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鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 目 錄 1 前言 ....................................................................................................................................1 2 總體方案論證 ....................................................................................................................3 2.1 組合式選粉機的工作原理 ............................................................................................3 2.2 設計方案的選擇 ............................................................................................................4 2.3 設備性能特點 ................................................................................................................4 2.4 主要技術參數(shù)的設計計算 ............................................................................................5 2.4.1 風量計算 ...................................................................................................................6 2.4.2 風機的選型 ................................................................................................................6 2.4.3 選粉室直徑與轉子直徑的確定 ................................................................................6 2.4.4 主軸轉速的確定 ........................................................................................................6 2.4.5 選粉機需要功率的計算 ............................................................................................7 2.4.6 電動機功率的確定 ....................................................................................................8 2.5 選擇電動機 ....................................................................................................................8 2.6 選擇減速機 ....................................................................................................................9 2.7 雙出風口旋風筒的方案設計 ........................................................................................9 2.8 轉子部件的方案設計 ...................................................................................................9 2.9 殼體部件的方案設計 ....................................................................................................9 3 雙出風口旋風分離器設計 ..............................................................................................10 3.1 旋風分離器工作原理 ..................................................................................................10 3.2 雙出風口旋風分離器結構設計 ..................................................................................12 3.2.1 旋風筒結構形式對性能的影響 ..............................................................................12 3.2.2 旋風分離器分離器主要尺寸的計算 ......................................................................14 3.2.3 旋風分離器的結構設計和相關尺寸設計 ..............................................................14 4 選粉機的安裝、操作、維護及檢修 ..............................................................................19 4.1 安裝要求 ......................................................................................................................19 4.2 操作 ..............................................................................................................................19 4.3 維護 ..............................................................................................................................19 4.4 檢修及注意事項 ..........................................................................................................20 4.5 產(chǎn)品細度的調(diào)節(jié) ..........................................................................................................20 4.6 常見故障的處理方法 ..................................................................................................20 5 工藝平衡計算 ..................................................................................................................21 5.1 設計水泥粉磨工藝圖 ..................................................................................................21 5.2 根據(jù)物料平衡對設備進行選型計算 ..........................................................................21 6 結論 ..................................................................................................................................23 參考文獻 .............................................................................................................................24 致 謝 .................................................................................................................................25 附 錄 .................................................................................................................................26 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 1 摘要：選粉機是圈流粉磨系統(tǒng)的主要設備之一，通過選粉機對粉末粒徑的選擇， 能夠很大程度上減少細粉重新進磨，解決對粗粉粉磨的緩沖作用問題，從而提高粉 磨效率，進而提高了能源利用率。本課題設計的是FXS900組合式選粉機，它是在旋 風式選粉機的基礎上進行改進而成的一種高效旋粉機。該設計吸收了O-SEPA選粉機 的的先進懸浮分散技術和平面渦流理論，并在選粉機主體四周設有旋風筒來收集細 粉。設計內(nèi)容分為選粉機總體設計和雙出風口分離器的設計。在進行總體設計時， 通過風量的計算選擇風機，確定旋粉室直徑與轉子直徑，再計算主軸的轉速和選粉 機的功率，選擇電機和減速機。