第五章炉料的计量及混合.doc

第五章 炉料的计量及混合 第一节 炉料计量装置 焙烧炉料由铬铁矿、纯碱、白云石、石灰石及铬渣组成，为保证正常的氧化焙烧，炉料组分应按准确比例均匀混合。铬盐生产所用的炉料计量装置有容积式及重量式四类，介绍于下。一、容积式计量装置 定量螺旋喂料机为国内常用的容积式计量装置。常用的螺旋直径D为120200mm，螺距S=0.8D，长度一般为0.81.5m。定量螺旋喂料机用调节螺旋转速的方法来调节料量，喂料量G与转速n成直线关系，料量可用下式计算: G=0.785D 2 Sn，kg/min粉料的表观密度及螺旋的填充系数如表5-1所示。表5-1 粉料的表观密度及填充系数粉料表观密度/(kg/m3)填充系数/%粉料表观密度/(kg/m3)填充系数/%铬铁矿纯 碱1.530.637886白云石石灰石1.321.058067定量螺旋喂料机的优点是:结构简单，调节方便，连续操作。但当料仓料面波动或物料密度、湿度等发生变化时准确度受到一定影响。 二、重量式计量装置 自动计量秤为国外铬盐厂常用的计量装置，结构见图5-1所示。轴1上的转鼓2悬挂在秤杆3的左端，秤杆右端挂有重锤4，秤杆的支点为中心支点轴5，转鼓上有制动机构6以免加料时旋转。图5-1 自动计量秤 1轴;2转鼓;3秤杆;4重锤;5中心支点轴;6制动机构;7隔板;8漏斗;9电磁接触开关;10精调装置 转鼓被倾斜挡板7分成A，B两室。加料时加料漏斗8上部的加料阀开启，物料流入转鼓A室内，此时转鼓逐渐下降，秤杆右端向上升起。当流入一定量物料后，转鼓下降至使秤杆右端上撞到秤杆上的电磁接触开关9，使加料阀关闭。此时转鼓的制动机构脱开，由于转鼓内的单向载荷形成转矩，而使转鼓旋转，使A室内的物料倒出。当转鼓卸空后，转鼓自动回升，秤杆右端又下降，使脱离开关上的电磁接触点，因电流中断使进料阀开启，此时转鼓重新被提高到称量位置，并向B室放料。 自动秤带有精调装置10，称量精度为50100g。 一种立波尔型的自动秤的工作性能为:工作次数110150次/h;每斗装料铬铁矿2030kg;白云石3050kg;纯碱1015kg。 自动秤是一种自动的间歇称量装置，具有较高的称量精度，并装有连锁装置同时卸料。当其中一台设备发生故障时，整套装置可自动停下。并带有计数器记录卸料次数，操作比较可靠。 三、微机核子秤计量装置核子秤是利用物质对射线吸收原理制成的。它由源部件（射线放射源和防护铅罐）、秤体支架、射线探测器、速度传感器及微机系统等构成。工作原理示意图见图5-2。图5-2 核子秤的工作原理示意图 放射源稳定地放射出射线，在秤体支架构成的平面内呈扇形照射，物料从秤体支架中间通过，射线的一部分被物料吸收，其余部分穿透物料照射至射线探测器上。射线探测器接收到射线信号后，转变成电信号并经前置放大器放大，变为工业微机可以接收的秤体信号，输入微机进行处理，可以计算出输送物料的流量，从而达到对连续输送物料的计量要求。 将核子秤计量得到的物料流量与给定的物料流量相比较，由工业微机计算出控制电压的大小，将控制信号反馈给速度控制器，控制调节输送机给料量，从而实现多组分物料配比的作用。 核子秤计量不与物料接触，属于非接触测量，适用于各种恶劣工作环境。稳定性能好，动态计量精确度高，计量精度达0.5%2%。适用于螺旋输送机、皮带输送机、链板输送机等多种形式的输送机。其微机功能强，可显示多种监测参数，进行累加、打印、报警和断料振打等操作，且可同时控制多套配料系统。四、电子皮带秤 电子皮带秤可与机械混料或低压吸引式气流混料配套使用。 电子皮带秤由膜盒式荷重传感器、传感信号放大器、电控显示器、悬臂式皮带输送机及电振器组成。电子皮带秤的质量检测部分是悬臂式皮带输送机。空载时，秤体通过调节自重对支点达到平衡，秤架下的荷重传感器不受压力作用，无信号输出。