高效籠式選粉機(jī)選型計(jì)算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高效籠式選粉機(jī)選型計(jì)算2008-2-27作者:  作者：王仲春、曾榮摘要：本文從理論和實(shí)際兩個(gè)方面闡明了高效籠式選粉機(jī)的分離粒度、生產(chǎn)能力、動(dòng)力配備的計(jì)算公式和有關(guān)工藝參數(shù)的影響，為正確選型提供了實(shí)用的方法。 高效籠式選粉機(jī)是第三代選粉機(jī)的總稱。其主要特點(diǎn)是設(shè)有籠型轉(zhuǎn)子和整流導(dǎo)風(fēng)葉。不具備此特征的不能算作第三代高效選粉機(jī)。選粉機(jī)的選型計(jì)算將涉及分離粒度、生產(chǎn)能力、動(dòng)力配置等問(wèn)題，現(xiàn)闡述如下：1  分離粒度選粉機(jī)的分離粒度是指某粒度進(jìn)入粗粉和細(xì)粉的數(shù)量相等時(shí)的粒徑。按選粉領(lǐng)域述語(yǔ)稱切割粒徑，用X50,m表示。X50可以從Tromp曲線上求得

2、。在選粉機(jī)分選時(shí)如以t表示喂料中某一粒徑的顆粒在分選以后進(jìn)入粗粉的百分比。以可選性t和粒徑x作圖，得到的曲線稱Tromp曲線，學(xué)述名稱為部分分選曲線。亦有人以t表示，即喂料中某一粒級(jí)在分選后進(jìn)入細(xì)粉的百分?jǐn)?shù)，實(shí)際上t100t。t和一般常用的選粉效率兩者概念上是不同的。選粉效率是指進(jìn)入成品中小于某一粒級(jí)的累計(jì)重量和該粒級(jí)在喂料中累計(jì)重量百分比。t是單指某一粒級(jí)，而是指小于某一粒級(jí)的累計(jì)值。分離粒徑X50是t為50%時(shí)的粒徑m。在實(shí)際選型時(shí)，人們要求的是成品細(xì)度，因此必須搞清成品細(xì)度和分離粒度之間的關(guān)系。通常生料成品用R80m%，水泥用R45m%、比表面積cm2/g表示。有時(shí)亦會(huì)用d50、d63.

3、2、d80、d97等粒度表示，分別代表50%、63.2%、80%、97%通過(guò)時(shí)的粒徑。表1是有關(guān)osepa選粉機(jī)實(shí)際生產(chǎn)資料。osepa選粉機(jī)分選后水泥成品粒度級(jí)配                表1資料粒級(jí)m75534532252015105321比面積cm2/gC廠E廠G廠B廠I廠通過(guò)%通過(guò)%通過(guò)%通過(guò)%通過(guò)%99.599.299.099.399.697.896.998.198.398.195.993.997.397.096.388.884.

4、794.992.290.976.670.490.382.680.765.958.281.769.069.754.745.768.354.657.340.834.250.840.444.825.420.730.525.328.916.713.920.617.421.9 10.115.8 16.9 6.410.5 10.536783176401733333403資料粒級(jí)m45322015108531   比面積cm2/g雙1雙2雙3雙4通過(guò)%通過(guò)%通過(guò)%通過(guò)%99.699.5999399.499.3757299.39963629

5、992484395723730905227216026171237181110251598   8000615042503250資料粒級(jí)m5030151053      比面積cm2/g普水早強(qiáng)通過(guò)%通過(guò)%98.2100889848703042141988      33004150由表1作不同比面積時(shí)的粒度分布曲線，見(jiàn)圖1，可求得有關(guān)成品比面積和各種表示粒度之間的關(guān)系，見(jiàn)表2。水泥比面積和不同表示粒度的關(guān)系   &

6、#160;              表2比面積Bcm2/g80006150415040173678340333003176d50 md63.2 md80 md97 m4.46.26.411891117.511.51417.5281013.51937131426.5461217.524.54515.519.025.04416.523.529.052R80m%R45m%(332)m%00.462.400.581.30188.50.82.774.30.44.172.10

