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目 錄
摘要 ………………………………………………………………………………………………III
Abstract……………………………………………………………………………………………IV
1 概述………………………………………………………………………………………1
1.1 研究的目的與意義………………………………………………………………………1
1.2 選粉機(jī)的發(fā)展歷史………………………………………………………………………2
1.2.1 第一代選粉機(jī)……………………………………………………………………………2
1.2.2 第二代選粉機(jī)……………………………………………………………………………3
1.2.3 第三代選粉機(jī)……………………………………………………………………………3
1.3 選粉機(jī)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r ……………………………………………………………………4
1.4 選粉機(jī)發(fā)展趨勢(shì)…………………………………………………………………………5
2 總體方案論證……………………………………………………………………………………6
2.1課題的來(lái)源、內(nèi)容和技術(shù)要求………………………………………………………………6
2.2改進(jìn)設(shè)計(jì)方……………………………………………………………………………6
2.2.1 改造機(jī)理分析 …………………………………………………………………………6
2.2.2 改進(jìn)方法 ………………………………………………………………………………7
2.3創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案………………………………………………………………………………8
2.3.1 傳統(tǒng)風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)分析 …………………………………………………………………8
2.3.2 新方案…………………………………………………………………………………10
2.4 改進(jìn)后的選粉機(jī)結(jié)構(gòu)原理 ………………………………………………………………11
2.5 應(yīng)用技術(shù)及其效益預(yù)測(cè) …………………………………………………………………12
2.5.1 選粉效益與粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量明顯提高…………………………………………………12
2.5.2 應(yīng)用技術(shù) …………………………………………………………………………… 13
2.5.3 結(jié)論……………………………………………………………………………………13
3 具體設(shè)計(jì)說(shuō)明…………………………………………………………………………………14
3.1 主要技術(shù)參數(shù)計(jì)算………………………………………………………………………14
3.1.1 主要工藝尺寸…………………………………………………………………………14
3.1.2 生產(chǎn)能力………………………………………………………………………………14
3.1.3 選粉室直徑……………………………………………………………………14
3.1.4 風(fēng)量……………………………………………………………………………………15
3.1.5 風(fēng)機(jī)選型………………………………………………………………………………15
3.1.6 主軸轉(zhuǎn)速………………………………………………………………………………15
3.2 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………15
3.2.1 電機(jī)的選擇……………………………………………………………………………15
3.2.2 V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………………16
I
目錄
3.3 旋風(fēng)筒設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………19
3.3.1 旋風(fēng)筒的收塵工作原理………………………………………………………………19
3.3.2 旋風(fēng)筒的尺寸計(jì)算……………………………………………………………………20
3.3.3 籠子部分的計(jì)算………………………………………………………………………21
3.4 滴流裝置…………………………………………………………………………………22
3.5 內(nèi)襯………………………………………………………………………………………23
3.6 螺栓組連接的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………24
3.6.1 螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………24
3.6.2 螺栓組連接的受力分析………………………………………………………………25
3.7 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………………………………26
3.7.1 螺紋連接的失效形式…………………………………………………………………26
3.7.2 螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………………26
3.8 焊接工藝…………………………………………………………………………………28
3.8.1 焊接工藝的制訂原則…………………………………………………………………28
3.8.2 焊接方法的選擇……………………………………………………………………28
3.8.3 焊接材料的選擇………………………………………………………………………28
3.8.4 焊接工藝參數(shù)的選擇…………………………………………………………………28
3.8.5 焊前預(yù)熱及焊后熱處理………………………………………………………………29
4 操作、安裝、維護(hù)及檢修………………………………………………………………………31
4.1 操作………………………………………………………………………………………31
4.2 安裝………………………………………………………………………………………31
4.3 維護(hù)………………………………………………………………………………………31
4.4 檢修………………………………………………………………………………………32
5 預(yù)期效果…………………………………………………………………………………33
6 應(yīng)注意的問(wèn)題…………………………………………………………………………………34
7 結(jié)論 ……………………………………………………………………………………………35
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………37
致謝………………………………………………………………………………………………39
V
摘要
為了提高水泥粉磨系統(tǒng)中選粉系統(tǒng)的選粉效率，降低循環(huán)負(fù)荷，本課題設(shè)計(jì)了水泥圈流系統(tǒng)中采用的風(fēng)籠式選粉機(jī)。風(fēng)籠式選粉機(jī)是在高細(xì)轉(zhuǎn)子選粉機(jī)的基礎(chǔ)上，集懸浮分散、預(yù)分級(jí)和平面渦流分級(jí)技術(shù)于一體，專(zhuān)為水泥磨系統(tǒng)適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的專(zhuān)利產(chǎn)品。運(yùn)用類(lèi)比法，結(jié)合其他選粉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，確定殼體的整體布局方案。在適當(dāng)位置布置約束內(nèi)錐，以穩(wěn)定選粉室內(nèi)的氣體流場(chǎng)及增強(qiáng)選粉的效果；細(xì)粉分離與收集裝置采用高效低阻旋風(fēng)筒提高各級(jí)細(xì)粉和超細(xì)粉的收集量。殼體的改進(jìn)有利于降低系統(tǒng)風(fēng)的阻力，提高選粉效率。選粉機(jī)采用整體緊湊設(shè)計(jì)，大大降低了占據(jù)空間，且大大提高了選粉效率。機(jī)體工作運(yùn)行平穩(wěn)，安裝維修方便。選粉機(jī)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是采用籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，即在選粉機(jī)拆除風(fēng)葉，在原風(fēng)葉盤(pán)上安裝籠式轉(zhuǎn)子，改造撒料盤(pán)，提高拋撒能力使物料能均勻的分散于分級(jí)區(qū)內(nèi)。將主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)改為調(diào)速電機(jī)，改變皮帶速比加大風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)提高循環(huán)風(fēng)量。
關(guān)鍵詞：籠式轉(zhuǎn)子 ；高效選粉機(jī) ；類(lèi)比法 ；旋風(fēng)筒；選粉效率；約束內(nèi)錐
VII
Abstract
Selected in order to improve the cement grinding system powder system choose powder efficiency, reduce cyclic load, this topic designs the cement ring of wind flow systems with cage classifier.Wind cage rotor classifier is high in the thin classifier on the basis of the set of suspended preliminary classification and plane vortex classification technology in a body.Designed for cement grinding system adapt to the new standard and the patent products.Using the analogy method, combining the advantages of other classifier, determine the overall layout scheme of shell cone in the appropriate location layout constraints .To stabilize the choose powder, indoor gas flow field and enhance the effect of selected powder; Fine powder separation and collection device adopts high-efficiency low-resistance cyclone tube.Improve the collection of fine powder and ultrafine powder quantity at all levels.The improvement of shell is beneficial to reduce the wind resistance of the system, improve efficiency.Classifier using compact overall design, greatly reduces the occupied space, and greatly improve the efficiency of the selected powder.Airframe work smooth operation, easy installation and maintenance,Classifier design, the main characteristic is to use the cage rotor structure.In the classifier to dismantle the blades, are installed on the original wind small cage rotor.Transformation and raw material, improve the ability of scatters material can be dispersed evenly in the classification zone.Change the spindle drive motor to speed control motor, the belt speed ratio increase air volume fan speed to improve the cycle.
