選粉機的發(fā)展與高效選粉機的誕生(一)
選粉機是隨干法圈流粉磨技術(shù)的進步而發(fā)展起來的。
建筑技術(shù)的發(fā)展對水泥品種和質(zhì)量提出了更高的要求。20年代中期,美國就開始生產(chǎn)超細的早強水泥和普通水泥。30年代初,普通水泥粉磨到95%左右通過200目(74μm)已很普遍。為了滿足細度要求而不降低已有的生產(chǎn)能力,美國首先采用空氣選粉機與磨機組成的圈流粉磨系統(tǒng)。這種選粉機是由英國芒福得(Mumford)和穆迪(Moodie)于1885年首先研制成功的,在德國獲得了專利權(quán),至今已有105年的歷史。它一出現(xiàn)就嶄露鋒芒,在粉磨細度細的物料時,效率提高、節(jié)能顯著、細度調(diào)節(jié)容易、粒度均勻,使水泥質(zhì)量改善。但是,由于當時要求的水泥顆粒較粗,開流粉磨基本能夠滿足要求;另外,當時工業(yè)不像今天這樣發(fā)達,能源不及現(xiàn)今緊張,對節(jié)能沒有現(xiàn)在這樣嚴格,圈流粉磨系統(tǒng)復(fù)雜,操作相對復(fù)雜,再加上一次投資也大些,所以并沒有引起足夠的重視。對此,歐洲有過長時期的爭論,直到50年代末,歐洲和原蘇聯(lián)的新建水泥廠多數(shù)還仍然采用開流粉磨。
我國50年代的半開放時期,從東歐引進的水泥成套設(shè)備也都是開流粉磨,如耀縣、永登、大同、江油、光化、柳州(老線),巢湖水泥廠等等。對水泥粒度組成與質(zhì)量的關(guān)系方面,當時認為水泥的粒度分布較寬為好,既應(yīng)有>90μm的粗顆粒,也應(yīng)有<5μm的細顆粒,這樣便于與混凝土中作為細集料的砂子粒度相銜接。從這個觀點出發(fā),反而錯誤地認為圈流粉磨產(chǎn)品的粒度分布過窄,不符合上述要求。因此,圈流粉磨在歐洲長時期沒有得到推廣,盡管德國首先采用了這種粉磨系統(tǒng)。
在50年代,對這兩種粉磨系統(tǒng)進行了大量的研究工作,結(jié)果表明,當粉磨細度在3300cm2/g比表面積以下時,兩種系統(tǒng)的粉磨節(jié)能效果差別不大,可是細度超過此值時,開流系統(tǒng)的粉磨效率卻顯著下降。
水泥顆粒的大小、組成和形狀對水泥性能具有明顯的影響。水泥的不同顆粒級配與抗壓強度的關(guān)系。粒級配及時間的關(guān)系對水泥的要求不僅是硬化強度高,而且施工性能要好,即容積變化小,表面龜裂少。細度越細,比表面積越大,則水化反應(yīng)越快。例如8μm的顆粒完全水化需要一年時間,而20μm的顆粒完全水化則需10年。通過大量的試驗研究表明,在水泥顆粒級配中,3~30μm的顆粒對水泥強度影響較大,因而在各種水泥中必須占有一定的比例:一般水泥為40%~50%;高級水泥為55%~65%;特高級水泥為70%以上。
第二次世界大戰(zhàn)以后,對水泥提出了更高的要求,即細度細,強度高。所以,圈流粉磨才得以迅速發(fā)展。近30年來新建的水泥廠,絕大多數(shù)都采用圈流粉磨系統(tǒng)。加設(shè)普通選粉機的圈流粉磨系統(tǒng),產(chǎn)量能提高10%~15%,單位電耗下降約10%。尤其是系統(tǒng)大型化以后,帶來的經(jīng)濟效益更加顯著。 圈流粉磨的廣泛應(yīng)用,促進了選粉機的發(fā)展。從選粉機的性能方面看,可將其分為三代產(chǎn)品。
1、第一代——普通撒料式空氣選粉機
這種選粉機是以給柯(Gayco)型和斯特蒂文特(sturtevant)型為代表。它們均為空氣在機內(nèi)循環(huán),利用物料顆粒的離心力和重力不同進行分級的,所以有人把它們稱為內(nèi)部循環(huán)式的離心選粉機。世界上第一臺斯特蒂文特選粉機是德國普費弗(pfeiffer)公司于1888年研制成功的,后來美國斯特蒂文特公司以生產(chǎn)該型選粉機著稱于世?,F(xiàn)在全世界有30000臺這樣的選粉機在工作,最大直徑已達11m。我國應(yīng)用也十分普遍,最大直徑為ø;7.3m。因為使用特別廣泛,所以把斯特蒂文特選粉機稱為第一代選粉機。為提高這種選粉機的使用范圍和效能,國內(nèi)外都進行了許多改進。為適應(yīng)烘干和冷卻物料的需要,機內(nèi)可以通入熱風(fēng)或冷風(fēng)。前者用于生料,后者用于水泥。我國冀東水泥廠ø;7.3m空氣選粉機,由于采用尾卸生料磨的烘干能力較差,便采取選粉機內(nèi)通入熱風(fēng)來補償,保證出磨生料的水分要求。我國在這種眾多的選粉機上將平撒料盤改為螺旋槳式的,取得了良好效果。相同粉磨系統(tǒng),產(chǎn)量可提高10%~15%,電耗也可下降10%~15%。 盡管如此這種內(nèi)部循環(huán)式的空氣選粉機其選粉效率仍然偏低,單位電耗偏高,選粉精度不夠理想。主要原因是:
1.1撒料時顆粒分散較差;
1.2機內(nèi)物料顆粒濃度高,相當一部分顆粒互相干擾,形成弱膠結(jié)體,短路混入粗?;胤壑校蛛x困難;
