浅析选粉机

浅析选粉机

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作者：-

左其武

本文介绍中国现有几种选粉机的类型、结构特点，并分别通过对几种选粉机在生产过程中的性能进行评述比较，从而为选粉机的选型提供有益的参考。

一、概述

选粉机作为圈流粉磨系统的核心设备，其性能的好坏对圈流粉磨系统的产量和成品的质量有着至关重要的影响。自从1885年英国人Mumford 和 Moody发明第一台离心式选粉机以来，世界上共出现了三代选粉机，第一代选粉机为离心式选粉机，以美国的Sturtevant公司生产的这种选粉机最为典型；第二代选粉机是由二十世纪60年代德国维达格公司推出的旋风选粉机；第三代选粉机是1979年由日本小野田公司开发的O－sepa选粉机。根据气流与粉尘在选粉机中的分布状况，离心式选粉机具有内部循环的特征。旋风选粉机具有外部循环的特征，具有外部循环特征的气流分布方式减少了细粉随回风的循环，降低了选粉室的选粉浓度。O－sepa应用平面螺旋气流选粉原理，改善了选粉条件，同时成品收集采用独立的除尘系统，避免了细粉的循环。

1970年北京水泥工业设计院在青岛水泥厂Ф1.83×6.1mm水泥磨上安装了首台中国产旋风选粉机，此后在中国选粉机很快得到了推广。如今在中国三代选粉机并存，但离心选粉机已基本处于淘汰状态，第三代O－sepa选粉机应用还不广泛，第二代旋风选粉机得到了充分使用和发展，并且在第二代旋风选粉机基础上进行了多种改进，目前广泛使用具有代表性的选粉机有：转子式选粉机（包括二次风选粉机、双转子式选粉机、双出风选粉机）、改进型T－sepax选粉机等，其中转子式选粉机就是70年代德国F.L.Smdth公司开发的REC型选粉机，是在旋风选粉机的基础上用竖式叶片转子代替大小风叶；二次风选粉机是由德国洪堡维达格公司开发的ZUB-H型选粉机，它增加风的二次切割，一定程度上改善成品的颗粒级配。

二、现有选粉机的结构及性能特点

选粉机的主要功能是完成对混合料的分散、分级和成品收集。

目前选粉机的分散和分级机构的组合形式主要有三种：（1）撒料盘在下方，倒锥转子或大小风叶在上方的组合形式 (见右上角图一)。这种组合形式主要是通过平板撒料盘或螺旋桨撒料盘对物料进行分散，分级机构分级是通过上升气流穿过分散料层，以及倒锥转子或大小风叶的旋转形成旋转气流场，使旋转气流场中的不同粒径粉尘产生不同大小的惯性离心力以实现分级的目的。这种分级机构的组合形式主要在旋风选粉机和转子式选粉机上；（2）撒料盘在下方，导向叶片和笼子在上的组合(见右上角图二)。这种组合主要通过螺旋桨撒料盘对物料进行分散后，混合粉被上升气流携带向上通过导向叶片带入笼式分级机构，由旋转的笼式分级机构形成旋转气流场达到进一步分级的目的。由于导向叶片的作用，直笼在回转时使内外压差在整个选粉区高度之下维持一定，从而使气流稳定均匀，为精选创造了良好条件，分级精度高。这种分级机构的组合形式主要在改进型T－sepax 选粉机上；（3）撒料盘在上方，导向叶片和直笼在下方的组合(见图3)。这种组合主要通过平板凸棱撒料盘对物料进行分散后，物料在重力作用下呈自由落体进入分级机构，分选风从导向片进入，由于导向叶片的作用，直笼在回转时使内外压差在整个选粉区高度之下维持一定，从而使气流稳定均匀，为精选创造了良好条件，分级精度高。这种机构主要用于第三代高效选粉机上，以O-sepa选粉机最为典型。

