旋涡式选粉机设计

1、前言

    水泥新标准2001年4月1日正式实施，这对于促进行业技术进步，适应市场高标准要求，大幅度提高水泥产品质量，加快淘汰落后，以及使我国水泥标准同国际接轨等方面都会产生积极的影响。这就要求选粉机在粉磨系统中的应用在粉磨生产作业中为了提高磨机台时产量和降低电耗，众多水泥企业开始将开流粉磨工艺改为圈流粉磨工艺。而传统的离心式、旋风式选粉机已不能适应现代水泥工业发展的需要，必须开发一种新型高效涡旋式选粉机。

    选粉技术的发展主要经历了三个重要阶段，第一代以离心式为代表，第二代以旋风式为代表，第三代以日本O－Sepa为代表，这类新型高效选粉机以平面涡流理论为指导，结合前两代选粉机的优点，保证较高的选粉效率和成品质量。

本课题是进行X700涡旋式选粉机（壳体及传动部件）设计。 以往的选粉机结构存在一些不是很合理的地方，且其选粉效率一直受到限制，不是很高。通过本课题一些改进，达到令人满意的效果 。

1.1 本课题的来源和技术要求

a.本课题的来源：在使用传统选粉机的水泥企业的生产过程中，发现了很

选粉机的缺点和不足，满足不了现在的企业需求。结合江苏科行环境工程技术有限公司选粉机的生产实际和发展要求。本课题的设想是经过一些改造，改进其原本的缺点，提高效率，尽量满足水泥企业的需要。

b.所有机构及其零部件设计后考虑技术性、加工工艺性、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。

1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路

a.本课题解决的主要问题：首先原来的传动由减速器承担，而减速器易损件多，油耗大，价格高，更换麻烦且停机时间长，严重影响水泥企业的正常生产，对经济效益造成很大的影响。在此改为皮带传动，这样易损件不是很多，油耗也会变少，所需更换的零件价格低了很多且更换起来方便，大大节约了生产成本，达到了增加经济效益的效果。其次原本选粉机的选粉力场不是很强，效率一般，为此对其进行内部的改造，在不影响正常运做的情况下使选粉效率提高.

b.本课题的设计总体思路：减速器传动虽然易磨损，零件更换成本高，但其传动比较平稳。换成皮带传动，因为其传动比比较大，所以这里采用皮带传动，电机采用立式电机，并用焊接架支撑在顶盖上。内部改造部分：在选粉机的进风口使用切向导风叶片，使选粉气流通过水平切线方向进入选粉室，形成个旋转涡旋气流。由于重力的作用，悬浮分散粗细分离的物料在分散状态下落入到导风叶和转子之间的分选区（选粉室）内，在分选气流和转子旋转的共同作用下，粉尘颗粒将同时受重力、风力和旋转离心力的作用，较小颗粒的物料随气流进入转子内（二级分级分离），经由配风室分四路进入旋风筒。

1.3 预期的成果及其理论意义

a.设计选粉机的壳体与传动部分，满足生产工艺和生产纲领要求，保证产品质量。

b.调整选粉机内壁增设导风装置，优化设计，降低旋风阻力，提高收集效率。设计在技术上先进，经济上合理，设备有良好的可操作性和可靠性，以满足磨机生产需要，提高生产效率。

2、目前市场上的有几种不同应用形式的高效选粉机

2.1 旋风组合式选粉机

    旋风组合式选粉机是结合离心式选粉机的原理，在其基础结构上改进而形成的一种选粉机。它由机壳、叶轮、撒料板、粗粉收集锥斗、转动装置、外部循环风机、旋风集尘器等组成。结构上采用笼式转子，主轴由可调速的电机驱动；外部循环。风机供给；细粉的收集采用多个并联高效旋风筒，涡旋气流喂料选粉机粉磨物料由机械提升机送到顶部进入，气流由机体涡壳切线方向进入，省却粗料收集锥斗，粗粉经分离后由机壳锥斗返回粉磨系统，细粉由出口大型风机气流带出，经由大型收尘器收集，在生料粉磨系统之中，是技术含量适中的设备之一。

