S L K新型渦流選粉機(jī)的研制

　　粉煤灰是燃煤熱電廠鍋爐排放的灰渣固體廢棄物。據(jù)1999年統(tǒng)計(jì)，我國粉煤灰排放量已達(dá)1.6億t，大多是濕排或堆放，不僅消耗用水、占用耕地，而且嚴(yán)重污染環(huán)境。細(xì)度45um、篩余6％～12％的I級粉煤灰可用作商品混凝土摻合材，這一成果既能大量節(jié)約水泥、降低混凝土成本，又能大量“吃"掉粉煤灰，無疑對環(huán)保和資源的再利用具有重大意義。 

　　目前國際上的粉煤灰分選裝備主要有兩種，一種是以美國GE公司Buell型為代表的靜態(tài)渦流擋板式選粉機(jī)，一種是以日本小野田公司O-Sepa型為代表的動態(tài)渦流式選粉機(jī)。前者操作簡便，節(jié)能效果明顯，但轉(zhuǎn)彎處磨損非常嚴(yán)重，且選粉效率不高；后者由于結(jié)構(gòu)原因，分選精度不夠高，主要用于水泥生產(chǎn)過程中粉體的分選，不適合粉煤灰的細(xì)度要求。SLK新型渦流選粉機(jī)是在研究粉煤灰特性及選粉機(jī)理、模型試驗(yàn)基礎(chǔ)上，開發(fā)出的適合粉煤灰及其它礦渣分選的設(shè)備。

　　1、分選原理  

　　渦流動態(tài)選粉機(jī)是目前比較先進(jìn)的粉體分選設(shè)備，其原理基于在水平強(qiáng)制渦流中粉體顆粒所受離心力與空氣拽力不同而進(jìn)行有效分選，在不考慮附加質(zhì)量力F與波阻力F的情況下，切割粒徑d可近似SLK新型渦流選粉就是基于上述原理，通過引入可靠的氣動密封裝置、良好的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)與有效的預(yù)分散系統(tǒng)，在保證較高的處理量與選粉濃度情況下，有效的提高了分選精度與分選細(xì)度。同時，由于裝置流場分布合理，選粉過程中轉(zhuǎn)子葉片與導(dǎo)向葉片磨損均很小。

　　2、結(jié)構(gòu)特征

　　2.1、氣動密封    

　　密封失效是造成產(chǎn)品跑粗的原因之一，傳統(tǒng)的選粉機(jī)密封裝置均采用迷宮密封，通過控制密封間隙來保證密封效果，但實(shí)際工程中密封間隙不可消除，使得部分粗粉通過間隙直接混入成品，因此，迷宮密封在進(jìn)行微細(xì)選粉時效果不佳。同時，迷宮密封對選粉機(jī)回轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間同心度要求較高，否則易使密封環(huán)槽磨損而失去密封意義。 

　　SLK新型渦流選粉機(jī)采用了一種新型氣動密封裝置，該裝置由密封槽(圖1)與密封環(huán)(圖2)構(gòu)成。密封槽包括外圈、內(nèi)圈和環(huán)形鋼板，整體呈倒“凹”形，與出風(fēng)筒連接；密封環(huán)由多塊葉片均勻排列垂直焊接于環(huán)形鋼板上，葉片呈夾角a(O?！?0。)布置，整體與選粉機(jī)轉(zhuǎn)子上部連接。選粉過程中，密封環(huán)葉片在密封槽內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，形成強(qiáng)的截?cái)鄽饬?，阻止粗粉從間隙中穿過，從而取得密封效果。

