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畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書
課題： FXS900組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計
專 業(yè) 過程裝備與控制工程
學 生 姓 名 周 智 洋
班 級 B裝備032
學 號 0310140153
指 導 教 師 咸 斌
專 業(yè) 系 主 任 劉 平 成
發(fā) 放 日 期 2007年 3月 16 日
一、設(shè)計內(nèi)容
為圈流粉磨設(shè)計FXS900組合式選粉機總體及雙出風口分離器，主要內(nèi)容有：
1. 總體方案設(shè)計
1) 根據(jù)風量及循環(huán)負荷、料氣比等條件設(shè)計分離室直徑、轉(zhuǎn)子直徑、分離
器直徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)；
2) 編制選粉機結(jié)構(gòu)參數(shù)程序，能形成系列產(chǎn)品設(shè)計能力。
2. 工藝設(shè)計:按FXS900組合式選粉機能力選配球磨機及其他設(shè)備進行圈流粉
磨系統(tǒng)的工藝設(shè)計計算。
3．結(jié)構(gòu)設(shè)計：雙出風口分離器設(shè)計，確定雙出風口分離器各部分結(jié)構(gòu)尺寸。
4．圖樣設(shè)計：FXS900組合式選粉機總裝圖及總圖部分零件圖; 分離器全套設(shè)
計圖樣。
二、設(shè)計依據(jù)
1．課題來源：市場需求,新品開發(fā)；
2．產(chǎn)品名稱：FXS900組合式選粉機；
3．粉磨對象：425礦渣水泥,臺時能力36 t/h；
4. 產(chǎn)品細度: 比表面積≥330㎡/㎏；
5 通過量: 65t/h；
6 選粉效率：η≥80%；
7. 系統(tǒng)總阻力≯1.7kPa。
三、設(shè)計要求
1．總體方案設(shè)計應(yīng)有兩種以上方案比較和選擇；
2．產(chǎn)品細度應(yīng)能根據(jù)要求調(diào)整方便；
3．系統(tǒng)不應(yīng)漏風,在旋風分離器內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)正壓點；
4．工藝設(shè)計應(yīng)保證各分離器上下出風口匯交處壓力平衡,減少紊流損失；
5．設(shè)計圖樣總量：折合成A0幅面在4張以上；
工具要求：應(yīng)用計算機軟件繪圖；
過程要求：裝配圖需提供手工草圖；
6．畢業(yè)設(shè)計說明書按照學校規(guī)定的格式規(guī)范統(tǒng)一編排、打印，字數(shù)不少于1萬
字；
7．查閱文獻資料10篇以上，并有不少于3000漢字的外文資料翻譯；
8．到相關(guān)單位進行畢業(yè)實習，撰寫不少于3000字實習報告；
9．撰寫開題報告。
四、畢業(yè)設(shè)計物化成果的具體內(nèi)容及要求
1、設(shè)計成果要求：
1）畢業(yè)設(shè)計說明書 1 份
2）FXS900組合式選粉機總裝圖及總裝圖部分零件圖 1 套
3）FXS900組合式選粉機分離器部裝圖及全套零件圖 1 套
4) 與FXS900組合式選粉機相應(yīng)的圈流粉磨系統(tǒng)工藝流程圖 1 張
2、外文資料翻譯（英譯中）要求：
1）外文翻譯材料中文字不少于3000字；
2）內(nèi)容必須與畢業(yè)設(shè)計課題相關(guān)；
3）所選外文資料應(yīng)是近10年的文章，并標明文章出處。
五、 畢業(yè)設(shè)計（論文）進度計劃
起訖日期
工作內(nèi)容
備 注
3月17日～3月18日
布置任務(wù)
3月19日～4月1日
調(diào)查研究，畢業(yè)實習
4月2日～4月15日
方案論證，總體設(shè)計
4月16日～4月30日
技術(shù)設(shè)計（部件設(shè)計）
5月8日～5月23日
工作設(shè)計（零件設(shè)計）
5月24日～6月7日
撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書
6月8日～6月10日
畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯
6月11日～6月18日
修改資料
6月19日～6月21日
評閱材料
6月22日～6月24日
畢業(yè)答辯
6月25日～6月28日
材料整理裝袋
六、 主要參考文獻：
[1] 朱昆泉，許林發(fā).建材機械工程手冊[M].武漢: 武漢工業(yè)大學出版社，2000.