当工作时，因皮带上物料的重力作用，使秤架失衡，传感器受力，输出信号。此信号经放大器放大后，一方面通过转换器换成数学信息，进行瞬时流量显示和积算;另一方面与给定值比较后由调节器输出调节信号，通过控制器反馈控制电振器的下料量，而达到定量给料的目的。 适用于铬盐生产的DCM型电子皮带秤的技术性能指标见表5-2所示。表5-2 电子皮带秤技术性能指标 项 目 型 号DCM 1500.25DCM 150-0.5DCM 1501.0 额定给料量(th) 荷重传感器型号 皮带宽度mm 皮带速度(ms) 配用电振器 0.180.9 CHM 12.5 500 0.032 GZl 0.361.8 CHM 12.5 500 0.128 GZl 0.723.6 CHM 15 500 0.128 GZI 电子皮带秤计量精度较高，运转可靠，可进行产量积算，是一种新型的电子连续计量和定量控制设备。 第二节 混合设备及混合流程 国内铬盐生产常用的混合设备主要有:螺旋带式混合机、空心螺旋叶片混合机及气流混合等数种。 一、螺旋带式混合机螺旋带式混合机为一种间歇操作的混料设备，结构见图5-3所示。图5-3 螺旋带式混合机 1电动机;2减速机;3传动齿轮;4轴;5填料箱;6外螺旋带;7内螺旋带;8进料口;9轴承; 10壳体;11出料口;12支架 外壳为圆底槽体，空心轴上装有两圈外螺旋带及一圈内螺旋带。轴旋转时外螺旋带将物料推向轴的一端;内螺旋带则将物料推向相反的另一端，使物料在槽体内做轴向移动。此外由于轴的转动，物料同时也作圆周运动。螺旋带式混合机的技术特性为: 槽体尺寸 2m1m1.15m 最大装料系数 50% （长宽高） 轴转速 38r/min 总容积 2m 3 电机功率 7.5kW图5-4 空心螺旋叶片 二、空心螺旋叶片混合机 空心螺旋叶片混合机为连续混合设备，叶片结构见图5-4所示。 常用螺旋带的外径为250mm。为将物料均匀混合，螺旋带的有效混合长度不宜短于2m。 空心螺旋叶片混合机的技术特性为: 螺旋叶片外径及内径 250/150mm 轴转速 36r/min 螺旋螺距 200mm 螺旋带长度 不短于2m 填充系数 15%25% 电机功率 24kW空心螺旋叶片混合机是连续操作设备，因此要求各种原料按比例连续准确喂入。空心螺旋叶片混合机常与定量螺旋喂料机配套使用。混合工艺流程如图5-5所示。图5-5 空心螺旋叶片混合工艺流程图 1料仓;2定量螺旋机;3螺旋输送机;4空心螺旋叶片混合机;5斗式提升机;6料仓;7喂料机 空心螺旋叶片混合机的优点为结构简单，连续操作，均匀度也较高。缺点为系容积式计量，当喂料准确度产生变化时会影响炉料的组分。 三、低压吸引气力混料装置 粉料在气力输送过程中，由于气体流速较大，流动状态紊乱，物料在管道内不断摩擦、碰撞，可使物料得到均匀混合。只要将各种粉料按比例连续定量喂入气流管中，就能同时达到输送及混合的目的，而不需另装混料设备。 1.低压吸引气力混料工艺流程 见图5-6所示。料仓1中的粉料经定量螺旋喂料机2喂入气流输送管3，经旋风卸料器4进入混合料仓5，再经喂料机6进入回转窑。气流在旋风卸料器中卸出粉料后，进入扩散旋风分离器7，在此分离出的粉料经锁气阀3卸入混合料仓。气流最后经脉冲除尘器9进一步除尘，然后经离心风机10排至大气。图5-6 低压吸引气流混料工艺流程图 1料仓;2定量螺旋喂料机;3气流输送管;4旋风卸料器;5混合料仓;6定量螺旋机; 7扩散旋风分离器;8锁气阀;9脉冲除尘器;10排风机 2.低压吸引气流混料工艺参数的选择及计算。 （1）原料粒径及表观密度 原料粒度及表观密度见表5-3。