　　2.2、異形葉片  

　　強(qiáng)而穩(wěn)定的分選流場、明確的分選界面是高效高精選粉機(jī)應(yīng)具備的基本特性，其主要通過導(dǎo)風(fēng)葉片與轉(zhuǎn)子葉片的合理優(yōu)化來達(dá)到。在傳統(tǒng)的平面渦流選粉機(jī)中，導(dǎo)風(fēng)葉片大都采用直葉片垂直安裝在轉(zhuǎn)子外圍，其氣流均布效果差，且通過導(dǎo)風(fēng)葉的氣流與轉(zhuǎn)子外沿的切向線速度偏差大，導(dǎo)致運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)子葉片磨損嚴(yán)重；傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子葉片也多采用直葉片形式，內(nèi)部存在“慣性反旋渦現(xiàn)象"，進(jìn)入葉片區(qū)域的細(xì)粉和葉片外沿的粗粉由于湍流旋渦的影響均可造成“返混’’，因此選粉精度差、處理量也不大。 

　　SLK新型渦流選粉機(jī)采用了異形導(dǎo)風(fēng)葉片(圖3)與異形轉(zhuǎn)子葉片(圖4)，其中，異形導(dǎo)風(fēng)葉片之間的氣流通道外小內(nèi)大，從而進(jìn)入選粉室的氣流速度與轉(zhuǎn)子外沿切向線速度相當(dāng)，同時，其具有槽形空腔頭部和較長的葉片尾部，此結(jié)構(gòu)不僅為隨氣流進(jìn)入的物料顆粒提供了一次選粉機(jī)會，同時被轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的強(qiáng)制渦流拋撒出的粗顆粒易于進(jìn)入異形導(dǎo)風(fēng)葉片的槽形空腔頭部或與葉片尾部碰撞失去動能而跌入粗粉收集器；異形轉(zhuǎn)子葉片采用入口后彎、出口前彎的結(jié)構(gòu)，相應(yīng)增大葉片間距，這種改進(jìn)有效抑制了“慣性反旋渦現(xiàn)象"，利于細(xì)粉的進(jìn)入與粗粉的拋出。

　　2.3、導(dǎo)流結(jié)構(gòu) 

　　導(dǎo)流效果好壞對選粉氣流平穩(wěn)性、均布性有很大影響，因而設(shè)計(jì)的合理與否直接關(guān)系到磨損、壓損與旁路等關(guān)鍵指標(biāo)。對于選粉室導(dǎo)流部分而言，通常是由殼體和導(dǎo)風(fēng)葉共同作用形成的均化流場，可看作點(diǎn)匯與點(diǎn)渦疊加。SLK新型渦流選粉機(jī)選粉室殼體與傳統(tǒng)的MD選粉機(jī)類似，但其錐度不同。導(dǎo)風(fēng)葉采用異形，其葉片數(shù)量與葉片角度均進(jìn)行了優(yōu)化，通過殼體與異形葉片的配合，能獲得較優(yōu)選粉室導(dǎo)流效果。同時，SLK的細(xì)粉出口(圖5)經(jīng)過改進(jìn)，更符合空氣動力學(xué)原理，壓損極小。 

　　2.4、預(yù)分散系統(tǒng)    

　　SLK新型渦流選粉機(jī)預(yù)分散系統(tǒng)由新型撒料錐與輔助流化分散裝置組成。  

　　傳統(tǒng)選粉機(jī)大多無喂料分散裝置，物料經(jīng)喂料口進(jìn)入下筒體，不能破壞其團(tuán)聚，而且下部進(jìn)風(fēng)直接吹人，影響選粉室流場。SLK新型渦流選粉機(jī)撒料錐(圖6)呈倒錐體，錐體壁有兩層，內(nèi)層為普通鋼板、外層為耐磨材料。撒料錐與下筒體內(nèi)壁固定，位于喂料口正下方，物料從喂料口落人撒料錐，當(dāng)被填滿形成物料錐，隨后喂人的物料自然沿錐體邊緣滑下，形成均勻料簾，上升氣流將料簾沖散并均勻帶人選粉室。由于撒料錐采取物料自堆積、自沖擊，磨損很小，使其長期有效。 