Key words：cage rotor; high efficiency separator; analogy method; cyclone; powder-selecting efficiency; connect inner cone
1 概述
1.1 研究的目的與意義
隨著建筑業(yè)的發(fā)展，以及水泥顆粒方面的研究，人們對(duì)水泥顆粒的要求也來(lái)也科學(xué)，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的水泥工業(yè)的粉磨系統(tǒng)業(yè)提出了相應(yīng)的要求。水泥的粉碎機(jī)對(duì)物料的粉碎主要是依靠研磨體對(duì)物料的沖擊、擠壓與研磨作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種沖擊及研磨作用是通過(guò)研磨體的表面?zhèn)鬟f給與之相接觸的物料的，屬于單顆粒粉碎。由于單顆粒粉碎的偶然性，使大量的能量消耗在研磨體之間及研磨體育磨機(jī)襯板之間的碰撞與磨損上，因而其效率很低。目前，一般在以下兩個(gè)方面加以改進(jìn)，以提高球磨機(jī)的粉磨效率。一是改變內(nèi)部裝置。節(jié)能襯板、可調(diào)隔倉(cāng)板的研制成功，為粉磨系統(tǒng)降低了能量。第二方面是改變粉磨系統(tǒng)，將原來(lái)的開(kāi)路粉磨系統(tǒng)改為閉路粉磨系統(tǒng)。與之相應(yīng)的，選粉機(jī)也因技術(shù)發(fā)展的需要，為提高選粉效率，降低系統(tǒng)能耗，由傳統(tǒng)的第一代離心式選粉機(jī)、第二代旋風(fēng)式選粉機(jī)發(fā)展到第三代高效選粉機(jī)。
作為閉路粉磨系統(tǒng)的一個(gè)重要的配套設(shè)備—選粉機(jī)，雖然本身并無(wú)粉碎物料的作用，但其性能好壞直接影響到系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，即影響到系統(tǒng)的粉磨效率、產(chǎn)量及能耗。因此，高效選粉機(jī)技術(shù)的研究具有重要意義。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
A． 粉磨系統(tǒng)增產(chǎn)降耗的要求。
與高效選粉機(jī)配套的粉磨系統(tǒng)，具有更高的粉磨效率、產(chǎn)量及較低的能耗。配有傳統(tǒng)選粉機(jī)的閉路粉磨系統(tǒng)，在生產(chǎn)一般細(xì)度的水泥時(shí)，單位能耗并不比開(kāi)路低；生產(chǎn)高細(xì)度水泥時(shí)，盡管與開(kāi)路比，電耗降低、產(chǎn)量提高，但與生產(chǎn)一般細(xì)度水泥相比，產(chǎn)量有較大幅度的下降。而如果采用高效選粉機(jī)，雖然也有類(lèi)似現(xiàn)象，但其降低幅度明顯減小。
B ．水泥質(zhì)量要求的提高，也對(duì)選粉機(jī)提出了更高的要求
一方面是使用廠(chǎng)家對(duì)水泥質(zhì)量的要求提高，另一方面是人們對(duì)水泥質(zhì)量認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步深入，使得在評(píng)價(jià)水泥質(zhì)量方面的一些觀(guān)點(diǎn)發(fā)生了變化。最初，作為水泥質(zhì)量主要指標(biāo)之一的水泥細(xì)度是篩余控制的，用篩余控制只能反映成品中粗顆粒多少，不能反映全部顆粒的粗細(xì)情況；而后發(fā)展到比面積控制，水泥越細(xì)，比表面積越大。研究表明，水泥顆粒組成種不同粗細(xì)的顆粒對(duì)水泥水化性能的作用是不同的。3-30μm的顆粒是水泥的主要活性部分、承擔(dān)強(qiáng)度增大的主要粒徑。由此可見(jiàn)，水泥質(zhì)量與水泥成品中3-30μm顆粒的含量有很大關(guān)系。而在水泥粉磨作業(yè)中，要得到某一粒徑范圍含量較高，分布相對(duì)較窄的水泥產(chǎn)品，只有通過(guò)高校選粉機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)、控制，否則難以實(shí)現(xiàn)。
C ．高效選粉機(jī)的研究成果，即可拓展到非金屬礦、化工、食品等行業(yè)的分選技術(shù)中；也對(duì)超細(xì)粉粉機(jī)技術(shù)的研究具有一定的參考價(jià)值，而超細(xì)粉的分級(jí)又是機(jī)械法制備超細(xì)粉領(lǐng)域中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
1.2 選粉機(jī)的發(fā)展歷史
1.2.1 第一代選粉機(jī)
即離心式選粉機(jī)，或稱(chēng)為普通空氣選粉機(jī)。該機(jī)是英國(guó)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)而使顆粒分級(jí)。該機(jī)的特點(diǎn)是將空氣選粉機(jī)、循環(huán)空氣風(fēng)機(jī)以及從空氣中分選細(xì)粉的旋風(fēng)筒組合成一個(gè)單機(jī)系統(tǒng)。Gayco型和Sturtevant型選粉機(jī)為其代表。（如圖1.1和圖1.2所示）。
圖1.1 Gayco型選粉機(jī)構(gòu)造圖
圖1.2 Sturtevant型選粉機(jī)構(gòu)造圖
1.2.2 第二代選粉機(jī)
即旋風(fēng)式選粉機(jī)。該機(jī)于六十年代初由聯(lián)邦德國(guó)威達(dá)克公司為解決第一代選粉機(jī)在內(nèi)部循環(huán)的空氣選粉機(jī)存在的上述問(wèn)題，改進(jìn)而來(lái)的。該機(jī)主要特點(diǎn)是將離心式選粉機(jī)的氣流機(jī)內(nèi)循環(huán)改為外部循環(huán)供風(fēng)系統(tǒng)，帶多個(gè)小旋風(fēng)筒的空氣動(dòng)態(tài)選粉機(jī)。用小旋風(fēng)筒代替大直徑外筒來(lái)收集細(xì)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(shí)粗粉在降落過(guò)程中增加了二次選粉的機(jī)會(huì)。這些措施較大地改善了選粉效果。在結(jié)構(gòu)方面亦可制成大規(guī)格以適應(yīng)水泥設(shè)備大型配套的需要。洪堡-維達(dá)格型旋風(fēng)式選粉機(jī)為其代表。（如圖1.3所示）。
圖1.3 洪堡—維達(dá)格型旋風(fēng)式選分機(jī)
1-電動(dòng)機(jī)；2-減速器；3-進(jìn)料溜槽；4-空氣除塵器；5-主軸承；6-旋風(fēng)收塵器頂部；7-下料管；8-分級(jí)帶；9-離心分級(jí)裝置；10-旋風(fēng)收塵器；11-回轉(zhuǎn)撒料盤(pán)；12-氣流；13-導(dǎo)向裝置；14-入孔蓋；15-細(xì)粉；16-錐形機(jī)殼；17-粗料室；18-粗粉；19-下錐體；20-粗料卸料口；21-細(xì)粉卸料槽；22-風(fēng)管；23-風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)閥；24-鼓風(fēng)機(jī)；25-電機(jī)；
1.2.3 第三代選粉機(jī)