表5-3 原料粒度及表观密度 原料 筛余量通过325目 34m 325目43m 200目43m 150目104m 100目150m 80目175m 48目295m 38目380m 12目1.5mm 表观密度 (kgm3) 铬铁矿 白云石 石灰石 铬渣 纯碱 其余量 其余量 其余量 其余量 其余量6.42.653.756.90.151.0516.909.5028.201.5024.351.951300140011001200950110011001200600700 （2）气流速度 气流速度关系到气力装置的经济性。为防止物料在管道内停滞及堵塞，气流速度应高于临界最低风速;反之，气流速度过高则压力损失增大。根据工厂数据实测结果:负载状态输送管所需最小风速为20m/s，正常风速u a 为23.8m/s，负载状态风速比空载状态风速低10%左右。 (3）混合比 单位时间内输送物料重量W s 与所需空气重量W a 之比称混合比 s ，可用下式表示: s =W s /W a 风量一定时，混合比愈高，装置输送能力愈大，但输送阻力也随之增加。混合比由物料的物理性质、输送距离、气源机械等因素所定。对于低压装置混合比以1.62.0较宜。 （4）风量和管径 理论风量Q a /（m 3 /h）由输料量W s 、混合比 s 和空气重度 a 算出（标准状态时空气重度为1.29kg/m 3 ）。由Q a 及u a ，可算出管径D，m:D= 4Q a /3600u a （5）系统压力损失 系统压力损失p 总 由物料加速损失、输料管压力损失、除尘器的压力损失及排空管压力损失组成。a.物料加速压力损失p 加速 : 物料加速压力损失，可用下式算出; p 加速 =（c+ s ）( a /2g) u 2ac为供料方式系数，c=110。初速为零，用回转供料器或定量螺旋机供料时取其低值。b.输料管压力损失p 管道 : 直管部分可由输送纯空气时的压力损失p a 乘以系数a得出。p a = a (L/D)( a /2g)u 2a p 直管 =p a a式中，a为压损比，系由实验确定，推荐公式为:水平管a 水平 =30/u a +0.2 s垂直管 a 垂直 =(250/u 3/2a )+0.15 s表5-4 输料弯管当量长度 （90）弯管曲率半径R/D461020当量长度，L当量48510610810 斜管取两者平均值。 弯管按当量长度法折算成当量长度L 当量 后计算。 输送粉状物料时当量长度按表5-4推荐的资料换算。 c.除尘器的压力损失p 除尘 对旋风卸料器及旋风除尘器p 除尘 =（ a /2g）u 2i 旋风卸料器的阻力系数可用下式算出:=（KA D）/（d 2 L+H）式中u i 进卸料器入口速度，m/s;K 无因次常数，取30;D 卸料器圆筒部直径，m;d 卸料器出口管直径，m;A 卸料器入口面积，m 2 ;L 卸料器圆筒部长度，m;H 卸料器圆锥部长度，m。d.排空管压力损失p 排空p 排空 = 0 （L/D）（ a /2g）u 2a 由上，管路总压力损失为p总=p加速+p水平+p垂直+p斜管+p弯管+p卸料+p除尘+p袋滤+p排空 实际选用风机时应考虑漏风，风量应比理论量增加20%30%，风压应增加10%20%。低压吸引气力混合装置实例: 输送料 3000kg/h 输料管气速 23.8m/s 混合比 1.6kg物料/kg 空气输料管直径（外径壁厚）159mm4.5mm 空气量 1537m 3 /h 各段压力损失/mmH 2 O（1mmH 2 O=9.8kPa） 压力损失部位 计算值测定值压力损失部位 计算值测定值水平管11.1m205 170400mm扩散旋风分离器 58 70 （包括物料加速损失） 垂直管5.7m96 100 36袋脉冲除尘器 120 140 下弯管 5690空气管200mm,长度3.3m 10 上弯管和斜管 98 90排气损失 5 500mm旋风卸料器156 60 离心风机 型号8-18-11NO6风压 825mmH 2 O（1mmH 2 O=9.8kPa） 风量 2560m3 /h 功率 13kW 各级除尘效率 第一级旋风卸料器 91.3%第三级脉冲袋式除尘器 99.77% 第二级扩散旋风除尘器 73.9% 尾气含尘量 0.081g/m 3 （标） 低压吸引气流混料流程简单，混合均匀度较高，操作环境较好。 