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1、1 前言选粉机是随干法圈流粉磨技术的进步而发展起来的，它是水泥及其它选粉行业 生产系统必不可少的配套设备。选粉机并不进行粉磨物料，但选粉机及时将粉磨到 一定粒度的合格细粉选出，粗粉重新返回磨机再粉磨，防止细粉在磨内粘附研磨体 引起的缓冲作用，达到调节成品粒度组成，提高磨机粉磨效率的作用。 随着现代 水泥的工业发展，为了适应我国水泥工业的迅速发展，需要引进高效选粉机的制造 技术，对现有的选粉效率不是很高的选粉机进行改进，达到令人满意的效果。1.1 选粉机的发展历史 1.1.11.1.1 第一代选粉机第一代选粉机 即离心式选粉机，或称为普通空气选粉机。该机是英国芒福特(Mumford)和穆 迪(
2、Moody)发明的。主要原理是借助于物料颗粒在气流中，由于上升气流的浮力、 相对运动的气体阻力、离心力、重力之间的平衡使大小不同的颗粒产生不同的等速 运动而使颗粒分级。该机的特点是将空气选粉机、循环空气风机以及从空气中分选 细粉的旋风筒组合成一个单机系统。1.1.21.1.2 第二代选粉机第二代选粉机 即旋风式选粉机。该机于六十年代初由联邦德国威达克公司为解决第一代选粉 机在内部循环的空气选粉机存在的上述问题，改进而来的。该机主要特点是将离心 式选粉机的气流机内循环改为外部循环供风系统，带多个小旋风筒的空气动态选粉 机。用小旋风筒代替大直径外筒来收集细粉，提高了料气分离的效率，使循环气流 中的
3、含尘浓度大为降低，克服了颗粒沉降的干扰影响。同时粗粉在降落过程中增加 了二次选粉的机会。这些措施较大地改善了选粉效果。在结构方面亦可制成大规格以适应水泥设备大型配套的需要。1.1.31.1.3 第三代选粉机第三代选粉机即高效选粉机。良好的分散度是实现高效率分离的前提条件，也是使整个分离 区的空间得到充分利用的关键。分散度不高是以前选粉机的一大缺点，高效选粉机 就是为解决上述问题而出现的。1979 年日本小野田公司开发了 O - sepa 选粉机是 其典型的代表。它是一种高效涡流型选粉机，不仅保留了旋风式选粉机外部供风、 循环气流高效分离、二次选粉等优点；而且应用平面螺旋气流选粉原理，以笼式转
4、子代替小风叶，气流通过导向叶片切线进入，在整个选粉区内气流稳定均匀，从而 消除了离心式选粉区内风速梯度、分离粒径趋于均匀和边壁效应。颗粒自上而下有 多次分选机会，最后又经三次风再次分选，因此分选效果好，其产量、动力消耗和 水泥质量都有很大的改善。1.2 选粉机技术发展状况随着新型干法窑的发展，水泥工业生产中的热耗有了大幅度的下降，而电耗反而有所上升。因此，如何降低水泥生产占耗电的 65%70%的磨机粉磨作业中的电耗， 是当前水泥工业工作者极为关注的课题，也是节能的重要课题。并已研究挤压磨， 新型立磨，高细磨和高效选粉机等机电设备，取得了降低粉磨电耗的效果。 当前，世界各国在粉磨生产作业中，都将
5、开路系统改变为闭路系统，降低电耗， 在国际上水泥工业的粉磨系统，一向组合工艺，机械，电气，组合机组发展；二在 生产工艺上向采用高效选粉机方向发展；三向组合立发展。仅就选粉机来说，各国 水泥公司开发部门都对选粉机进行了大量的研究工作，并纷纷推出各自的新型高效 选粉机，如日本小野田的 O-sepa 选粉机，三菱公司的 MDS 型，FLS 的 Sepax 型，西 德伯力鸠斯的 Caropol，石川岛播磨公司的 SD 型，西德洪堡公司维达格的 ZVB-J 型 选粉机，品种繁多，我国对 O-Sepa 选粉机作了技术引进。新型选粉机的特点可归 纳如下： (1)在选粉机结构中采用新的物料分散装置，使入选粉机
