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引言
隨著應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，性能優(yōu)于普通旋風(fēng)選粉機的高效渦流選粉機和O-SEPA型選粉機在水泥廠的新建項目和改造項目中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟效益。但由于高效渦流選粉機工藝布置中須配用大容量的除塵器，一次性投資比較高，這對于國內(nèi)小廠比較普遍的情況來說，如果要用高效渦流選粉工藝來替代普通離心選粉機，就存在改造投資大、改造時間長、設(shè)備安裝沒有空間和位置、施工困難、嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)等難題。為此根據(jù)廠家的要求和實際情況對旋風(fēng)式選粉機進行必要和適當(dāng)?shù)母脑?，達到節(jié)能增產(chǎn)的目的。
自英國人Mumford和Moodie利用空氣分級原理于1885年研制出第一臺選粉機以來,到現(xiàn)在已經(jīng)過了一百年了,在這一百年,隨著世界工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展,雖有新型選粉機不斷涌現(xiàn)。
旋風(fēng)式選粉機作為閉路粉磨的第二代分級設(shè)備,因其選粉效率較第一代分級設(shè)備———離心式選粉機高,具有細度調(diào)節(jié)方便、設(shè)備磨損件少、適宜于比表面積高的物料的分選等優(yōu)勢,20世紀(jì)70年代至80年代在我國水泥行業(yè)得到了較好推廣,幾乎成為當(dāng)時新建和改建閉路粉磨系統(tǒng)的首選方案。選粉機是水泥企業(yè)圈流磨系統(tǒng)的關(guān)鍵分級設(shè)備,該設(shè)備性能的優(yōu)劣,直接影響到圈流系統(tǒng)的產(chǎn)量及成品的質(zhì)量。目前,水泥企業(yè)無論是新建生產(chǎn)線,還是老廠節(jié)能技改,都較多地采用帶選粉機的圈流磨系統(tǒng)。
但旋風(fēng)式選粉機存在著選粉效率低,磨機產(chǎn)量低,比表面積波動大,積灰嚴(yán)重等問題。原因分析是:系統(tǒng)漏風(fēng),干擾選粉區(qū)分選和旋風(fēng)筒收塵;風(fēng)力分布不均勻,主鳳管分布不均勻,含塵濃度高;旋風(fēng)筒本身的缺陷;主風(fēng)管擺放不合理,易積灰。
貴州水城水泥廠Φ3×9m水泥磨，圈流，配Φ2.8m旋風(fēng)選粉機，山東建材機械廠制造，95年使用，其兩種品種：po42.5：比表面積>340m2/kg，細度<1.5%,礦渣摻量10%，臺時產(chǎn)量27～28t/h，選粉效率45%，循環(huán)負荷200～300%；po42.5R：比表面積>360m2/kg,細度<1.5%,礦渣摻量9%，臺時產(chǎn)量23～25t/h，選粉效率40%，循環(huán)負荷200～260%。
該廠根據(jù)《水泥》2003.2中”雙出風(fēng)口旋風(fēng)分離器技術(shù)改造旋風(fēng)選粉機”的線索,調(diào)研了鹽城工學(xué)院倪文龍在霸王山水泥廠Φ2.8m選粉機改造實施的成功經(jīng)驗,該廠發(fā)上述資料來,想也請我們改造。
由于選粉機的選粉效率比較低，循環(huán)負荷比較高，而且磨內(nèi)存在嚴(yán)重過粉現(xiàn)象，造成磨機臺時產(chǎn)量比較低，且細度難以控制，操作難度大。隨著社會的不斷發(fā)展與進步，科學(xué)技術(shù)的不斷更新與提高，這對水泥廠的要求也將越來越高。經(jīng)過認真分析，認為造成磨機系統(tǒng)產(chǎn)量不高的主要原因在于選粉機內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不合理，選粉區(qū)空間太小，旋風(fēng)分離器捕集細粉能力差，細粉漏風(fēng)嚴(yán)重，因此，我們將要對選粉機進行改造，以提高其選粉效率。
1. 增大選粉區(qū)空間；
2. 改進旋風(fēng)筒；
3. 改進選粉室內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加物料沖擊板；