即高效選粉機(jī)。良好的分散度是實(shí)現(xiàn)高效率分離的前提條件，也是使整個(gè)分離區(qū)的空間得到充分利用的關(guān)鍵。分散度不高是以前選粉機(jī)的一大缺點(diǎn)，高效選粉機(jī)就是為解決上述問(wèn)題而出現(xiàn)的。1979年日本小野田公司開(kāi)發(fā)了O - sepa選粉機(jī)是其典型的代表。它是一種高效渦流型選粉機(jī)，不僅保留了旋風(fēng)式選粉機(jī)外部供風(fēng)、循環(huán)氣流高效分離、二次選粉等優(yōu)點(diǎn)；而且應(yīng)用平面螺旋氣流選粉原理，以籠式轉(zhuǎn)子代替小風(fēng)葉，氣流通過(guò)導(dǎo)向葉片切線(xiàn)進(jìn)入，在整個(gè)選粉區(qū)內(nèi)氣流穩(wěn)定均勻，從而消除了離心式選粉區(qū)內(nèi)風(fēng)速梯度、分離粒徑趨于均勻和邊壁效應(yīng)。顆粒自上而下有多次分選機(jī)會(huì)，最后又經(jīng)三次風(fēng)再次分選，因此分選效果好，其產(chǎn)量、動(dòng)力消耗和水泥質(zhì)量都有很大的改善。（如圖1.4所示）。
圖1.4 O-Sepa高效選粉機(jī)示意圖
1.3 選粉機(jī)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r
隨著新型干法窯的發(fā)展，水泥工業(yè)生產(chǎn)中的熱耗有了大幅度的下降，而電耗反而有所上升。因此，如何降低水泥生產(chǎn)占耗電的65%～70%的磨機(jī)粉磨作業(yè)中的電耗，是當(dāng)前水泥工業(yè)工作者極為關(guān)注的課題，也是節(jié)能的重要課題。并已研究擠壓磨，新型立磨，高細(xì)磨和高效選粉機(jī)等機(jī)電設(shè)備，取得了降低粉磨電耗的效果。
當(dāng)前，世界各國(guó)在粉磨生產(chǎn)作業(yè)中，都將開(kāi)路系統(tǒng)改變?yōu)殚]路系統(tǒng)，降低電耗，在國(guó)際上水泥工業(yè)的粉磨系統(tǒng)，一向組合工藝，機(jī)械，電氣，組合機(jī)組發(fā)展；二在生產(chǎn)工藝上向采用高效選粉機(jī)方向發(fā)展；三向組合立發(fā)展。僅就選粉機(jī)來(lái)說(shuō)，各國(guó)水泥公司開(kāi)發(fā)部門(mén)都對(duì)選粉機(jī)進(jìn)行了大量的研究工作，并紛紛推出各自的新型高效選粉機(jī)，如日本小野田的O-sepa選粉機(jī)，三菱公司的MDS型，F(xiàn)LS的Sepax型，西德伯力鳩斯的Caropol，石川島播磨公司的SD型，西德洪堡公司維達(dá)格的ZVB-J型選粉機(jī)，品種繁多，我國(guó)對(duì)O-Sepa選粉機(jī)作了技術(shù)引進(jìn)。新型選粉機(jī)的特點(diǎn)可歸納如下：
(1)在選粉機(jī)結(jié)構(gòu)中采用新的物料分散裝置，使入選粉機(jī)的物料能得到良好的分散度，提高β值，使其粗細(xì)顆粒均勻分散。
(2)在選粉機(jī)內(nèi)部控制空氣流向的裝置，盡力減少渦流對(duì)選粉機(jī)的干擾。
(3)擴(kuò)大選粉機(jī)的粗細(xì)分離能力和區(qū)域部位，延長(zhǎng)物料分選時(shí)間。
(4)在生產(chǎn)工藝中引入新的熱風(fēng)或冷風(fēng)，使之減少物料的內(nèi)循環(huán)，使選粉機(jī)具有烘干生料，冷卻水泥，還有微粉碎的功能。
(5)在分離上是使靜態(tài)和動(dòng)態(tài)選粉機(jī)裝置，組成為一體化，稱(chēng)之為組合機(jī)型，以簡(jiǎn)化工藝流程。
總之，都是為了提高選粉效率，選出需要分級(jí)的產(chǎn)品，減少設(shè)備重量，簡(jiǎn)化流程等等，以減低能耗，提高產(chǎn)量，有利于向高效化，組合化發(fā)展。
從世界各國(guó)統(tǒng)計(jì)，離心式選粉機(jī)在使用數(shù)量上占有較多地位，我國(guó)也是離心式選粉機(jī)為多，旋風(fēng)式選粉機(jī)在60年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)的，O-Sepa選粉機(jī)在80年代引進(jìn)的?，F(xiàn)在我國(guó)對(duì)第一、二代選粉機(jī)稍加改進(jìn)，分別稱(chēng)為離心式高效選粉機(jī)和旋風(fēng)式高效選粉機(jī)等，雖然有的還達(dá)不到高效的水平，但性能確有提高。高效渦流型選粉機(jī)相對(duì)于第一、二代選粉機(jī)，分選效果好，其產(chǎn)量、動(dòng)力消耗和水泥質(zhì)量都有很大的改善。主要是由于采用籠式高效選粉機(jī)，雖然它以其卓越的性能得到人們的肯定，但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造費(fèi)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(yīng)較高，因此，對(duì)于中小水泥企業(yè)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)困難的決策。
針對(duì)我國(guó)的國(guó)情，在選粉機(jī)的發(fā)展上進(jìn)行了多次的改進(jìn)，也發(fā)展了各種各樣的高效選粉機(jī)。轉(zhuǎn)子式選粉機(jī)是在旋風(fēng)式選粉機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，結(jié)合了三種選粉機(jī)的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)，投資較省，選粉效率較高。采用離心力場(chǎng)作為分級(jí)力場(chǎng)，結(jié)構(gòu)上采用籠式轉(zhuǎn)子?？紤]到選粉機(jī)內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)及分布的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)子采用倒錐形結(jié)構(gòu)，以保證粉機(jī)分級(jí)室內(nèi)分級(jí)力場(chǎng)的穩(wěn)定。
在100多年來(lái)選粉機(jī)雖有新的發(fā)展和改進(jìn)，但未能脫離離心分離，運(yùn)用機(jī)械旋轉(zhuǎn)葉輪或風(fēng)葉片等機(jī)械結(jié)構(gòu)的范疇內(nèi)，在減少物料的內(nèi)循環(huán)，提高分級(jí)分散性能方面，都做了大量的工作，都取得很大成果。
1.4 選粉機(jī)發(fā)展趨勢(shì)
隨著我國(guó)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(duì)水泥質(zhì)量和節(jié)能降耗提出了越來(lái)越高的要求。實(shí)際上這也是對(duì)選粉機(jī)的研究提出了方向，高性能選粉機(jī)的研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)是選粉機(jī)今后的發(fā)展趨勢(shì)。所謂高性能選粉機(jī)應(yīng)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(jí)精度高、設(shè)備能耗低、磨耗低、阻力損失低等特點(diǎn)。優(yōu)秀的選粉機(jī)要求具有良好的分散功能、最先進(jìn)的分級(jí)機(jī)理、廉價(jià)而實(shí)用的收集裝置。
2 總體方案論證
2.1 課題的來(lái)源、內(nèi)容和技術(shù)要求
現(xiàn)今設(shè)計(jì)高效實(shí)用的選粉機(jī)可以基于以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù) ：
a.懸浮分散技術(shù)
