FX型涡轮式粉煤灰分选机原理及优化设计.doc

FX型涡轮式粉煤灰分选机 目前国际上气力分选技术分为两种流派，一种是以美国GE公司为代表的涡壳式分选机，产生于二次世界大战以后，在国内主要的生产厂家有杭州、西安、南京等；一种是以日本三井为代表的涡轮式分选机，在国内主要的生产厂能建方大，产生于八十年代未，九十年代初，代表着气力分选技术发展的新趁势，这一结论得到了国内外专家的一致首肯。能建方大研发的大型高效涡轮式气流分选机拥有国家专利。工作原理：气灰混合物进入涡轮式分选机的分级筒后，受到两种力量的作用，一种是分级筒由旋流产生的离心力，这种力量将粗颗粒甩向筒壁并掉入粗灰库；另一种力量是由涡轮旋转产生的气动阻力，将细灰从涡轮叶片之间提取向上，经过旋风分离器掉入细灰库。同时二次风在分级筒内将下降的气灰混合物再次向上托举，使一部分介于粗细之间的气灰混合物再次进入分选程序，这就是涡轮式分级机分级精度高、效率高的原因。系统配置及布置：具有原灰库的，从原灰库下取灰，闭式循环系统。具有原灰库的，从原灰库下取灰，开式系统，尾气进入电除尘前端烟道。不具有原灰库的，多点直抽，闭式循环系统。不具有原灰库的，多点直抽，开式系统。主要技术优势1996年以来，能建方大引进日本的关键技术，在中国科学院力学研究所、中南大学、湖南大学专家教授的大力支持协助下，精心研制开发了FX型大型高效、精密强制气流分级机，该机型吸取国内外同类型设备的优点，特别适用于电厂原灰细度和烧失量波动范围大，技术改造场地小，配套控制系统性能要求高等中国国情，是电厂粉煤灰分选的理想专用设备，并取得国家专利。特别是2000年底以来,我们在中国科学院力学研究所的指导下，深入全面地分析了国内外分选机设备的现状和运行状况，配合公司全面推行ISO9000质量管理和保证体系，对分选机系统参数和运行工况进行了全面的优化设计，最终推出了FXV型分选机及系统。具备每年设计、制造、安装分选系统设备15套的能力。1、调节手段灵活：主风机、主风阀开度、分级机叶轮转速、二次风阀开度、调节管(布袋除尘器)调节正负零点位置。2、分级精度高，45pm筛余量可在120任意位置可调，正负误差不超过个百分点。3、分级效率高，分级效率可在80以上，比涡流式分级机至少高10个百分点。4、适用性强，原灰状况细度不均匀，下灰量不均匀对成品灰品质没有影响。5、处理量大，每小时1050T均可，因采用强制涡流离心分离技术，特别在大处理量上有着较大的优势。可为多种装机容量的电厂匹配。6、操作简单，全部可在操作盘上用数字控制，一般工人只需培训半天，只要严格按照程序操作，即可熟练上岗，无须凭积累经验操作。7、耐磨，从设计原理和系统运行参数的设计方面就充分考虑了耐磨防磨，同时对系统易磨损部位如风机的围板衬陶瓷片，叶轮加厚，堆焊，分级机分级筒装可拆换耐磨铸钢块，叶片的倾角，弯头的转弯半径设计制造等均从最不易摩损出发进行考虑，弯头采取内衬陶瓷片，外部增厚等耐磨措施。8、投资省，涡轮式分级机分选系统，不需要在主风机和旋风分离器之间设置电除尘器与其它除尘设备，因而省却不少投资。FX型涡轮式粉煤灰分选机原理及优化设计近年来，随着粉煤灰综合利用的蓬勃开展，各种粉煤灰分选技术和厂家如雨后春笋般出现。但是究竟哪种技术先进，哪种技术有效，众说纷纭。为了给厂家提供一个清晰明确的概念，我们特从理论到实践上，对各种粉煤灰分选技术作一比较：1、分选技术需要解决的三大难题长时期以来，人们对粉体的粒径存在粗细分级的需要，而在分级技术发展的过程中，人类经历了机械振动筛、重力沉降、惯性分离、离心力分选几个阶段。这些阶段显示了粉体分选技术发展的进程，而这个进程需要解决的问题紧紧围绕在三个方面：1）如何在获得有实际意义的工业处理量的基础上，尽量提高分级效率。如果仅仅处理微量粉体，振动筛或手工筛即可获得满意的结果，但如果每小时处理几十吨，要想获得较好的分选效率就是一个难题。2）如何在高效率的前提下，获得稳定的产品质量，即获得高分级精度，把不需要的大颗粒排除在产成品之外，使产成品粒度波动最小。