選粉機(jī)的發(fā)展與高效選粉機(jī)的誕生(一)
選粉機(jī)是隨干法圈流粉磨技術(shù)的進(jìn)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(xì)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(xì)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(jī)與磨機(jī)組成的圈流粉磨系統(tǒng)。這種選粉機(jī)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(xì)度細(xì)的物料時,效率提高、節(jié)能顯著、細(xì)度調(diào)節(jié)容易、粒度均勻,使水泥質(zhì)量改善。但是,由于當(dāng)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(dāng)時工業(yè)不像今天這樣發(fā)達(dá),能源不及現(xiàn)今緊張,對節(jié)能沒有現(xiàn)在這樣嚴(yán)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(jìn)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(dāng)時認(rèn)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(xì)顆粒,這樣便于與混凝土中作為細(xì)集料的砂子粒度相銜接。從這個觀點出發(fā),反而錯誤地認(rèn)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(jìn)行了大量的研究工作,結(jié)果表明,當(dāng)粉磨細(xì)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(xì)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(xì)度越細(xì),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(xì)度細(xì),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(jī)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(jì)效益更加顯著。 圈流粉磨的廣泛應(yīng)用,促進(jìn)了選粉機(jī)的發(fā)展。從選粉機(jī)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(jī)
這種選粉機(jī)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(jī)內(nèi)循環(huán),利用物料顆粒的離心力和重力不同進(jìn)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(jī)。世界上第一臺斯特蒂文特選粉機(jī)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(jī)著稱于世?,F(xiàn)在全世界有30000臺這樣的選粉機(jī)在工作,最大直徑已達(dá)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(jī)稱為第一代選粉機(jī)。為提高這種選粉機(jī)的使用范圍和效能,國內(nèi)外都進(jìn)行了許多改進(jìn)。為適應(yīng)烘干和冷卻物料的需要,機(jī)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(jī),由于采用尾卸生料磨的烘干能力較差,便采取選粉機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)內(nèi)物料顆粒濃度高,相當(dāng)一部分顆?;ハ喔蓴_,形成弱膠結(jié)體,短路混入粗?;胤壑?,分離困難;
1.3選粉過程中的各種力,在機(jī)內(nèi)很不穩(wěn)定,隨處可變,使分選過程中的臨界尺寸在機(jī)內(nèi)位置不同而有較大變異。選粉機(jī)規(guī)格越大越嚴(yán)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(xì)度,這些都只能在停機(jī)時由人工進(jìn)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(xì)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(xì)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(jī)。
2、第二代一旋風(fēng)式選粉機(jī)
60年代初,西德維達(dá)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(jī)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(jī),其典型代表就是普通的旋風(fēng)式選粉機(jī)。這種選粉機(jī)的特點是空氣在機(jī)內(nèi)外循環(huán),因為它是由維達(dá)格公司發(fā)明的,所以把第二代選粉機(jī)稱為維達(dá)格選粉機(jī)(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(jī);
2.1 .2取消了第一代選粉機(jī)的大風(fēng)葉;
2.1 .3機(jī)體四周安裝6~8個旋風(fēng)筒,提高了捕集細(xì)粉的效率。旋風(fēng)筒也可分開安裝,遠(yuǎn)離機(jī)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(jī)的風(fēng)葉或進(jìn)、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(xì)度,因此細(xì)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(jī)高2~2.5倍。因此,曾有人把這種選粉機(jī)也稱為高效選粉機(jī);
2.1 .7風(fēng)葉磨損?。?nbsp;
2.1 .8整機(jī)振動??;
由于這種選粉機(jī)比第一代選粉機(jī)優(yōu)越,所以,從60年代開始便得到很快的發(fā)展?,F(xiàn)在許多水泥機(jī)械制造公司都生產(chǎn)這種選粉機(jī),目前最大能力可達(dá)500t/h?;旧嫌幸韵聨追N型式:
2.2.1維達(dá)格型選粉機(jī)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(dá)格型旋風(fēng)式選粉機(jī) 這種選粉機(jī)(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(dá)格型旋風(fēng)式選粉機(jī),日本川崎重工業(yè)公司與西德維達(dá)格公司通過技術(shù)合作制造的旋風(fēng)式選粉機(jī),稱為川崎一維達(dá)格型旋風(fēng)式選粉機(jī)。
2.2.4 SKET/ZAB型旋風(fēng)式選粉機(jī),東德德騷(Dessau)公司在旋風(fēng)式選粉機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)了SKET/ZAB型旋風(fēng)式選粉機(jī), 又稱外通風(fēng)式選粉機(jī),除旋風(fēng)筒采用下部帶擴(kuò)散錐以外,其它與維達(dá)格型選粉機(jī)沒有多大區(qū)別。它是把可調(diào)空氣選粉機(jī)選粉與細(xì)粉沉降過程分開進(jìn)行的原理結(jié)合在一個機(jī)組中,其性能與旋風(fēng)式選粉機(jī)基本相同。
為了提高選粉效率和精度,改善選粉機(jī)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(jī),例如丹麥?zhǔn)访芩构狙兄频腃V、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(jī),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(jī);日本三菱(MHI)公司開發(fā)了三菱型空氣選粉機(jī)和三菱型雙重選粉機(jī);帶換向葉片的T型選粉機(jī),空氣噴射式選粉機(jī),風(fēng)動式選粉機(jī),也稱新型旋風(fēng)式選粉機(jī)等等。
最近出現(xiàn)了超細(xì)水泥,比表面積為11000~16000cm2/g,要求1000;0通過16~32μm為篩孔。混凝土的標(biāo)號達(dá)到1400~1600號。這就要求高性能的選粉機(jī)來完成選粉工作,于是出現(xiàn)了各種型式的高效選粉機(jī)和超細(xì)選粉機(jī)。這就是當(dāng)代習(xí)稱的高效選粉機(jī)。
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