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轉子式選粉機綜述
摘要：綜述了選粉機的發(fā)展歷史及其國內外發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了每個階段選粉機的工作原理、優(yōu)缺點及其現(xiàn)在發(fā)展情況。重點介紹了一些新型選粉機的工作原理和性能，談論他們的關鍵技術，并展望選粉機的發(fā)展趨勢。
關鍵詞：離心式選粉機 旋風式選粉機 O—sepa選粉機 高效選粉機 轉子式選粉機
選粉機是隨干法圈流粉磨技術的進步而發(fā)展起來的，它是水泥及其它選粉行業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)必不可少的配套設備。選粉機并不進行粉磨物料，但選粉機及時將粉磨到一定粒度的合格細粉選出，粗粉重新返回磨機再粉磨，防止細粉在磨內粘附研磨體引起的緩沖作用，達到調節(jié)成品粒度組成，提高磨機粉磨效率的作用。
一、選粉機的發(fā)展概況
1、第一代選粉機
即離心式選粉機，或稱為普通空氣選粉機。該機是英國芒福特(Mumford)和穆迪( Moody)發(fā)明的。主要原理是借助于物料顆粒在氣流中，由于上升氣流的浮力、相對運動的氣體阻力、離心力、重力之間的平衡使大小不同的顆粒產(chǎn)生不同的等速運動而使顆粒分級。該機的特點是將空氣選粉機、循環(huán)空氣風機以及從空氣中分選細粉的旋風筒組合成一個單機系統(tǒng)。
主要是由于基本結構存在嚴重的缺陷，具體表現(xiàn)在三個方面。
①循環(huán)氣流中粉塵多，致使選粉區(qū)的實際物料濃度大為增加，加大了顆粒沉降的干擾；
②選粉區(qū)內存在著風速梯度，使分離粒徑不均勻。高風速處會把過粗的顆粒帶出混入細粉中；
③邊壁效應使細小顆粒隨粗顆粒一起碰撞而降落。嚴重影響分離效率和提高磨機循環(huán)負荷率。
2、第二代選粉機
即旋風式選粉機。該機于六十年代初由聯(lián)邦德國威達克公司為解決第一代選粉機在內部循環(huán)的空氣選粉機存在的上述問題，改進而來的。該機主要特點是將離心式選粉機的氣流機內循環(huán)改為外部循環(huán)供風系統(tǒng)，帶多個小旋風筒的空氣動態(tài)選粉機。用小旋風筒代替大直徑外筒來收集細粉，提高了料氣分離的效率，使循環(huán)氣流中的含塵濃度大為降低，克服了顆粒沉降的干擾影響。同時粗粉在降落過程中增加了二次選粉的機會。這些措施較大地改善了選粉效果。在結構方面亦可制成大規(guī)格以適應水泥設備大型配套的需要。
旋風式選粉機與傳統(tǒng)的選粉機相比，選粉效率和精度己有很大提高，有利于增產(chǎn)和節(jié)能。但是，由于它在物料分散與分離方而同傳統(tǒng)選粉機基木相同，所以主要缺陷并未得到根本性消除。其主要問題是：
⑴物料水平撒出，氣流主要是豎向循環(huán)，細粉自下而上地通過分離區(qū)。因此，在通過四轉中心的縱向斷而上，每個物料顆粒便受四個力作用。
⑵轉子直徑大，風葉窄而長，形成很大的橫向斷而的分離區(qū)，進行二次分選，浪費能量。
⑶分離區(qū)的形狀復雜，各個斷而上的風速與流向不一，還存在死角和器壁效應，因此在分離氣流的豎向大循環(huán)中不可避免地還存在一些小循環(huán)或渦流。這不僅給分離區(qū)帶來干擾，而且使物料顆粒受力復雜化，從而降低了分離效率和精度。