4. 改進旋風(fēng)筒下料口尺寸；
5. 改進細粉出口的鎖風(fēng)方式；
6. 增加撒料盤上撥料小葉片的數(shù)量與規(guī)格。
預(yù)期經(jīng)過以上的改進后，選粉機的選粉效率將會大大提高，磨機的臺時產(chǎn)量也會進一步提高。
正文
1技改方案和措施
根據(jù)測試結(jié)果，擬訂了改進選粉機分級能力，提高旋風(fēng)分離器捕集細粉能力，強化磨機的粉磨能力，改善磨內(nèi)料流和通風(fēng)能力為主線的改造方案。改造時我們將回轉(zhuǎn)小風(fēng)葉拆除，改成籠形轉(zhuǎn)子，分離力場從平面圓環(huán)變成圓柱體，徑向變化范圍較小，分離力場均勻，分級臨界粒徑范圍較窄，因而混料竄料較少，分級效果較好，為使分離臨界粒徑可調(diào)，我們將轉(zhuǎn)子電動機改用調(diào)頻電動機。原選粉機外圍是6個Φ1.2m的單出風(fēng)口旋風(fēng)分離器，它一般只能收集20um以上顆粒。研究和實踐表明：現(xiàn)行單出風(fēng)口旋風(fēng)分離器核心強制渦的無用壓力損失占旋風(fēng)分離器總壓力損失的65%～85%；出風(fēng)口下端附近有較大的 徑向速度，呈短路流現(xiàn)象；錐體下部有較大的偏心流，造成排塵口粉塵返混，而使分離效率下降。為解決上述問題，我們選用導(dǎo)流口可調(diào)式雙出風(fēng)口旋風(fēng)分離器,并且把6個Φ1.2m的旋風(fēng)筒改成6個Φ1.1m的旋風(fēng)筒,并增加三個集灰斗。
1.1針對上述問題,對選粉機的選粉室進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造:
1)拆除原36片輔助風(fēng)葉,改成分級圈,替代原輔助風(fēng)葉起分離作用。分級圈由90根分級柱及上、下盤組成,固定在原風(fēng)葉座上。分級圈高速旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生強大的旋流及切向剪切作用,使物料分散性好且分級強度高。
2)在分級圈上部設(shè)置蓋風(fēng)筒,固定在選粉機殼體上,防止氣流從分級圈與選粉機殼體間通過,迫使氣流從分級圈通過。
3)在分級圈上盤外側(cè)均勻設(shè)置42片小風(fēng)葉,小風(fēng)葉隨分級圈高速運轉(zhuǎn),形成氣壓,使氣流從分級圈通過,防止短路。
4)在選粉室錐體部位增設(shè)錐形內(nèi)筒,提高該處風(fēng)速,避免了塌料。
5)選粉室及6個旋風(fēng)筒的蝸旋內(nèi)殼部分均采用鋼板內(nèi)襯代替原來的鑄石襯板。
①由于直筒上部和蝸旋部分的內(nèi)襯基本完好,因此只改直筒下部和縮口部分的內(nèi)襯。
②打掉上述部位殘存的襯板,內(nèi)殼清掃干凈。
③用厚度10mm的鋼板替代鑄石襯板,分縮口和直筒兩部分下料。
④鋼板內(nèi)襯與內(nèi)殼短焊。這樣,一便于更換;二可以避免用螺栓鎖定殼體難以密封,且割螺孔的殼體強度會受損;三可以加強殼體剛度。使用過程中牢固、可靠,合乎生產(chǎn)要求。更換時只需把短焊處割掉,即可拆下,非常簡便。
1.2由于選粉機受減速機影響,加之改造僅針對選粉室,故改造后存在循環(huán)負荷偏低和成品比表面積下降等問題。選粉機改造后,由于水泥成品顆粒級配發(fā)生了變化,從而使其比表面積下降。針對上述問題,我們進行了一次系統(tǒng)標(biāo)定,根據(jù)標(biāo)定結(jié)果對磨內(nèi)鋼球級配進行重新調(diào)整,同時對選粉機做適當(dāng)調(diào)整。改造是在不動選粉室外殼、下部結(jié)構(gòu)和旋風(fēng)筒的情況下,對選粉室上部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行更新。轉(zhuǎn)子是由立軸、分級圈、撒料盤和小風(fēng)葉所組成。由耐磨鋼棒組成呈倒錐形的分級圈與平式撒料盤,固定在立軸上,由可調(diào)速的電機、立式減速機帶動立軸一起轉(zhuǎn)動。出磨水泥從頂部進料口喂入,落到回轉(zhuǎn)的撒料盤上,靠離心力將物料拋撒出去,分散在氣流中進行第一次分選,然后攜帶細粉的氣流進入籠形分級圈的狹長空間再度分離,然后沿切線方向進入氣固分離的旋風(fēng)筒,細粉被收集卸出成品。