雙出風口分離器的設計是我此次設計的重點。雙出 風口分離器的結構設計主要是在單出風口分離器的基礎上改進而來。傳統(tǒng)的旋風分 離器存在下述三個主要缺陷： a旋風分離器中心凈化氣流是一股較強的旋渦流無用壓力損失占分離器總壓力 損失 65%以上。 b在上進風口與上出風口間存在短路流。 c錐部集料口因氣流轉向而導致已沉降微細粉塵“二次返混”。 通過在筒體內(nèi)增設可調(diào)節(jié)開度的導流口，改善了旋風分離器內(nèi)的流場，使得分 離器的捕集細粉能力有了顯著的提高，為現(xiàn)行組合式選粉機改造拓展了市場。 關鍵詞：選粉機，雙出風口分離器，圈流粉磨 ，平面渦流 FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設計 2 The Design of FXS900 Combination Separator and Cyclone Collector with Double Outlet for Dust Abstract: The separator is a major equipment of the circle grinding system. Through the separators choice of the size of the power, it reduces the chance that thin power return to the ball mill, solves the problem of buffer action to the thick power grinding, enhances the grinding rate, and improves the energy efficiency. This graduated course is the design of FXS900 combination separator. It is a high efficiency separator, which is based on the cyclone separator. This design absorbed the advanced Suspension Technology Plane Vortex Technology of O-SEPA separator, and also absorbed Cyclones Collecting Technology of cyclone separator .And around the separator, there are a fewer of cyclone collectors which are used to collect the thin power. The contents of this design are overall design of FXS900 combination separator and design of Cyclone Collector with Double Outlet for Dust . In the design of the separator, at first, calculate the air amount choose the air fan ,then confirm the diameters of the dust separator room and rotor. After calculate the rotor speed of main shaft and the power capacity, choose the electromotor and decelerate machine. The cyclone collectors design is the point of my design. Design of the structural of the cyclone collector with double outlet for dust is based on the traditional cyclone collector. There are three imperfections on the traditional cyclone collector: a. The airflow in the center of the cyclone collector is a strong swirling flow. The uselessness gas pressure loss is 65% of the total loss. b. Between the upper air import and outlet ,there is a short-circuit faultc. c. The air-flow at the outlet of dust steer and bring on the micro dust which has ground settlement mixes again. Increase an adjustable opening degree construction diversion in the barrel part .It improves the stream field and the ability of catching the micro dust. It expands the market for existing Combination Separator. 