[2]方景光.粉磨工藝及設(shè)備[M].武漢：武漢理工大學出版社，2002，8.
[3] 江旭昌.高效選粉機[M].國家建材局技術(shù)情報研究所,1993， 9.
[4] 楮瑞卿．建材通用機械與設(shè)備[M].武漢：武漢工業(yè)大學出版社，1996，9.
[5] 王仲春.水泥工業(yè)粉磨工藝技術(shù)[M].第2版.中國建材工業(yè)出版社,2000, 6.
[6] 劉平成.K型內(nèi)循環(huán)選粉機的原理及其應(yīng)用[J].四川水泥,2005,(04):25-27.
[7] 王仲春.高效籠式選粉機的選型計算[J].水泥技術(shù),2006,(03):25-29.
[8] 倪文龍.綜合治理立窯煙塵和有害氣體的組合分離器研究[J].環(huán)境污染治理技術(shù)
與設(shè)備,2006,(11):134-137.
[9] 王磊明.O-SEPA高效渦流選粉機的應(yīng)用和發(fā)展[J].江西建材，2006，（02）:16-19.
[10] 趙鋼.三分離選粉機應(yīng)用實例[J].四川水泥，2006，（05）:26-27.
[11] 倪文龍.雙出風口旋風分離器的研究與應(yīng)用[J].礦山機械，2006，（10）:53-55.
[12] 劉鐵忠.TLS系列組合式選粉機的開發(fā)[J].水泥技術(shù)，1999，（01）：19-20.
七、其他
八、專業(yè)系審查意見
系主任：
年 月 日
九、機械工程學院意見
院長：
年 月 日
6
畢業(yè)實習報告
專 業(yè) 過程裝備與控制工程
學生姓名 周 智 洋
班 級 B裝備 032
學 號 0310140153
指導教師 咸 斌
完成日期 2007年4月1日
實 習 報 告
一、 概述
我國現(xiàn)行的教育體制，使得通過高考而進入大學的學生動手實踐能力比較薄弱。因此，處于學校和社會過渡階段的大學就承擔了培養(yǎng)學生實踐能力的任務(wù)。而就畢業(yè)實習本身來說，它是一門專業(yè)實踐課，是機械類各專業(yè)學生學習了各門專業(yè)課程之后，在進行畢業(yè)設(shè)計或畢業(yè)論文時必不可少的實踐教學環(huán)節(jié)。
由于我們所學專業(yè)是建材機械方向，與我們平時接觸的機械行業(yè)有很大差異。課堂教學雖然讓我們了解了水泥生產(chǎn)工藝及其相關(guān)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和原理，但是缺乏直觀的印象。因此，本次實習的目的是：加強對所學專業(yè)理論知識的理解，能夠理論聯(lián)系實際，并為畢業(yè)設(shè)計積累實踐經(jīng)驗。
本次實習在老師周密的安排下，克服了時間緊、任務(wù)重、實習廠家數(shù)量有限、設(shè)備種類有限、師資力量相對薄弱等缺陷，采用先總后分的實習方法，使同學們對整個水泥工藝生產(chǎn)線及主要設(shè)備有了全新的認識。另一方面，我們也竭盡所能，采用數(shù)碼相機、手繪示意圖和做筆錄等方法，在最短的時間內(nèi)收集更多的產(chǎn)品信息，提高了本次實習的效率和效果。
二、 實習過程
本次實習，我們?nèi)チ私K蘇亞機電制造有限公司。江蘇蘇亞機電制造有限公司是專業(yè)從事大、中、小型水泥的工藝設(shè)計，煙塵、污水治理，推廣高效節(jié)能技術(shù)及成套設(shè)備的制造、安裝、調(diào)試一條龍服務(wù)的中型企業(yè)。
我們跟隨老師和企業(yè)的技術(shù)人員，通過在各生產(chǎn)車間的實習，了解了企業(yè)生產(chǎn)過程和零部件加工的工藝。
三、 實習內(nèi)容
對蘇亞公司主要經(jīng)營的旋粉機的了解：
