隨著節(jié)能減碳與水泥新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的臨近，市場(chǎng)對(duì)水泥裝備及水泥產(chǎn)品提出了更高的要求,選粉機(jī)作為節(jié)能減碳的重要裝備以及決定產(chǎn)品質(zhì)量的最終裝備,顯得尤為重要。為了適應(yīng)新的要求，蘇州天山水泥有限公司會(huì)同江蘇吉能達(dá)公司運(yùn)用多級(jí)氣流分散分級(jí)理論，對(duì)水泥粉磨系統(tǒng)(工藝流程見(jiàn)圖一)磨尾使用的TS-5000型選粉機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，分別于2021年和2024年初結(jié)合大修做了實(shí)施。新設(shè)計(jì)改進(jìn)的選粉機(jī)選粉效率提高了10%;系統(tǒng)產(chǎn)量提高了15噸/時(shí);水泥產(chǎn)品粒度分布更符合市場(chǎng)及水泥新標(biāo)準(zhǔn)的要求。
一、結(jié)構(gòu)、工作原理及需要優(yōu)化的問(wèn)題
1、改進(jìn)前選粉機(jī)的的結(jié)構(gòu)
2、工作原理
在工作狀態(tài)下，調(diào)速電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)立式傳動(dòng)軸傳動(dòng)，物料通過(guò)設(shè)在選粉室下部的進(jìn)料口進(jìn)入進(jìn)料管道落在撒料盤(pán)上，撒料盤(pán)隨立式傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，物料在慣性離心力的作用下，向四周均勻拋散;分散的物料在外接風(fēng)機(jī)通過(guò)一次進(jìn)風(fēng)口(來(lái)源于磨前輥壓機(jī)系統(tǒng)的外排放)、二次進(jìn)風(fēng)口(來(lái)源于周圍環(huán)境)進(jìn)入的氣流作用下，少量粗重顆粒受到慣性離心力的作用被甩向選粉室的內(nèi)壁面，碰撞后失去動(dòng)能沿壁面滑下，落到粗粉收集錐中，大部分顆粒隨上升的氣流穿過(guò)立式導(dǎo)向葉片進(jìn)入二級(jí)選粉區(qū)。含塵氣流在旋轉(zhuǎn)的籠形轉(zhuǎn)子形成的強(qiáng)烈而穩(wěn)定的平面渦流作用下，使中粗粉在離心力的作用下被拋向立式導(dǎo)向葉片后失去動(dòng)能，落到收集錐中，通過(guò)中粉出口排出。細(xì)粉穿過(guò)籠形轉(zhuǎn)子進(jìn)入除塵器被收集。
3、存在問(wèn)題及原因分析
(1)冬季生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)選粉機(jī)導(dǎo)向葉片掛料現(xiàn)象。
選粉機(jī)的選粉風(fēng)量主要以來(lái)源于作為一次風(fēng)的磨前輥壓機(jī)系統(tǒng)的外排放風(fēng)和用來(lái)調(diào)整選粉機(jī)通風(fēng)量的二次補(bǔ)風(fēng)(環(huán)境風(fēng))。由于粉磨系統(tǒng)地處湖畔，冬天生產(chǎn)外溫度低、濕度大，選粉機(jī)經(jīng)過(guò)補(bǔ)入環(huán)境冷風(fēng)后，含塵氣體溫度下降到露點(diǎn)溫度以下，這樣就會(huì)產(chǎn)生冷熱風(fēng)交叉混合， 造成水汽冷凝，使微細(xì)粉塵形成結(jié)露現(xiàn)象，層層結(jié)掛，最終堵住選粉機(jī)的導(dǎo)向葉片縫隙，使選粉機(jī)無(wú)法正常工作。
(2)粗粉回料中細(xì)粉含量高。
