流化床氣流磨工藝

1、流化床氣流磨一、 流化床氣流磨原理簡介流化床氣流磨是壓縮空氣經拉瓦爾噴咀加速成超音速氣流后射入粉碎區(qū)使物料呈流態(tài)化（氣流膨脹呈流態(tài)化床懸浮沸騰而互相碰撞），因此每一個顆粒具有相同的運動狀態(tài)。在粉碎區(qū)，被加速的顆粒在各噴咀交匯點相互對撞粉碎。粉碎后的物料被上升氣流輸送至分級區(qū)，由水平布置的分級輪篩選出達到粒度要求的細粉，未達到粒度要求的粗粉返回粉碎區(qū)繼續(xù)粉碎。合格細粉隨氣流進入高效旋風分離器得到收集，含塵氣體經收塵器過濾凈化后排入大氣。流化床氣流磨用于各種硬度工業(yè)廢棄物微粉化的研究與產品開發(fā)。2、 工藝流程介紹流化床氣流磨對壓縮空氣的要求在0.70.8MPa之間，需要保持壓力穩(wěn)定，即使有波動，但

2、是頻率不宜過高，否則將會影響產品的質量。其次，對氣體質量，要求潔凈、干燥，應對壓縮空氣進行凈化處理，把氣體中的水份、油霧、塵埃清除，使被粉碎的礦產物料不受污染，特別對要求純度較高的物料的粉碎要求更高，因此當需要一級、二級過濾器以及冷凍式干燥機對空氣進行凈化處理。用提升機把原料提升原料倉內，然后通過輸料閥把原料送入氣流粉碎機的粉碎室。原料輸送機輸送原料的速度采用自動控制保持粉碎室的原料和空氣混合的濃度相對穩(wěn)定，我們采用這樣的方法可以達到粉碎時超細粉產量最佳。粉碎室內對稱安裝有兩對噴嘴，壓縮空氣通過噴嘴時形成超音速氣流帶起原料進行加速，在空間相互碰撞，把原料粉碎成超細粉，粉碎效果和噴嘴內徑形狀、距

3、離，對稱性以及原料和空氣的混合濃度有關。噴嘴內徑形狀決定其形成音速的最佳速度、距離以及決定原料加速路程。分級是通過高速旋轉的分級輪進行，分級輪像一個圓“鐵桶”底部的中心固定在直連電機的主軸上，由電機驅動高速旋轉，開口處和微粉收集系統的管道入口相對，且保持一定間隙也不能過大，否則未經分選的粗粉從間隙進入微粉收集系統的管道，影響產品質量，為防止此類事件發(fā)生，在間隙處進行氣封處理。分級輪的用邊安裝有葉片，葉片間的縫隙為分選微粉的通道。被粉碎的微粉隨氣流飄起，超細粉由于粒徑小便于通過葉片間的縫隙進入微粉收塵器，較大的顆粒，在分級輪的離心力作用下，飛濺到外壁后降落，進行再次粉碎。調整分級輪的轉速，可以得

4、到不同粒徑的產品。對于粉碎室內，原料和空氣的混合濃度的控制，可以用電容式物料密度控制開關或傳感器控制。當物料和空氣混合濃度增加時，隨氣流飄起的粉塵密度增加，撞擊分級輪的粉塵增加，使驅動電機的電流增加，反之驅動電機的電流減小，利用電機電流的大小，控制輸送原料的多少，可使物料和空氣的混合濃度調到最佳，當驅動電流增加立即停止輸料，以達到出粉和輸料保持動態(tài)平衡，保證產品質量的穩(wěn)定。微粉收集系統由旋風分離器和粉塵收集組成，超細粉通過密封管道進入旋風分離器，氣流在旋風分離器內旋轉，把超細粉甩出降落，由排料系統排出包裝即是成品。旋風分離器可以用一級或兩級，從旋風分離器飄出的氣流，還有部分粉塵進入粉塵收集器，

5、通過布袋上的粉塵，其尾氣在引風機的作用下抽出，粉塵含量非常少，為防止這些粉塵排入大氣中污染環(huán)境，可以增加一套粉塵過濾器，回收粉塵，尾氣最后排入大氣中。整個生產過程由控制柜自動控制進行，控制柜供給整個生產用電機（不包括氣源用電），還可以控制參數調整，自動啟停，自動保護，故障報警及自動停機。保障設備安全運行和產品質量的穩(wěn)定。圖1所示為其工藝流程圖。圖1 流化床氣流磨工藝流程圖3、 主要設備由上面的工藝流程介紹，我們可以發(fā)現，一臺完整的流化床氣流磨系統由表1所列出的部件所組成。表1 流化床氣流磨主要設備構成序號部件名稱規(guī)格、型號、材質數量備注1喂料系統1變頻喂料，下料機速度受機內料量和分級輪電流控制

