形成一股猛烈旋转气流。

处在气流中的颗粒受到惯性离心力的作用，甩向四周筒壁，向下落到下部的外锥体中，作为细粉经细粉管13排出。

清除细粉后的空气经旋风分离器中心的排风管、集气管6和导风管14再返回通风机，形成了气流闭路循环。

图11.7旋风式选粉机

1—电动机；

2、3—传动装置；

4—垂直轴；

5—进料管；

6—集气管；

7—旋风分离器；

8—选粉室；

9—小风叶；

10—撒料盘；

11—滴流装置；

12—粗粉管；

13—细粉管；

14—风管；

15—支风管；

16、17—调节阀；

18—进风管；

19—风机

循环风量可以用风管14上的调节阀16来调节。

如不改变循环风量，而要改变选粉室的气流上升速度时，可以改变支风管15上的调节阀17的开度。

经过支风管的气流不经选粉室而直接进入旋风分离器，调节直接进入旋风分离器的风量和经过滴流装置及选粉室的风量，就可以大幅度调节细粉的细度，改变主轴转速和小风叶的数目也能调节产品细度。

选粉机采用变速电动机，因此撒料盘的回转速度可以调整，对细粉的细度容易控制。

但是通常主要采用调节阀来控制产品细度，调节方便，而且控制产品细度也较稳定。

图11.8使用旋风式选粉机的粉磨系统

1—磨头仓；

2—喂料机；

3—球磨机；

4—螺旋输送机；

5—斗式提升机；

6—旋风式选粉机；

7、8—锁风装置；

9—螺旋输送机

11.3.2旋风式选粉机工作参数的确定

实践证明，旋风式选粉机的生产能力与选粉室面积大小成比例。

对于生产强度等级为22.5MPa及32.5MPa水泥时，其生产能力可用下列公式来估算:

（11.10）

式中D——选粉机直径，m。

对于生产在0.080mm方孔筛上筛余为8%的水泥生料时可用下列公式计算：

（11.11）

亦可采用如下经验数据来计算：

对于生产强度等级为22.5MPa及32.5MPa水泥时，选粉室单位面积产量为6～7t/（m2·

h）。

用此数据与用式（11.11）计算结果相符。

旋风式选粉机的主轴转速可按下式估算：

nD=300～500（11.12）

式中n——选粉机主轴转速，r/min；

D——选粉机直径，m。

选粉机直径愈大，所取nD值也愈大。

对于直径为3.5m以上的选粉机，nD值宜取550m·

r/min左右。

（3）风量

根据生产实践，当操作温度为100℃，成品在0.080mm方孔筛上筛余为6%～8%时，一般选粉室截面气流上升速度取3.4～4.0m/s，选粉浓度取500g/m3较为合适。

根据选粉室截面风速算出风量后，考虑到漏风量，增加10%即可作为风机的风量。

风机的风压一般取2.4kPa（20℃）。

（4）旋风分离器直径

流经选粉室的风量与进入旋风分离器的风量可视为相等，根据这一关系，可以算出旋风分离器的直径。

设A1为旋风分离器截面积，

为其截面风速；

为选粉室截面积，

为其截面风速。

则流经旋风分离器的空气流量

，而流经选粉室的空气流量

如果

，就有：

（11.13）

旋风分离器的截面风速取3.0m/s，选粉室内截面风速取3.4～4.0m/s来计算，则A1/A2=1.13～1.33。

根据这两个截面比值关系，则可确定旋风分离器的直径。

11.3.3旋风式选粉机的性能与应用

旋风式选粉机的抛料分级过程主要是在选粉室上部进行，分级原理与离心式选粉机相同，但与离心式选粉机比较，它具有的优点：

1、选粉室单位面积的选粉能力较大，处理量一般比离心式选粉机高2～2.5倍，大型磨机若用2～3台离心式选粉机，采用一台旋风式选粉机即可。

2、相同循环负荷率下选粉效率高，选粉效率一般比离心式选粉机提高8%左右，因而可使磨机生产能力提高10%左右，单位电耗节省21%左右。

产品细度易于调节，而且调节范围广。

使用调节阀控制产品细度，无需停机，可以根据生产情况及时调整。

3、用体外风机代替大风叶，有传动部分结构简单，机体磨损小，振动小，对基础要求较低等优点。

其缺点是：

由于采用旋风分离器和外部鼓风，密封要求较高，出料口要求设置锁风设备；

风机磨损较快，而且选粉机占地面积较大，与离心式选粉机一样，宜配用于机械卸料的磨机的圈流系统中。

11.4OO—Sepa型选粉机

1979年日本小野田公司开发出了O-Sepa选粉机，不仅保留了旋风式选粉机外部循环的优点，而且应用平面螺旋气流选粉原理，根本改善了选粉条件。

O-Sepa选粉机是笼式高效选粉机的代表，它以其节能、高效的特点得到很快推广。

11.4.1O-Sepa选粉机的结构与工作原理

（1）O-Sepa选粉机的结构

O-Sepa选粉机由壳体部分、传动部分、回转部分、润滑系统等部件组成。

壳体部分由壳体、灰斗、进料斗、弯管等组成。

在壳体内装设有导向叶片、缓冲板、空气密封圈，在壳体侧面及顶盖开有一、二次进风口，在弯管内均粘贴有耐磨瓷片，进料斗、导向叶片、缓冲板各处均采用堆焊复合耐磨材料板，灰斗内形成的料衬可防止磨损。

