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1、高效笼式选粉机选型计算2008-2-27 作者:作者：王仲春、曾荣摘要：本文从理论和实际两个方面阐明了高效笼式选粉机的分离粒度、生产能力、动力配备的计算公式和有关工艺参数 的影响，为正确选型提供了实用的方法。高效笼式选粉机是第三代选粉机的总称。其主要特点是设有笼型转子和整流导风叶。不具备此特征的不能算作第 三代高效选粉机。选粉机的选型计算将涉及分离粒度、生产能力、动力配置等问题，现阐述如下： 1分离粒度选粉机的分离粒度是指某粒度进入粗粉和细粉的数量相等时的粒径。按选粉领域述语称切割粒径，用X50,pm表 示。X50可以从Tromp曲线上求得。在选粉机分选时如以t表示喂料中某一粒径的颗粒在分选以
2、后进入粗粉的百 分比。以可选性t和粒径x作图，得到的曲线称Tromp曲线，学述名称为部分分选曲线。亦有人以t表示，即喂 料中某一粒级在分选后进入细粉的百分数，实际上t = 100t。t和一般常用的选粉效率n两者概念上是不同的。 选粉效率是指进入成品中小于某一粒级的累计重量和该粒级在喂料中累计重量百分比。t是单指某一粒级，而n 是指小于某一粒级的累计值。分离粒径X50是t为50%时的粒径pm。在实际选型时，人们要求的是成品细度，因此必须搞清成品细度和分离粒度之间的关系。通常生料成品用 R80pm%，水泥用R45pm%、比表面积cm2/g表示。有时亦会用d50、d632、d80、d97等粒度表示，
3、分别代表50%、 63.2%、80%、97%通过时的粒径。表1是有关osepa选粉机实际生产资料。osepa选粉机分选后水泥成品粒度级配表1资料粒级pm75534532252015105321比面积cm2/gC厂通过99.597.895.988.876.665.954.740.825.416.73678E厂通过99.296.993.984.770.458.245.734.220.713.910.16.43176G厂通过99.098.197.394.990.381.768.350.830.520.615.810.54017B厂通过99.398.397.092.282.669.054.640.42
4、5.317.43333I厂通过99.698.196.390.980.769.757.344.828.921.916.910.53403资料粒级pm45322015108531比面积cms/g双1通过99.699.499.39995906037258000双2通过99.599.3999272522618156150双3通过997563483727171194250双4通过937262433021121083250资料粒级pm5030151053比面积cm2/g普水通过98.28848301483300早强通过1009870421984150由表1作不同比面积时的粒度分布曲线，见图1,可求得有关成
5、品比面积和各种表示粒度之间的关系，见表2。水泥比面积和不同表示粒度的关系表2比面积Bcm2/g80006150415040173678340333003176a,。Pm4.4811.510131215.516.5d032Pm6.291413.51417.519.023.5d0 Pm6.41117.51926.524.525.029.0日97 Pm1117.5283746454452R80 Pm%0000.80.40.31.00.6R45 Pm%0.40.512.74.14.73.06.1(332)Pm%62.481.388.574.372.169.082.070.8由表2可作图1：iR45 I
6、L mpRSO LL tewa i. 泥比表面积和各种表示粒度的关系从图1可以看出： 比面积3200cm2/g时R80pm已1%,因此以R80m来评价成品细度已无意义。如要计细度的话，在30004000cm2/g 之间可用R45pm。 用（332）pm的总量来评述粒度级配的质量也只有在30004500cm2/g范围内才有意义。超过此值（332）pm 总量反而下降，因为3pm的值大幅增加，从而造成这一结果。 d97、d80、d63.2、d50等表示粒度均随比面积的增加而降低。但即使达8000cm2/g，d97还是11pm。还达不到建材系统公认的超细范围d9710pm的标准。图2是osepa选粉机
7、Trunp曲线和选粉效率曲线的实例。v 由图2可得相应的分离粒度，如表3。不同比表面积时的分离粒度X50表3资料G厂C厂I厂E厂成品比面积B cm2/g4017367834033176成品-50%粒度d50 um10131216.5分离粒度X50um172425.528从表3可知：选粉机分离粒度X50随成品比面积的增大而变小，它与d50的趋势一致，和比面积的关系是曲线。从图2亦可清晰的看出：选粉效率的最高区在粒度1025呻的范围，基本上和d50相吻合。所以对于osepa来说 如以80pm来计算分离效率已失去意义。即使45pm也已处在效率的直线降落区，n值已很低。Tromp曲线在较细颗粒部位呈鱼
