S L K新型涡流选粉机的研制

水泥 2008-04-15

为满足粉煤灰和其他矿渣的分选，开展了SLK涡流选粉机试验研究。其特点是引入了新型气动密封装置、异形叶片与预分散系统。实验结果表明，在高浓度与3vkNN的情况下，具有分选流场稳定、选粉精度高、机械磨损低的优异性能。

　　粉煤灰是燃煤热电厂锅炉排放的灰渣固体废弃物。据1999年统计，我国粉煤灰排放量已达1.6亿t，大多是湿排或堆放，不仅消耗用水、占用耕地，而且严重污染环境。细度45um、筛余6％～12％的I级粉煤灰可用作商品混凝土掺合材，这一成果既能大量节约水泥、降低混凝土成本，又能大量“吃"掉粉煤灰，无疑对环保和资源的再利用具有重大意义。

　　目前国际上的粉煤灰分选装备主要有两种，一种是以美国GE公司Buell型为代表的静态涡流挡板式选粉机，一种是以日本小野田公司O-Sepa型为代表的动态涡流式选粉机。前者操作简便，节能效果明显，但转弯处磨损非常严重，且选粉效率不高；后者由于结构原因，分选精度不够高，主要用于水泥生产过程中粉体的分选，不适合粉煤灰的细度要求。SLK新型涡流选粉机是在研究粉煤灰特性及选粉机理、模型试验基础上，开发出的适合粉煤灰及其它矿渣分选的设备。

　　1、分选原理

　　涡流动态选粉机是目前比较先进的粉体分选设备，其原理基于在水平强制涡流中粉体颗粒所受离心力与空气拽力不同而进行有效分选，在不考虑附加质量力F与波阻力F的情况下，切割粒径d可近似SLK新型涡流选粉就是基于上述原理，通过引入可靠的气动密封装置、良好的导流结构与有效的预分散系统，在保证较高的处理量与选粉浓度情况下，有效的提高了分选精度与分选细度。同时，由于装置流场分布合理，选粉过程中转子叶片与导向叶片磨损均很小。

　　2、结构特征

　　2.1、气动密封

　　密封失效是造成产品跑粗的原因之一，传统的选粉机密封装置均采用迷宫密封，通过控制密封间隙来保证密封效果，但实际工程中密封间隙不可消除，使得部分粗粉通过间隙直接混入成品，因此，迷宫密封在进行微细选粉时效果不佳。同时，迷宫密封对选粉机回转部件与静止部件之间同心度要求较高，否则易使密封环槽磨损而失去密封意义。

　　SLK新型涡流选粉机采用了一种新型气动密封装置，该装置由密封槽(图1)与密封环(图2)构成。密封槽包括外圈、内圈和环形钢板，整体呈倒“凹”形，与出风筒连接；密封环由多块叶片均匀排列垂直焊接于环形钢板上，叶片呈夹角a(O。～60。)布置，整体与选粉机转子上部连接。选粉过程中，密封环叶片在密封槽内高速旋转，形成强的截断气流，阻止粗粉从间隙中穿过，从而取得密封效果。

　　2.2、异形叶片

　　强而稳定的分选流场、明确的分选界面是高效高精选粉机应具备的基本特性，其主要通过导风叶片与转子叶片的合理优化来达到。在传统的平面涡流选粉机中，导风叶片大都采用直叶片垂直安装在转子外围，其气流均布效果差，且通过导风叶的气流与转子外沿的切向线速度偏差大，导致运行过程中转子叶片磨损严重；传统的转子叶片也多采用直叶片形式，内部存在“惯性反旋涡现象"，进入叶片区域的细粉和叶片外沿的粗粉由于湍流旋涡的影响均可造成“返混’’，因此选粉精度差、处理量也不大。

　　SLK新型涡流选粉机采用了异形导风叶片(图3)与异形转子叶片(图4)，其中，异形导风叶片之间的气流通道外小内大，从而进入选粉室的气流速度与转子外沿切向线速度相当，同时，其具有槽形空腔头部和较长的叶片尾部，此结构不仅为随气流进入的物料颗粒提供了一次选粉机会，同时被转子产生的强制涡流抛撒出的粗颗粒易于进入异形导风叶片的槽形空腔头部或与叶片尾部碰撞失去动能而跌入粗粉收集器；异形转子叶片采用入口后弯、出口前弯的结构，相应增大叶片间距，这种改进有效抑制了“惯性反旋涡现象"，利于细粉的进入与粗粉的抛出。