1.3選粉過程中的各種力,在機內(nèi)很不穩(wěn)定,隨處可變,使分選過程中的臨界尺寸在機內(nèi)位置不同而有較大變異。選粉機規(guī)格越大越嚴重,影響選粉效果;
1.4由于大風(fēng)葉的直徑大,平衡困難,振動加?。?nbsp;
1.5靠調(diào)節(jié)小風(fēng)葉的數(shù)量或流量控制插板(擋風(fēng)板)來調(diào)節(jié)成品細度,這些都只能在停機時由人工進行。即使采用變速傳動,由于撒料盤與小風(fēng)葉之間對轉(zhuǎn)速要求互相矛盾,調(diào)節(jié)往往不夠靈活,細度變化范圍很小,限制了生產(chǎn)多品種水泥的適應(yīng)性。為此,后來有的改為雙傳動方式,大風(fēng)葉轉(zhuǎn)速固定,小風(fēng)葉和撒料盤的速度可調(diào),以滿足細度調(diào)節(jié)的要求。但是雖有改善,卻不十分理想。于是出現(xiàn)了第二代選粉機。
2、第二代一旋風(fēng)式選粉機
60年代初,西德維達格(wedag)公司為解決第一代空氣在內(nèi)部循環(huán)的空氣選粉機存在的上述問題,首先發(fā)明了帶多個小旋風(fēng)筒的空氣動態(tài)選粉機,其典型代表就是普通的旋風(fēng)式選粉機。這種選粉機的特點是空氣在機內(nèi)外循環(huán),因為它是由維達格公司發(fā)明的,所以把第二代選粉機稱為維達格選粉機(圖3)。它有如下特征:
2.1 .1外部設(shè)有獨立的循環(huán)風(fēng)機;
2.1 .2取消了第一代選粉機的大風(fēng)葉;
2.1 .3機體四周安裝6~8個旋風(fēng)筒,提高了捕集細粉的效率。旋風(fēng)筒也可分開安裝,遠離機體,所以布置靈活;
2.1 .4小風(fēng)葉及撒料盤轉(zhuǎn)速可調(diào);
2.1.5調(diào)整循環(huán)風(fēng)機的風(fēng)葉或進、出口閥和改變小風(fēng)葉及撒料盤的轉(zhuǎn)速就能大幅度地改變產(chǎn)品的細度,因此細度調(diào)節(jié)方便靈活,而且范圍較大;
2.1 .6選粉效率高,單位電耗低。 內(nèi)筒的單位面積處理物料量比第一代選粉機高2~2.5倍。因此,曾有人把這種選粉機也稱為高效選粉機;
2.1 .7風(fēng)葉磨損??;
2.1 .8整機振動??;
由于這種選粉機比第一代選粉機優(yōu)越,所以,從60年代開始便得到很快的發(fā)展。現(xiàn)在許多水泥機械制造公司都生產(chǎn)這種選粉機,目前最大能力可達500t/h?;旧嫌幸韵聨追N型式:
2.2.1維達格型選粉機的旋風(fēng)筒卸料是卸在下部內(nèi)外錐體之間的空間內(nèi),省掉了密封閥和輸送裝置。
2.2.2洪堡一一維達格型旋風(fēng)式選粉機 這種選粉機(圖3)的旋風(fēng)筒卸料是卸在一個多邊形的斜槽中,因此必須設(shè)有鎖風(fēng)裝置,這樣旋風(fēng)筒布置方便。
2.2.3川崎一一維達格型旋風(fēng)式選粉機,日本川崎重工業(yè)公司與西德維達格公司通過技術(shù)合作制造的旋風(fēng)式選粉機,稱為川崎一維達格型旋風(fēng)式選粉機。
2.2.4 SKET/ZAB型旋風(fēng)式選粉機,東德德騷(Dessau)公司在旋風(fēng)式選粉機的基礎(chǔ)上開發(fā)了SKET/ZAB型旋風(fēng)式選粉機, 又稱外通風(fēng)式選粉機,除旋風(fēng)筒采用下部帶擴散錐以外,其它與維達格型選粉機沒有多大區(qū)別。它是把可調(diào)空氣選粉機選粉與細粉沉降過程分開進行的原理結(jié)合在一個機組中,其性能與旋風(fēng)式選粉機基本相同。
為了提高選粉效率和精度,改善選粉機的性能,降低高度、方便布置、在這期間又出現(xiàn)了許多新型選粉機,例如丹麥史密斯公司研制的CV、REC、RTE(原用于珠江水泥廠,現(xiàn)已改造)、RT和OHT等型式的選粉機,其中CV型在我國淮海水泥廠已有應(yīng)用;西德伯力雞斯(Polysius)公司為適應(yīng)大型化的需要,開發(fā)了Tsu(Tur bo si chter uote rlag erung)型渦旋式選粉機;日本三菱(MHI)公司開發(fā)了三菱型空氣選粉機和三菱型雙重選粉機;帶換向葉片的T型選粉機,空氣噴射式選粉機,風(fēng)動式選粉機,也稱新型旋風(fēng)式選粉機等等。
最近出現(xiàn)了超細水泥,比表面積為11000~16000cm2/g,要求1000;0通過16~32μm為篩孔?;炷恋臉颂栠_到1400~1600號。這就要求高性能的選粉機來完成選粉工作,于是出現(xiàn)了各種型式的高效選粉機和超細選粉機。這就是當代習(xí)稱的高效選粉機。
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