需選粉的物料首先要求有良好的分散性，特別是對(duì)于由于靜電吸附作用和水份超標(biāo)而易造成結(jié)團(tuán)的物料，只有良好的分散，才能更好的分級(jí)。在物料進(jìn)入主選粉室前，進(jìn)行緩沖均布物料，并對(duì)物料進(jìn)行分散，對(duì)成團(tuán)的物料和粗細(xì)顆粒進(jìn)行初步的分離分級(jí)，使其進(jìn)入主選粉室有一個(gè)更為充分的分散分離，給后續(xù)的選粉創(chuàng)造良好條件。
b.平面渦流分級(jí)技術(shù)
選粉氣流通過(guò)水平切向進(jìn)入選粉室內(nèi)，形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)渦流氣流，與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)籠形成一上下穩(wěn)定的內(nèi)外壓差，氣流穩(wěn)定均勻，物料顆粒在此基礎(chǔ)上有一個(gè)很穩(wěn)定的強(qiáng)力選粉離心力場(chǎng)，從而能達(dá)到精確的分級(jí)。
c. 內(nèi)循環(huán)收集技術(shù)
采用高效低阻旋風(fēng)筒，布置在主機(jī)周?chē)?，形成一個(gè)整體，有效地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的工藝流程，減少了占地面積，降低了后續(xù)布袋除塵器的負(fù)荷和要求，降低系統(tǒng)的一次性投資及裝機(jī)容量。
因此我們?cè)O(shè)計(jì)的選粉機(jī)結(jié)構(gòu)形式定型為渦旋式分離，旋風(fēng)筒收集。
2.2 改進(jìn)設(shè)計(jì)方案
2.2.1 改造機(jī)理分析
對(duì)于圈流粉磨系統(tǒng)，要提高整個(gè)粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量，提高選粉機(jī)的選粉效率是重要手段之一。旋風(fēng)式選粉機(jī)選粉效率雖比離心式高，但一般也只能達(dá)到60％左右。為了提高選粉機(jī)選粉效率有些廠(chǎng)選擇較大規(guī)格選粉機(jī)或用兩臺(tái)串聯(lián)或并聯(lián)來(lái)降低選粉機(jī)負(fù)荷，這樣選粉效率雖有增加，但設(shè)備投資和電耗增加。有些廠(chǎng)在撤料裝置上進(jìn)行改進(jìn)，取得一些效果，但在根本上沒(méi)有大的改進(jìn)?，F(xiàn)有使用的旋風(fēng)式選粉機(jī)存在問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面：
(1) 產(chǎn)品細(xì)度調(diào)節(jié)因難
旋風(fēng)式選粉機(jī)細(xì)度調(diào)節(jié)主要依靠調(diào)節(jié)風(fēng)葉的數(shù)量和循環(huán)風(fēng)量。風(fēng)量大時(shí)，容易地粗，風(fēng)量小時(shí)，細(xì)度能保證，但效率下降。如江西水泥廠(chǎng)也出現(xiàn)這樣的情況，選粉效率共有40％左右，循環(huán)負(fù)荷達(dá)400％以上、大量合格細(xì)粉更新回磨，磨頭冒灰嚴(yán)重，由于墊層作用，粉磨效率明顯降低。有些廠(chǎng)循環(huán)風(fēng)不敢用足，有的只使用風(fēng)機(jī)名牌風(fēng)量的一半，這不僅使能量完全消耗在擋板上，而且增大了料風(fēng)比。為了防止產(chǎn)品跑粗甚至用支風(fēng)管把循環(huán)風(fēng)直接導(dǎo)入選粉機(jī)上部旋風(fēng)筒進(jìn)口處使氣流部分短路，造成選粉機(jī)氣料比和風(fēng)選能力大大降低。
(2) 撒料盤(pán)撒料不均勻
撤料盤(pán)多采用光板圓盤(pán)式．由于粉料和盤(pán)面有相對(duì)滑動(dòng)，粉料在圓盤(pán)邊緣拋撤的初速度不高，使粉料拋落距離和分散性不夠；
(3) 風(fēng)葉的負(fù)作用
靠風(fēng)葉控制細(xì)度的不足之處于：(1)當(dāng)風(fēng)量大時(shí)不合格的粉隨氣流上升速度大于相鄰葉片旋轉(zhuǎn)速度就易跑粗。風(fēng)量小時(shí)合格細(xì)粉也會(huì)松葉片多次碰撞而落人粗粉中被收集，使效率下降。(2)葉片在重力分級(jí)區(qū)的旋轉(zhuǎn)．破壞了旋轉(zhuǎn)上升氣流的流向，嚴(yán)重干擾了氣流上升和顆粒沉降兩相流相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)則運(yùn)動(dòng)。并占據(jù)了有效分級(jí)空間，氣流阻力也比較大。(3)葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片背面負(fù)壓形成的氣體渦流極易使細(xì)粉反復(fù)吸附注分級(jí)區(qū)域，大大延長(zhǎng)了細(xì)粉在分級(jí)區(qū)的停留時(shí)間。
(4) 分級(jí)力場(chǎng)不穩(wěn)定
在離心式選粉機(jī)內(nèi)，固體顆粒主要受重力Ｆｇ、離心力Ｆｃ、氣體阻力Ｆｄ三個(gè)力的作用（合力為Ｒ）。在分級(jí)區(qū)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)氣流的動(dòng)力主要來(lái)自于小風(fēng)葉的作用，而小風(fēng)葉在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中因其周?chē)魈幍娘L(fēng)壓不同，導(dǎo)致各處氣流速度的大小與方向變化較大，旋轉(zhuǎn)氣流不能形成穩(wěn)定、均齊的分級(jí)力場(chǎng)。故在分級(jí)區(qū)內(nèi)，同一粒徑的顆粒在不同的位置會(huì)受到大小與方向都不同的合力作用；同一粒徑的顆粒在同一位置不同時(shí)間所受的合力也不同。這種顆粒受力情況的不穩(wěn)定，使選粉機(jī)無(wú)恒定的分級(jí)粒徑ｄｃ，導(dǎo)致粗細(xì)粉互混的現(xiàn)象嚴(yán)重。同時(shí)，由下而上的分級(jí)氣流在分級(jí)區(qū)上部蓋風(fēng)板處，因突然變向而形成一死角，在死角內(nèi)形成的局部渦流會(huì)干擾分級(jí)區(qū)的流場(chǎng)。另外，機(jī)壁效應(yīng)的存在，也影響細(xì)粉的分離，使部分細(xì)粉與粗粉一起碰到內(nèi)壁而沉降。
(5) 物料分散不充分、不均勻
物料在選粉機(jī)內(nèi)主要靠撒料盤(pán)的離心力拋出分散，不可能在整個(gè)截面上均勻分布；分級(jí)區(qū)內(nèi)流場(chǎng)的不穩(wěn)定更加劇了物料的分散不均。另外，選粉機(jī)內(nèi)筒體直徑較大，雖有二次分選的滴流裝置，但由于垂直氣流速度較低，氣流對(duì)物料的二次洗刷作用較弱，物料分散情況得不到有效改善。而物料充分、均勻的分散是實(shí)現(xiàn)高效分級(jí)的前提。選粉機(jī)循環(huán)風(fēng)量的大小直接影響粉塵的攜帶能力，從而影響選粉效率與系統(tǒng)產(chǎn)量。因小葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)法有效控制產(chǎn)品細(xì)度，若循環(huán)風(fēng)量過(guò)大將使產(chǎn)品變粗，達(dá)不到工藝要求。因此，多數(shù)廠(chǎng)在實(shí)際生產(chǎn)中，其循環(huán)風(fēng)機(jī)的閥門(mén)開(kāi)度只有７０％左右，造成物料分散不充分，物料在水平匯總管道處沉積，選粉效率與系統(tǒng)產(chǎn)量較低等情況。