6、的物料能得到良好的 分散度，提高 值，使其粗细颗粒均匀分散。 (2)在选粉机内部控制空气流向的装置，尽力减少涡流对选粉机的干扰。 (3)扩大选粉机的粗细分离能力和区域部位，延长物料分选时间。 (4)在生产工艺中引入新的热风或冷风，使之减少物料的内循环，使选粉机具 有烘干生料，冷却水泥，还有微粉碎的功能。 (5)在分离上是使静态和动态选粉机装置，组成为一体化，称之为组合机型， 以简化工艺流程。 总之，都是为了提高选粉效率，选出需要分级的产品，减少设备重量，简化流 程等等，以减低能耗，提高产量，有利于向高效化，组合化发展。 从世界各国统计，离心式选粉机在使用数量上占有较多地位，我国也是离心式 选粉
7、机为多，旋风式选粉机在 60 年代开始开发的，O-Sepa 选粉机在 80 年代引进的。 现在我国对第一、二代选粉机稍加改进，分别称为离心式高效选粉机和旋风式高效 选粉机等，虽然有的还达不到高效的水平，但性能确有提高。高效涡流型选粉机相 对于第一、二代选粉机，分选效果好，其产量、动力消耗和水泥质量都有很大的改 善。主要是由于采用笼式高效选粉机，虽然它以其卓越的性能得到人们的肯定，但 它结构复杂，加工制造费用较高，还要增加收集成品的高浓度袋式收尘器，并且操 作要求及管理要求也相应较高，因此，对于中小水泥企业来说，是一个困难的决策。针对我国的国情，在选粉机的发展上进行了多次的改进，也发展了各种各样
8、的 高效选粉机。转子式选粉机是在旋风式选粉机的基础上发展而来，结合了三种选粉 机的结构及性能特点，投资较省，选粉效率较高。采用离心力场作为分级力场，结 构上采用笼式转子。考虑到选粉机内气流运动及分布的特点，转子采用倒锥形结构， 以保证粉机分级室内分级力场的稳定。 在 100 多年来选粉机虽有新的发展和改进，但未能脱离离心分离，运用机械旋 转叶轮或风叶片等机械结构的范畴内，在减少物料的内循环，提高分级分散性能方 面，都做了大量的工作，都取得很大成果。1.3 选粉机发展趋势随着我国节能降耗的不断深入，水泥行业要得到可持续发展，就必须走资源节约型、环保型的道路，这就要求我们发展高性能水泥，减少混凝土
9、中水泥的用量。 因此对水泥质量和节能降耗提出了越来越高的要求。实际上这也是对选粉机的研究 提出了方向，高性能选粉机的研究和开发应是选粉机今后的发展趋势。所谓高性能 选粉机应该是不仅选粉效率高，而且具有能明显改善产品的颗粒分布、分级精度高、 设备能耗低、磨耗低、阻力损失低等特点。优秀的选粉机要求具有良好的分散功能、 最先进的分级机理、廉价而实用的收集装置。2 总体方案论证2.1 课题的来源、内容和技术要求 课题来源于结合生产实际，进行 EX1000 高效二次风选粉机总体设计、传动及 壳体部件设计；壳体的改进有利于降低系统风的阻力。而传动部件可不进行改进。 所有结构及其零部件设计后考虑技术性、加工
10、工艺性、经济性，并保证安装、 使用、经济方便。要保证选粉机的运转平稳，节能高产。2.2 课题设计的工作原理高效二次风选粉机如图 2-1，风机把空气从切线方向送入选粉机，经滴流装置 的缝隙旋转上升，进入选粉室。粉料由进料管落到撒料盘后，立即向四周甩出，撒 到选粉区中，与上升的旋转气流相遇。粉料中的粗粉质量较大，受撒料盘、笼形分 级圈旋转引起的旋转气流和二次风管进入的切向气流共同作用产生的惯性离心力也 较大，被甩到选粉室的四周边缘。当它与壁面相撞碰后，失去动能，便被收集下来， 落到滴流装置处。在该处被上升气流再次分选，然后落到内锥体处，作为粗粉经粗 粉管排出。粉料中的细颗粒，质量较小，在选粉室中被
11、上升的气流带入旋风分离器 中，气流使从切线方向进入旋风筒的，在筒内形成一股猛烈旋转气流。处在气流中 的颗粒受到惯性离心力的作用，甩向四周筒壁，向下落到下部的外锥体中，作为细 粉经细粉管排出。清除细粉后的空气经旋风分离器中心的排风管经集气管再返回通 风机，形成了闭路循环。 选粉机的选粉过程主要分为三个环节，即物料的分散、分级及细粉的分离。为 保证选粉机具有良好的分级性能，设计时必须使这三个环节得到妥善解决，即物料充分、均匀的分散；稳定的分级力场机会均等、充分的物料分级和细粉的高效率分 离。2.3 课题设计的结构特点(1)主要是在选粉机进风管道上增设一旁路支风管，作为二次风管，并设置一 机外调节的