江蘇蘇亞機電制造有限公司開發(fā)的新產(chǎn)品“SY高效雙出風型轉(zhuǎn)子式選粉機”，利用逐級散料、多重選粉的技術(shù)，在同一臺選粉機主體內(nèi)形成多臺選粉機同時工作的工作原理，同時分級出不同粒徑的產(chǎn)品、處理能力大、選粉效率高；其工作原理是：
①采用“導流口可調(diào)式雙出風口旋風分離器”，將旋風分離器的單出風口改為雙出風口，使出風口風速降低近半，壓力損失顯著降低；
②旋風分離器內(nèi)設(shè)導流管，消除核心強制渦流的形成，即消除了導致旋風分離器最大壓力損失的主要根源，旋風分離器的上出風管下口與導流管上口聯(lián)接，從根本上避免了含塵氣流的短路，有助于分離效率的提高；
③導流管下部設(shè)置了傘狀反射屏，使內(nèi)外旋轉(zhuǎn)氣流換向確定有序，避免了下部粉塵受后下方旋轉(zhuǎn)氣流帶出的“二次返混”現(xiàn)象;
④導流口調(diào)節(jié)裝置使旋風筒內(nèi)流體力場有序可調(diào)，能根據(jù)工作狀況調(diào)至最佳的分離效率和最小的壓力損失匹配，并將對細粉的收集粒徑范圍擴大到1-10μm，在同樣工藝條件下，水泥成品的比表面積由340m2/kg提高到410m2/kg。
與傳統(tǒng)的選粉機相比，SY系列高效雙轉(zhuǎn)子式選粉機具有如下特點：
1.物料在分級室內(nèi)，在較強的旋流及徑向剪切力的作用下，物料分散性好且分級強 度高，分級效率高。
2.分選物料都經(jīng)過分級界面分明的選粉區(qū)，各部分的選粉條件穩(wěn)定不變，故選粉機的分級精度高。
3.細度調(diào)節(jié)方便可靠，且調(diào)節(jié)范圍較寬，可通過調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速及風量靈活控制。
4.可使開流磨增產(chǎn)40%～60%，選粉效率可達85%以上。如對現(xiàn)有旋風式選粉機進 行改造?？稍诓蛔冎黧w結(jié)構(gòu)及電機負荷的情況下，確保效率在85%以上，增產(chǎn)20%～30%。
5.在相當處理量情況下，與高效渦流式選粉機相比其效率相當，但可降低系統(tǒng)投資20%～30%，與旋風式及高效離心式選粉機相比，不但可減少設(shè)備規(guī)格，并可提高效率10%～30%。
O-Sepa 選粉機又稱水平渦流式選粉機，是利用空氣動力學中的水平渦流原理對粉體進行分級的分級設(shè)備，適用于水泥工業(yè)對粉狀物料或其它工業(yè)中相當?shù)奈锪线M行分級，與傳統(tǒng)的空氣粉體分級設(shè)備相比，具有分級效率高，處理物料量大，產(chǎn)品顆料級配尺寸范圍窄，操作簡單，料徑調(diào)整方便等特點 。
1 、結(jié)構(gòu)概述 ：本機主要由殼體、回傳部分、傳統(tǒng)部分、潤滑系統(tǒng)等組成。 殼體部分由殼體、進料斗、彎管等組成，在殼體內(nèi)裝設(shè)有導向葉片、緩沖板、空氣密封圈、殼體側(cè)面及頂蓋開設(shè)有檢查門。 殼體的一、二次進風口（或殼體全部）及彎管出口處內(nèi)均粘貼有陶瓷貼片，進料斗，導向葉片、緩沖板各處均噴涂耐磨材料，灰斗內(nèi)以形成料襯來防止磨損。 殼體上承受選粉機主軸所聯(lián)結(jié)的電動機、減速器支座等重量。回轉(zhuǎn)部分由轉(zhuǎn)子、主軸、軸承等組成，轉(zhuǎn)子用鍵固定在主軸上，或以法蘭與主軸相聯(lián)，主軸通過傳動部分的驅(qū)動而轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子由撒料盤及水平垂直板、上下軸套聯(lián)結(jié)板組成，轉(zhuǎn)子是選粉機的主要部分。主軸和減速器潤滑共用一個稀油潤滑站。傳動部分由立式或臥式調(diào)速電機、立式或臥式專用減速器，彈性聯(lián)軸器等組成 。
2 、工作原理