1)采用籠式分級圈代替原有的大風(fēng)葉。經(jīng)撒料盤分選的物料,連同機內(nèi)循環(huán)風(fēng),通過籠式分級圈時被切割。當(dāng)氣流穿過由圓棒組成的縫隙時速度加快,而物料與籠子上的圓棒碰撞,又一次被分離,提高分級精度,因此選粉效率有所提高。新結(jié)構(gòu)中為避免料氣流短路,在選粉室殼體上設(shè)有環(huán)狀蓋風(fēng)板。分級圈的上盤焊有小風(fēng)葉,迫使氣流從分級圈內(nèi)均勻通過
。
2)縮小撒料盤。采用螺旋槳撒料盤原理,使撒料葉面上的物料沸騰揚起,細顆粒得到首次分離。在回轉(zhuǎn)過程中,傾斜的葉片對撒下的物料有撞擊作用,能將凝聚、結(jié)團的物料擊三而易于分離。此外,相同直徑螺旋槳形的邊緣輪廓線是鋸齒形的,從而加長了撒料圓周線的長度和增大了撒料面積。目前,選粉機的撒料盤一般采用平板狀。這中形式的機械撒料盤,不能把物料中凝聚成團的粒子打碎,并且從理論上講也不能使粒子得到應(yīng)有的加速,因此分散效率是較低的。這樣就使喂入選粉機中的物料應(yīng)成為產(chǎn)品的微粉或多或少地還沒有機會分級就落入粗粉中去了。為滿足高細產(chǎn)品要求,需提高主軸轉(zhuǎn)速,故將撒料盤直徑由Φ1.6m改為Φ1.2m,減小離心力可改善選粉效率。撒料盤外周邊上加一圈檔料圈,以其提高盤上存料量。由于撒料盤結(jié)構(gòu)改變后,改善了撒料盤分散性能,從而降低了選粉機的分離率所致。撒料盤的中間部分為帶邊棱的盤形,因此物料粒子在盤面上受到加速,只有達到一定速度后,才會跳過邊棱,這樣就保證了粒子的初速度;撒料盤的周邊呈波浪狀,物料粒子在這一區(qū)域產(chǎn)生跳躍,物料中的粒子團得到很好的破碎;在撒料盤的下面,安裝有風(fēng)葉,它的作用是提高氣流的切向分速度值,對降低分離率,提高分級精度都有重要作用。
3)主軸加長、加粗。采用新轉(zhuǎn)子后,零部件加重,需將主軸加粗至Φ140mm,長度也略有增加,原立軸、底座全部拆除、更換。
4)除轉(zhuǎn)子改造外,傳動部分也進行更新。
該設(shè)備直齒圓錐齒輪,噪聲大、使用壽命短、輪齒易折斷。在保證傳動比不變、安裝尺寸基本不變的條件下,在選粉機減速箱內(nèi),設(shè)計安裝了一對螺旋錐齒輪,齒輪采用格里森齒形制,取代直齒圓錐齒輪。
①電機容量加大,以滿足正常運行。
②選用變頻調(diào)速取代電磁調(diào)速。由于其調(diào)速靈活穩(wěn)定可靠,有利于控制產(chǎn)品細度及粒度分布的質(zhì)量要求。
③傳動裝置更換。更換立式減速機,加大容量,延長使用壽命。
改造后,水泥成品的各粒徑篩余值均下降,表明磨內(nèi)粉磨作用改善,提高了磨
機臺時產(chǎn)量和各齡期水泥強度值,不僅說明粉磨效率的提高,而且經(jīng)選粉后的水泥成品顆粒級配也有所改善,選粉機的選粉效率較以前有所提高了。
可以看出,造成系統(tǒng)產(chǎn)量不高的主要原因在于選粉機內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理,選粉
區(qū)空間太小,旋風(fēng)筒收集細粉能力差,細粉出口漏風(fēng)嚴(yán)重。選粉機的外部工作環(huán)境不負荷規(guī)定要求也會造成選粉效率不高?；诖饲闆r,我認為造成生料系統(tǒng)產(chǎn)量不高的主要原因是選粉機的選粉效率不高。一、選粉機的外部工作環(huán)境不負荷規(guī)定要求;二、選粉機內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在不完善之處。
針對以上兩點,我采用以下技改措施。
1.3選粉機外部工作環(huán)境的改善:
1)調(diào)整磨機內(nèi)的鋼球級配。通常,鋼球級配是大球和小球的數(shù)量較少,中間規(guī)格的數(shù)量較多,這樣就使得鋼球見空隙大,物料流速快,出磨細度粗,為了延長物料在磨內(nèi)的停留時間,滿足產(chǎn)品產(chǎn)量和細度要求,有必要減少鋼球之間的空隙,基于此目的,加大大小鋼球比例,這樣既保證了對物料的沖擊能力,也減少了鋼球間的空隙,起到了物料減速的作用,從而滿足了磨機的物料細度與產(chǎn)量的要求。