2.2.2 改進(jìn)方法
選粉機(jī)對(duì)物料的分選過(guò)程可分為物料的分散、分級(jí)與細(xì)粉（成品）的分離三個(gè)環(huán)節(jié)。從上述分析中可知，旋風(fēng)式選粉機(jī)在物料的分散和分級(jí)兩環(huán)節(jié)上都存在缺陷。改造中結(jié)合O-Sepa高效選粉機(jī)技術(shù)，對(duì)旋風(fēng)式選粉機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造。
(1) 拆除風(fēng)葉，在原風(fēng)葉盤(pán)上安裝籠式轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子表面自然形成固定的分級(jí)面，其中籠式轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)實(shí)際處理風(fēng)量及要求的產(chǎn)品細(xì)度確定。當(dāng)外形尺寸一定時(shí)，分級(jí)葉片的數(shù)量（即兩葉片的間距）是影響產(chǎn)品細(xì)度與選粉效率的重要因素。分級(jí)葉片數(shù)量過(guò)多，兩葉片間距小，則產(chǎn)品細(xì)、選粉效率與系統(tǒng)產(chǎn)量低；反之，則產(chǎn)品細(xì)度難于控制。
(2) 將主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)改為調(diào)速電機(jī)（或采用變頻調(diào)速）。改為調(diào)速電機(jī)后，選粉機(jī)分級(jí)力場(chǎng)的強(qiáng)度可通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速靈活調(diào)節(jié)，以改變分級(jí)區(qū)內(nèi)顆粒的受力情況，控制分級(jí)的切割粒徑，達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)品細(xì)度與粒度組成的目的。若原選粉機(jī)已用調(diào)速電機(jī)或變頻調(diào)速，則改造中可保留，但需進(jìn)行傳動(dòng)功率的核算。
(3) 改造撒料盤(pán) 提高拋撒能力，使物料能比較均勻地分散于分級(jí)區(qū)內(nèi)；
(4) 在電機(jī)功率許可的情況下，通過(guò)改變皮帶輪速比、加大風(fēng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)速來(lái)提高循環(huán)風(fēng)量。如前所述，原選粉機(jī)用風(fēng)不足主要是因?yàn)橛尚★L(fēng)葉組成的分級(jí)結(jié)構(gòu)無(wú)法很好地控制產(chǎn)品細(xì)度而跑粗，導(dǎo)致選粉效率與產(chǎn)量都較低。采用籠式轉(zhuǎn)子后，細(xì)度控制靈敏、不跑粗，風(fēng)量增加，能很好地改善物料的分散情況，提高對(duì)物料的攜帶能力，而提高選粉效率與產(chǎn)量。
2.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案
2.3.1 傳統(tǒng)旋風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)分析
(1) 旋風(fēng)收塵器的工作原理：
旋風(fēng)收塵器是使含塵氣體產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)對(duì)塵粒施加離心力而使粒子從氣流中分離出來(lái)的干法收塵設(shè)備。如圖2.1，旋風(fēng)收塵器外殼是由外圓筒和錐筒組成，外圓筒頂端處封閉，其中心有一排風(fēng)管。氣體進(jìn)口管位于筒側(cè)并與外圓筒相切。錐底設(shè)有灰倉(cāng)和鎖風(fēng)閥門(mén)。
旋風(fēng)收塵器內(nèi)的流場(chǎng)和壓力分布：
操作時(shí)，含塵氣體切向進(jìn)入筒體，沿器內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)。在同一平面上旋轉(zhuǎn)360度后，被繼續(xù)進(jìn)入的氣流擠壓而旋轉(zhuǎn)向下或向上流動(dòng)。向上的氣流被頂蓋擋住并返回。向下的氣流在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中塵粒在離心力的作用下甩向器壁，并在重力和向
下的氣流帶動(dòng)下落入灰倉(cāng)。以?xún)艋臍饬饔趫A錐底部被迫轉(zhuǎn)向收塵器中心，形成旋轉(zhuǎn)向上的氣流，最后排出排氣管。
圖2.1旋風(fēng)筒工作原理圖
(2) 旋風(fēng)收塵器內(nèi)的流場(chǎng)和壓力分布
根據(jù)測(cè)定，氣流在旋風(fēng)收塵器內(nèi)呈復(fù)雜的三維流動(dòng)，器內(nèi)任何一點(diǎn)上都存在著切向速度、徑向速度和軸向速度。
切向速度是控制氣流穩(wěn)定，使含塵氣體產(chǎn)生慣性離心力的主要因素，它與旋風(fēng)收塵效率和阻力損失關(guān)系最大。在外旋流中，由于壁面摩擦和氣流的粘性，使切向速度與旋轉(zhuǎn)半徑有如下關(guān)系：
式中
D為外筒直徑（m）;T為氣體絕對(duì)溫度（K）。一般n=0.5-0.9
內(nèi)旋流中類(lèi)似于剛體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即
根據(jù)上述兩種情況，在離軸心一定的距離處，具有最大的切向旋轉(zhuǎn)速度，如圖2.2所示。將此作為分界面，其外稱(chēng)外旋流，切向速度接近中心時(shí)趨于上升；其內(nèi)稱(chēng)內(nèi)旋流，切向速度趨于下降。
徑向速度也分為兩種：外旋流處是向心的;內(nèi)旋流處則從軸心向外流動(dòng)。較要低得多，如圖2.2。
圖2.2 切向速度與徑向速度 圖2.3 軸鄉(xiāng)向速度
軸向速度 在近壁處向下，而在中心區(qū)域向上，且數(shù)值較大，如圖所示2.3。根據(jù)上述流場(chǎng)可知，在旋風(fēng)收塵器內(nèi)具有一個(gè)向心氣流速度 ，此氣流把粉塵帶向中央，此力稱(chēng)為向心力。同時(shí)，由于向心的徑向速度存在，使氣流并非全部沿壁旋轉(zhuǎn)向下，再旋轉(zhuǎn)上升進(jìn)入排氣管，而是一部分氣流以向心徑向速度在中途離去，如圖2.4。形成渦流。
圖2.4旋風(fēng)收塵中實(shí)際氣流流速示意 圖2.5旋風(fēng)收塵器中渦流
切向流速和徑向流速對(duì)收塵效率起主導(dǎo)作用。前者產(chǎn)生徑向加速度 ，因而使塵粒在半徑方向上進(jìn)行由里向外的離心沉降，把塵粒推到圓筒壁而被分離；后者是使塵粒在徑向上由外向里推到中心部渦核而隨上升氣流從排氣管逸出。這是流場(chǎng)中諸流速分量中的一對(duì)矛盾，可稱(chēng)為主流。此外，還有軸向速度和徑向速度構(gòu)成的次流，一般可能有兩種次流：筒體次流和錐體次流。對(duì)應(yīng)于筒體次流就產(chǎn)生上灰環(huán)，而對(duì)應(yīng)于錐體次流就產(chǎn)生下灰環(huán)，如圖2.5所示。上灰環(huán)使原來(lái)已分離在圓筒邊壁的粉塵先沿外筒壁向上移動(dòng)，然后沿頂蓋向內(nèi)移動(dòng)，又沿內(nèi)筒外壁向下移動(dòng)，最后短路而排入排氣管，造成不良后果。下灰環(huán)是一方面推動(dòng)已捕集在錐體邊壁的粉塵向下推移，最后推入灰倉(cāng)，這是有利的；另一方面在中心處易將已捕集的粉塵再次揚(yáng)起。