這不僅增加能耗，還影響產(chǎn)品的粒度及粒度分布。分析選粉機(jī)粗粉回料中細(xì)粉含量高的原因，排除了選粉機(jī)的分級(jí)輪轉(zhuǎn)速、風(fēng)速和風(fēng)量等參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致分級(jí)效果不理想，使得部分細(xì)粉未能有效分離的因素。進(jìn)料粒度分布不均是引起粗粉回料中細(xì)粉含量高的主要原因。
二、氣流分散、分配原理在選粉機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)中的應(yīng)用
1、改進(jìn)后選粉機(jī)的的結(jié)構(gòu)、原理
(1)改進(jìn)后選粉機(jī)的的結(jié)構(gòu)(如圖三所示)，對(duì)比圖二、圖三可以看出，選粉機(jī)結(jié)構(gòu)做了三個(gè)改進(jìn)：
A、改變?nèi)隽媳P(pán)機(jī)械分散為氣流分散。原設(shè)計(jì)選粉機(jī)傳動(dòng)軸為兩節(jié)，依靠聯(lián)軸器連接，分別將動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)籠和撒料盤(pán)。改進(jìn)解除了聯(lián)軸器及其撒料盤(pán)軸和撒料盤(pán)，新設(shè)計(jì)了四個(gè)二次風(fēng)進(jìn)口以及與其配套的進(jìn)料管(見(jiàn)圖四中圖②-②)
圖②-②
B、改設(shè)氣流分配通道。原設(shè)計(jì)選粉機(jī)有一次風(fēng)進(jìn)口、二次風(fēng)進(jìn)口，改進(jìn)后選粉機(jī)三個(gè)進(jìn)風(fēng)口。一次風(fēng)進(jìn)口(見(jiàn)圖四中圖①-①)風(fēng)源來(lái)自環(huán)境風(fēng)，用于的選粉機(jī)粗粉回料的二次清洗;二次風(fēng)進(jìn)口(見(jiàn)圖四中圖②-②)風(fēng)源也來(lái)自環(huán)境風(fēng)，其作用是分散喂入選粉機(jī)的物料;三次風(fēng)進(jìn)口(見(jiàn)圖四中圖③-③)用于處理原一次風(fēng)進(jìn)口的磨前輥壓機(jī)系統(tǒng)的外排放風(fēng)。
圖①-①
圖③-③
C、改配氣流參數(shù)。原設(shè)計(jì)選粉機(jī)有一次風(fēng)進(jìn)口、二次風(fēng)進(jìn)口，分別占總風(fēng)量的30-40/%、60-70%，調(diào)節(jié)二次風(fēng)進(jìn)口實(shí)現(xiàn)用風(fēng)平衡。改進(jìn)后增加了三次風(fēng)進(jìn)口，一次風(fēng)進(jìn)口、二次風(fēng)進(jìn)口、三次風(fēng)進(jìn)口用風(fēng)分配比例分別為：50-60%、10%、30-40%，調(diào)節(jié)一次風(fēng)進(jìn)口、二次風(fēng)進(jìn)口實(shí)現(xiàn)用風(fēng)平衡。
2、工作原理
在工作狀態(tài)下，調(diào)速電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)立式傳動(dòng)軸傳動(dòng)，物料通過(guò)設(shè)在選粉室下部的四個(gè)進(jìn)料口分別進(jìn)入四個(gè)二次風(fēng)口的上部，遇切向進(jìn)入的二次風(fēng)并混合，周向均勻分散;分散的物料再通過(guò)一次進(jìn)風(fēng)口的上旋風(fēng)共同作用，少量粗重顆粒受到慣性離心力的作用被甩向選粉室的內(nèi)壁面，碰撞后失去動(dòng)能沿壁面滑下，落到粗粉收集錐中，大部分顆粒隨上升的氣流進(jìn)入選粉室又遇切向進(jìn)入的三次風(fēng)疊加，加速穿過(guò)立式導(dǎo)向葉片進(jìn)入二級(jí)選粉區(qū)。含塵氣流在旋轉(zhuǎn)的籠形轉(zhuǎn)子形成的強(qiáng)烈而穩(wěn)定的平面渦流作用下，細(xì)粉穿過(guò)籠形轉(zhuǎn)子進(jìn)入除塵器被收集;中粗粉在離心力的作用下被拋向立式導(dǎo)向葉片后失去動(dòng)能，落到收集錐中，通過(guò)中粉出口落在多層重疊的滑料錐上，使物料充分分散后落入清洗裝置，清洗裝置對(duì)落入粗粉收集錐的物料中細(xì)粉進(jìn)行第二次清洗，清洗獲得的細(xì)粉隨一次風(fēng)向上再進(jìn)入分級(jí)轉(zhuǎn)籠分級(jí)。