8、钩状，这是因为部分颗粒相互粘附、凝聚、干扰，实际上未起分级作用就落入粗 粉。曲线上的最低点称旁路值，用P表示。P值是评价选粉机的关键指标，P值愈小表示分离性能愈好。P值将随 喂料浓度而变，因此它亦是选粉机能力计算时需要考虑的因素。选粉机的选型过程首先是要确定在一定的成品粒度要求时的工艺参数。例如对于水泥，选定的工艺参数要满足比 面积的需要。由于分离粒度与比面积有相应的关系，因此可从分析分离粒度着手。选粉机内分选物料的浓度已达 到kg/m3级，属于干扰沉降的范围。干扰沉降的机理非常复杂，难以用数学式来表达。下面就假定充分分散，以 单体颗粒自由沉降的理论来探求分离粒度和相关工艺参数之间的关系，再根
9、据实际经验确定并指导选型。从选粉机内气流运动和颗粒受力情况来看：粉体颗粒受转子的回旋作涡旋运动，其切向分速度为Vu，离生的离心 力和浮力差为Fu，气流从切线方向流入转子，从中心管排出，作回旋运动时，保持向心分速度Vr，气体对颗粒产生推力，颗粒运动时气体对其产生阻力Fr。当Fu=Fr时，可求出颗粒的沉降速度，其值和Vr相等时，此颗粒处于平衡状态，亦即可能一半随气流被带出， 半被沉落，该颗粒的粒径，就是分离粒度x50。上式中：Vu一颗粒的切向速度，相当于转子回转速度，m/s；Vr气流径向分速度，m/s；R一气流回转半径，相当于选粉机转子半径，m；rs颗粒密度，kg/m3；re一气体密度，kg/m3
10、；C阻力系数，决定于Re值；d一颗粒直径，m。虹=些VV =上式中：一气体的运动粘度，m2/s，七p气体动力粘度，kg.s/m2根据流体力学，颗粒的绕流阻力系数C与Re之间有如下关系：田君 c=箜1000,1000Re100000, C 速降至 0.18。在高效选粉机，一般可选粒径为1100pm，当成品比面积30005000cm2/g时，分离粒径为1030pm。Vr为34m/s,选粉温度7080C，此时 约为20x10-6m2/s。由此可得：Re=1.56。C值基本上可按凡 计算，这样：此时的d即为分离粒度X50。由此可知： 一定规格的选粉机，d与vr0.5成正比，亦即与风量的0.5次方成正比
11、。 d与vu成反比，即d与选粉机转速n成反比。 维持d不变，则RVr/ Vu2之间的关系不变。在实际生产中一般是保持一定的喂料浓度，以达到较好的分离效果。所以Vr维持不变，调节Vu来改变分离粒度 以满足成品细度要求。图3成品顺翘和转子速度关系！由上图可知在一定范围内，如Vr不变，则成品比面积和转子速度Vu成线性关系。由此就可以确定一定成品比面 积时的相关工艺参数，最主要的是选粉机转子的速度。2. 生产能力选粉机的生产能力是指选粉机本身处理物料的能力。它不同于粉磨系统的产量，但应该与之相匹配。如果选粉机 生产能力满足不了系统产量要求则将影响生产。高效选粉机的规格一般以选粉机的通风量为标志，如N-
12、500、N-1000、N-1500等，分别代表其通风量为500、1000、 1500m3/min。因此选粉机的生产能力就可简单的按下式计算：人=560.1/1000上式中：A一选粉机的喂料能力，t/h；Ca一喂料浓度，kg/m3；N选粉机通风量，m3/min。在此首先应确定整个粉磨系统中选粉机要求的喂料量。喂料量与系统循环负荷Cl有关，如Cl大，则喂料能力就 大，从而配套选粉机的规格也将大。一个粉磨系统的循环负荷除了选粉机性能以外，还决定于磨机的结构、配球 和操作制度，更主要的是决定于成品比面积。高效选粉机组成的一级圈流粉磨系统，在合宜的操作条件下，其 Cl和比面积之间的关系如图4。50045
13、0400由图4可得表4。合理循环负荷值和比面积的关系*表4成品比面积Bcm2g300032003400360038004000450050005500循环负荷Cl %120150175200235270340400450*辊压机联合粉磨系统，Cl值可降低50100%。300颂150100：00：0003000400050006000比面积关于Ca值当然与选粉机的选粉性能直接相关。Ca值大，表示选粉机内粉体浓度大，必然干扰沉降作用大，使得 旁路值p增加。因此计算选粉机的生产能力应在同一的P值基础上，也就是说应确定一个合理Ca值。根据实际 生产情况确定以p值0.1，相应的Ca值2.5kg/m3作基准。实际上单按喂料浓度计算是不全面的，因为干扰沉降不仅决定于喂料浓度，而且与喂料中的细粉比例有关。细粉 比例大，按颗粒计的浓度就大，碰撞机会多、效率降低。因此在计算选粉机能力时，也应该考虑选粉浓度。根据 应用osepa选粉机实例统计，绝大多数的选粉浓度值Cf为0.750.85kg/m3 （故可按平均0.80kg/m3计算）。即 F=Cf