6、。2磨主機1分級輪電機與分級輪直聯。3旋風分離器1特殊裝置能更好地使含塵氣體作旋轉運動，借助于顆粒的離心力使其從氣體分離。4布袋式除塵器1脈沖電磁閥清灰，粉塵排放符合國家環(huán)保排放標準。5高壓引風機1帶風量調節(jié)閥門，輸出管道等。6控制系統與軟件1變頻器、PLC、接觸器、空開以及熱繼電器等。7其他配套4、 控制要求4.1需要控制的參量氮氣濃度 此系統內含一套高精度氧含量檢測裝置和自動補氮裝置，其功能是在線實時控制。將系統內的氧氣含量檢測出來，然后根據檢測的結果來決定是否需要進行補氮。如果系統中氧含量超標，則系統自動地啟動補氮閥，高純氮自動向系統補充。當系統達到所需的氮氣純度時，補氮閥自動關閉。在系

7、統粉碎易燃物料時，該設備配套防火裝置。系統氧含量超標且不能及時補充純氮時，系統會自動切斷閉環(huán)系統的通路，以防止系統中火源進入過濾器和壓機。分級機的轉速 在分級輪的離心力作用下，飛濺到外壁后降落，進行再次粉碎。調整分級輪的轉速，可以得到不同粒徑的產品。氣流磨噴嘴加速距離 噴嘴出口到碰撞面的距離越短，顆粒的碰撞速度越高，從而粉碎產生的顆粒越細。給料量 磨機內顆粒濃度是影響顆粒碰撞幾率和顆粒所攜平均動能的重要因素之一。在氣流磨中給料量的大小與其中的顆粒濃度極為相關。當給料量大時，顆粒相互碰撞的幾率較大，同時顆粒所攜平均動能也較低。在給料量較低的情況下，氣流粉碎過程受顆粒所攜平均動能的影響比顆粒碰撞幾

8、率的影響更大，粉碎產生的細顆粒也越多。氣流磨的工作壓力 氣流磨的工作壓力是影響噴射氣流速度的重要因素，往往工作壓力越大，噴射氣流速度越高。在氣流平穩(wěn)、顆粒隨流性較好的情況下，噴射氣流的速度越高，往往被加速的顆粒其碰撞速度越高，因而粉碎程度越大，產品粒度越小，然而，當工作壓力過高時，噴射氣流速度隨工作壓力提高而增加緩慢，顆粒的粒徑下降已不明顯，而能耗急劇增大，因此一 般采取的壓力不宜過高；噴嘴入口壓力與出口壓力必須滿足一定的條件才能使出口氣流速度達到設計的值（音速或一定馬赫數）當提高入口壓力無法獲得相應的高產量和足夠的細度時，必須考慮能耗、成本及磨機的效率等問題。速度影響相應的氣流粉碎工作時,其

9、高速的氣流能夠帶動物料,通過高速的轉動將動能轉化為對物料顆粒的粉碎能力,不過噴嘴的氣流速度下降比較快,如果物料的粒度越小,那么其被加速達到的速度就會越大,其最大速度需要的加速距離也就越短;如果粒度越大,其需要的被加速達最大速度也就越小,則其加速的距離也相對越長。所以，對于流化床氣流磨的噴嘴的速度調整的合適與否。直接影響著物料的最終粉碎效果。其噴嘴的加速距離和顆粒的密度,進料的粒度,物料的氣固濃度以及產品的力度存在著較為緊密的關系。原料和空氣混合的濃度 當物料和空氣混合濃度增加時，隨氣流飄起的粉塵密度增加，撞擊分級輪的粉塵增加。4.2 生產工藝對控制系統的要求圖2為流化床式氣流磨超細粉生產線設備