7、.34.769.01.03.082.00.66.170.8由表2可作圖1： 從圖1可以看出：比面積3200cm2/g時(shí)R80m已<1%，因此以R80m來(lái)評(píng)價(jià)成品細(xì)度已無(wú)意義。如要計(jì)細(xì)度的話，在30004000cm2/g之間可用R45m。用（332）m的總量來(lái)評(píng)述粒度級(jí)配的質(zhì)量也只有在30004500cm2/g范圍內(nèi)才有意義。超過(guò)此值（332）m總量反而下降，因?yàn)?lt;3m的值大幅增加，從而造成這一結(jié)果。d97、d80、d63.2、d50等表示粒度均隨比面積的增加而降低。但即使達(dá)8000cm2/g，d97還是11m。還達(dá)不到建材系統(tǒng)公認(rèn)的超細(xì)范圍d97<10m的標(biāo)準(zhǔn)。圖2

8、是osepa選粉機(jī)Trunp曲線和選粉效率曲線的實(shí)例。 由圖2可得相應(yīng)的分離粒度，如表3。不同比表面積時(shí)的分離粒度X50                表3資料G廠C廠I廠E廠成品比面積   B cm2/g4017367834033176成品-50%粒度d50 m10131216.5分離粒度     x50 m172425.528從表3可知：選粉機(jī)分離粒度X50隨成品比面積的增

9、大而變小，它與d50的趨勢(shì)一致，和比面積的關(guān)系是曲線。從圖2亦可清晰的看出：選粉效率的最高區(qū)在粒度1025m的范圍，基本上和d50相吻合。所以對(duì)于osepa來(lái)說(shuō)如以80m來(lái)計(jì)算分離效率已失去意義。即使45m也已處在效率的直線降落區(qū)，值已很低。Tromp曲線在較細(xì)顆粒部位呈魚鉤狀，這是因?yàn)椴糠诸w粒相互粘附、凝聚、干擾，實(shí)際上未起分級(jí)作用就落入粗粉。曲線上的最低點(diǎn)稱旁路值，用表示。值是評(píng)價(jià)選粉機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)，值愈小表示分離性能愈好。值將隨喂料濃度而變，因此它亦是選粉機(jī)能力計(jì)算時(shí)需要考慮的因素。選粉機(jī)的選型過(guò)程首先是要確定在一定的成品粒度要求時(shí)的工藝參數(shù)。例如對(duì)于水泥，選定的工藝參數(shù)要滿足比面積的需要

10、。由于分離粒度與比面積有相應(yīng)的關(guān)系，因此可從分析分離粒度著手。選粉機(jī)內(nèi)分選物料的濃度已達(dá)到kg/m3級(jí)，屬于干擾沉降的范圍。干擾沉降的機(jī)理非常復(fù)雜，難以用數(shù)學(xué)式來(lái)表達(dá)。下面就假定充分分散，以單體顆粒自由沉降的理論來(lái)探求分離粒度和相關(guān)工藝參數(shù)之間的關(guān)系，再根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定并指導(dǎo)選型。從選粉機(jī)內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)和顆粒受力情況來(lái)看：粉體顆粒受轉(zhuǎn)子的回旋作渦旋運(yùn)動(dòng)，其切向分速度為Vu，離生的離心力和浮力差為Fu，氣流從切線方向流入轉(zhuǎn)子，從中心管排出，作回旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，保持向心分速度Vr，氣體對(duì)顆粒產(chǎn)生推力，顆粒運(yùn)動(dòng)時(shí)氣體對(duì)其產(chǎn)生阻力Fr。    當(dāng)Fu=Fr時(shí)，可求出顆粒的沉降速度，

11、其值和Vr相等時(shí)，此顆粒處于平衡狀態(tài)，亦即可能一半隨氣流被帶出，一半被沉落，該顆粒的粒徑，就是分離粒度X50。上式中：Vu顆粒的切向速度，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)速度，m/s；        Vr氣流徑向分速度，m/s；        R氣流回轉(zhuǎn)半徑，相當(dāng)于選粉機(jī)轉(zhuǎn)子半徑，m；rs顆粒密度，kg/m3；re氣體密度，kg/m3；C阻力系數(shù)，決定于Re值；d顆粒直徑，m。  上式中： 氣體的運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s， ；氣體動(dòng)力粘度，kg.s/m2根據(jù)流體力學(xué)，顆