2.3.2 創(chuàng)新方案
對(duì)旋風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，在渦殼處延長(zhǎng)進(jìn)口管。穩(wěn)定粉塵的流動(dòng)方向。減少筒體次流的影響，防止上灰環(huán)使原來(lái)已分離在圓筒邊壁的粉塵先沿外筒壁向上移動(dòng)，然后沿頂蓋向內(nèi)移動(dòng)，又沿內(nèi)筒外壁向下移動(dòng)，最后短路而排入排氣管現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)，在筒體下部和錐體處開(kāi)圓周口，讓粉體提前分離，防止錐體次流的影響，將中心處已捕集的粉塵再次揚(yáng)起。
2.4 改進(jìn)后的選粉機(jī)結(jié)構(gòu)原理
結(jié)構(gòu)如下圖
圖2.6 選粉機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖
1 電動(dòng)機(jī) 2 小帶輪 3 大帶輪 4 主軸 5 上輪轂 6 下輪轂 7 小葉片 8 格板壓板 9 撒料擋圈 10 導(dǎo)向葉片 11葉片 12 導(dǎo)向葉片底座 13 底座 14 漏斗 15 粗料出 16 出風(fēng)管 17立筒 18旋風(fēng)筒 19入風(fēng)口 20 入料口
機(jī)體分選原理：
電動(dòng)機(jī)(1)帶動(dòng)小帶輪(2)，然后通過(guò)大帶輪(3)使主軸(4)旋轉(zhuǎn)，主軸(4)通過(guò)上輪轂(5)和下輪轂(6)帶動(dòng)整個(gè)籠子，使其繞軸旋轉(zhuǎn)，料粉從入料口(20)進(jìn)入筒體，落到格板壓板(8)上，由于離心力及小葉片(7)產(chǎn)生的風(fēng)力的作用，料粉將會(huì)向周?chē)鶆蛏㈤_(kāi)，當(dāng)料粉撞擊到撒料擋圈(9)上時(shí)，將會(huì)開(kāi)始下落，這時(shí)，從入風(fēng)口(19)進(jìn)來(lái)的空氣流將穿過(guò)導(dǎo)向葉片(10)形成有向風(fēng)，由于其他地方密封，所以氣流只能攜帶下落的粉塵從葉片(11)通過(guò)，在通過(guò)葉片時(shí)，粉塵粒子將被葉片撞擊，由于離心力的作用及撞擊力，粒徑比較大的粉粒將被甩出，撞擊到導(dǎo)向葉片上，然后下落，從導(dǎo)向葉片底座(12)與底座(13)之間的環(huán)形孔下落到漏斗(14)中去，然后順著漏斗進(jìn)入粗料出口(15)，最終被分離出來(lái)。
氣流從殼體的切向進(jìn)風(fēng)口水平導(dǎo)入機(jī)內(nèi)，穿過(guò)導(dǎo)向葉片，與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)作用相結(jié)合，形成強(qiáng)烈的水平旋流，強(qiáng)大的剪切力能將物料團(tuán)塊打碎，給高效選粉創(chuàng)造條件，避免合格細(xì)粉旁路，未經(jīng)選出就進(jìn)入粗粉和磨機(jī)的喂料系統(tǒng)固定的豎向?qū)蛉~片確保在整個(gè)選粉區(qū)內(nèi)壓力降恒定，并使其流方向一致，可避免物料和氣流向阻力最小的區(qū)域流動(dòng)。轉(zhuǎn)子的多層水平格板產(chǎn)生一個(gè)水平的渦旋流，一方面可消除層流，另一方面可以促進(jìn)氣流的渦旋流動(dòng)，因而可使物料在選粉區(qū)的停留時(shí)間延長(zhǎng)，有利于粉粒的精確選粉。
粗顆粒在通過(guò)窄而長(zhǎng)的分離區(qū)下落過(guò)程中，不斷受到水平切向氣流的沖刷，將粘附在其上的細(xì)粉不斷地沖刷下來(lái)，進(jìn)入到籠形轉(zhuǎn)子的中部。偶爾尚存的粉料團(tuán)會(huì)被轉(zhuǎn)子葉片繼續(xù)擊散，同時(shí)還能精確地控制最大顆粒。隨氣流逸出選粉室的細(xì)粉，被分散引入四個(gè)等距離布置在選粉室四周的旋風(fēng)筒內(nèi)分離。
2.5 應(yīng)用技術(shù)及其效益預(yù)測(cè)
選粉機(jī)的上述改造方案已在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，取得良好的改造效果。
2.5.1 選粉效率與粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量明顯提高
表2-1 三代選粉機(jī)技術(shù)性能比較
項(xiàng)目
單位
選粉機(jī)型
離心式
旋風(fēng)式
O-Sepa
磨機(jī)規(guī)格
m
Φ4.16×11.72
Φ4.12×12.74
Φ4.16×11.72
磨機(jī)風(fēng)速
t/min
14.8
14.8
14.8
磨機(jī)電動(dòng)機(jī)功率
kW
3300
3400
3300
選分機(jī)臺(tái)數(shù)
臺(tái)
2
1
1
磨機(jī)產(chǎn)量
t/h/%
85/100
98/115.3
105/123.5
單位電耗
MJ/t/%
153.4/100
136.8/89.2
125.3/81.7
循環(huán)負(fù)荷
%
160
117
424
細(xì)
度
比表面積
cm2/g
3400
3300
3240
+33μm
%
18
18
20
+88μm
%
1.2
0.6
0.2
由表2-1可見(jiàn)，??O-Sepa型高效選粉機(jī)比離心式選粉機(jī)的產(chǎn)量提高23.5%，單位電耗降低了18.3%，比旋風(fēng)式選粉機(jī)產(chǎn)量提高7.1%，電耗降低8.4%。 我們的設(shè)計(jì)的選粉機(jī)在結(jié)構(gòu)上更加優(yōu)化，應(yīng)該能夠取得更好的效果。
(1)在法國(guó)考米里斯水泥廠(chǎng)的應(yīng)用效果
在法國(guó)巴黎附近的拉法日水泥公司的考米里斯水泥廠(chǎng)，安裝一臺(tái)HP7型Φ200×800 mm，功率為2×500=1000 kW的MR輥壓機(jī)，與一臺(tái)功率為1250 kWΦ3×11.5 m中卸磨和O-Sepa N-2000型高效選粉機(jī)組成的混合粉磨系統(tǒng)，袋收塵的處理風(fēng)量為12000 m3/h，新裝這臺(tái)選粉機(jī)代替了原來(lái)兩臺(tái)Φ4.2 m的離心式選粉機(jī)，而且大大地改善了選粉性能，減少了占地面積。改造后產(chǎn)量提高了134.4%，單位產(chǎn)品電耗卻下降了29%，接近于30%。
(2)在我國(guó)淄博水泥廠(chǎng)的應(yīng)用效果
我國(guó)山東淄博水泥廠(chǎng)為擴(kuò)大生產(chǎn)能力，決定將Φ1.83×6.4 m的生料磨拆掉，改換Φ2.4×7 m的生料磨并配用O-Sepa高效選粉機(jī)，這樣原有廠(chǎng)房可以不動(dòng)。經(jīng)過(guò)1300小時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)，取得了滿(mǎn)意的效果。改后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)量提高了13.25%，電耗下降了12%，系統(tǒng)調(diào)整靈活，細(xì)度容易控制，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，粉塵污染小。
2.5.2 應(yīng)用技術(shù)
