隨著節(jié)能減碳與水泥新標準實施的臨近，市場對水泥裝備及水泥產(chǎn)品提出了更高的要求,選粉機作為節(jié)能減碳的重要裝備以及決定產(chǎn)品質(zhì)量的最終裝備,顯得尤為重要。為了適應新的要求，蘇州天山水泥有限公司會同江蘇吉能達公司運用多級氣流分散分級理論，對水泥粉磨系統(tǒng)(工藝流程見圖一)磨尾使用的TS-5000型選粉機進行了設計改進，分別于2021年和2024年初結(jié)合大修做了實施。新設計改進的選粉機選粉效率提高了10%;系統(tǒng)產(chǎn)量提高了15噸/時;水泥產(chǎn)品粒度分布更符合市場及水泥新標準的要求。

　　

一、結(jié)構(gòu)、工作原理及需要優(yōu)化的問題

1、改進前選粉機的的結(jié)構(gòu)

　　

2、工作原理

　　在工作狀態(tài)下，調(diào)速電機通過傳動裝置帶動立式傳動軸傳動，物料通過設在選粉室下部的進料口進入進料管道落在撒料盤上，撒料盤隨立式傳動軸轉(zhuǎn)動，物料在慣性離心力的作用下，向四周均勻拋散;分散的物料在外接風機通過一次進風口(來源于磨前輥壓機系統(tǒng)的外排放)、二次進風口(來源于周圍環(huán)境)進入的氣流作用下，少量粗重顆粒受到慣性離心力的作用被甩向選粉室的內(nèi)壁面，碰撞后失去動能沿壁面滑下，落到粗粉收集錐中，大部分顆粒隨上升的氣流穿過立式導向葉片進入二級選粉區(qū)。含塵氣流在旋轉(zhuǎn)的籠形轉(zhuǎn)子形成的強烈而穩(wěn)定的平面渦流作用下，使中粗粉在離心力的作用下被拋向立式導向葉片后失去動能，落到收集錐中，通過中粉出口排出。細粉穿過籠形轉(zhuǎn)子進入除塵器被收集。
3、存在問題及原因分析

　　(1)冬季生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)選粉機導向葉片掛料現(xiàn)象。

　　選粉機的選粉風量主要以來源于作為一次風的磨前輥壓機系統(tǒng)的外排放風和用來調(diào)整選粉機通風量的二次補風(環(huán)境風)。由于粉磨系統(tǒng)地處湖畔，冬天生產(chǎn)外溫度低、濕度大，選粉機經(jīng)過補入環(huán)境冷風后，含塵氣體溫度下降到露點溫度以下，這樣就會產(chǎn)生冷熱風交叉混合， 造成水汽冷凝，使微細粉塵形成結(jié)露現(xiàn)象，層層結(jié)掛，最終堵住選粉機的導向葉片縫隙，使選粉機無法正常工作。

　　(2)粗粉回料中細粉含量高。

　　這不僅增加能耗，還影響產(chǎn)品的粒度及粒度分布。分析選粉機粗粉回料中細粉含量高的原因，排除了選粉機的分級輪轉(zhuǎn)速、風速和風量等參數(shù)設置不當，導致分級效果不理想，使得部分細粉未能有效分離的因素。進料粒度分布不均是引起粗粉回料中細粉含量高的主要原因。

　　
二、氣流分散、分配原理在選粉機設計改進中的應用

1、改進后選粉機的的結(jié)構(gòu)、原理

　　(1)改進后選粉機的的結(jié)構(gòu)(如圖三所示)，對比圖二、圖三可以看出，選粉機結(jié)構(gòu)做了三個改進：

　　

　　A、改變?nèi)隽媳P機械分散為氣流分散。原設計選粉機傳動軸為兩節(jié)，依靠聯(lián)軸器連接，分別將動力傳遞給轉(zhuǎn)籠和撒料盤。改進解除了聯(lián)軸器及其撒料盤軸和撒料盤，新設計了四個二次風進口以及與其配套的進料管(見圖四中圖②-②)

　　

　　圖②-②

　　

　　B、改設氣流分配通道。原設計選粉機有一次風進口、二次風進口，改進后選粉機三個進風口。一次風進口(見圖四中圖①-①)風源來自環(huán)境風，用于的選粉機粗粉回料的二次清洗;二次風進口(見圖四中圖②-②)風源也來自環(huán)境風，其作用是分散喂入選粉機的物料;三次風進口(見圖四中圖③-③)用于處理原一次風進口的磨前輥壓機系統(tǒng)的外排放風。