粉磨后的物料喂入選粉機的進料溜子，物料通過旋轉(zhuǎn)的撒料盤和固定的緩沖板的作用在高度分撒狀態(tài)下拋向?qū)蛉~片的轉(zhuǎn)子，物料在旋轉(zhuǎn)的氣流中進行分選，分選主要是根據(jù)離心力與旋轉(zhuǎn)氣流的向心力的平衡，達到有效分級。二次風的送入增強了旋風作用，以保持必要的平衡，粗顆料向下旋到導向葉片處仍被進入的一、二風進行分選。（圖10-12 O-SEPA示意圖 1-撒料板；2-隔板；3-旋渦流調(diào)節(jié)葉片；4-緩沖板；5-導向葉片；6-細粉出口管；7-粗粒出口漏斗；8-垂直回轉(zhuǎn)軸：9-物料入口；10-含塵氣流入口管；11-二次風入口管；12三次風入口管 ）
本機為負壓操作，選粉空氣可以是含塵氣體，或外部空氣或二種空氣的混合氣體。作為一、二次氣體從各自的空氣入口沿切線方向進入選粉機，三次空氣由下部灰斗的幾個方向進入選粉機，一、二次空氣通過具有一定角度的固定導向葉片及轉(zhuǎn)子的格板形成渦流，物料受氣流作用分成粗粉、細粉。
四、 O-Sepa旋粉機以及雙出口旋風旋粉機的比較分析
通過本次實習，我發(fā)現(xiàn)O-Sepa旋粉機可能在生產(chǎn)中存在下面幾個問題：
1.物料經(jīng)頂部喂料口進入經(jīng)撒料盤旋轉(zhuǎn)后離心分散因喂料口僅為環(huán)形面上的數(shù)個點，且結(jié)構(gòu)存在問題，形成不了均勻的料流料幕,造成分選不充分。詳見圖1，理想狀態(tài)與實際情況下撒料盤撒料示意圖。
2．大部分氣流由一、二次風管經(jīng)導流葉片進入環(huán)形分級區(qū)，直接進入分級轉(zhuǎn)子。三次風風量小，造成轉(zhuǎn)子下方截面風速很低，不能將滑落下的物料中的細粉有效攜帶進入分級面。
3．三次風管裝在下錐體上，數(shù)量少，管徑細，不能對滑落下來的物料進行有效地二次漂洗。
因此建議廠方進行一些改進:（1）改造撒料盤，達到撒料基本均勻、分散（2）改進導向葉片結(jié)構(gòu)（3）更換積灰斗，強化三次風（4）改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善選粉機內(nèi)部流場。
O - Sepa選粉機在國內(nèi)的水泥企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但是，一次性投資比較大，系統(tǒng)比較復(fù)雜，一般的小企業(yè)難以承受。與我畢業(yè)設(shè)計的課題相比較，我課題在原有的旋風式選粉機的基礎(chǔ)上，采用O-Sepa旋粉機的轉(zhuǎn)子和撒料盤的結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造出新一代組合式選粉機。而其最為重要的是它的分離器是導流口可調(diào)式雙出風口旋風分離器。它是針對國內(nèi)現(xiàn)行單出風口旋風分離器先天性缺點而研制開發(fā)的氣固兩相分離技術(shù)，與傳統(tǒng)旋風分離器相比：
1) 筒身縱向增設(shè)下出風口，利用背向分流原理消減核心強制渦。
2) 增設(shè)導流筒。讓凈化氣流沿導流筒的周向均布的縫隙式導流口流入。氣流在幾乎整個圓柱面的各個方向進入，導流口把渦旋場流體完全切碎，從根本上消除核心強制渦。即消除了導致旋風分離器壓力損失的主要根源，不僅對節(jié)能有直接的價值，而且風機的風量因風阻(即壓力損失)的減小而加大，有助于分離效率的提高，又減小對選粉機的磨損。
3)導流筒下部設(shè)置反射屏使內(nèi)外旋氣流換向點確定有序，避免了錐體下部先分離粉塵受后下旋氣流帶出的“二次返混” 現(xiàn)象，因而分離效率可進一步提高。
4)上出風管下口與導流管上口聯(lián)接，從根本上避免了含塵氣流從進風口進人簡體時，在進風口與上出風管下口間形成的短路流。