2)改進選粉機的鎖風(fēng)裝置。因細粉、粗粉出料口與輸送機之間的距離太短,造成它們之間的聯(lián)接管道的容量太小,致使重錘翻板時時處于開放狀態(tài),鎖風(fēng)效果太差,跑風(fēng)嚴(yán)重,影響了旋粉機的選粉效率。故改為剛性葉輪喂料機進行喂料和鎖風(fēng),效果很好。
1.4改進選粉機
1)采用螺旋槳式撒料盤,撒料盤與小風(fēng)葉的聯(lián)接裝置采用新的結(jié)構(gòu)。撒料裝置性能的好壞,對選粉機性能具有很大的影響,因此在各國研制出的新型選粉機中,都紛紛采用了與之相適應(yīng)的新結(jié)構(gòu)的撒料裝置,這些新型撒料裝置雖然結(jié)構(gòu)不同,但都比平板狀撒賴哦盤在性能上有較大的提高，為整機性能的提高奠定了基礎(chǔ)。螺旋槳式撒料盤具有撒料作用,本身又產(chǎn)生上升氣流,使撒料盤葉面上的物料顆粒沸騰揚起,可使物料顆粒增加分級、分散性能。增加了撒料盤上撥料小葉片數(shù)量,由原來的8件改為16件。這樣就防止了物料的集中下落,使物料被空氣吹起,更加分散均勻,從而提高了選粉效率。
2)撒料盤下部加裝輔助風(fēng)葉,其水平角度可任意調(diào)節(jié)。它使得由于中立作用而下落的物料顆粒重新?lián)P起,重新回到循環(huán)風(fēng)中再次分級,增加了選粉機的分級、分散能力。
3)改進選粉室內(nèi)部結(jié)構(gòu),增加物料沖擊板。在選粉室內(nèi)壁周邊沿豎直方向均勻焊上32根角鋼30mm×30mm,角向中心。同時,在錐形筒體襯板上均勻焊上40根扁鋼,將圓滑壁改成波紋壁面,使受離心力作用的物料與壁面接觸時,形成反向撞擊,使粗粉、細粉進一步分離。
4)合理調(diào)整選粉區(qū)與提升區(qū)繁榮部位,重新設(shè)計和不止小風(fēng)葉與撒料盤的高度,加大選粉室空間。加大這一區(qū)域,使物料在離心區(qū)域中自由狀態(tài)下完成分級,再受到小風(fēng)葉的加速作用,粗、細顆粒間的相互干擾減小,顆粒間的分級性能提高,可使回粉中的細粉更加有效選出,從而提高選粉效率。
5)調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)量。循環(huán)風(fēng)量是旋風(fēng)式選粉機的重要操作參數(shù),它不僅關(guān)系到選粉機的產(chǎn)量、產(chǎn)品細度,而且還直接影響分級區(qū)的分級精度。首先,分離粒徑與循環(huán)風(fēng)量的平方根成正比,因此改變風(fēng)量,可以在較大范圍內(nèi)調(diào)整產(chǎn)品細度,當(dāng)循環(huán)風(fēng)量增加時,選粉機的斷面風(fēng)速提高,使被懸浮的粒子直徑加大,理論分離粒徑變大,則產(chǎn)品變粗;反之,則產(chǎn)品變細。其次,選粉機的細粉產(chǎn)品是由循環(huán)氣流攜帶逸出分級區(qū)進入旋風(fēng)收塵器的,被收集下來才成為成品,因此風(fēng)量的大小直接決定了產(chǎn)品產(chǎn)量的多少。第三,循環(huán)風(fēng)量減小后,分級區(qū)的氣流速度降低,當(dāng)粒子自撒料盤邊緣脫離時,受到氣流的沖擊和洗刷作用下降,可能會使粘附在一起的粒子分不開,作為粒子團沉落到粗粉中去,從而使分級精度下降;另外,循環(huán)風(fēng)量減小后,也會使旋風(fēng)收塵器的進風(fēng)口風(fēng)速降低,收塵效率下降,使排出的氣流中夾帶的微粒子增多,這也反過來降低了分級精度。調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)量有兩種方法:一、調(diào)節(jié)主風(fēng)管蝶閥開度;二、調(diào)節(jié)主風(fēng)機轉(zhuǎn)速。
6)改進旋風(fēng)筒。新設(shè)計了旋風(fēng)筒的進風(fēng)口的蝸牛角,加設(shè)了導(dǎo)風(fēng)板。使循環(huán)風(fēng)量在導(dǎo)風(fēng)板的作用下以較高的速度進入旋風(fēng)筒,在蝸牛角擴大部分風(fēng)速突然減低,從而減少了氣流中細粉碰撞旋風(fēng)筒內(nèi)壁的幾率,加速了顆粒沉降,提高了旋風(fēng)筒的收塵效率。