　　2.3、导流结构

　　导流效果好坏对选粉气流平稳性、均布性有很大影响，因而设计的合理与否直接关系到磨损、压损与旁路等关键指标。对于选粉室导流部分而言，通常是由壳体和导风叶共同作用形成的均化流场，可看作点汇与点涡叠加。SLK新型涡流选粉机选粉室壳体与传统的MD选粉机类似，但其锥度不同。导风叶采用异形，其叶片数量与叶片角度均进行了优化，通过壳体与异形叶片的配合，能获得较优选粉室导流效果。同时，SLK的细粉出口(图5)经过改进，更符合空气动力学原理，压损极小。

　　2.4、预分散系统

　　SLK新型涡流选粉机预分散系统由新型撒料锥与辅助流化分散装置组成。

　　传统选粉机大多无喂料分散装置，物料经喂料口进入下筒体，不能破坏其团聚，而且下部进风直接吹人，影响选粉室流场。SLK新型涡流选粉机撒料锥(图6)呈倒锥体，锥体壁有两层，内层为普通钢板、外层为耐磨材料。撒料锥与下筒体内壁固定，位于喂料口正下方，物料从喂料口落人撒料锥，当被填满形成物料锥，随后喂人的物料自然沿锥体边缘滑下，形成均匀料帘，上升气流将料帘冲散并均匀带人选粉室。由于撒料锥采取物料自堆积、自冲击，磨损很小，使其长期有效。

　　传统的选粉机下部进风，常采用气流从下筒体底部垂直进入或从两侧水平进入，无辅助分散装置。从底部垂直进入，易导致气流分布不均，对物料的分散性差；从两侧水平进入，易削弱气流对物料的悬浮作用，在喂料出现波动的情况下，垮料堵塞，造成系统流场不稳定。SLK新型涡流选粉机提供了专门的辅助流化分散装置(图7)，安装在下筒体内喂料分散锥装置的下部，配合两侧进风方式使用。该装置由一与下筒体内径等径的储气腔和焊接在其上端的多个喷嘴组成，腔体通过进气管接头由气管与空压机连接，当物料波动时，掉下的物料能被喷嘴产生的向上气流悬浮，起到均流作用，而采用两侧进风方式，又有效避免了垂直进风分散效果不佳的缺陷。同时，这种风扫式的选粉模式可有效避免堆灰场分选物料中夹杂的石块钢渣等直接进入选粉机而打坏转子。

　　3、实验研究

　　3.1、实验与测试结果

　　该分选实验所用材料为成都热电厂粉煤灰，堆积密度约750 kg]m3，含水量≤O.1％，要求选粉细度45lxn、固气比≥1.2，实验系统采用选粉机(SLK50)——收集(袋收尘)——检测(负压筛)的开环工艺路线。经过多次调试，固定风机电机频率在30Hz，得到实验数据列于表1。

表1 SLK50测试结果(45 u m方孔筛筛佘)

　　由表1可以看出，随着转速提高，成品粒径变细。综合考虑分级细度和分选效率，SLK新型涡流选粉机在选粉性能上有较大提高，无明显跑粗现象。

　　3.2、激光粒度仪测试结果

　　转子转速l500r／min时，所得成品通过激光粒度仪测试，粒度分布列于表2。可以看出，成品粒径近似成正态分布，在一定转速下，能满足粒径小于45.7mm的颗粒全通过，同时粒度分布较为集中。

　　表2为SLK系列选粉机技术参数表，可以看出，该选粉机在保证成品较细粒径的情况下，仍旧具有较高的处理量和成品产量，适合对细度要求较高的非金属、金属矿和矿渣以及高细水泥的分选。

表2SLK系列选粉机技术参数

　　4结束语

　　由于气动密封装置、异形叶片与预分散系统的引入，使得SLK新型涡流选粉机在高浓度、高处理量的情况下仍能保持选粉精度高、选粉效率高，同时磨损较小，可以增加大修间隔时间，特别适合于热电厂I级、Ⅱ级粉煤灰的分选。

　　参考文献

　　[1]陶珍东，郑少华.粉体工程与设备.北京：化学工业出版  社，2003：1—2.
　　[2]赵孝昆.综合评价O-Sepa高效选粉机[J].新世纪水泥导报，  2004,3：22-24.
　　[3]李洪，李双跃，任朝富，等.基于cfd平面涡流分级机导流
　　特性研究[J].工程设计学报，2007，14(5)：404—408.

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