a. 籠式轉(zhuǎn)子自重比原小風(fēng)葉雖有所增加，但可通過(guò)適當(dāng)提高加工精度來(lái)保證其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。因此，改造時(shí)原傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)功率可不變。
b. 在改造過(guò)程中，為達(dá)到系統(tǒng)參數(shù)的最優(yōu)化，應(yīng)對(duì)磨機(jī)鋼球級(jí)配等工作參數(shù)及襯板類(lèi)型等作相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整后出磨細(xì)度一般控制在３０％～３５％。
c. 在改造后的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)處理風(fēng)量對(duì)選粉機(jī)性能及系統(tǒng)產(chǎn)量有顯著影響。由于是改造項(xiàng)目，選粉機(jī)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)風(fēng)管尺寸及其布置均受工藝條件限制。線(xiàn)路長(zhǎng)、彎頭多，則系統(tǒng)阻力較大，風(fēng)機(jī)往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的處理風(fēng)量而影響改造效果。生產(chǎn)中可通過(guò)二條途徑來(lái)解決：
(1)設(shè)計(jì)選型時(shí)可適當(dāng)提高風(fēng)機(jī)型號(hào)、規(guī)格，并盡量使工藝布置合理；
(2)在風(fēng)機(jī)電機(jī)功率允許的情況下，通過(guò)改變速比（皮帶輪大?。┨岣唢L(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，來(lái)增加風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與壓頭。
2.5.3 結(jié)論
??? 利用高效籠式選粉機(jī)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)旋風(fēng)式選粉機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，可明顯提高選粉機(jī)的選粉效率與粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量，產(chǎn)品細(xì)度調(diào)節(jié)方便，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值和廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
3 具體設(shè)計(jì)說(shuō)明
3.1 主要技術(shù)參數(shù)的計(jì)算
3.1.1 主要工藝尺寸
選粉機(jī)內(nèi)相關(guān)的工藝尺寸將影響選粉機(jī)的選粉性能。不同類(lèi)型的選粉機(jī)，為適應(yīng)不同的工藝要求，其各部分的相對(duì)尺寸比例也不相同。但是由于選粉機(jī)調(diào)節(jié)因素較多，靈活性較大，我們可以尋求一個(gè)統(tǒng)一的基本尺寸作為設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中調(diào)整的依據(jù)，再配合可變的其他工藝參數(shù)，就能滿(mǎn)足不同的需要。選粉機(jī)各部的相對(duì)尺寸可以看作為直徑的函數(shù)，并可視為簡(jiǎn)單的比例關(guān)系。這些關(guān)系可以對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的選粉機(jī)通過(guò)統(tǒng)計(jì)并結(jié)合典型選粉機(jī)的相對(duì)尺寸來(lái)確定。其關(guān)系如表3-1如下：
表3-1 高效二次風(fēng)選粉機(jī)各部工藝尺寸
各部尺寸名稱(chēng)
符號(hào)
比例值
選粉機(jī)直徑
D
1
內(nèi)筒直徑
d
0.70
小風(fēng)葉直徑
d2
0.60
撒料盤(pán)直徑
d3
0.33
小風(fēng)葉底至壓風(fēng)板距
h1
0.11
撒料盤(pán)至壓風(fēng)板距
h2
0.15
小風(fēng)葉寬度
b2
0.045
3.1.2 生產(chǎn)能力
實(shí)踐表明，選粉機(jī)的生產(chǎn)能力與選粉室面積大小成比例。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐的數(shù)據(jù)近似地?fù)Q算成與選粉機(jī)內(nèi)錐體直徑的比例關(guān)系。
對(duì)于生產(chǎn)在0.080mm方孔篩余為8%的水泥生料時(shí)可用下列公式來(lái)估算：
Q= 7.2 D (3-1)
式中：Q — 高效二次風(fēng)選粉機(jī)的產(chǎn)量，t / h；
D — 選粉機(jī)直徑，m。
亦可采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算：對(duì)于生產(chǎn)#325和#425 水泥時(shí)，選粉室單位面積產(chǎn)量為6～17 t / m h 。
3.1.3 選粉室直徑
已知產(chǎn)量Q= 70～90 t / h
根據(jù)式（4-1）可知： D= (3-2)
= 118～3.536 (m)
因此，取D= 3.2 m 。
由公式(3-1) Q = 7.2 D = 7.2×3.2 = 74 (t / h)
3.1.4 風(fēng)量
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)操作溫度為100℃，產(chǎn)品細(xì)度為80um，高孔篩篩余是6%～8%，粉料濃度為500g/m時(shí)，一般選粉室中截面氣流上升速度，取ν=3.4～4m/s，根據(jù)選粉室中截面氣流上升速度算出風(fēng)量后，考慮到漏風(fēng)量，增加10%，即可作為風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。
W= 1.1×3600νS (3-3)
= 1.1×3600×3.5×3.14×()
= 111413 (m/ s)
式中：W — 鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m/ s；
ν— 速度，3.4～4 m/s；
S — 選粉室截面積，m。
3.1.5 風(fēng)機(jī)選型
風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓一般取2.35kPa(20℃)， 一般通風(fēng)換氣及逆風(fēng)故選取離心通風(fēng)機(jī)，選粉機(jī)的體外風(fēng)機(jī)可以依上查閱參考文獻(xiàn)[1]，采用推薦的常用風(fēng)機(jī)型號(hào)。
型號(hào)：KXJF—N01613；
轉(zhuǎn)速(rpm)：900；
風(fēng)壓(Pa)：2684；
風(fēng)量(m)：136430；
電機(jī)功率(KW)：132。
3.1.6 主軸轉(zhuǎn)速
選粉機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速可按下式估算：
nD= 300～500 (3-4)
式中：n — 選粉機(jī)主軸轉(zhuǎn)速，r/min ；
D — 選粉機(jī)直徑，m 。
選粉機(jī)直徑愈大，所取nD值也愈大。對(duì)于直徑為3.5m以上的選粉機(jī)，nD值宜取550mr/min左右。