我這次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)是對貴州水城水泥廠Φ2.8m選粉機的旋風(fēng)筒進行改造。它與霸王山水泥廠的Φ2.8m選粉機類似,經(jīng)過現(xiàn)場測繪,分析計算以及查閱參考文獻,確定了改造的方案:選用6個Φ1.1m的導(dǎo)流口可調(diào)式雙出風(fēng)口旋風(fēng)分離器來代替原來的6個Φ1.2m的單出分口旋風(fēng)分離器,并且在每兩個旋風(fēng)分離器之間增設(shè)一個集灰斗,共三個集灰斗。
2.雙出風(fēng)口旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)、原理和優(yōu)點
2.1工作原理及優(yōu)點
(1)工作原理
旋風(fēng)分離器如圖。含塵氣體從進風(fēng)口切向進入筒體，在筒體與出風(fēng)管、導(dǎo)流管之間的環(huán)形空間旋轉(zhuǎn)向下并逐漸進入錐體，氣體中的粉塵受旋轉(zhuǎn)力場中的離心力作用而與氣流分離并碰撞筒壁，失去動能，沿筒壁入鎖風(fēng)閥后及時排出；氣固分離后的凈化氣流，經(jīng)反射屏強制改向，沿導(dǎo)流管外壁旋轉(zhuǎn)向上并經(jīng)導(dǎo)流口從上、下出風(fēng)口排出。
(2)實驗室對比
模擬同一種工況，對同一種規(guī)格的單出風(fēng)口旋風(fēng)分離器與雙出風(fēng)口旋風(fēng)分離器測試進出風(fēng)口的流量、壓力、分離效率及旋風(fēng)筒內(nèi)流場；改變雙出風(fēng)口旋風(fēng)分離器的導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)參數(shù)，進行同比測試，尋求系統(tǒng)的最佳化。
(3)優(yōu)點
與傳統(tǒng)旋風(fēng)分離器相比：出口風(fēng)速降低近半，壓力損失顯著降低;筒身縱向開設(shè)多個導(dǎo)流口,可基本消除核心強制渦;導(dǎo)流筒上口與上出風(fēng)口下端聯(lián)接,可消除短路流;導(dǎo)流筒下口與下出風(fēng)口上端聯(lián)接,并設(shè)置反射屏,可顯著降低粉塵返混現(xiàn)象,分離效率可進一步提高。
(4)設(shè)計時需要注意的問題
1)雙出風(fēng)口旋風(fēng)分離器的進口風(fēng)速的設(shè)計和控制至關(guān)緊要;
2)雙出風(fēng)口旋風(fēng)分離器的上下出風(fēng)管風(fēng)涼平衡問題不容忽視;
3)雙出封口旋風(fēng)分離器下出風(fēng)管水平段不宜過長沿程阻力盡量減少,風(fēng)速不宜過低,切忌漏風(fēng),以防水平段積灰,可增設(shè)集灰斗。
2.2細粉集灰斗的設(shè)計的弊與利
(1)細粉集灰斗的設(shè)計優(yōu)點是:
①減少了細粉出灰口的數(shù)量,相應(yīng)減少了鎖風(fēng)點,降低了系統(tǒng)漏風(fēng);
②選粉機本機便于安裝。
(2)細粉集灰斗的設(shè)計缺點是:降低了細粉收集效率,從而降低了整機的分級性能。
由旋風(fēng)式選粉機的結(jié)構(gòu)可以看出,分布在筒體周圍的六只旋風(fēng)筒出口并不
處在相同的靜壓下,靠近風(fēng)機的靜壓高,遠離風(fēng)機的靜壓低。靜壓的不平衡,形成流經(jīng)各個旋風(fēng)筒的風(fēng)量不平衡?？拷L(fēng)機的旋風(fēng)筒靜壓高,則風(fēng)量大;反之離風(fēng)機遠的旋風(fēng)筒,通風(fēng)量就低。這種差異,隨著旋風(fēng)筒出口的分叉鳳管積灰的增多而加劇。
在通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量、風(fēng)壓十分穩(wěn)定的情況下,各旋風(fēng)筒間通風(fēng)量的差異,影響不大,僅因各旋風(fēng)筒進口風(fēng)速不同而收集效率有高有低罷了。但因離心式通風(fēng)機所構(gòu)成的氣流循環(huán)系統(tǒng),受多種因素的影響,風(fēng)量與風(fēng)壓在不斷地變化。這種風(fēng)量、風(fēng)壓的波動造成了系統(tǒng)中各旋風(fēng)筒風(fēng)量的不穩(wěn)定。由于各旋風(fēng)筒的排灰口與細粉集灰斗相連,形成六只旋風(fēng)筒排灰口間相互傳統(tǒng),在風(fēng)量與風(fēng)壓不穩(wěn)定的情況下,各旋風(fēng)筒的排灰口間就會發(fā)生氣流的串流,即有的排灰口排出氣體,有的排灰口倒吸氣體。前者隨對收集效率有影響,但不嚴(yán)重;而后者會使收集效率大大降低,嚴(yán)重時則使收集效率下降為零。由于風(fēng)量與風(fēng)壓的頻繁變動,所以總有某個旋風(fēng)筒瞬時收集效率急劇下降。這樣六只旋風(fēng)筒的綜合收集效率受到上述現(xiàn)象的影響就不會高了。目前旋風(fēng)式選粉機大部分使用不佳,除去由于鎖風(fēng)不良造成的影響外,上述因素的影響,也是相當(dāng)重要的。
