磨机卸料溢流锁风阀的设计和应用

来源:
发布时间:2017年6月17日
    漏风是水泥厂粉磨系统普遍存在的问题。系统漏风不仅造成辅机设备的规格增大,增加投资及营运费用,且会影响系统运行工况,系统产量降低能耗增加。引起漏风的原因除系统工艺需要(如风量调节装置等)不可避免外,主要是由于设备密(锁)封装置性能及安装使用不当等引起。
   在磨机参与的粉磨系统中,磨尾锁风良好与否,直接影响磨内通风和粉磨性能。因此,选择良好的锁风装置是解决漏风问题的关键。南京水泥工业设计研究院开发设计的磨机卸料溢流锁风阀,具有原理先进,结构简单等特点,是较为理想的锁风装置之一,已在多家水泥厂使用,总的来说效果良好,但也有一些厂家达不到预想的效果。对此,我们经过调查和分析后认为,主要是用户对该装置原理、结构缺乏了解,加上安装、使用不当所致。下面就该装置的结构、原理、主要参数的确定及应用中应注意的事项等作一介绍,供读者参考。

    1 主要结构及其作用

    锁风阀主要由阀体、检修门、调整板和充气箱组成。阀体由中间一固定隔板将其分成Ⅰ、Ⅱ室,使流化床形成U型结构,达到锁风的目的。检修门主要用于对调整板进行调整和锁风效果的检测。调整板主要用于对料流速度的控制和铁渣的清理。充气箱由透气层、多孔板等组成,将来自罗茨风机的气体均匀分配对流化床底部充气,并使其上部的物料形成流化床状态。为了使料渣、铁渣等粗颗粒及时地排出,充气箱应与水平成不小于30°角布置。

    2 工作原理

    溢流锁风阀是采用流态化技术设计的。按固定流态化形成的过程,一般将其分为固定床、流态化床和连续流态化床三种状态。图2表示在三种状态下,颗粒层的空隙率ε,流体通过颗粒层时的流速u′f和流体的阻力损失△P的变化情况。在流化床状态下,流态化床的床层高度随空隙率ε的升高而增大,但流体穿过床层的实际流速u′f和流态化床的流体阻力(忽略器壁效应的影响)却维持不变。

    由流态化床的特性可知,料流稳定流动的条件应满足下式:

    F+(L-L)·ρ·g+(P-P)-V·ξ·ρ/2=0(1)

    式中:F--单位面积上物料的冲力,N/m

         L1、L2--Ⅰ、Ⅱ室有效料高,m;

         ρ--气化后物料容重,kg/m

         P1、P2--Ⅰ、Ⅱ室料面上部静压力,N/m

         V--料流流动速度,m/s;

         ξ--流动阻力系数,取决于Ⅰ、Ⅱ室之间的通道截面积、充气情况等因素;

         g--重力加速度,g=9.8m/s

    同样,在平衡时,流体通过流态化床的压力降△P,可根据床层受力分析得出:

    △P=L·(1-ε)·ρP·g=L·ρ·g      (2)

    式中:△P--流态化床的压力降,Pa;

         L--流态化床的高度,m;

         ε--流态化床的空隙率。

    由(2)式可知,在压力降近似等于单位面积床层的重量,也即是床层的静压力降与其气流速度无关。溢流锁风阀就是利用这一流态化床的料柱阻力来达到锁风的目的。因此,锁风的条件为:

    (L-L)·ρ·g≥P-P

    3 主要工作参数的确定

    溢流锁风阀的主要工作参数包括风压、风量和排料能力,现分述如下。

    (1)风压。来自罗茨风机并鼓入溢流锁风阀的风要克服三种阻力,一是有效流态化床的料层阻力,其值相当于单位面积上料粉的重量;二是Ⅰ、Ⅱ室隔板以下的料层阻力(包括铁渣等的影响);三是透气层及进气管的阻力。实践证明,实际有效锁风用的料层阻力占整个供风压的比例很小,因此,不论要求锁风压力是否有变动,对风机选用的供风压力影响很小。从丹麦FLS公司提供的有关资料可知,要求入充气箱入口的压力为20kPa,而我国有关院所的实验数据为(10~25)kPa。因此,建议实际选用风机时,要求的供风压力为(20~30)kPa即可。

    (2)风量。从流态化床的形成条件可知,合适的截面上升风速是必需的。在一定的风速范围内,风速的大小又和排料能力有关。因此,风量与单位透气面积的大小有关。表1为部分单位的设计参数。结合实际使用情况,笔者认为溢流锁风阀的风量选用以每吨料粉(0.35~0.40)m范围较为合适。

    (3)排料能力。排料能力取决于料流速度和料流通过的截面面积等。料流通过的截面面积是容易确定的,从式(1)可知,料流速度与流动阻力系数ξ有关,而ξ又与锁风阀的几何尺寸、物料性质、充气情况等因素有关,因此,按此计算较为复杂。根据有关院所的试验研究认为,排料能力可以按单位充气面积内通过的物料量来估算,即排料能力可按(400~800)t·h-1·m2选取。

    4 使用中应注意的几个问题

    使用时除应了解溢流锁风阀的结构和原理外,还应注意下列几个问题:

    (1)安装前应检查透气层是否有损坏,或受雨水浸泡等现象。若存在,则应消除,以免造成串风或堵塞。罗茨风机离溢流锁风阀较远时,连接管道一定要加支撑,以防产生振动。

    (2)开始使用时,注意观察料流的情况,通过调整板调整料流通过的截面大小,实现对料流速度的控制。

    (3)当L1和L2值太小时,料床可能被气流穿透或吹跑,达不到锁风目的。因此,在磨机运转之初或系统不正常时,有可能发生此现象,加以注意。

    (4)通过溢流锁风阀顶部的检修门来检测锁风效果,若此处处于微负压状态,则表明锁风良好;反之,则需调整。

    (5)对溢流锁风阀出口侧的调整板调整时,既不能将下部通道全部封死,以免长期运转后,铁渣等将料流通道堵塞。但也不能太大,以防止料流短路,影响锁风。