XS80双出风口笼形转子选粉机.docx

1、XS80双出风口笼形转子选粉机引言随着应用技术的发展，性能优于普通旋风选粉机的高效涡流选粉机和O-SEPA型选粉机在水泥厂的新建项目和改造项目中得到了广泛的应用，并取得了良好的经济效益。但由于高效涡流选粉机工艺布置中须配用大容量的除尘器，一次性投资比较高，这对于国内小厂比较普遍的情况来说，如果要用高效涡流选粉工艺来替代普通离心选粉机，就存在改造投资大、改造时间长、设备安装没有空间和位置、施工困难、严重影响正常生产等难题。为此根据厂家的要求和实际情况对旋风式选粉机进行必要和适当的改造，达到节能增产的目的。 自英国人Mumford和Moodie利用空气分级原理于1885年研制出第一台选粉机以来,到

2、现在已经过了一百年了,在这一百年,随着世界工业技术的迅速发展,虽有新型选粉机不断涌现。旋风式选粉机作为闭路粉磨的第二代分级设备,因其选粉效率较第一代分级设备离心式选粉机高,具有细度调节方便、设备磨损件少、适宜于比表面积高的物料的分选等优势,20世纪70年代至80年代在我国水泥行业得到了较好推广,几乎成为当时新建和改建闭路粉磨系统的首选方案。选粉机是水泥企业圈流磨系统的关键分级设备,该设备性能的优劣,直接影响到圈流系统的产量及成品的质量。目前,水泥企业无论是新建生产线,还是老厂节能技改,都较多地采用带选粉机的圈流磨系统。但旋风式选粉机存在着选粉效率低,磨机产量低,比表面积波动大,积灰严重等问题。

3、原因分析是:系统漏风,干扰选粉区分选和旋风筒收尘;风力分布不均匀,主凤管分布不均匀,含尘浓度高;旋风筒本身的缺陷;主风管摆放不合理,易积灰。贵州水城水泥厂39m水泥磨，圈流，配2.8m旋风选粉机，山东建材机械厂制造，95年使用，其两种品种：po42.5：比表面积340m2/kg，细度360m2/kg,细度1.5%,矿渣掺量9%，台时产量2325t/h，选粉效率40%，循环负荷200260%。该厂根据水泥2003.2中”双出风口旋风分离器技术改造旋风选粉机”的线索,调研了盐城工学院倪文龙在霸王山水泥厂2.8m选粉机改造实施的成功经验,该厂发上述资料来,想也请我们改造。由于选粉机的选粉效率比较低，

4、循环负荷比较高，而且磨内存在严重过粉现象，造成磨机台时产量比较低，且细度难以控制，操作难度大。随着社会的不断发展与进步，科学技术的不断更新与提高，这对水泥厂的要求也将越来越高。经过认真分析，认为造成磨机系统产量不高的主要原因在于选粉机内部的结构不合理，选粉区空间太小，旋风分离器捕集细粉能力差，细粉漏风严重，因此，我们将要对选粉机进行改造，以提高其选粉效率。1. 增大选粉区空间；2. 改进旋风筒；3. 改进选粉室内部结构，增加物料冲击板；4. 改进旋风筒下料口尺寸；5. 改进细粉出口的锁风方式；6. 增加撒料盘上拨料小叶片的数量与规格。预期经过以上的改进后，选粉机的选粉效率将会大大提高，磨机的台

5、时产量也会进一步提高。正文1技改方案和措施根据测试结果，拟订了改进选粉机分级能力，提高旋风分离器捕集细粉能力，强化磨机的粉磨能力，改善磨内料流和通风能力为主线的改造方案。改造时我们将回转小风叶拆除，改成笼形转子，分离力场从平面圆环变成圆柱体，径向变化范围较小，分离力场均匀，分级临界粒径范围较窄，因而混料窜料较少，分级效果较好，为使分离临界粒径可调，我们将转子电动机改用调频电动机。原选粉机外围是6个1.2m的单出风口旋风分离器，它一般只能收集20um以上颗粒。研究和实践表明：现行单出风口旋风分离器核心强制涡的无用压力损失占旋风分离器总压力损失的65%85%；出风口下端附近有较大的 径向速度，呈短