5)在導流筒上設(shè)置導流口調(diào)節(jié)裝置，使旋風筒內(nèi)流體力場有序可調(diào)，能方便地根據(jù)變化的工況調(diào)至最佳的分離效率和最小的壓力損失匹配。
我的任務(wù)就是結(jié)合雙出口旋風旋粉機和O-Sepa旋粉機的優(yōu)點，使“分散、分級、收集”得到最優(yōu)的搭配。
五、 實習感想
在實習過程中我們仔細觀察每個設(shè)備的型號，并向技術(shù)人員詢問了設(shè)備選型中應(yīng)注意的問題；對于設(shè)備中部分零件的加工工藝，我們也做了細心的記錄。在本次實習中，我們也遇到了難以理解的結(jié)構(gòu)上的問題，在用數(shù)碼相機記錄下此問題外，我們和技術(shù)人員也進行了該機構(gòu)的討論。通過討論，我們了解了現(xiàn)行的技術(shù)與書本上的存在相當大的差距。我們所學知識過于陳舊是客觀的事實。這就要求我們在學好書本知識的同時，要不斷吸取新技術(shù)、新理論 ，無論是專業(yè)上的還是其他學科的新發(fā)展，我們都應(yīng)該有所了解。
本次實習不光增長了我專業(yè)方面的知識，更鍛煉了我們發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力，提高了我的動手能力，邁出了從理論到實踐的第一步。實習所收集的資料為接下來的畢業(yè)設(shè)計提供了理論與實踐的基礎(chǔ)，而本次實習對于即將走出學校，走向社會的我來說是極為重要和珍貴的經(jīng)歷。目前各企業(yè)所需求的就是能夠隨到即用的人才，因此我們要充分發(fā)揮自己的潛力，鍛煉自己的實踐能力，做到學以致用，能夠到生產(chǎn)一線，學習真正的技能知識，扎實專業(yè)知識的同時，拓展業(yè)務(wù)知識，培養(yǎng)創(chuàng)新的精神，努力提高自己的綜合素質(zhì)，為以后的發(fā)展做好充分的準備。
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畢業(yè)設(shè)計
開題論證報告
專 業(yè) 過程裝備與控制工程
學生姓名 周智洋
班 級 B裝備032
學 號 0310140153
指導教師 咸斌
完成日期 2007年4月15日
課題名稱：FXS900組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計
一、課題來源、課題研究的主要內(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述
課題來源：市場需求，新品開發(fā)。
課題研究的主要內(nèi)容：
FXS900組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計
1.總體方案設(shè)計：
1）根據(jù)風量及循環(huán)負荷、料氣比等條件設(shè)計分離室直徑，轉(zhuǎn)子直徑，分離器直徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)。
2）編制選粉機結(jié)構(gòu)參數(shù)程序，能形成系列產(chǎn)品設(shè)計能力。
2．工藝設(shè)計：按FX900組合式選粉機能力選粉能力選配球磨機及其他設(shè)備進行圈流粉磨系統(tǒng)的工藝設(shè)計計算
3．結(jié)構(gòu)設(shè)計：雙出風口分離器設(shè)計，確定雙出風口分離器各部分結(jié)構(gòu)尺寸。
4．圖樣設(shè)計：FX900組合式選粉機總裝圖及總圖部分零件圖；分離器全套設(shè)計圖樣。
國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述：