⑷物料從一個或二個進料口喂入，落到撒料盤上靠離心力拋出，不可能在整個斷面上均布。企圖通過小風葉來改變這種狀況，效果往往不夠理想。這種情況在大型選粉機中表現(xiàn)更為突出。
3、第三代選粉機
即高效選粉機。良好的分散度是實現(xiàn)高效率分離的前提條件，也是使整個分離區(qū)的空間得到充分利用的關鍵。分散度不高是以前選粉機的一大缺點，高效選粉機就是為解決上述問題而出現(xiàn)的。1979年日本小野田公司開發(fā)了O - sepa選粉機是其典型的代表。它是一種高效渦流型選粉機，不僅保留了旋風式選粉機外部供風、循環(huán)氣流高效分離、二次選粉等優(yōu)點；而且應用平面螺旋氣流選粉原理，以籠式轉子代替小風葉，氣流通過導向葉片切線進入，在整個選粉區(qū)內氣流穩(wěn)定均勻，從而消除了離心式選粉區(qū)內風速梯度、分離粒徑趨于均勻和邊壁效應。顆粒自上而下有多次分選機會，最后又經(jīng)三次風再次分選，因此分選效果好，其產(chǎn)量、動力消耗和水泥質量都有很大的改善。
二、發(fā)展現(xiàn)狀
1、第一、二代選粉機稍加改進，分別稱為離心式高效選粉機和旋風式高效選粉機等，雖然有的還達不到高效的水平，但性能確有提高。
⑴目前正在使用的離心式選粉機，雖然在撒料分布均勻性、物料分散性等方面經(jīng)過一些改進，但它的分離效率和分級效果仍然欠佳。所以使用的較少。
⑵相對于離心式選粉機，旋風式選粉機使用情況要多一些。改進后的旋風式選粉機的選粉效率也能達到75%左右。現(xiàn)在普遍做了以下改進：
①增加小風葉扇風面積，以此增大循環(huán)風量。
②改進撒料盤。將原來的平板式撤料盤改為葉片聯(lián)結式螺旋漿撤料盤。原旋風式選粉機是平板式撒料盤，這種撒料盤要求要有一個適宜的轉速，才能得到較好的分散效果。改為葉片聯(lián)結式螺旋漿撒料盤能將物料中的結團顆粒打散，在撒料盤上呈沸騰狀態(tài)而形成均勻的料幕，還能產(chǎn)生相對穩(wěn)定的使物料旋轉向上的氣流，取得較好的分散效果，為進一步分級創(chuàng)造有利條件。
③撒料盤下部加裝輔助風葉，其水平角度可任意調節(jié)。它使得由于重力作用而下落的物料顆粒重新?lián)P起，重新回到循環(huán)風中再次分級，增加了選粉機的分級分散能力。
④在選粉室錐體部位增設約束內錐，提高風速，防止塌料現(xiàn)象。
⑤適當改造旋風筒結構。一是可在旋風筒進口增加擋板，調整進口風向以增大旋轉風速，增大離心力。二是適當縮徑并伸長旋風筒內筒，以提高收塵效率和對微粉顆粒的收集?；蛘哌x用導流口可調式雙出風口旋風分離器。與傳統(tǒng)旋風分離器相比：出口風速降低近半，壓力損失顯著降低；筒身縱向開設多個導流口，可基本消除核心強制渦；導流筒上口與上出風口下端聯(lián)接，可消除短路流；導流筒下口與下出風口上端聯(lián)接，并設置反射屏，可顯著降低粉塵返混現(xiàn)象，分離效率可進一步提高。
⑥將主軸驅動電機改為調速電機。
⑦將光滑的選粉室內壁改成波紋式?；旌狭辖?jīng)撒料盤撒在波紋狀的筒壁上，不會直接下落，而是向中心二次揚起。
⑧合理調整了選粉區(qū)與提升區(qū)的鄰位，重新設計和布置了小風葉與撒料盤的高度H，加大選粉室空間。
⑨改進選粉機的鎖風裝置。采用雙翻板閥卸料鎖風方式或葉輪下料機鎖風，效果均不理想。為此，設計了雙翻板自動定量鎖風裝置，達到了厚料層鎖風的目的，效果非常理想。