6、路流现象；锥体下部有较大的偏心流，造成排尘口粉尘返混，而使分离效率下降。为解决上述问题，我们选用导流口可调式双出风口旋风分离器,并且把6个1.2m的旋风筒改成6个1.1m的旋风筒,并增加三个集灰斗。1.1针对上述问题,对选粉机的选粉室进行内部结构改造:1)拆除原36片辅助风叶,改成分级圈,替代原辅助风叶起分离作用。分级圈由90根分级柱及上、下盘组成,固定在原风叶座上。分级圈高速旋转,产生强大的旋流及切向剪切作用,使物料分散性好且分级强度高。 2)在分级圈上部设置盖风筒,固定在选粉机壳体上,防止气流从分级圈与选粉机壳体间通过,迫使气流从分级圈通过。3)在分级圈上盘外侧均匀设置42片小风叶,小风叶

7、随分级圈高速运转,形成气压,使气流从分级圈通过,防止短路。4)在选粉室锥体部位增设锥形内筒,提高该处风速,避免了塌料。5)选粉室及6个旋风筒的蜗旋内壳部分均采用钢板内衬代替原来的铸石衬板。 由于直筒上部和蜗旋部分的内衬基本完好,因此只改直筒下部和缩口部分的内衬。 打掉上述部位残存的衬板,内壳清扫干净。 用厚度10mm的钢板替代铸石衬板,分缩口和直筒两部分下料。 钢板内衬与内壳短焊。这样,一便于更换;二可以避免用螺栓锁定壳体难以密封,且割螺孔的壳体强度会受损;三可以加强壳体刚度。使用过程中牢固、可靠,合乎生产要求。更换时只需把短焊处割掉,即可拆下,非常简便。1.2由于选粉机受减速机影响,加之改造

8、仅针对选粉室,故改造后存在循环负荷偏低和成品比表面积下降等问题。选粉机改造后,由于水泥成品颗粒级配发生了变化,从而使其比表面积下降。针对上述问题,我们进行了一次系统标定,根据标定结果对磨内钢球级配进行重新调整,同时对选粉机做适当调整。改造是在不动选粉室外壳、下部结构和旋风筒的情况下,对选粉室上部的内部结构进行更新。转子是由立轴、分级圈、撒料盘和小风叶所组成。由耐磨钢棒组成呈倒锥形的分级圈与平式撒料盘,固定在立轴上,由可调速的电机、立式减速机带动立轴一起转动。出磨水泥从顶部进料口喂入,落到回转的撒料盘上,靠离心力将物料抛撒出去,分散在气流中进行第一次分选,然后携带细粉的气流进入笼形分级圈的狭长空

9、间再度分离,然后沿切线方向进入气固分离的旋风筒,细粉被收集卸出成品。1)采用笼式分级圈代替原有的大风叶。经撒料盘分选的物料,连同机内循环风,通过笼式分级圈时被切割。当气流穿过由圆棒组成的缝隙时速度加快,而物料与笼子上的圆棒碰撞,又一次被分离,提高分级精度,因此选粉效率有所提高。新结构中为避免料气流短路,在选粉室壳体上设有环状盖风板。分级圈的上盘焊有小风叶,迫使气流从分级圈内均匀通过。2)缩小撒料盘。采用螺旋桨撒料盘原理,使撒料叶面上的物料沸腾扬起,细颗粒得到首次分离。在回转过程中,倾斜的叶片对撒下的物料有撞击作用,能将凝聚、结团的物料击三而易于分离。此外,相同直径螺旋桨形的边缘轮廓线是锯齿形的

10、,从而加长了撒料圆周线的长度和增大了撒料面积。目前,选粉机的撒料盘一般采用平板状。这中形式的机械撒料盘,不能把物料中凝聚成团的粒子打碎,并且从理论上讲也不能使粒子得到应有的加速,因此分散效率是较低的。这样就使喂入选粉机中的物料应成为产品的微粉或多或少地还没有机会分级就落入粗粉中去了。为满足高细产品要求,需提高主轴转速,故将撒料盘直径由1.6m改为1.2m,减小离心力可改善选粉效率。撒料盘外周边上加一圈档料圈,以其提高盘上存料量。由于撒料盘结构改变后,改善了撒料盘分散性能,从而降低了选粉机的分离率所致。撒料盘的中间部分为带边棱的盘形,因此物料粒子在盘面上受到加速,只有达到一定速度后,才会跳过边棱