取nD= 550, 則n= (3-5)
= 550/3.2 = 172 (r/min)
3.2 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)
3.2.1 電機(jī)的選擇
3.2.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式
按工作條件和要求，采用調(diào)速電機(jī)，選用YCT系列電磁調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，為立式封閉結(jié)構(gòu)。
3.2.1.2 選粉機(jī)功率
由于沒(méi)有轉(zhuǎn)子式選粉機(jī)功率的計(jì)算公式，故采用離心式選粉機(jī)的功率計(jì)算公式，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)得到。
離心式選粉機(jī)的功率，可按經(jīng)驗(yàn)公式（3-8）計(jì)算：
N= KD (3-8)
= 1.58×(3.2) = 25.8(KW)
式中：N — 離心式選粉機(jī)的所需功率，KW ；
K — 系數(shù)，一般取1.58 ；
D —選粉機(jī)直徑，m 。
3.2.1.3 選擇電動(dòng)機(jī)的功率
電動(dòng)機(jī)所需功率 (3-9)
經(jīng)分析計(jì)算得選粉機(jī)所需消耗的總功率 =25.8 KW ；
由經(jīng)驗(yàn)及實(shí)踐選擇，整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程中有一對(duì)軸承電機(jī)采用V帶傳動(dòng),它們的傳動(dòng)效率可查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得出如下表3-2。
表3-2 機(jī)械傳動(dòng)效率
類(lèi) 別
傳 動(dòng) 形 式
效 率（%）
帶 傳 動(dòng)
V 帶 傳 動(dòng)
0.96
軸 承（一 對(duì)）
滾動(dòng)軸承（球軸承取最大）
0.99 ～ 0.995
從電動(dòng)機(jī)至攪拌機(jī)的主軸的總效率為
(3-10)
= 0.96×0.995 = 0.9552
由公式(3-9)得
(KW)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 取電動(dòng)機(jī)的額定功率= 75 KW
3.2.1.4 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比
故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為
=·=（2～4）×172 (3-11)
= 344～688(r/min)
3.2.1.5 電機(jī)選擇
結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，選擇YCT系列電磁調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，技術(shù)參數(shù)如下：
型號(hào)：YCT355-4B；
功率：75KW；
調(diào)速范圍：1320～440 r/min；
額定轉(zhuǎn)距：469 N·m；
電源：三相交流50HZ 380V。
3.2.2 V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算
已知V帶所需傳遞功率P = 75KW，由YCT系列電磁調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，調(diào)速范圍=1320～440 r/min,從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速=172 r/min，每天工作24小時(shí)。采用立式安裝，初定i為2.2，計(jì)算過(guò)程如表3-3，下表所出現(xiàn)的公式、圖表均出于參考文獻(xiàn)[2]。
表3-3 V帶計(jì)算過(guò)程
設(shè)計(jì)項(xiàng)目
設(shè)計(jì)依據(jù)及內(nèi)容
設(shè)計(jì)結(jié)果
1. 選擇V帶型號(hào)
(1)確定計(jì)算功率
(2)選擇V帶型號(hào)
表4.6得工作系數(shù)，由式(4-22)
=·
按、
查圖4.11，選D型V帶
選用D型V帶
2. 確定帶輪直徑、
(1)選取小帶輪直徑
(2)驗(yàn)算帶速
(3)確定從動(dòng)帶輪直徑
(4)計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比
參考圖4.11及表4.4，選取小帶輪直徑
由式(4.8),
查表4.4
23 m/s
在5～25 m/s內(nèi)，合適。取
3. 確定中心距和帶長(zhǎng)
(1)初選中心距
(2)求帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度
(3)計(jì)算中心距
(4)確定中心距調(diào)整范圍
由式(4.23)
由式(4.24)
查表4.2得
由式(4.25)
由式(4.26)
取
續(xù)表3-3
設(shè)計(jì)項(xiàng)目
設(shè)計(jì)依據(jù)及內(nèi)容
設(shè)計(jì)結(jié)果
4. 驗(yàn)算小帶輪包角
由式(4.12)
合適
5. 確定V帶根數(shù)z
(1)確定額定功率
(2)確定V帶根數(shù)z
確定
確定包角系數(shù)
確定長(zhǎng)度系數(shù)
計(jì)算V帶根數(shù)z
由、及查表12-1-18,得單根D型V帶的額定功率為和，用線(xiàn)性插值法
求時(shí)的額定功率值
由式(4.28)，
查表12-1-18得
查表4.8得
查表4.2得
取z=6根，合適
6. 計(jì)算單根V帶初拉力
查表（4.1 ）得
由式(4.29)，
續(xù)表3-3
設(shè)計(jì)項(xiàng)目
設(shè)計(jì)依據(jù)及內(nèi)容
設(shè)計(jì)結(jié)果
7.計(jì)算對(duì)軸的壓力
由式(4.30),
8.確定帶輪結(jié)構(gòu)尺寸，繪制帶輪工作圖
，采用腹板式結(jié)構(gòu)，
，采用輻條式結(jié)構(gòu)，
3.3 旋風(fēng)筒設(shè)計(jì)
3.3.1 旋風(fēng)筒的收塵工作原理
旋風(fēng)筒是利用含塵氣體的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)塵粒離心力的作用，使塵粒從氣流中分離出來(lái)并被捕集的收塵設(shè)備。旋風(fēng)筒由外圓筒、錐筒、頂蓋、進(jìn)氣管、排氣管、反吹屏等組成。進(jìn)氣管與外圓筒相切，排氣管位于圓筒中心，其上還可裝有蝸殼型出氣口。
如圖3.1所示，含塵氣體切向進(jìn)入筒體后，沿筒內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，在同一平面上旋轉(zhuǎn)360°，被繼續(xù)進(jìn)入的氣流擠壓而旋轉(zhuǎn)向下和向上流動(dòng)。向上的氣流被頂蓋擋住并返回。向下的氣流在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，塵粒在離心力的作用下甩向筒壁，到達(dá)錐筒后，旋轉(zhuǎn)半徑逐漸減小，旋轉(zhuǎn)速度逐漸增大。已分離的塵粒在重力和向下氣流帶動(dòng)下落入外錐體收集。已凈化的向下氣體在錐體下