12、粒的繞流阻力系數(shù)C與Re之間有如下關(guān)系： 1000<Re<，c=0.48；Re>，C速降至0.18。在高效選粉機(jī)，一般可選粒徑為1100m，當(dāng)成品比面積30005000cm2/g時(shí)，分離粒徑為1030m。Vr為34m/s，選粉溫度7080，此時(shí) 約為20×10-6 m2/s。由此可得：Re=1.56。C值基本上可按 計(jì)算，這樣：此時(shí)的d即為分離粒度X50。由此可知：一定規(guī)格的選粉機(jī)，d與vr0.5成正比，亦即與風(fēng)量的0.5次方成正比。d與vu成反比，即d與選粉機(jī)轉(zhuǎn)速n成反比。維持d不變，則RVr / Vu2之間的關(guān)系不變。在實(shí)際生產(chǎn)中一般是保持一定的喂料濃

13、度，以達(dá)到較好的分離效果。所以Vr維持不變，調(diào)節(jié)Vu來(lái)改變分離粒度以滿足成品細(xì)度要求。圖3是osepa選粉機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)情況。由上圖可知在一定范圍內(nèi)，如Vr不變，則成品比面積和轉(zhuǎn)子速度Vu成線性關(guān)系。由此就可以確定一定成品比面積時(shí)的相關(guān)工藝參數(shù)，最主要的是選粉機(jī)轉(zhuǎn)子的速度。 2生產(chǎn)能力選粉機(jī)的生產(chǎn)能力是指選粉機(jī)本身處理物料的能力。它不同于粉磨系統(tǒng)的產(chǎn)量，但應(yīng)該與之相匹配。如果選粉機(jī)生產(chǎn)能力滿足不了系統(tǒng)產(chǎn)量要求則將影響生產(chǎn)。高效選粉機(jī)的規(guī)格一般以選粉機(jī)的通風(fēng)量為標(biāo)志，如N-500、N-1000、N-1500等，分別代表其通風(fēng)量為500、1000、1500m3/min。因此選粉機(jī)的生產(chǎn)能力

14、就可簡(jiǎn)單的按下式計(jì)算：A=Ca·N·60·1/1000上式中：A選粉機(jī)的喂料能力，t/h；Ca喂料濃度，kg/m3；N選粉機(jī)通風(fēng)量，m3/min。在此首先應(yīng)確定整個(gè)粉磨系統(tǒng)中選粉機(jī)要求的喂料量。喂料量與系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷Cl有關(guān)，如Cl大，則喂料能力就大，從而配套選粉機(jī)的規(guī)格也將大。一個(gè)粉磨系統(tǒng)的循環(huán)負(fù)荷除了選粉機(jī)性能以外，還決定于磨機(jī)的結(jié)構(gòu)、配球和操作制度，更主要的是決定于成品比面積。高效選粉機(jī)組成的一級(jí)圈流粉磨系統(tǒng)，在合宜的操作條件下，其Cl和比面積之間的關(guān)系如圖4。由圖4可得表4。合理循環(huán)負(fù)荷值和比面積的關(guān)系*    

15、60;             表4成品比面積cm2/g300032003400360038004000450050005500循環(huán)負(fù)荷Cl %120150175200235270340400450*輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，Cl值可降低50100%。 關(guān)于Ca值當(dāng)然與選粉機(jī)的選粉性能直接相關(guān)。Ca值大，表示選粉機(jī)內(nèi)粉體濃度大，必然干擾沉降作用大，使得旁路值增加。因此計(jì)算選粉機(jī)的生產(chǎn)能力應(yīng)在同一的值基礎(chǔ)上，也就是說(shuō)應(yīng)確定一個(gè)合理Ca值。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況確定以值0.1，相應(yīng)

16、的Ca值2.5kg/m3作基準(zhǔn)。實(shí)際上單按喂料濃度計(jì)算是不全面的，因?yàn)楦蓴_沉降不僅決定于喂料濃度，而且與喂料中的細(xì)粉比例有關(guān)。細(xì)粉比例大，按顆粒計(jì)的濃度就大，碰撞機(jī)會(huì)多、效率降低。因此在計(jì)算選粉機(jī)能力時(shí)，也應(yīng)該考慮選粉濃度。根據(jù)應(yīng)用osepa選粉機(jī)實(shí)例統(tǒng)計(jì)，絕大多數(shù)的選粉濃度值Cf為0.750.85kg/m3（故可按平均0.80kg/m3計(jì)算）。即F=Cf·N·60·1/1000上式中：F高效選粉機(jī)的成品能力，t/h；Cf選粉濃度，kg/m3；N選粉機(jī)通風(fēng)量，m3/min。由此選粉機(jī)能力的計(jì)算應(yīng)以喂料濃度Ca 2.5kg/m3和選粉濃度Cf 0.8kg/m3兩個(gè)指