11、,这样就保证了粒子的初速度;撒料盘的周边呈波浪状,物料粒子在这一区域产生跳跃,物料中的粒子团得到很好的破碎;在撒料盘的下面,安装有风叶,它的作用是提高气流的切向分速度值,对降低分离率,提高分级精度都有重要作用。3)主轴加长、加粗。采用新转子后,零部件加重,需将主轴加粗至140mm,长度也略有增加,原立轴、底座全部拆除、更换。4)除转子改造外,传动部分也进行更新。 该设备直齿圆锥齿轮,噪声大、使用寿命短、轮齿易折断。在保证传动比不变、安装尺寸基本不变的条件下,在选粉机减速箱内,设计安装了一对螺旋锥齿轮,齿轮采用格里森齿形制,取代直齿圆锥齿轮。 电机容量加大,以满足正常运行。 选用变频调速取代电磁

12、调速。由于其调速灵活稳定可靠,有利于控制产品细度及粒度分布的质量要求。 传动装置更换。更换立式减速机,加大容量,延长使用寿命。改造后,水泥成品的各粒径筛余值均下降,表明磨内粉磨作用改善,提高了磨机台时产量和各龄期水泥强度值,不仅说明粉磨效率的提高,而且经选粉后的水泥成品颗粒级配也有所改善,选粉机的选粉效率较以前有所提高了。可以看出,造成系统产量不高的主要原因在于选粉机内部结构不合理,选粉区空间太小,旋风筒收集细粉能力差,细粉出口漏风严重。选粉机的外部工作环境不负荷规定要求也会造成选粉效率不高。基于此情况,我认为造成生料系统产量不高的主要原因是选粉机的选粉效率不高。一、选粉机的外部工作环境不负荷

13、规定要求;二、选粉机内部结构存在不完善之处。针对以上两点,我采用以下技改措施。1.3选粉机外部工作环境的改善:1)调整磨机内的钢球级配。通常,钢球级配是大球和小球的数量较少,中间规格的数量较多,这样就使得钢球见空隙大,物料流速快,出磨细度粗,为了延长物料在磨内的停留时间,满足产品产量和细度要求,有必要减少钢球之间的空隙,基于此目的,加大大小钢球比例,这样既保证了对物料的冲击能力,也减少了钢球间的空隙,起到了物料减速的作用,从而满足了磨机的物料细度与产量的要求。2)改进选粉机的锁风装置。因细粉、粗粉出料口与输送机之间的距离太短,造成它们之间的联接管道的容量太小,致使重锤翻板时时处于开放状态,锁风

14、效果太差,跑风严重,影响了旋粉机的选粉效率。故改为刚性叶轮喂料机进行喂料和锁风,效果很好。1.4改进选粉机1)采用螺旋桨式撒料盘,撒料盘与小风叶的联接装置采用新的结构。撒料装置性能的好坏,对选粉机性能具有很大的影响,因此在各国研制出的新型选粉机中,都纷纷采用了与之相适应的新结构的撒料装置,这些新型撒料装置虽然结构不同,但都比平板状撒赖哦盘在性能上有较大的提高，为整机性能的提高奠定了基础。螺旋桨式撒料盘具有撒料作用,本身又产生上升气流,使撒料盘叶面上的物料颗粒沸腾扬起,可使物料颗粒增加分级、分散性能。增加了撒料盘上拨料小叶片数量,由原来的8件改为16件。这样就防止了物料的集中下落,使物料被空气吹