3.存在問題及診斷
分析先行旋風(fēng)選粉機的工作原理,可以把選粉過程分成兩大部分,其一是粗粉與細粉的分級,由一組籠形轉(zhuǎn)子構(gòu)成的分離力場完成;其二是細粉與氣流的分離,由一組旋風(fēng)分離器完成。因而對選粉機的改造,主要是從這兩個方面進行。
3.1粗粉與細粉的分級
經(jīng)籠性轉(zhuǎn)子改造后,只要將風(fēng)量、轉(zhuǎn)速、粉磨能力匹配好,一般都能解決好。
3.2細粉與氣流的分離
分級后的細粉在先行的單出風(fēng)口旋風(fēng)分離器中分離效率普遍較低,而這個項目是6個Φ1200mm的旋風(fēng)筒,分離效率比較難提高,再加上分格輪磨損使旋風(fēng)筒底部漏風(fēng),風(fēng)機風(fēng)量限制使旋風(fēng)筒進風(fēng)口風(fēng)速偏低,因而造成較多殘留細粉隨氣流在風(fēng)機中循環(huán),兩條同樣的圈流粉磨線選粉效率不一致,是因為漏風(fēng)情況不一致,風(fēng)機實際風(fēng)量不一致。
因為與粗粉分級后的細粉通過空氣作載體,要使細粉成為產(chǎn)品,必須再與細粉分離,,但本機是收塵效率很差的旋風(fēng)筒,估計收塵效率低于75%,所以大量的細粉在風(fēng)機中循環(huán),致使雖經(jīng)籠形轉(zhuǎn)子分級改造,選粉效率和磨機產(chǎn)量都無法顯著改觀,不是分級部分不幸,而是氣固分離分離部分太差。分離效率低是由設(shè)備固有因素決定。
4.旋風(fēng)選粉機的設(shè)計計算
D=1200mm , H=4340mm,
H/D=4340/1800=3.62,而高效旋風(fēng)分離器H/D=4,H小,分離路程短,因而分離效率低。
分離器內(nèi)粉塵的離心沉降速度為:[1]
[1]
由上式知,流體速度越大,沉降越快;分離器半徑越小,沉降速度越快。本機R=600,過大;=12m/s,過小,因而收塵效率偏低。
4.1旋風(fēng)選粉機阻力損失的計算
旋風(fēng)選粉機阻力損失主要分三個部分,選粉室、旋風(fēng)筒、管道系統(tǒng),選粉室相當(dāng)于一個大的旋風(fēng)筒,阻力損失可用下式表示:[2]
=/2 [2]
式中—假想斷面風(fēng)速,一般取=3m/s;
—當(dāng)量阻力系數(shù),=70～105,
則選粉室阻力=/2g=105××1.293/2=611Pa
管道長徑比大小選粉機變化不大,一般管道系統(tǒng)阻力估算值在200～300Pa;即=200～400Pa;
旋風(fēng)筒阻力可用下式表示:[2]
=/2 [3]
式中—切向進口風(fēng)速,一般控制=17～23m/s;理想狀態(tài)21m/s;
—阻力系數(shù),=5.5～11,
關(guān)于的數(shù)值,較接近實際的有下述3種:
(無導(dǎo)向葉片時),k=7.5（有導(dǎo)向葉片時）
-1] [4]
n=1-(1-0.351) [5]
f=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=373
16×0.66×0.31/0.62=9.09
n=1-(1-0.351×1.20.14)(373/283)0.3=0.305
f=1.9+0.76×0.3051.84=1.9855
=4.62×0.66×0.31/(0.6×1.2){(20.64-1)0.695/0.305+1.9855×20.61
=5.76
=24×0.66×0.31/0.62×(1.22/1.65×2.69)1/3=9.3679
取中值 =9.09
旋風(fēng)筒阻力=9.09×1.293×(273/373)×16.4642/2=1166 Pa
611+400+1166=2177Pa