3）如何达到大处理量，高精度，又能够随着人们的意愿进行有效的控制，尽量减少设备的随意性。当然围绕上述三个问题发展分选技术的一个前提条件是设备必须具有耐磨性，即具有较长的使用寿命，也就是具有较大的投资使用价值。2、涡壳式分选机与生俱来的弱点： 以美国GE公司为代表的涡壳式分选机，属于惯性分离，（其分选原理及原形参见图一）它是介于重力分离和离心分离之间的一种分离技术。其原理是物料随气体流动时突然改变流动方向，使颗粒获得惯性离心力而分离，它可以通过一系列档板来调节物料与气流的方向，从而获得大小不同的惯性离心力。但由于惯性分离介于重力分离和离心分离之间，从数学模型看，颗粒在重力分离状况下的沉降速度ds2(s-)gVg= 其中ds为粒径，s为密度较小的颗粒，为介质18密度。而颗粒在离心力分离状况下的分离速度ds2(s-)VtVt2Vc= =Vg 18RRg 其中R为叶轮半径，Vt为叶轮轮旋转时产生的切向速度。由数学模式得知，离心分离速度要比重力分离速度大Vt2/Rg倍。而涡壳式分选机介入重力分离与离心分离之间，因此其分离效率必然大于重力分离而小于离心分离。涡轮分选机结构示意图如下： 从实践中，我们也可以测知，在涡壳式分选系统，当原灰45m筛余量在50-35%之间时，经过分选的粗灰的细度是45m筛余量50-65%，粗灰中裹带的细灰仍有50-35%，因此分选效率最高为70%。而且涡壳式分选机精度无法控制，成品灰细度在3-5个百分点波动。其控制调节则需通过手工调节档板角度实现，档板磨损后，调节即无法实现。3、涡轮式分选机的优点：从离心分离优于以往任何一种分离的理论出发，上个世纪九十年代前后，日本、德国的专家们开发出一种带旋转涡轮，并配有变频调速的离心式分选机。配合风机风门的控制，二次风的引入，变频调速给料机的配置，这种系统就控制了分选过程的三个参数：叶轮转速，空气流量和灰的流入速率。其中主要是叶轮转速，切割粒径和转速之间存在着如下关系：ds=k/v，其中v是速度，k是系数。涡轮式分级机的工作原理是：气灰混合物经过气灰混合器均匀雾化后，负压送至分选机，在分级筒中，粉煤灰颗粒受到离心力Fc（与颗粒直径的立方成正比）与气动阻力Fd（与颗粒的直径成正比）的双重作用。细颗粒由于FdFc而穿过涡轮叶片到旋风收集器经收集成为成品。粗颗粒由于FdFc而沿分级筒筒壁落入粗灰库。在涡轮式分选机中，颗粒由于雾化程度比涡壳式好，在分级筒中受到两种力的作用及二次风的作用，其运动轨迹比在涡壳式分选机中停留的时间长，运动较为充分，因而被粗灰裹带下落的细灰量很少，因而其分选效率一般可达到85%以上。而且由于增加了一个旋转叶轮，叶轮叶片之间的间隙形成一个动态的分级筛，只有符合细度的颗粒才能通过动态筛，叶轮旋转越快，能通过动态筛的颗粒越小，相对的旋转速度对应相对的成品灰细度。因而使分级后形成的产成品精度很高。一般产成品45m筛余量波动不超过1个百分点。而且由于旋转涡轮的作用，气灰混合物在分级筒内形成有序运动，因而可以处理很大量的物料（目前最大每小时处理50t），而不影响其效果。最后，由于叶轮转速，风量及灰的流速均为可调，其控制也变得可在控制表盘上通过数字调控，从而实现了对处理量，质量的可控性。至于耐磨问题，分选主机内的旋转涡轮因其旋转方向与分选灰的进口方向为同一方向，而旋转涡轮的旋转速度与分选系统内气灰流速的相对速度仅为57米，分选机叶轮转速只有150-300转，因此这样低的运行速度也就不可能对旋转涡轮产生很大的磨损，并不象某些因不了解该分选原理的人担心的那样，说什么该涡轮只能工作不到半年时间就要更换，事实是该涡轮到目前为止已有运行7年以上还没有进行过更换的记录，系统其他部位的磨损由于一系列耐磨处理，也比涡壳式要好。