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 3 Key words: separator; cyclones separator with Double Outlet for Dust; circle grinding system; plane eddy 1 前言 選粉機是閉路粉磨系統(tǒng)的主要設備之一，通過選粉機對粉末粒徑的選擇，能夠 很大程度上減少細粉重新進磨，解決對粗粉粉磨的緩沖作用問題，從而提高粉磨效 率，進而提高了能源利用率。由磨機、選粉機等設備組成的閉路粉磨系統(tǒng)，比無選 粉機的開路粉磨系統(tǒng)提高產(chǎn)量 1020%。因此，粉磨作業(yè)中選用選粉機作為磨機的 配套設備是提高產(chǎn)量的主要途徑之一。 水泥工業(yè)用選粉機于 1885 年發(fā)明，由美國斯特蒂文特( Sturtovant)公司生產(chǎn),即 離心式選粉機，這就是第一代選粉機。離心式選粉機至今已經(jīng)歷經(jīng)了幾次重大的變 革，雖然最初的離心式選粉機經(jīng)過多次的改進而仍在大量使用，但還是無法消除其 存在的三個根本性缺點： a. 循環(huán)氣流中粉塵多，使選粉區(qū)內(nèi)物料的實際濃度大，降低了系統(tǒng)的沉降率； b. 選粉區(qū)內(nèi)存在較大的風速梯度，使分離粒經(jīng)不均，粗顆粒會被高速風帶出； c. 存在邊壁效應問題，使細小顆粒隨粗顆粒在此區(qū)域碰撞而同時降落。 60 年代原西德的 WEDAG 公司開發(fā)了旋風式選粉機，采用外部循環(huán)風機供風來取 代離心式選粉機的內(nèi)部供風，用小旋風筒取代離心式選粉機的大直徑外筒來收集細 粉，提高了收塵效率，從而使得循環(huán)氣流中含塵濃度大為降低，基本克服了離心式 選粉機的第一項缺點，但無法消除第二、三項缺點，故其分離效率仍偏低。 直至 1979 年日本的小野田公司開發(fā)了 O-SEPA 選粉機，才消除了離心式選粉機 存在的第二、三項缺點，成為了較理想的高效分選設備。O-SEPA 選粉機既保留了旋 風式選粉機外部供風循環(huán)氣流高效凈化，又利用了平面螺旋氣流選粉的原理，以籠 式轉子取代小風葉，使氣流在橫截面上與切向成一定角度穩(wěn)定均勻地穿越整個選粉 區(qū)，這樣就消除了離心式選粉機存在的第二、三項缺點，但由于 O-SEPA 選粉機的 細粉收集須通過氣箱脈沖袋收塵，以至系統(tǒng)價格較高。 隨著我國節(jié)能降耗的不斷深入，水泥行業(yè)要得到可持續(xù)發(fā)展，就必須走資源節(jié) 約型、環(huán)保型的道路，這就要求我們發(fā)展高性能水泥，減少混凝土中水泥的用量。 因此對水泥質量和節(jié)能降耗提出了越來越高的要求。實際上這也是對選粉機的研究 提出了方向，高性能選粉機的研究和開發(fā)應是選粉機今后的發(fā)展趨勢。所謂高性能 FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設計 4 選粉機應該是不僅選粉效率高，而且具有能明顯改善產(chǎn)品的顆粒分布、分級精度高、 設備能耗低、磨耗低、阻力損失低等特點。優(yōu)秀的選粉機要求具有良好的分散功能、 最先進的分級機理、廉價而實用的收集裝置。 本課題是 FXS900 組合式選粉機的設計。課題來源：江蘇蘇亞機電制造有限公 司。 課題為 2 人共同承擔設計任務，本人主要承擔 FXS900 組合式選粉機的總體設計和 雙出風口分離器的設計。 FXS900 組合式選粉機，組合式選粉機集前幾代選粉機的優(yōu)點于一體。它不僅吸 收了 O-SEPA 式選粉機先進的懸浮分散技術、平面渦流技術，同時又吸收了旋風式 選粉機利用幾個旋風筒收集成品的技術。需要說明的是，該選粉機采用導流口可調(diào) 式雙出風口旋風分離器技術取代傳統(tǒng)單出風口分離器，對現(xiàn)行組合式選粉機進行改 進，降阻節(jié)能，提高選粉機選粉收集效率，從而改觀產(chǎn)品細度，提高粉磨產(chǎn)品的產(chǎn) 量和質量，市場前景良好，因此本課題的研究是有一定市場價值的。 FXS900 組合式選粉機總體的設計要解決的實際問題是如何高系統(tǒng)的效率，降低 電耗，提高使用壽命，能更加合理和科學的選擇和設計其結構，最終提高選粉機的 性能。 分離器的結構設計對選粉機的選粉效率有著重要的影響。通過對傳統(tǒng)單出風口 旋風分離器的改進，采用雙出風口解決旋風分離器長期存在的缺陷： A旋風分離器中心凈化氣流是一股較強的旋渦流無用壓力損失占分離器總壓力 損失 65%以上。 B在上進風口與上出風口間存在短路流。 C錐部集料口因氣流轉向而導致已沉降微細粉塵“二次返混”。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 5 2 總體方案論證 2.1 組合式選粉機的工作原理 風機把空氣從進風口切向送入選粉機，經(jīng)滴流裝置的縫隙旋轉上升，進入選粉 室。粉料由進料斗喂入，落在撒料盤上，在撒料盤的旋轉作用下立即向四周甩出， 經(jīng)反擊板撞擊后撒到選粉區(qū)中，與上升的旋轉氣流相遇。在選粉室內(nèi)被氣流分散的 粉粒，經(jīng)過導流葉片和轉子作渦流調(diào)整，由離心力與內(nèi)向氣流間產(chǎn)生平衡實現(xiàn)分級。 粉料中的粗粉質量較大，受撒料盤、籠型轉子旋轉引起的旋轉氣流作用產(chǎn)生的慣性 離心力也較大，被甩到選粉室的四周邊緣。當它與壁面相撞碰后，失去動能，便被 收集下來，落到滴流裝置處。在該處被上升氣流再次分選，然后落到內(nèi)錐體處，作 為粗粉經(jīng)粗粉管排出。