在實測值區(qū)間,比均值略高。
當(dāng)v=21m/s時, =600×(21/12)2=1836Pa
=0.7×1836=1285Pa
改造后因旋風(fēng)筒進口風(fēng)速提高抵沖后阻力損失增加1285-1166=119Pa;
實際阻力統(tǒng)計值為1800～2300Pa[2]。
4.2根據(jù)規(guī)格直徑核算風(fēng)量:
Q=0.7854×2.82×3600×3×1.2=79802m3/h,
選粉機斷面假定上升風(fēng)速u一般取值2.8m/s,
k為考慮風(fēng)機泄露與工況變化的儲備系數(shù),一般取值為1.2
因為選粉室的直徑D=2.8m,Q0=Q/1.2=79802/1.2=66502m3/h,實際選用:4-72-11 NO:10C,Q’=72760m3/h,p0=2360Pa,1120r/min,Y225M-4,75kw
按旋風(fēng)筒進口風(fēng)速u2=21m/s計算進風(fēng)口尺寸
S28=66502/453600=0.1466
現(xiàn)行值:S’28=0.66×0.31=0.2046
相應(yīng)旋風(fēng)筒截面積A28=0.7854×1.22=1.131
u2=72760/6×0.2046×3600=16.464
5.旋風(fēng)筒管道阻力損失計算
旋風(fēng)分離器的壓力損失包括入口損失、邊壁摩擦損失、灰斗損失、本體內(nèi)動壓損失及出口損失五部分。旋風(fēng)分離器壓力損失的準(zhǔn)確確定是除塵系統(tǒng)動力設(shè)備選擇的關(guān)鍵,也是減少能量浪費的前提條件。
Q’=72760/6=12130m3/h
Q1=12130×112/(112+122)=5539m3/h
Q3=6591m3/h
V1=Q1/A2=5539/(×0.552/4)=6.48m/s
v3=6.48m/s
V2=Q1/A2=5539/×0.352=4m/s
V4=2Q3/A4=2×6591/×0.452=5.76m/s
V5=2Q3/A5=2×6591/1=3.66m/s
/d1=0.5/0.55×103=0.00091
1=0.02
/d2=0.5/0.7×103=0.00071
2=0.0180
/d3=0.5/0.6×103=0.00083
3=0.0195
/d4=0.5/0.9×103=0.00056
4=0.0175
P1=1L1/2d1
=0.02×850×6.482×0.946/2×550=0.614Pa
P2=0.018×1900×42×0.946/2×700=0.37Pa
P3=0.0195×1590×6.482×0.946/2×600=1.026Pa
P4=0.0175×2660×5.762×0.946/2×900=0.812Pa
1) 局部損失1 直角進口
=0.5
P01=/2=0.5×6.482×0.946/2=9.931Pa [8]
2)局部損失2 突然擴大 A1/A2=0.62
=0.155
P02=0.155×6.482×0.946/2=3.079Pa
2) 局部損失3 彎管120o
=0.12
P03=0.12×6.482×0.946/2=2.38Pa
4)局部損失4 突然擴大 A3/A5=0.283
=0.51
P04=0.51×6.482×0.946/2=10.13Pa
5)局部損失5 折管30o
=0.2
P05=0.2×6.482×0.946/2=3.97Pa
6)局部損失6 突然縮小 A4/A5=0.64
=0.23
P06=0.23×3.662×0.946/2=1.46Pa
P1+P2+P01+P02-P3-P4-P5-P6-P03-
P04-P05-P06
=-5.784Pa
按總高H=4400,H/D=4為旋風(fēng)筒的優(yōu)化結(jié)構(gòu)思想,用6個Φ1100mm的旋風(fēng)筒
代替原來的6個Φ1200mm的旋風(fēng)筒為宜,截面比6×121/(6×144)=0.84,比較合適,捕集細粉能力比較強, 而且又增設(shè)了3個集灰斗。
經(jīng)過上述設(shè)計計算,可以看出集灰斗的出風(fēng)管道與旋風(fēng)筒的上出管道在結(jié)合處是基本上壓力平衡的。
備注:公式[1]～[8]選自《工程流體力學(xué)》和《水泥工廠收塵及其測試》
結(jié)論