以上三种组合形式，（2）与（1）相比，（2）可形成具有一定高度且均匀的气流场，所以有较高的分级精度；（3）与（2）相比，主要表现在五个方面的优点：

一是两种组合虽然撒料和分级机构是同轴旋转，但（2）的转速主要受撒料分布均匀的限制，（3）的转速成主要根据分级的需求而定，所以能取得较好的分级效果；

二是（2）的撒料在分级机构的下方，一次分级是气流一次性通过撒料层，（3）的撒料在分级机

构的上方，物料靠自由落体运动经过整个分级空间，分撒的物料沿整个笼体高度都能受到气流的分级作用；

三是（3）的分级空间是在固定导向叶片与转笼之间，与（2）相比分级空间明确且紧凑可形成均匀的气流场，易于控制，所以分级精度高；

四是（3）的结构紧凑，主轴短，振动小。

五是（2）混合粉经撒料后由由循环风克服物料重力带入分机机构，而 3）的混合粉在撒料后呈自由落体运动，所发（2）的功率消耗大；

成品收集机构主要有两种形式：（1）普通型旋风筒作为成品收集装置，结构紧凑，造价低，但由于存在二次扬尘现象，收集效果差，一般在85%左右，对水泥成品中3－30μm颗粒的收集能力严重不足，因此在生产比表面积350ｍ2/kｇ以上水泥用普通型旋风筒作为选粉机成品收集装置效果较差。目前这种机构主要用于旋风式选粉机及其改进型选粉机上；（2）气箱脉冲除尘器作为成品收集，结构复杂，造价高，但收集效果好，一般在98%以上，对水泥成品中3－30um颗粒的收集能力强，因此在生产高比表面积水泥上使用效果特别明显。这种机构主要配在O－sepa选粉机上。

三、全旁路笼式选粉机

O－sepa选粉机的选粉综合性能好，但系统投资过大，而其他类型的选粉机性能又不很理想，特别是在生产比表面积350ｍ2/kｇ以上水泥时效果比较差，不少厂家为了能生产比表面积350ｍ2/kｇ以上的水泥多选用高细磨，或将圈流系统改为开流系统，实属无奈之举。为此盐城大志环保科技有限公司研究并开发了具有完全知识产权的GA系列全旁路笼式选粉机。它既解决了第二代选粉机及其改进型3－30um颗粒收集能力不强的难题，同时也不象O－SEPA选粉机需要独立的成品收集系统，投资省、占地面积小。

该技术分别采用了第二代选粉机和第三代选粉机的优点，同时也克服了它们的不足。在撒料和分级方面吸取了O－SEPA选粉机的技术，采用上部撒料和直筒笼式转子作为分级机构，但对撒料盘作了改进，使混合粉经撒料后形成均匀的料幕，分选充分；分级气流吸取了旋风式选粉机的技术。一次风和二次风从笼子的下方由下而上，再从固定导向叶片进入分级空间，这样可以实现进入分级空间的气流速度均匀，克服了O－sepa选粉机由一次风口和二次风口进风，沿分级转笼周向压力和流速分布不均的情况，同时强化三次风，实现三次风的多级气流漂选；在成品收集方面吸取了旋风式选取粉机成品收集与混合粉分散、分级系统集为一体的特点。但采用了全旁路旋风除尘器（见本期：全旁路旋风除尘器的理论及应用）作为成品收集装置，克服了二次扬尘现象，增强了3－30um颗粒的收集能力，克服了旋风式选粉机的3－30um颗粒收集能力差的缺点，成品质量有大幅度提高；针对目前选粉机使用寿命短，易磨损的特点。GA型全旁路笼式选粉机对机体内部易磨损部位全内衬耐磨陶瓷，转动部位全部采用原装进口轴承，并采用最先进的机械迷宫密封和最先进的动态润滑系统，采用进口减速装置。所有这些措施确保GA型全旁路笼式选粉机主体在六年之内不更换任何配件（每天按工作20小时计）。

四、现有选粉机的性能比较

评价选粉机的性能特征有很多，但具有实用价值的主要有：成品粒度组成、选粉效率和部分分选曲线。盐城大志环保科技有限公司AET（无锡）技术研发中心在一年多时间内对江苏、湖北、山东、四川、河南多家水泥生产厂家的不同类型的选粉机进行跟踪研究，在大量数据进行统计分析，对各种类型的选粉机的工艺特征情况比较如下。

4.1成品粒度组成

众所周知：一定矿物成分的水泥强度随比表面积增加而增加，但超过一定范围（500－600m2/kg）反而下降。此外流程不同，选粉机型式不同，即使比表面积相同，其强度亦有所差别，这是由于颗粒级配不同所致。一般认为水泥成品中3－30μｍ含量与比表面积之间的关系，是选择不同选粉机必须要考虑的问题。对大量数据进行统计分析得出：

（1）水泥成品3－30μｍ的粒径含量在比表面积小于480ｍ2/kｇ时，随比表面积及均匀系数值的增加而增加。比表面积相同均匀系数加大；或均匀系数相同比表面积加大，3－30μｍ含量均增加。同样的3－30μｍ含量，均匀系数大则比表面积可减小。

（2）不同选粉机的均匀性系数不同。旋风式选粉机为1.0－1.20；转子式选粉机为1.05－1.25；