　　圖①-①

　　

　　圖③-③

　　

　　C、改配氣流參數(shù)。原設計選粉機有一次風進口、二次風進口，分別占總風量的30-40/%、60-70%，調(diào)節(jié)二次風進口實現(xiàn)用風平衡。改進后增加了三次風進口，一次風進口、二次風進口、三次風進口用風分配比例分別為：50-60%、10%、30-40%，調(diào)節(jié)一次風進口、二次風進口實現(xiàn)用風平衡。

2、工作原理

　　在工作狀態(tài)下，調(diào)速電機通過傳動裝置帶動立式傳動軸傳動，物料通過設在選粉室下部的四個進料口分別進入四個二次風口的上部，遇切向進入的二次風并混合，周向均勻分散;分散的物料再通過一次進風口的上旋風共同作用，少量粗重顆粒受到慣性離心力的作用被甩向選粉室的內(nèi)壁面，碰撞后失去動能沿壁面滑下，落到粗粉收集錐中，大部分顆粒隨上升的氣流進入選粉室又遇切向進入的三次風疊加，加速穿過立式導向葉片進入二級選粉區(qū)。含塵氣流在旋轉(zhuǎn)的籠形轉(zhuǎn)子形成的強烈而穩(wěn)定的平面渦流作用下，細粉穿過籠形轉(zhuǎn)子進入除塵器被收集;中粗粉在離心力的作用下被拋向立式導向葉片后失去動能，落到收集錐中，通過中粉出口落在多層重疊的滑料錐上，使物料充分分散后落入清洗裝置，清洗裝置對落入粗粉收集錐的物料中細粉進行第二次清洗，清洗獲得的細粉隨一次風向上再進入分級轉(zhuǎn)籠分級。

三、實施改進設計的效果

1、整體效果

　?、俟?jié)約能耗：系統(tǒng)產(chǎn)量由改進前305t/h，提高到320t/h，提高了15噸/時。改進前電耗為23.5kw.h/t，改進沒有增加電力消耗，由于產(chǎn)量的提升約5%，直接形成電耗節(jié)約5%×23.5=1.175kw.h/t。

　　

　?、诠?jié)約熟料：由于改進前比表面積一般在340m2/kg，改進后達355-360m2/kg，提高了15-20m2/kg，水泥早期強度提升了接近1mpa，在水泥力學指標保持不變的情況下，熟料配比下降了2%。

2、新的氣流分配

　　新的氣流分配，消除了冬季生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)選粉機導向葉片掛料現(xiàn)象。

　　經(jīng)過上述改進后，連續(xù)生產(chǎn)顯示：出磨氣體溫度保持 70℃左右，選粉機出口含塵氣體溫度在 50℃左 右，選粉機內(nèi)部溫度大大改善。收塵器的壓差保持在 1300pa-1400pa 上下， 入庫水泥的水分檢驗為<1.0，排除了熱風含有水分影響系統(tǒng)運行的可能，各項控制指標都在規(guī)定范圍內(nèi)。停機后選粉機檢查，內(nèi)壁、導向葉片表面略有浮灰，符合選粉機工作要求。

3、新的進料方式

　　新的進料方式，有利于物料顆粒處于單分散狀態(tài)，并形成接近均勻分布的定常流。選粉機選粉效率提高了15%;粗粉回料中細粉含量減了16%。

　　

　

　　通過運用多級氣流分散、分配原理改進水泥磨尾選粉機的實踐，消除了冬季生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)選粉機導向葉片掛料現(xiàn)象;選粉機選粉效率提高了15%，粗粉回料中細粉含量減了16%;提高產(chǎn)量15t/h，節(jié)約電耗1.175kw.h/t，取得了滿意的效果。

　　新的分散結(jié)構(gòu)，選粉機工作時顆粒首先由進料管落入進風通道，并在氣體曳力的作用下沿進風通道進行氣力輸送，由于顆粒的動量較大，在氣流的帶動下沖擊壁面，可有效破壞顆粒的團聚，得到初步分散，其后運動行為近似于流化床中的運動，顆粒之間碰撞頻繁，使顆粒團聚體呈現(xiàn)一個動態(tài)增長、分散的過程。經(jīng)過長時間的流化，并且顆粒團發(fā)生相互碰撞時由于彈性力遠大于粘性力，具有明顯的分散趨勢，最終形成接近均勻分布的定常流，保證顆粒均勻、穩(wěn)定的進入到分級室，是改進取得成功的關鍵。