12、调节风阀，二次风气流切向进入选粉室内。 二次风的作用：保持选粉机总的循环风量不变，保证旋风筒的进口风速，确 保旋风筒收集效率。通过旁路改变和控制主选粉室的一次风上升速度，更好地改 变和控制细度。旁路的二次风在选粉室切向进入，增加了二次切割，增强了该处 气流的旋转速度，对部分较粗颗粒进行再次分级，改善了成品的颗粒级配。改善 和克服撒料盘撒出的物料沿边壁滑下的边壁效应。 (2)采用高抛撒能力的撒料盘，使物料在分级区内能得到均匀、充分的分散。 (3)适当位置布置约束内锥，以稳定选粉室内的气体流场，并与环状进风的滴 流装置一起形成二次分选结构，以增强二次分选的效果，减少粗粉中混入的细粉量。(4)采用离
13、心力场作为分级力场，结构上采用笼式转子，笼式分级转子安装在 选粉室中撒料盘的上部。由上、下盖板和耐磨钢棒构成的栅栏圈组成。考虑到选粉 机内气流运动及分布的特点，转子采用圆柱形结构。由于是柱状笼形转子，气流从 下部旋转上升，这样也就把选粉筒体由柱形改成锥形。笼式分级圈的耐磨钢棒不但 比辅助风叶长，而且数量多，安装相对密集，可以实现立体分级，工作范围大，保 证了选粉室内分级力场的强度均匀稳定、物料受分选几率均等，可以使选粉机具有 较高的分级精度与选粉效率。它的选粉原理仍然没有脱离转子式选粉机的选粉原理。 在分级圈上盘外侧均匀设置一定数量小风叶，小风叶随分级圈高速运转，形成正压， 迫使气流从分级圈通
14、过，防止短路。笼式分级转子在结构设计下采用了便于拆卸与 装配的螺栓联接及活套固定。图 2-1 高效二次风选粉机1粗粉管；2滴流装置；3撒料盘；4选粉室；5分级圈；6集风管；7进料口；8传动装置；9电动机；10分岔风管；11旋风筒；12二次风管；13进风管；14细粉管 (5)笼式转子与撒料盘一起安装在主轴上，主轴传动采用调速装置，从而保证了 分级力场的强度可通过改变电机转速灵活调节，以改变分级力场中颗粒的受力情况，控制分级的切割粒径，调节产品的细度与粒度分布，满足生产需要。 (6)细粉分离与收集装置采用高效低阻旋风筒。细粉的收集采用六个高效旋风筒， 布置于选粉机主体的四周形成一整体，一方面可提高
15、细粉的分离效率；另一方面与 其它高效选粉机相比，可简化系统流程，节约系统投资，在选粉机模型结构上，因 受空间布置及其它的限制，细粉的收集一般采用较大直径的旋风筒。 (7)选粉机的处理风量采用外部循环风机供给并可根据工艺要求调节。这样， 处理风量的变化也可起到调节分级力场强度、控制产品细度与粒度组成的作用。 (8) 内衬的处理采用混凝土和铁皮替代铸石衬板,方法简便，成本较低。3 具体设计说明3.1 主要技术参数的计算3.1.13.1.1 主要工艺尺寸主要工艺尺寸 选粉机内相关的工艺尺寸将影响选粉机的选粉性能。不同类型的选粉机，为适 应不同的工艺要求，其各部分的相对尺寸比例也不相同。但是由于选粉机
16、调节因素 较多，灵活性较大，我们可以寻求一个统一的基本尺寸作为设计和生产中调整的依 据，再配合可变的其他工艺参数，就能满足不同的需要。选粉机各部的相对尺寸可 以看作为直径的函数，并可视为简单的比例关系。这些关系可以对实际生产的选粉 机通过统计并结合典型选粉机的相对尺寸来确定。其关系如表 3-1 如下：表 3-1 高效二次风选粉机各部工艺尺寸各部尺寸名称符号 比例值选粉机直径 D 1内筒直径 d 0.70小风叶直径 d2 0.60撒料盘直径 d3 0.33小风叶底至压风板距 h1 0.11撒料盘至压风板距 h2 0.15小风叶宽度 b2 0.0453.1.23.1.2 生产能力生产能力 实践表明，选粉机的生产能力与选粉室面积大小成比例。根据生产实践的数据 近似地换算成与选粉机内锥体直径的比例关系。 对于生产在 0.080mm 方孔筛余为 8%的水泥生料时可用下列公式来