除上述混料装置外，尚有真空气流混料装置，粉料借真空吸入气流混料器后在流态化状态下进行混合。混合均匀度较好，但系间歇操作，功率消耗较大。 第三节 计量准确度及混合均匀度 炉料的质量决定于计量准确度及混合均匀度。计量准确度及混合均匀度一般以炉料中Na 2 CO 3 或Cr 2 O 3 的含量表示。 含碱准确度为炉料实际含碱量（测定值）与理论含碱量（计算值）之比，可用下式表示: 含碱准确度=（实际含碱量/理论含碱量）100%含碱准确度工业指标定为（1005）%。混合均匀度为混合料中某一组分对它的平均值的偏离程度，偏离愈小，均匀度愈高。为准确反映混料装置的均匀程度，必须排除物料计量误差及物料组分波动等因素。混合均匀度常用数理统计方法中的均方根差及标准偏差来表示。设一组试样中Na 2 CO 3 含量（或Cr 2 O 3 含量）的均方根差为，则为: n _ = （1/n） （x i -x） 2i=1式中 n 试样个数;x i 每一试样中Na 2 CO 3 含量，%;x 本组试样中Na 2 CO 3 平均含量，%。标准偏差s为: s=/ x 它是衡量一组数据中每一试样观测值的相对离散程度的特征数。混合均匀度可用下式表示:均匀度=（1-s）100%不同混料装置的标准偏差及均匀度见表5-5所示。表5-5不同类型混料装置混合的标准偏差及均匀度(以混合料中含Na 2 CO3 %为依据) 试样 螺旋带式 空心螺旋叶片 低压吸引式 真空气流式xi (xi)2 xi(xi)2 xi（xi)2 xi (xi)2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14.55 15.06 15.15 13.53 14.41 14.60 15.69 13.62 14.31 15.33 14.55 14.38 0.0025 0.2116 0.3025 1.1449 0.0361 0.0000 1.1881 0.9604 0.0841 0.5329 0.0025 0.0484 13.99 14.30 14.09 13.15 13.52 14.04 13.62 14.10 13.68 13.89 13.57 12.95 0.0625 0.3136 0.1225 0.3481 0.0484 0.0900 0.0144 0.1296 0.0036 0.0225 0.0289 0.6241 17.58 18.72 17.99 17.75 17.58 17.70 0.0961 0.6889 0.0100 0.0196 0.0961 0.0361 总计 175.18 4.5136 164.90 1.8082 107.32 0.9468 平均 14.60 0.3761 13.74 0.150 17.89 0.1578 0.6133 0.3882 0.3972 s 4.20 2.83 4.46 2.22均匀度 95.80 97.17 95.54 97.78 第四节 影响混合均匀度的因素 影响混合均匀度的因素除与混合装置的结构有关外，尚与物料的物理性质、颗粒尺寸及几何形状有关，此外在一定程度上受操作方式的影响。 1.粉料颗粒形状 粉料颗粒形状可影响物料流动性。颗粒形状由物料性质及粉碎方式所定。球磨机易形成球状颗粒，悬辊式磨机形成的颗粒形状以片状为主。光滑的球粒比粗糙的不规则颗粒易于流动，在一定程度上影响了混合均匀度。 2.物料颗粒尺寸 各种物料的颗粒尺寸基本一致，偏差幅度范围愈小，则愈易均匀混合。当物料颗粒尺寸差距过大时，物料在混合过程中易产生分层作用。尺寸小