涡轮式分选机及高效旋风分离器气灰混合器的主要性能指标涡轮式分选机大型高效涡轮式气流分级机是方大独立研制、自主开发的专利产品，专利号：ZL 00 2 24931.6，被湖南省科学技术厅认定为高新技术项目，该分级机采用了先进的涡轮分级结构，创造性的设计了调速、控制装置，实现了运行参数的适时调整，从而使涡轮形成精确的强制涡流，干灰在分选室中随涡流绕2-3圈后，细灰随气流从分级机上部进入旋风分离器，粗灰经二次风托举再分选后落人粗灰库，分选室为可控有序流场（不同于一般传统的涡壳式分级机中的紊流，干灰在分选室中停留时间过短，分级效率较低），受外界因素影响小，使成品灰品质波动小，精度范围可控制在1%以内，调节更加灵活方便，适用多种粒径的分级要求（1-20%任意无级可调），因干灰在分选室中停留时间较长，能充分分离粗、细灰，大大减少了粗细灰包裹现象，提高了分选机的分选效率。根据摩擦学原理和冲刷磨损的特点，能建方大分选系统采用切向进料，涡轮转速与风向相同，相对速度仅为5-7M/S，使粉体与设备磨损相对较小，分选室耐磨块采用螺栓连接，并设检修门，能非常方便的进行耐磨块的更换，经过多年实践，和设备的不断改进，涡轮式气流分级机的使用寿命可达到10年以上，成功地解决了该行业的一个重要难题-分级机磨损问题，大大的提高了设备的使用寿命。分选主要调节手段：1）.分选机涡轮转速可通过变频器对分级机电机实现无级调速；2）.系统风量可通过高压离心风机进口调节风门进行调节；3）.可通过分级机的二次风门进行调节； 4）.可通过系统设置的调节门进行调节；系统在正常运行时，只需通过对分级机涡轮转速的调节，即可确保成品灰细度（45m方孔筛筛余）达到在120%范围内的任意粒级要求。型号：FX单机处理量：1050吨/小时分选效率： 85%成品灰细度调节范围： 120%（45m方孔筛余量）涡轮调速电机功率：7.515KW/台整机重量： 5100 外型尺寸： 24605170 分级机使用寿命： 50000 小时主要部件材质：轴40cr，耐磨块M13， 筒壁 Q235。气流速度： 17.021.0 m/s平均灰气比： 0.81.1 /高效旋风分离器高效旋风分离器是我公司研制的新一代产品，在粉煤灰气固分中，能建方大首创双旋风分离技术，取消了旋风分离器与主风机入口之间的除尘器，既节省了除尘器的投资成本，也减少了其维护费用，其原理是利用含尘气体沿切线方向进入旋风筒时所产生的离心力，使粉尘从气体中分离出来，下料口设高效电动锁气器并加装锁气阀，可有效的防止卸灰时漏气，保证了旋风分离器的分离效率达到95%以上，同时，有效隔离分选系统与库內之間的气流互串，保证分选系统不受灰库內气压影响使灰順利排入灰库对旋风分离器采用了加厚等耐磨处理，在易磨损部位，加衬耐磨陶瓷片，使用寿命达50000小时以上。型号： XFV旋风分离器效率： 95 %整机重量： 17002 外形尺寸：1650 8100 旋风分离器使用寿命：50000 小时气灰混合器 气灰混合室是能建方大独创的分选系统气灰混合装置，它能使系统需要进行分选的原灰充分均匀地与输送灰的气体混合成雾状，由于需要分选的原灰被充分的均匀雾化后，因此能较大的提高系统的分级效率。系统的气灰混合器是装在原灰库下灰口，原灰通过原灰库底定量锁气卸料装置将原灰输送到气灰混合器，其雾化过程是这样的：气灰混合器内的结构是由规格不一的导流板组成，成梯形状，系统内的空气运行到此位置时，由于受到梯形板的阻力，系统的流速陡增，形成一股较强的气流，再加上导流板的作用，产生一种有序流，引导进入混合器的原灰成气灰幕状分布，从而使气灰能均匀成雾状混合并经系统的管道输送至分级机进行粗细分离。产品性能、结构特点、采用技术与涡壳式分选机对比序号项目名 称GE类型涡壳式分选机国内改进型能建方大FX型涡轮式分选机1磨损直接冲刷档板，易磨损；后壁部分粘贴陶瓷，但热涤易脱落，后患大、更换难。切向进料，涡轮转向与风向相同，相对速度为5-7M/S，相对磨损，寿命长。螺栓联接耐磨块M13，有检修门，易更换。2调节1、上、下导流板调节、调节范围较小。2、手动、凭经验控制。调节涡轮转换，调节范围大；在控制室内改变变频器参数，数字化控制，连续调节。3粒度进料靠自然涡流；分选室中为紊流状态，精度难控制。进料靠强制涡流；2、分选室中为可控有序流