三、實(shí)施改進(jìn)設(shè)計(jì)的效果
1、整體效果
①節(jié)約能耗：系統(tǒng)產(chǎn)量由改進(jìn)前305t/h，提高到320t/h，提高了15噸/時(shí)。改進(jìn)前電耗為23.5kw.h/t，改進(jìn)沒(méi)有增加電力消耗，由于產(chǎn)量的提升約5%，直接形成電耗節(jié)約5%×23.5=1.175kw.h/t。
②節(jié)約熟料：由于改進(jìn)前比表面積一般在340m2/kg，改進(jìn)后達(dá)355-360m2/kg，提高了15-20m2/kg，水泥早期強(qiáng)度提升了接近1mpa，在水泥力學(xué)指標(biāo)保持不變的情況下，熟料配比下降了2%。
2、新的氣流分配
新的氣流分配，消除了冬季生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)選粉機(jī)導(dǎo)向葉片掛料現(xiàn)象。
經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)后，連續(xù)生產(chǎn)顯示：出磨氣體溫度保持 70℃左右，選粉機(jī)出口含塵氣體溫度在 50℃左 右，選粉機(jī)內(nèi)部溫度大大改善。收塵器的壓差保持在 1300pa-1400pa 上下， 入庫(kù)水泥的水分檢驗(yàn)為<1.0，排除了熱風(fēng)含有水分影響系統(tǒng)運(yùn)行的可能，各項(xiàng)控制指標(biāo)都在規(guī)定范圍內(nèi)。停機(jī)后選粉機(jī)檢查，內(nèi)壁、導(dǎo)向葉片表面略有浮灰，符合選粉機(jī)工作要求。
3、新的進(jìn)料方式
新的進(jìn)料方式，有利于物料顆粒處于單分散狀態(tài)，并形成接近均勻分布的定常流。選粉機(jī)選粉效率提高了15%;粗粉回料中細(xì)粉含量減了16%。
通過(guò)運(yùn)用多級(jí)氣流分散、分配原理改進(jìn)水泥磨尾選粉機(jī)的實(shí)踐，消除了冬季生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)選粉機(jī)導(dǎo)向葉片掛料現(xiàn)象;選粉機(jī)選粉效率提高了15%，粗粉回料中細(xì)粉含量減了16%;提高產(chǎn)量15t/h，節(jié)約電耗1.175kw.h/t，取得了滿意的效果。
新的分散結(jié)構(gòu)，選粉機(jī)工作時(shí)顆粒首先由進(jìn)料管落入進(jìn)風(fēng)通道，并在氣體曳力的作用下沿進(jìn)風(fēng)通道進(jìn)行氣力輸送，由于顆粒的動(dòng)量較大，在氣流的帶動(dòng)下沖擊壁面，可有效破壞顆粒的團(tuán)聚，得到初步分散，其后運(yùn)動(dòng)行為近似于流化床中的運(yùn)動(dòng)，顆粒之間碰撞頻繁，使顆粒團(tuán)聚體呈現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)、分散的過(guò)程。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的流化，并且顆粒團(tuán)發(fā)生相互碰撞時(shí)由于彈性力遠(yuǎn)大于粘性力，具有明顯的分散趨勢(shì)，最終形成接近均勻分布的定常流，保證顆粒均勻、穩(wěn)定的進(jìn)入到分級(jí)室，是改進(jìn)取得成功的關(guān)鍵。