2.2 高效动态选粉机

    高效动态选粉机是一种突破了离心式、旋风式选粉机所用传统分级模式的选粉机。它由机壳、涡轮、导流板、转动装置、粗粉收集锥斗（也可无此项）、大规模袋式集粉器、大型风机等组成。其特点是选粉部分机身比较小，集粉部分机身非常大，操作调整主要以变频或滑差电机调速来调节控制产品粒径范围，动静荷载小，运行平稳。主要配置在大型管磨机与立式辊磨系统中。目前采用的主要有三种形式：

a.负压吸料式选粉机。

b.混合喂料式选粉机。

c.涡流气流喂料选粉机。

    选粉技术的不断发展，其基本原因在于：

    一方面水泥质量的要求不断提高。水泥质量除了和熟料矿物成分有关外，与粉磨后的成品颗粒组成亦有关。一般低标号水泥用筛余控制细度，随着标号的提高用比表面积控制，比表面积大，强度高。进一步发现水泥强度与水泥颗粒的组成有关，3－30μm的颗粒是发挥强度作用的主要成分。因此主要应该控制其粒度级配。三代不同选粉机的发展，实际上是与控制要求的变革相联系的。

    另一方面是由于机组系统产量的增加以及节能期望值的提高，要求选粉机单机能力扩大，选粉效率进一步提高，促使选粉机从机理上和结构上加以改进以适应需要。

3、总体方案论证

    我们毕业设计的新型组合式选粉机：要想进一步提高选粉机的选粉效率,就必须解决选粉机的内部结构形式,将混合料中的粗细粉分离开来,防止细粉回磨机内过粉磨,将粗粉返回再粉磨。

    我们所设计的高效选粉机其所产生的循环气流。而是由设备外的风机把风沿导向叶片送进选粉机内进入选粉室产生涡旋气流。

    选粉机成品细度可以通过变更各工艺参数及各部尺寸的相互关系来改变。具体做法有以下几点：首先可以改变上升气流风速。上升气流风速加大，分离粒径变大，风速变小，则分离粒径变小；其次调整离心力,离心力加大使成品变细，离心力减小则变粗。影响离心力的一是撒料盘的大小和风速，撒料盘加大，转速加快，离心力增加。二是转子大小，转速和数量。转子增大，转速加快，能增强颗粒由撒料盘获得的离心力。特别是转子还起到屏障作用，阻挡颗粒的通过，因此转子叶片数量的调整对细度特别敏感。再次改变选粉室内部尺寸。对新设计调整各部比例尺寸有可能改变成品控制细度。如提高增加高度产品细度，降低高度产品变粗。但在已有的选粉机上变动有困难，但拉开或推进平板起类似的作用。拉开使细度变粗，推进使细度变细。但这一措施，仅能起微调作用。在传动装置方面，由于原本所用的减速器价格比较高，易损件多，油耗大，更换麻烦且切停产时间长，对水泥企业的正常生产造成极大的影响。为此以皮带传动代替之。皮带传动故障率较低，维修及更换零件方便。而在课题中的选粉机电机和主轴两端的速比较大，如采用一级传动，会带来一系列问题，故采用带传动减速。原有电动机只需更换电动机端盖改成立式电动机。

    在内部的选粉力场改造上，首先改进撒料盘。为了使落到撒料盘上的物料具有较高的动能，把平面撒料盘改成波纹面，即在撒料盘平面上均匀的焊接8根角钢，且与水平线成30度，角向上，从而减少或避免物料在撒料盘上打滑，打转现象，使物料具有较高动能。物料在抛出撒料盘时能以较高的速度撞击壳体，进行二次分选破碎。再次改进转子,把原来的转子改为笼形转子,这样易于调节物料的粒径。

3.1 动力——调速电机

    笼式转子与撒料盘一起安装在主轴上,主轴由调速电机驱动。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组成。

3.2 立轴——双支撑系统

   选粉机的立轴悬于主机之上,而有效转动部位悬于选粉机中间,如撒料盘、转子等,稍有偏心便产生较剧烈的晃动,致使固定轴承频繁损坏。更换轴承工作量大,费时费力。该机的设计借鉴了立轴破碎机下端设计的经验,在主轴下端固定撒料盘的固定螺栓下增加一段与其同心的、直径为D、长为H的小立轴,在小立轴下端安装一相应大小的轴承及支撑与密封装置,实现双支撑。应注意结构设计要保证上下轴承同心。