　　傳統(tǒng)的選粉機(jī)下部進(jìn)風(fēng)，常采用氣流從下筒體底部垂直進(jìn)入或從兩側(cè)水平進(jìn)入，無輔助分散裝置。從底部垂直進(jìn)入，易導(dǎo)致氣流分布不均，對物料的分散性差；從兩側(cè)水平進(jìn)入，易削弱氣流對物料的懸浮作用，在喂料出現(xiàn)波動的情況下，垮料堵塞，造成系統(tǒng)流場不穩(wěn)定。SLK新型渦流選粉機(jī)提供了專門的輔助流化分散裝置(圖7)，安裝在下筒體內(nèi)喂料分散錐裝置的下部，配合兩側(cè)進(jìn)風(fēng)方式使用。該裝置由一與下筒體內(nèi)徑等徑的儲氣腔和焊接在其上端的多個噴嘴組成，腔體通過進(jìn)氣管接頭由氣管與空壓機(jī)連接，當(dāng)物料波動時，掉下的物料能被噴嘴產(chǎn)生的向上氣流懸浮，起到均流作用，而采用兩側(cè)進(jìn)風(fēng)方式，又有效避免了垂直進(jìn)風(fēng)分散效果不佳的缺陷。同時，這種風(fēng)掃式的選粉模式可有效避免堆灰場分選物料中夾雜的石塊鋼渣等直接進(jìn)入選粉機(jī)而打壞轉(zhuǎn)子。 

　　3、實(shí)驗(yàn)研究

　　3.1、實(shí)驗(yàn)與測試結(jié)果  

　　該分選實(shí)驗(yàn)所用材料為成都熱電廠粉煤灰，堆積密度約750 kg]m3，含水量≤O.1％，要求選粉細(xì)度45lxn、固氣比≥1.2，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用選粉機(jī)(SLK50)——收集(袋收塵)——檢測(負(fù)壓篩)的開環(huán)工藝路線。經(jīng)過多次調(diào)試，固定風(fēng)機(jī)電機(jī)頻率在30Hz，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表1。

表1 SLK50測試結(jié)果(45 u m方孔篩篩佘)

　　由表1可以看出，隨著轉(zhuǎn)速提高，成品粒徑變細(xì)。綜合考慮分級細(xì)度和分選效率，SLK新型渦流選粉機(jī)在選粉性能上有較大提高，無明顯跑粗現(xiàn)象。

　　3.2、激光粒度儀測試結(jié)果

　　轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速l500r／min時，所得成品通過激光粒度儀測試，粒度分布列于表2?？梢钥闯?，成品粒徑近似成正態(tài)分布，在一定轉(zhuǎn)速下，能滿足粒徑小于45.7mm的顆粒全通過，同時粒度分布較為集中。 

　　表2為SLK系列選粉機(jī)技術(shù)參數(shù)表，可以看出，該選粉機(jī)在保證成品較細(xì)粒徑的情況下，仍舊具有較高的處理量和成品產(chǎn)量，適合對細(xì)度要求較高的非金屬、金屬礦和礦渣以及高細(xì)水泥的分選。 

表2SLK系列選粉機(jī)技術(shù)參數(shù)   

　　4結(jié)束語    

　　由于氣動密封裝置、異形葉片與預(yù)分散系統(tǒng)的引入，使得SLK新型渦流選粉機(jī)在高濃度、高處理量的情況下仍能保持選粉精度高、選粉效率高，同時磨損較小，可以增加大修間隔時間，特別適合于熱電廠I級、Ⅱ級粉煤灰的分選。  

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]陶珍東，鄭少華.粉體工程與設(shè)備.北京：化學(xué)工業(yè)出版  社，2003：1—2.
　　[2]趙孝昆.綜合評價(jià)O-Sepa高效選粉機(jī)[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，  2004,3：22-24.
　　[3]李洪，李雙躍，任朝富，等.基于cfd平面渦流分級機(jī)導(dǎo)流  
　　特性研究[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)，2007，14(5)：404—408.