15、起,更加分散均匀,从而提高了选粉效率。2)撒料盘下部加装辅助风叶,其水平角度可任意调节。它使得由于中立作用而下落的物料颗粒重新扬起,重新回到循环风中再次分级,增加了选粉机的分级、分散能力。3)改进选粉室内部结构,增加物料冲击板。在选粉室内壁周边沿竖直方向均匀焊上32根角钢30mm30mm,角向中心。同时,在锥形筒体衬板上均匀焊上40根扁钢,将圆滑壁改成波纹壁面,使受离心力作用的物料与壁面接触时,形成反向撞击,使粗粉、细粉进一步分离。4)合理调整选粉区与提升区繁荣部位,重新设计和不止小风叶与撒料盘的高度,加大选粉室空间。加大这一区域,使物料在离心区域中自由状态下完成分级,再受到小风叶的加速作用,

16、粗、细颗粒间的相互干扰减小,颗粒间的分级性能提高,可使回粉中的细粉更加有效选出,从而提高选粉效率。5)调节循环风量。循环风量是旋风式选粉机的重要操作参数,它不仅关系到选粉机的产量、产品细度,而且还直接影响分级区的分级精度。首先,分离粒径与循环风量的平方根成正比,因此改变风量,可以在较大范围内调整产品细度,当循环风量增加时,选粉机的断面风速提高,使被悬浮的粒子直径加大,理论分离粒径变大,则产品变粗;反之,则产品变细。其次,选粉机的细粉产品是由循环气流携带逸出分级区进入旋风收尘器的,被收集下来才成为成品,因此风量的大小直接决定了产品产量的多少。第三,循环风量减小后,分级区的气流速度降低,当粒子自撒

17、料盘边缘脱离时,受到气流的冲击和洗刷作用下降,可能会使粘附在一起的粒子分不开,作为粒子团沉落到粗粉中去,从而使分级精度下降;另外,循环风量减小后,也会使旋风收尘器的进风口风速降低,收尘效率下降,使排出的气流中夹带的微粒子增多,这也反过来降低了分级精度。调节循环风量有两种方法:一、调节主风管蝶阀开度;二、调节主风机转速。6)改进旋风筒。新设计了旋风筒的进风口的蜗牛角,加设了导风板。使循环风量在导风板的作用下以较高的速度进入旋风筒,在蜗牛角扩大部分风速突然减低,从而减少了气流中细粉碰撞旋风筒内壁的几率,加速了颗粒沉降,提高了旋风筒的收尘效率。我这次毕业设计的主要任务是对贵州水城水泥厂2.8m选粉机

18、的旋风筒进行改造。它与霸王山水泥厂的2.8m选粉机类似,经过现场测绘,分析计算以及查阅参考文献,确定了改造的方案:选用6个1.1m的导流口可调式双出风口旋风分离器来代替原来的6个1.2m的单出分口旋风分离器,并且在每两个旋风分离器之间增设一个集灰斗,共三个集灰斗。2.双出风口旋风分离器结构、原理和优点2.1工作原理及优点(1)工作原理旋风分离器如图。含尘气体从进风口切向进入筒体，在筒体与出风管、导流管之间的环形空间旋转向下并逐渐进入锥体，气体中的粉尘受旋转力场中的离心力作用而与气流分离并碰撞筒壁，失去动能，沿筒壁入锁风阀后及时排出；气固分离后的净化气流，经反射屏强制改向，沿导流管外壁旋转向上并

19、经导流口从上、下出风口排出。(2)实验室对比模拟同一种工况，对同一种规格的单出风口旋风分离器与双出风口旋风分离器测试进出风口的流量、压力、分离效率及旋风筒内流场；改变双出风口旋风分离器的导流筒结构参数，进行同比测试，寻求系统的最佳化。 (3)优点与传统旋风分离器相比：出口风速降低近半，压力损失显著降低;筒身纵向开设多个导流口,可基本消除核心强制涡;导流筒上口与上出风口下端联接,可消除短路流;导流筒下口与下出风口上端联接,并设置反射屏,可显著降低粉尘返混现象,分离效率可进一步提高。(4)设计时需要注意的问题1)双出风口旋风分离器的进口风速的设计和控制至关紧要;2)双出风口旋风分离器的上下出风管风