3.3 喂料口

   因为只有一个进料口，要把物料均匀的分布就需要物料经由多点分料器。将物料分成四路或更多路，分别由四点或多点喂到分散分离室。混合料进入选粉机的进料口，由喂料口喂入，经由多点分料器将物料分成四路或更多路，分别由四点或多点喂到分散分离室，该室是由安装在转子上的上部撒料盘及反击板等组成，物料流入到上部撒料盘上，随着转子的旋转，物料在撒料盘上改善了均布状况，并均匀地撒向四周，撞击到反击板上，成团物料或粗细物料处于悬浮分散状态，并进行初步的分散分离作用（一级悬浮分散分离）。

3.4 进风——导向叶片

    在选粉机的进风口使用切向导风叶片，使选粉气流通过水平切线方向进入选粉室，形成个旋转涡旋气流。由于重力的作用，悬浮分散粗细分离的物料在分散状态下落入到导风叶和转子之间的分选区（选粉室）内，在分选气流和转子旋转的共同作用下，粉尘颗粒将同时受重力、风力和旋转离心力的作用，较小颗粒的物料随气流进入转子内（二级分级分离），经由配风室分四路进入旋风筒。

3.5 旋风筒

   由旋风筒将大部分成品物料分离出来（三级成品气固分离），分离绝大部分成品后的气流经出口排出进入循环风机进行内部循环，而该循环气流中含有超细微粉成品，在循环风机的出口又将该循环气流的一部分引出送到后续的布袋除尘器进行收尘，对部分难以收集的细粉进行气固分离（四级微粉和超细粉气固分离），同时，由于循环气流中排出了一部分，在粗粉灰斗侧面安装有净气进风口，进入一部分净空气，一方面对落入到粗粉灰斗中的粗粉料进行再一次的清洗，将粘附在粗颗粒中的细物料再次分离出来，并送到上部选粉室内进行选粉分离（五级细粉分离），另一方面降低了选粉气流温度，再一方面，也降低了选粉浓度，有助于提高选粉效率。不合格的物料由选粉机内锥粗粉灰斗收集，通过粗粉（不合格物料）出口排出。该设备气流由一台循环风机供给，循环风机将气流通过一个进风管将气流送到选粉机进风处，通过一个切向进风导向叶片进行气体均布，该气流由下而上旋转上升，气流进入笼形转子与导向叶片的选粉空间内进行分级选粉，由于在循环过程中进出一部分气流，形成了内部部分循环气路系统。

3.6 内衬的处理——耐磨瓷砖

   为防止物料直接冲刷、磨损机壳,选粉机通常装有铸石衬板内衬。铸石衬板在使用过程中,经常由于震动或冲击而脱落。所以,可采用耐磨瓷砖,改造选粉机的内衬。该方法结构简便,成本较低,寿命可提高二倍左右，并且容易更换。

3.7 工作原理

   改进后的涡流选粉机的结构如图3-1所示。出磨物料由选粉机上部加料口喂入,落到与转子一体的撒料盘上。转子随主轴转动是,撒料盘上物料在离心力的作用下沿径向甩出而分散于选粉室内。与旋转上升的气流相遇,在选粉室内分级圈表面附近的气流及分散于气流中的物料在分级圈的带动下与分级圈一起作高速旋转,而使气流中的物料受到较强的离心力,该力的大小可通过改变主轴的转速来调节。当转速增大时,该力也增大,此时如保持处理风量一定,则切割粒径将减少,产品变细;如转速降低,则产品变粗。在工作中产品的细度可根据其他结构调节控制,如风量、风速等。

    选粉机的选粉过程主要分为3个环节,即物料的分散、分级及细粒的分离。为保证选粉机具有良好的分级性能,设计时必须使3个环节得到妥善的解决,即物料充分、均匀分散,稳定的分级力场,机会均等、充分的物料分级和细粒的高效率分离。在设计中我们通过分析计算,以确定系统的主要参数,并依据这些参数进行电机选型,以及主轴、进风管、选粉室、分级圈、撒料盘、细粉出口、粗粉出口、进料口等结构的设计。

3.8 改进后的效果

    该新型组合式选粉机的特点：

a.选粉效率高,能大幅度提高磨机产量。

b.改善了水泥成品的分布,提高产品质量。

c.操作方便。调节灵活方便,改变细度时只须调节风门和电机的转速。

d.结构紧凑、采用悬浮分散技术、平面涡流分级技术和内外循环收集技术。

e.投资较省，是目前综合了各个高效选粉机的优点，并进行了改进发展，采用独特结构而开发的一种高效选粉机。

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