图11.9O-Sepa空气选粉机简图

壳体上部安装主电机和减速器。

回转部分由转子、主轴、轴套、轴承等组成。

转子采用键连接固定在主轴上，主轴通过传动部分的驱动旋转。

转子由撒料盘及水平垂直格板、上下轴套、连接板等组成，转子是选粉机的主要部分。

主轴及滚动轴承等均装在轴套内，轴承采用稀油润滑，密封采用橡胶骨架油封及气封。

主轴与立式减速机共用一个稀油站润滑。

传动部分由立式调速电动机、立式减速器、梅花型弹性联轴器组成。

（2）O-Sepa选粉机的工作原理

O-Sepa选粉机的工作原理是：

待选物料由上部的两个喂料管喂入选粉机，通过撒料盘、缓冲板充分分散，落入选粉区。

选粉气流大部分来自磨机，通过一次风进口进入，来自扬尘点的含尘气体通过二次风进口进入，经导向叶片水平进入选粉区。

在选粉机内由垂直叶片和水平叶片组成的笼式转子，回转时使内外压差在整个选粉区高度内上下维持一定，从而使气流稳定均匀，为精确选粉创造了良好的条件。

物料自上而下，为每个颗粒提供了多次重复分选的机会，而且每次分选都在精确的离心力和水平风力的平衡条件下进行。

细粉从外向内克服了边壁效应的不利影响。

图11.10O-Sepa选粉机工作原理

1—竖式旋转轴；

2—喂料；

3—下料管；

4—细粉出料管；

5—导流叶片；

6—二次风管（含尘）；

7—缓冲板；

8—隔板；

9—三次风管、净气；

10—粗粉出料斗；

11—细粉；

12—喂料；

13—撒料器；

14—一次风管（含尘）；

15—竖向叶片；

16—三次风管（净气）

图11.12高效选粉机颗粒受力情况

在选粉机内，粉体粒子随气体流作涡旋运动，粒子的切向分速度为Vu，向外的离心力为Fu，另一方面按切线方向流入的空气，从中心管排出，在作回旋运动时，保持向心分速度Vr，对粒子产生一向内的气流压力Fr。

当Fu=Fr时可求得粒子的等速沉降速度V0。

（11.14）

（11.15）

（11.16）

颗粒在没有加速度的情况，实际的运动速度V为

V=Vr-V0（11.17）

处在平衡状态时，颗粒或是外向，或是内向，亦即V=0（Vr=V0）。

此时的颗粒粒径称为分离粒径。

（11.18）

式中d——分离粒径，m；

Vu——粒子的切向速度，m/s；

ν——流体运动粘度，m2/s；

R——转子半径，m；

Vr——气流径向速度，m/s；

ρp——颗粒密度，kg/m3；

ρ——气体密度，kg/m3。

11.4.2O-Sepa选粉机粉磨系统

O-Sepa选粉机粉磨系统主要分为两个流程，系统一次风来自于磨机排风，二次风来自于提升机或其他扬尘点或大气，三次风来自于大气。

（1）采用高效收尘器时，出选粉机的高浓度气体直接进入收尘器，产品由高效收尘器全部收下，净化后的气体由风机排出。

图11.13O-Sepa粉磨系统

（2）在收尘器前增加旋风分离器，先将大部分成品收下，排出的含尘气体再经收尘器净化后由排风机排出。

在系统工艺设计时，粗粉出口需加锁风排料装置，出风管道应采用膨胀节。

（3）O-Sepa选粉机细度的调整

①比表面积和细度的控制

比表面积可以通过改变选粉风量来控制，但当通过选粉机风量小于其设定值时，产量由于选粉效率偏低而减少；

当通过选粉机的风量大于设定值时则很难获得设定的比表面积值。

同时，由于颗粒分布变窄对水泥早期强度不利。

因此，较少单独使用改变风量来控制水泥比表面积的方法。

一般情况下主要是通过改变O-Sepa选粉机的转速来控制。

转速与产品细度之间的变化比例关系可用下式确定：

Vr：

±

0.65m/s→比表面积±

100cm2/gVr=D×

π×

n60

式中Vr——圆周速度，m/s；

D——转子直径，m；

n——转子的转速，r/min。

由上式可以看出，转子转速对比表面积有较大影响，在风量不变的情况下，转子速度加快，比表面积将增大；

生产过程中还可通过调整系统风机阀门来实现，在转速不变的情况下，产品粗时应关小系统风机风门，降低风量，否则相反。

②比表面积与细度的调整关系

对O-Sepa选粉机来说，在转速一定的情况下，加大系统风量，较多的粗颗粒进入成品，成品细度变粗，物料均匀性系数减小；

在风量不变的情况下，加快转子速度，成品将变细，物料均匀性系数增大。

在实际操作中，表现为有时当细度细时，比表面积并不高，而有时在细度粗时，比表面积反而高，水泥比表面积与细度不一定呈线性关系，由此可见，选粉机转速的调节要结合实际情况，在磨机工况、选粉风量的配合下，适当控制转子转速，才能达到满意的效果。

③O-Sepa选粉机各次风量的调整对系统工况的影响

通过O-Sepa选粉机风量主要来自一次风（水泥磨含尘气体，占总风量的70%～80%）、二次风（提升机风量，占总风量的20%左右）、三次风量（清洁空气，占总风量的10%左右）。

在生产过程中，控制粗粉回料量、调整选粉效率及循环负荷除了靠调整选粉机转速、风机阀门外，还要合理调节选粉机的一、二、三次风。

一般情况下，在其他系统条件不变的情况下，一次风开大，磨内通风增强，物料流速加快，磨尾负压绝