粉料中的細顆粒，質量較小，在選粉室中隨氣流進入轉子內(nèi)， 經(jīng)由配風室分六路進入雙出風口旋風分離器，氣流從切線方向進入旋風分離器的， 在筒內(nèi)形成一股猛烈旋轉氣流。處在氣流中的顆粒受到慣性離心力的作用，甩向四 周筒壁，向下落到下部的外錐體中，作為細粉經(jīng)細粉管排出。清除細粉后的空氣經(jīng) 旋風分離器中心的上下兩排風管經(jīng)集氣管再返回通風機，形成了閉路循環(huán)。 粉塵顆粒將同時受重力、風力和旋轉離心力的作用，氣流中的物料受較強的離 心力，該力的大小可以通過調(diào)節(jié)主軸的轉速來調(diào)節(jié)。當轉速增大時，該力也增大。 此時如果保持處理風量一定，則此時的切割粒徑減少，產(chǎn)品變細。如轉速降低則產(chǎn) 品變粗。 在組合式選粉機工作時，主要分為（a）分散（b）分級（c）收集三個過程。 其中考核分離效率高低的主要標準就是分級。 A.撒料盤的懸浮分散分離 通過組合式選粉機殼體上的兩個喂料口，物料落在下方轉子上部的撒料盤上。 物料在撒料盤上均勻撒開，隨著撒料盤一同旋轉，由于離心力的關系，物料撞在反 擊板上進入下級分離區(qū)。 FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設計 6 B.轉子平面渦流分級分離 由于重力作用，懸浮分散的物料落入導向風葉和轉子之間的選粉區(qū)。在選粉氣 流和轉子旋轉的共同作用下，物料將同時受到重力、風力和離心力的作用，較小的 顆粒進入轉子內(nèi)部，經(jīng)由配風室進入下級分離區(qū)，而粗粉留在選粉室，經(jīng)滴溜裝置 落入粗粉收集倒錐內(nèi)，再通過粗粉出口排出。 C.旋風筒氣固分離 切向進入旋風筒的含塵氣體，經(jīng)蝸角區(qū)形成螺旋下行氣流，細粉由于離心力作 用沿筒壁下滑至下錐內(nèi)由細粉出口排出。而氣體由出風口排出進入循環(huán)風機進行內(nèi) 部循環(huán)。 1粗粉管；2滴流裝置；3轉子；4雙出風口分離器；5轉子；6喂料斗；7集風管； 8電機；9減速機；10分岔風管；11豎直風管；12進風管；13內(nèi)錐；14外錐圖 2-1 FXS900 組合式選粉機 2.2 設計方案的選擇 方案一：在旋風式選粉機基礎上采用傳統(tǒng)大前年出風口分離器設計組合式旋風 機?？梢杂行У靥岣哌x粉效率但由于單出風口分離器自身有許多缺陷，增大了整個 系統(tǒng)得風損，系統(tǒng)整體效率的提高很有限。因此不采用此方案。 方案二：在旋風式選粉機基礎上結合雙出風口分離器和 O-SEPA 的平面渦流轉 子相結合設計組合式選粉機。O-SEPA 的平面渦流分級理論是較先進的分級理論，操 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 7 作簡單,細度調(diào)節(jié)方便;選粉效率高，雙出風口分離器是我院倪文龍教授的專利，這 一技術可以解決傳統(tǒng)單出風口分離器的 3 個缺陷，減小了中心強制渦帶來的壓力損 失，消除了短路流和“二次返混”現(xiàn)象。 所以此次設計選用方案二。 2.3 設備性能特點 設備將渦流分級、慣性分級、離心分級原理學科學地組合在一起，與其它選粉 系統(tǒng)相比，新型組合式選粉機主要有如下優(yōu)點： a. 能處理較大量的含塵氣體系統(tǒng)中料路、氣路合一，使整個系統(tǒng)更簡單，特 別是在烘干粉磨系統(tǒng)和風掃磨系統(tǒng)中，可省去為處理大量含塵氣體而建立的粗粉分 離器系統(tǒng)，其優(yōu)越性能加顯著。 b. 自帶旋風收塵器 新型組合式選粉機自帶一組低阻高效旋風收塵器，可將 80的合格成品收集下 來，因而大大減輕了下一級收塵器的處理壓力和工作負荷，使系統(tǒng)的運轉率更高， 投資更省。 c. 系統(tǒng)的阻力更小，工藝布置更流暢 新型組合式選粉機采用了從下部進風（含塵氣體）的型式，系統(tǒng)的阻力更小， 工藝布置更流暢。 d. 選粉效率高 新型組合式選粉機能大幅度提高磨機產(chǎn)量，提高開流磨產(chǎn)量 60-100，閉路磨 產(chǎn)量（與離心式選粉機比）提高 30-40%。 e. 降低粉磨系統(tǒng)電耗可節(jié)電 5-20%。 f. 能改善顆粒分布，提高水泥質量。 g. 產(chǎn)品細度調(diào)節(jié)范圍廣，控制簡單，改變細度不停機。 h. 設備體積小，重量輕，布置靈活，使用壽命長，維護保養(yǎng)方便。 j. 系統(tǒng)采用全負壓操作，杜絕粉塵污染，保養(yǎng)方便。 綜上所述：新型組合式選粉機性能優(yōu)越、結構合理，是選粉機發(fā)展的大趨勢。 另外在具體技術方面還主要采用了下訴幾種亮點： a.高效旋風分離器采用雙出風口分離器技術。與傳統(tǒng)旋風分離器相比：出口風 速降低近半，壓力損失顯著降低；筒身縱向開設多個導流口，可基本消除核心強制 渦；導流筒上口與上出風口下端聯(lián)接，可消除短路流；導流筒下口與下出風口上端 聯(lián)接，并設置反射屏，可顯著降低粉塵返混現(xiàn)象，分離效率可進一步提高。 b.轉子部分采用先進的籠型轉子技術?；\形轉子由分級圈和撐柱構成框架，上 部固定著迷宮密封圈，表面焊有帶輻射筋并噴涂耐磨材料的撒料盤。一周固定有許 多均勻分布的豎向窄而長的分級葉片，中部有一錐體，且通過撐板連接起來，形成 一個籠形轉子。轉子用鍵固定在主軸上從而帶動整個籠形轉子轉動。 c.內(nèi)循環(huán)收集技術。