17、標(biāo)來(lái)進(jìn)行。配套時(shí)選型計(jì)算時(shí)取規(guī)格較大者。結(jié)合表4，亦可以得出：比面積小于3600cm2/g時(shí)選粉濃度是制約因素。需要進(jìn)一步說(shuō)明的是按Ca 2.5kg/m3、Cf 0.8kg/m3，根據(jù)要求的喂料量和成品量可以計(jì)算出選粉機(jī)所需工作風(fēng)量。但是如果氣體密度變化，料氣比是否應(yīng)該改變呢？例如在高海拔地區(qū)選粉機(jī)選型時(shí)是否要調(diào)整呢？實(shí)際上選粉機(jī)是氣固分離作用，其濃度值應(yīng)該用物料的質(zhì)量流量和氣體的質(zhì)量流量比值，如以氣體體積流量計(jì)，則當(dāng)re變小時(shí)，氣體分子量變小，實(shí)際的濃度值增加，對(duì)分選效率有影響。一般情況下選粉機(jī)的操作溫度在80左右，在海拔為0m時(shí)氣體的密度為1.0kg/m3。因此Ca 2.5kg/m3相當(dāng)于

18、Ca 2.5kg料/kg氣。有一些公司是直接用kg料/kg氣來(lái)表示喂料濃度的。由此在高海拔地區(qū)選粉機(jī)要求的風(fēng)量應(yīng)該進(jìn)行校正。操作溫度不變，氣體密度僅與氣壓有關(guān)。 式中：NH海拔HM時(shí)要求的選粉機(jī)風(fēng)量，m3/min；A選粉機(jī)喂料量，t/h；PH海拔HM時(shí)的氣壓mmHg；CaH海拔校正后的喂料濃度，kg/m3。具體在確定規(guī)格時(shí)，亦有用N/ 來(lái)選型。這樣可使選粉機(jī)規(guī)格適當(dāng)減小，并適當(dāng)提高Vu來(lái)保證分離粒度。3動(dòng)力配備由于選粉機(jī)要適應(yīng)不同的操作要求，其工藝參數(shù)將會(huì)相應(yīng)的改變所以必須針對(duì)性的合理配備動(dòng)力。一臺(tái)選粉機(jī)根據(jù)其不同的用途應(yīng)該有不同的比率。有時(shí)動(dòng)力配置過(guò)小，滿足不了產(chǎn)量和細(xì)度要求，反之

19、，造成浪費(fèi)。以下探討相關(guān)的功率計(jì)算。啟動(dòng)功率：?jiǎn)?dòng)功率是指選粉機(jī)轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)變到操作速度時(shí)所需的功率。從物理概念來(lái)說(shuō)，從靜止到操作速度時(shí)的動(dòng)能為 如x秒達(dá)到（一般可按10秒計(jì)），則其啟動(dòng)功率為：式中：Ps選粉機(jī)啟動(dòng)功率，kW；w選粉機(jī)轉(zhuǎn)子重量，t；Vu轉(zhuǎn)子線速度，m/s。運(yùn)轉(zhuǎn)功率：選粉機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)下的運(yùn)轉(zhuǎn)功率包括兩個(gè)方面。其一是撒料，可按每小時(shí)喂料量從撒料盤上水平零速，達(dá)到最大滑離速度的動(dòng)能來(lái)計(jì)算：式中：Pf撒料功率，kWQ撒料量，t/h（如上喂料則Q等于喂料量，下部氣流噴進(jìn)喂料則Q=0，上、下均喂，則應(yīng)扣除下部氣流帶入）；Vu撒料盤速度，m/s（與轉(zhuǎn)子速度相近）。其二是抵銷轉(zhuǎn)子葉片回轉(zhuǎn)時(shí)料幕的阻力，該阻力亦可認(rèn)為是流體運(yùn)動(dòng)對(duì)阻礙物的推力。轉(zhuǎn)子葉