2、高效渦流型選粉機相對于第一、二代選粉機，分選效果好，其產(chǎn)量、動力消耗和水泥質量都有很大的改善。主要是由于采用籠式高效選粉機，雖然它以其卓越的性能得到人們的肯定，但它結構復雜，加工制造費用較高，還要增加收集成品的高濃度袋式收塵器，并且操作要求及管理要求也相應較高，因此，對于中小水泥企業(yè)來說，是一個困難的決策。現(xiàn)在市場上使用的也較少。
3、轉子式選粉機是在旋風式選粉機的基礎上發(fā)展而來，結合了三種選粉機的結構及性能特點，投資較省，選粉效率較高。采用離心力場作為分級力場，結構上采用籠式轉子?？紤]到選粉機內氣流運動及分布的特點，轉子采用倒錐形結構，以保證粉機分級室內分級力場的穩(wěn)定。相對于旋風式選粉機，它有以下優(yōu)點：
①把旋風式選粉機上輔助風葉改為分級圈(即倒錐形籠式轉子)起分級作用。籠式分級轉子安裝在選粉室中撒料盤的上部。由上、下蓋板和耐磨鋼棒構成的柵欄圈組成，考慮到選粉機內氣流運動及分布的特點，轉子采用下口直徑小，上口直徑大的倒錐形結構，以保證分級區(qū)內分級力場的穩(wěn)定。下蓋板安裝在輔助風葉盤上，隨主軸一起轉動?；\式分級圈的耐磨鋼棒不但比輔助風葉長，而且數(shù)量多，安裝相對密集，可以實現(xiàn)立體分級，工作范圍大，分級精度高，可大幅度地提高選粉效率。
②在分級圈上盤外側均勻設置一定數(shù)量小風葉，小風葉隨分級圈高速運轉，形成正壓，迫使氣流從分級圈通過，防止短路。
③籠式分級轉子在結構設計下采用了便于拆卸與裝配的螺栓聯(lián)接及活套固定。
4、這次設計高效轉子選粉機，綜合旋風式選粉機和渦流式選粉機的優(yōu)點，設計轉子式選粉機。
①將傳統(tǒng)的轉子式選粉機的倒錐形轉籠改成了柱狀籠形轉子，由于是柱狀籠形轉子，氣流從下部旋轉上升，這樣也就把選粉筒體由柱形改成錐形，它的選粉原理仍然沒有脫離轉子式選粉機的選粉原理。
②混合料進入選粉機的進料口，由喂料口喂入，將一個喂料口改為由多點分料器，物料可分成四路或更多路，分別由四點或多點喂到分散分離室。改善物料在撒料盤上均布狀況，并均勻地撒向四周。
③在循環(huán)風機的出口接后續(xù)的布袋除塵器?？梢詫⒀h(huán)氣流中含有超細微粉成品進行收塵。
④在粗粉灰斗側面安裝凈氣，進入一部分凈空氣。優(yōu)點：a、使進風口落入到粗粉灰斗中的粗粉料進行再一次的清洗，將粘附在粗顆粒中的細物料再次分離出來，并送到上部選粉室內進行選粉分離；b、降低了選粉氣流溫度；c、降低了選粉濃度，有助于提高選粉效率。
三、選粉機發(fā)展趨勢
隨著我國節(jié)能降耗的不斷深入，水泥行業(yè)要得到可持續(xù)發(fā)展，就必須走資源節(jié)約型、環(huán)保型的道路，這就要求我們發(fā)展高性能水泥，減少混凝土中水泥的用量。因此對水泥質量和節(jié)能降耗提出了越來越高的要求。實際上這也是對選粉機的研究提出了方向，高性能選粉機的研究和開發(fā)應是選粉機今后的發(fā)展趨勢。所謂高性能選粉機應該是不僅選粉效率高，而且具有能明顯改善產(chǎn)品的顆粒分布、分級精度高、設備能耗低、磨耗低、阻力損失低等特點。優(yōu)秀的選粉機要求具有良好的分散功能、最先進的分級機理、廉價而實用的收集裝置。
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