細粉的收集采用六個高效旋風分離器，布置于選粉機主體 的四周形成一整體，一方面可提高細粉的分離效率；另一方面與其它高效選粉機相 比，有效地簡化了系統(tǒng)的工藝流程，減少了占地面積，降低了后續(xù)布袋除塵器的負 FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設計 8 荷和要求，降低系統(tǒng)的一次性投資及裝機容量。 d 籠式轉子與撒料盤一起安裝在主軸上，主軸傳動采用調(diào)速裝置，從而保證了 分級力場的強度可通過改變電機轉速靈活調(diào)節(jié)，以改變分級力場中顆粒的受力情況， 控制分級的切割粒徑，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的細度與粒度分布，滿足生產(chǎn)需要。 e 選粉機的處理風量采用外部循環(huán)風機供給并可根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)。這樣，處 理風量的變化也可起到調(diào)節(jié)分級力場強度、控制產(chǎn)品細度與粒度組成的作用。 f 內(nèi)襯的處理采用混凝土和鐵皮替代鑄石襯板，方法簡便，成本較低。 2.4 主要技術參數(shù)的設計計算 已知參數(shù)如下： 選粉機規(guī)格：FXS900 粉磨對象：425 礦渣水泥，臺時產(chǎn)量 36t/h 產(chǎn)品細度：比表面積330m 2/kg 通過量：65t/h 選粉效率：80% 系統(tǒng)阻力1.7kpa 2.4.1 風量計算 根據(jù)參考資料1，選粉機選粉所需要的空氣量 Qa是根據(jù)在分級腔內(nèi)料氣濃度 來確定的，即每立方米空氣內(nèi)所含的物料量，稱為料氣濃度比，簡稱料氣比，用 kg/m3表示。對此次設計的 FXS900 選粉機而言，其選粉空氣量是按料氣比 I=1.2kg/m3確定的。因此選粉空氣量可按下式計算： （2-1）106.7aAQII 式中 A喂料量，取 A=65t/h 取35.1.902.7/min0aII390/inaQ 2.4.2 風機的選型 風機的風壓一般取 2.35kPa(20)， 一般通風換氣及逆風故選取離心通風機， FXS900 選粉機的體外風機選型為： 型號：SCFNo16B； 風壓(Pa)：2520； 風量(m /h)：107500；3 電機功率(KW)：110。 2.4.3 選粉室直徑與轉子直徑的確定 由于選粉機采用內(nèi)循環(huán)風，忽略漏風，系統(tǒng)內(nèi)風量是固定不變的。 已知總風量 Q=900m3/min，根據(jù)生產(chǎn)實踐,當操作溫度為 100oC,成品在 0.080mm 方孔篩上篩余位 6%8%時，一般選粉室截面氣流上升速度取 3.44.0m/s，選粉濃 度取 500g/m3較為合適 4。所以選粉室直徑為 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 9 （22） 4QDu 其中 u=4.0m/s，Q=900 m 3/min,代入求得 D=2.186m，圓整得 D=2.2m。 由生產(chǎn)經(jīng)驗可知轉子直徑 d=0.7D=1540mm，轉子高度為 h=0.5d=770mm。 2.4.4 主軸轉速的確定 根據(jù)參考資料 3公式（11-13） ，選粉機的主軸轉速可按下式估算： （2-3） 2zrB=153.8V.0nd (c/g) 式中 B----用比表面積表示產(chǎn)品細度 cm 2/g，由設計已知條件 B330m 2/kg dz 轉子外徑，m； n 轉子主軸轉速，r/min。 430126.037/min8.05z8.5.Br 根據(jù)參考資料9公式（11-12） ，OSEPA 選粉機的主軸轉速可按下式估算： （2 4） 9nD 式中 D 選粉機直徑，m； n 選粉機主軸轉速，r/min。 27409/ir 綜上: 選粉機主軸轉速 267409/minnr 2.4.5 選粉機需要功率的計算 根據(jù)參考資料 7 選粉機在穩(wěn)定狀態(tài)下的運轉功率包括兩個方面。其一是撒料，可按每小時喂料 量從撒料盤上水平零速，達到最大滑離速度的動能來計算： （25）22211013603670faaamQPVVQg 式中： 撒料功率，Kwf 撒料量，t/h（如上喂料則 等于喂料量，下部氣流噴進喂料則Q 0，上、下均喂，則應扣除下部氣流帶入） ；65t/h 撒料盤速度，m/s（與轉子速度相近） 。aV 12.5/6zndms 其二是抵消轉子葉片回轉時料幕的阻力，該阻力亦可認為是流體運動對阻礙物的推 力。轉子葉片切割料幕時，相對速度 Ve 近似于 Va。因此所有葉片的總阻力為： （2-6） 20()areFCAg 式中：F轉子葉片回轉時的總阻力，KN FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設計 10 Cr阻力系數(shù)，與 Re有關 A0轉子葉片總面積，m 2，取 3 m2 Ca喂料濃度，kg/m 3，取 3.0 kg/m3 re氣體密度，kg/m 3，取 1.2 kg/m3 Va轉子的線速度，m/s 消耗的功率為 PD (KW) （2- 30()/12raeaCAVFV 7） 阻力系數(shù) Cr: 可以從氣體繞平板運動的原理得出。 根據(jù)流體力學，顆粒的繞流阻力系數(shù) Cr與 Re之間有如下關系：e2413R,;0,;reree 1000

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