20、凉平衡问题不容忽视;3)双出封口旋风分离器下出风管水平段不宜过长沿程阻力尽量减少,风速不宜过低,切忌漏风,以防水平段积灰,可增设集灰斗。2.2细粉集灰斗的设计的弊与利(1)细粉集灰斗的设计优点是: 减少了细粉出灰口的数量,相应减少了锁风点,降低了系统漏风; 选粉机本机便于安装。(2)细粉集灰斗的设计缺点是:降低了细粉收集效率,从而降低了整机的分级性能。由旋风式选粉机的结构可以看出,分布在筒体周围的六只旋风筒出口并不处在相同的静压下,靠近风机的静压高,远离风机的静压低。静压的不平衡,形成流经各个旋风筒的风量不平衡。靠近风机的旋风筒静压高,则风量大;反之离风机远的旋风筒,通风量就低。这种差异,随着

21、旋风筒出口的分叉凤管积灰的增多而加剧。 在通风系统的风量、风压十分稳定的情况下,各旋风筒间通风量的差异,影响不大,仅因各旋风筒进口风速不同而收集效率有高有低罢了。但因离心式通风机所构成的气流循环系统,受多种因素的影响,风量与风压在不断地变化。这种风量、风压的波动造成了系统中各旋风筒风量的不稳定。由于各旋风筒的排灰口与细粉集灰斗相连,形成六只旋风筒排灰口间相互传统,在风量与风压不稳定的情况下,各旋风筒的排灰口间就会发生气流的串流,即有的排灰口排出气体,有的排灰口倒吸气体。前者随对收集效率有影响,但不严重;而后者会使收集效率大大降低,严重时则使收集效率下降为零。由于风量与风压的频繁变动,所以总有某

22、个旋风筒瞬时收集效率急剧下降。这样六只旋风筒的综合收集效率受到上述现象的影响就不会高了。目前旋风式选粉机大部分使用不佳,除去由于锁风不良造成的影响外,上述因素的影响,也是相当重要的。3.存在问题及诊断分析先行旋风选粉机的工作原理,可以把选粉过程分成两大部分,其一是粗粉与细粉的分级,由一组笼形转子构成的分离力场完成;其二是细粉与气流的分离,由一组旋风分离器完成。因而对选粉机的改造,主要是从这两个方面进行。3.1粗粉与细粉的分级经笼性转子改造后,只要将风量、转速、粉磨能力匹配好,一般都能解决好。3.2细粉与气流的分离分级后的细粉在先行的单出风口旋风分离器中分离效率普遍较低,而这个项目是6个1200

23、mm的旋风筒,分离效率比较难提高,再加上分格轮磨损使旋风筒底部漏风,风机风量限制使旋风筒进风口风速偏低,因而造成较多残留细粉随气流在风机中循环,两条同样的圈流粉磨线选粉效率不一致,是因为漏风情况不一致,风机实际风量不一致。因为与粗粉分级后的细粉通过空气作载体,要使细粉成为产品,必须再与细粉分离,但本机是收尘效率很差的旋风筒,估计收尘效率低于75%,所以大量的细粉在风机中循环,致使虽经笼形转子分级改造,选粉效率和磨机产量都无法显著改观,不是分级部分不幸,而是气固分离分离部分太差。分离效率低是由设备固有因素决定。4.旋风选粉机的设计计算 D=1200mm , H=4340mm, H/D=4340/

24、1800=3.62,而高效旋风分离器H/D=4,H小,分离路程短,因而分离效率低。分离器内粉尘的离心沉降速度为:1 1由上式知,流体速度越大,沉降越快;分离器半径越小,沉降速度越快。本机R=600,过大; =12m/s,过小,因而收尘效率偏低。4.1旋风选粉机阻力损失的计算旋风选粉机阻力损失主要分三个部分,选粉室、旋风筒、管道系统,选粉室相当于一个大的旋风筒,阻力损失可用下式表示:2 =/2 2式中假想断面风速,一般取=3m/s; 当量阻力系数, =70105,则选粉室阻力=/2g=1051.293/2=611Pa管道长径比大小选粉机变化不大,一般管道系统阻力估算值在200300Pa;即=20