為期兩個多月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，回顧整個過程，我覺得受益匪淺。通過這次設(shè)計，使我將四年中學(xué)到的基礎(chǔ)知識得到一次綜合應(yīng)用，使學(xué)過的知識結(jié)構(gòu)得到科學(xué)組合，同時也從理論到實踐之間發(fā)生一次質(zhì)的飛躍，可以說這次設(shè)計是理論知識踐運用之間互相過渡的橋梁。
在這次畢業(yè)設(shè)計中,我的設(shè)計任務(wù)是對FXS雙出風(fēng)口籠形轉(zhuǎn)子選粉機進行設(shè)計與改造,對該選粉機的旋風(fēng)分離器的管道和集灰斗進行了改造與設(shè)計,已經(jīng)完成。和以前的旋風(fēng)式選粉機相比,經(jīng)過改造后的選粉機有了顯著的提高,捕集細粉的能力有了顯著的提高,收塵效率也有了很大的提高,比表面積明顯增加,循環(huán)效率也大大降低,增產(chǎn)幅度較大。
預(yù)期經(jīng)過改造后,貴州水城水泥廠的選粉機的選粉效率會提高到70%,循環(huán)負荷將會下降到150%左右,產(chǎn)量也將會達到預(yù)期目標(biāo)。
這次設(shè)計是獨立完成，不僅鍛煉了我獨立設(shè)計的工作能力嚴(yán)謹求實的工作作風(fēng)，也培養(yǎng)了我獨立思考的能力和團隊合作精神，為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
由于本人能力有限，設(shè)計中還存在許多不足之處，懇請各位老師同學(xué)給予批評指正。
參 考 文 獻
[1] 王仲春．水泥工業(yè)粉磨工藝技術(shù)．北京：中國建材工業(yè)出版社，2000
年6月；
[2] 水泥．近5年期刊；
[3] 合肥水泥工業(yè)研究設(shè)計院．水泥廠破碎粉磨系統(tǒng)新技術(shù)文集．2000年；
[4] 國家建材局技術(shù)情報研究院．水泥粉磨工藝新技術(shù)文集．2002年10月；
[5] 郭俊才．水泥工廠實用技改新技術(shù)．北京：中國建材工業(yè)出版社，2000
年6月；
[6] 水泥工藝設(shè)計手冊．中國建材工業(yè)出版社，1988年6月;
[7] 徐錦康．機械設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社， 2001年8月；
[8] 王伯平．互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)．北京：機械工業(yè)出版社，2000年2
月；
[9] 陳秀寧，施高義．機械設(shè)計課程設(shè)計．浙江：浙江大學(xué)出版社，2001
年10月；
[10] 湖南省建材科技情報總站.水泥工廠收塵及其測試.湖南科學(xué)技術(shù)出版社,1981年2月.
附件清單
1. 畢業(yè)設(shè)計論文 一份
2. 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 一份
3. FXS雙出風(fēng)口籠形轉(zhuǎn)子選粉機裝配圖 FXS80 A0加長 1張
4. FXS雙出風(fēng)口籠形轉(zhuǎn)子選粉機旋風(fēng)筒組部裝 FXS80-05 A2 1張
5. FXS雙出風(fēng)口籠形轉(zhuǎn)子選粉機 迷宮密封FXS80-02 A4 1張
6. FXS雙出風(fēng)口籠形轉(zhuǎn)子選粉機 導(dǎo)風(fēng)管FXS80-04 A4 1張
7. 旋風(fēng)筒 FXS80-05-01 A2 1張
8. 集灰斗 FXS80-05-02 A3 1張
9. 導(dǎo)流筒 FXS80-05-01-01 A3 1張
10.筒體 FXS80-05-01-02 A2 1張
11.錐體 FXS80-05-01-03 A2 1張
12.門 FXS80-05-01-04 A2 1張
13.支架 FXS80-05-01-04-01 A4 1張
14.門體 FXS80-05-01-04-02 A2 1張
15.襯板 FXS80-05-01-04-03 A3 1張
16.絲杠 FXS80-05-01-04-04 A4 1張
17.支架（二）FXS80-05-01-04-05 A4 1張
18.手柄 FXS80-05-01-04-06 A4 1張
19.小軸 FXS80-05-01-04-07 A4 1張