10、示意圖。物料由下料倉1經雙翻板蝶閥2送入喂料機構3，再由喂料機構送入磨室7。磨室內設有四個對噴的噴嘴，物料被噴嘴噴出的高壓高速氣流旋起，在磨室內物料顆粒在高速氣流所孕育的巨大動能的作用下被加速，在噴嘴8交匯處發(fā)生相互沖擊碰撞，從而達到粉碎目的。被粉碎的物料隨上升氣流到達到分級區(qū)，分級區(qū)內的渦輪式超微分選器6分選出所需細度的物料經過出料筒被高效旋風分離器9收集。粉體的粉碎和分級在同一腔體內同時進行,大大提高了粉體的粉碎和分級的功效，未被分選器分選的粗料又返回到對撞粉碎區(qū)繼續(xù)粉碎。這樣連續(xù)加料，在磨腔內按上述循環(huán)周而復始，連續(xù)出料生產。輸出的細料經高效旋風分離器出料口10收集產品，物料分離后的氣流

11、經過過濾器12過濾、凈化后通過濾清粉單向閥13可反復循環(huán)使用。圖2 流化床式氣流磨生產設備示意圖根據生產工藝的要求，控制系統的動作描述如下：（1）開控制柜電源、開冷卻水開關、系統進入初始化模塊,在完成初始化操作后，進行低壓補、 排氣操作。（2）在低、高壓罐壓力到達額定值后，PLC 若處于遠程控制下，壓縮機運行按鈕有效時，打開壓縮機進氣口閥，啟動壓縮機運行，并對壓縮機的出口壓力進行調節(jié)。（3）在壓縮機出口壓力滿足要求后，當開研磨閥按鈕有效時，打開研磨閥，對研磨閥出口壓力進行調節(jié)。（4）在研磨閥出口壓力滿足要求后，根據操作時序,依次完成下料、喂料、分離、過濾等操作。（5）系統在（1）到（4）之間循

12、環(huán),當停機按鈕或急停有效時，系統退出循環(huán)。五、控制策略5.1系統軟件組成系統的控制軟件按生產工藝的要求，劃分為功能相對獨立的模塊，每一模塊獨立完成一項特定的功能最后由主控模塊將它們按邏輯進行組裝。采用模塊化設計，使程序的結構簡單明了，易于調試。本次控制系統共包含 6 個大的控制模塊，每個大的模塊內可能含若干個完全獨立的小模塊。如表 1 所示：表1 控制系統軟件功能模塊序號模塊名稱功能描述模塊執(zhí)行條件包含的子模塊1初始化模塊對系統中的閥、標志位和變量賦初值系統上電無2氣路調節(jié)監(jiān)控模塊對系統的氣路進行調節(jié)，以滿足系統對氣體壓力的要求初始化模塊結束后高、低壓罐氣路調節(jié)子模塊、壓縮機氣路調節(jié)模塊、研磨

13、閥氣路調節(jié)模塊、PID調節(jié)模塊、氣壓監(jiān)控模塊3送料模塊完成系統的送料操作氣路調節(jié)有效下料操作模塊、喂料操作模塊4粉料加工模塊完成粉料的加工氣路調節(jié)有效磨室監(jiān)控模塊、旋風分離器控制模塊5過濾模塊完成對氣體的過濾操作氣路調節(jié)有效過濾器監(jiān)控模塊、過濾器清洗模塊6停機處理模塊執(zhí)行關機或緊急關機操作正常停機或緊急停機信號有效正常關機模塊、緊急關機模塊5.2料位控制磨室內料位的控制是提高磨機效率和粉碎產品質量的重要因素之一，是氣流磨自控系統中的關鍵技術。由于物料在磨室內是流動的，而且在空間的分布密度受壓力、 流速變化的影響很大，因此所謂的料位控制，實際上是物流量的控制。本系統采用料位閉環(huán)變頻調速控制方式，

14、實現料位的閉環(huán)控制，其控制框圖如圖 3 所示。圖 3 料位閉環(huán)變頻調速控制框圖XLC-下料倉；FBJG-翻板機構；BPQ-變頻器；GLJG-給料機構；MS磨室；LWFK-料位反饋；MLZLFK-磨室重量反饋物料由下料倉經翻板機構進入到由變頻器控制電機拖動的螺桿推進式給料機構中，再由給料機構將物料送入磨室中。其中翻板機構中蝶閥的開度受磨室重量信號的控制，當磨室重量由下限值(磨室空載)向上限值（磨室滿載）變化時，蝶閥的開度相應的由大向小變化，下料倉通過蝶閥進入給料機構中的物料由多變少，當到達上限值時，蝶閥完全閉合，此時下料倉就停止向給料機構供料，直到磨室的重量下降到某一設定值，蝶閥開啟恢復供料。同時給料機構中