25、0400Pa;旋风筒阻力可用下式表示:2=/2 3式中切向进口风速,一般控制=1723m/s;理想状态21m/s; 阻力系数, =5.511,关于的数值,较接近实际的有下述3种:(无导向叶片时),k=7.5（有导向叶片时） -1 4n=1-(1-0.351) 5f=1.9+0.76 6) 7改造前:D=1.2, de=0.6, a=0.66, b=0.31,h=1.65, l=2.69, T=373160.660.31/0.62=9.09n=1-(1-0.3511.20.14)(373/283)0.3=0.305f=1.9+0.760.3051.84=1.9855=4.620.660.31/(

26、0.61.2)(20.64-1)0.695/0.305+1.985520.61 =5.76=240.660.31/0.62(1.22/1.652.69)1/3=9.3679取中值 =9.09旋风筒阻力=9.091.293(273/373)16.4642/2=1166 Pa611+400+1166=2177Pa在实测值区间,比均值略高。当v=21m/s时, =600(21/12)2=1836Pa =0.71836=1285Pa改造后因旋风筒进口风速提高抵冲后阻力损失增加1285-1166=119Pa; 实际阻力统计值为18002300Pa2。4.2根据规格直径核算风量:Q=0.78542.823

27、60031.2=79802m3/h,选粉机断面假定上升风速u一般取值2.8m/s,k为考虑风机泄露与工况变化的储备系数,一般取值为1.2因为选粉室的直径D=2.8m,Q0=Q/1.2=79802/1.2=66502m3/h,实际选用:4-72-11 NO:10C,Q=72760m3/h,p0=2360Pa,1120r/min,Y225M-4,75kw按旋风筒进口风速u2=21m/s计算进风口尺寸S28=66502/453600=0.1466现行值:S28=0.660.31=0.2046相应旋风筒截面积A28=0.78541.22=1.131u2=72760/60.20463600=16.464

28、5.旋风筒管道阻力损失计算 旋风分离器的压力损失包括入口损失、边壁摩擦损失、灰斗损失、本体内动压损失及出口损失五部分。旋风分离器压力损失的准确确定是除尘系统动力设备选择的关键,也是减少能量浪费的前提条件。Q=72760/6=12130m/hQ1=1213011/(11+12)=5539m/h Q3=6591m/hV1=Q1/A2=5539/(0.552/4)=6.48m/s v3=6.48m/sV2=Q1/A2=5539/0.35=4m/sV4=2Q3/A4=26591/0.45=5.76m/sV5=2Q3/A5=26591/1=3.66m/s/d1=0.5/0.5510=0.00091 1=

29、0.02 /d2=0.5/0.710=0.00071 2=0.0180/d3=0.5/0.610=0.00083 3=0.0195 /d4=0.5/0.910=0.00056 4=0.0175P1=1L1/2d1=0.028506.480.946/2550=0.614PaP2=0.018190040.946/2700=0.37PaP3=0.019515906.480.946/2600=1.026PaP4=0.017526605.760.946/2900=0.812Pa1) 局部损失1 直角进口 =0.5 P01=/2=0.56.480.946/2=9.931Pa 82)局部损失2 突然扩大 A

30、1/A2=0.62 =0.155 P02=0.1556.480.946/2=3.079Pa2) 局部损失3 弯管120 =0.12 P03=0.126.480.946/2=2.38Pa4)局部损失4 突然扩大 A3/A5=0.283 =0.51 P04=0.516.480.946/2=10.13Pa5)局部损失5 折管30 =0.2 P05=0.26.480.946/2=3.97Pa6)局部损失6 突然缩小 A4/A5=0.64 =0.23 P06=0.233.660.946/2=1.46Pa P1+P2+P01+P02-P3-P4-P5-P6-P03-P04-P05-P06=-5.784Pa按总高H=4400,H/D=4为旋风筒的优化结构思想,用6个1100mm的旋风筒代替原来的6个1200mm的旋风筒为宜,截面比6121/(6144)=0.84,比较合适,捕集细粉能力比较强, 而且又增设了3个集灰斗。经过上述设计计算,可以看出集灰斗的出风管道与旋风筒的上出管道在结合处是基本上压力平衡的。备注:公式18选自工程流体力学和水泥工厂收尘及其测试结论为期两个多月的毕业