水泥工業(yè)是高電耗、高資源消耗型產(chǎn)業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅水泥行業(yè)用于收塵、選粉分級、料氣熱交換的旋風分離器 50 000 多臺總，耗電量 22 億 kW h。 實際平均分離效率 80%左右，殘余粉塵荷載多數(shù)在 400 mg/ m3以上，不僅污染環(huán)境，降低分級效率，減少產(chǎn)品捕集，增加能耗，而且加劇了風機、管道的磨損[1]。
選粉機是閉路粉磨系統(tǒng)的主要設(shè)備之一,它是隨著圈流粉磨技術(shù)的進步而不斷發(fā)展的，現(xiàn)已發(fā)展到了以籠形轉(zhuǎn)子為特征的第三代高效選粉機。它采用平面渦流選粉理論，以其穩(wěn)定的選粉力場和較高的分級精度，得到了大家的肯定和認可[2]。
選粉機是閉路粉磨系統(tǒng)的主要設(shè)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(shè)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10—20%。因此,粉磨作業(yè)中選用選粉機作為磨機的配套設(shè)備是提高產(chǎn)量的主要途徑之一。
選粉機的發(fā)展主要分為四個階段。
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。隨著世界工業(yè)技術(shù)的進步和發(fā)展,德國洪堡———維達格公于1960年研制開發(fā)了洪堡———維達格型選粉機,即所謂的旋風式選粉機,屬于第二代選粉機[3]。第一代選粉機由于結(jié)構(gòu)與工作原理的限制,選粉效率不高,粉磨系統(tǒng)的效率與產(chǎn)量提高有限;第二代選粉機因其核心結(jié)構(gòu)并沒有脫離第一代選粉機的范疇,工作原理上無根本性的變化, 所以性能提高有限。1990年至2000年,選粉機的研究有了突破性的發(fā)展,國外各公司相繼開發(fā)出了新型高效第三代選粉機,其中日本小野田公司率先推出的O - Sepa型選粉機是其典型的代表。而第四代選粉機就是我們要研究的組合式高效轉(zhuǎn)子選粉機。
目前水泥工業(yè)中采用的選粉機主要有旋風式、離心式、高效渦流選粉機三種型式。旋風式選粉機結(jié)構(gòu)緊湊、磨損小、震動小、選粉能力大、效率高。離心式選粉機重量輕、維修方便。高效渦流選粉機選粉粒度可調(diào)、能耗低、效率高。我國在上世紀九十年代初從日本小野田公司引進O - Sepa選粉機的生產(chǎn)制造技術(shù),并在國內(nèi)的水泥企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但是，一次性投資比較大，系統(tǒng)比較復(fù)雜，一般的小企業(yè)難以承受。在此情況下，我國的相關(guān)技術(shù)專家參考O - Sepa選粉機的結(jié)構(gòu)和工作原理，在原有的旋風式選粉機的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造出有自主產(chǎn)權(quán)的新一代組合式選粉機。通過模型試驗和生產(chǎn)驗證，其性能比傳統(tǒng)的選粉機有較大程度提高，可與O – Sepa等高效選粉機相媲美。
選粉機的工作過程主要包括分散、分級、分離三個組成部分。
分散是顆粒分級的首要條件，很難想象分散效果不好的選粉機有很好的分級效果。例如離心式和旋風式選粉機的分散裝置都是采用機械撒料盤機構(gòu)，依靠機械的方法將物料拋入分級區(qū)。在進入分級區(qū)前，顆粒同氣體不接觸，氣固交換很少，因此，顆粒的分散效果不可能很佳，通常其分離效率在30%~50%之間。也就是說進入分級區(qū)的物料約有30%~50%的部分未經(jīng)分級就直接回到粗料斗（倉），這說明分級效果受到了很大的影響[4]。
分級是選粉機工作的主要階段，正確的分級理論將導致良好的分級效果。離心式選粉機是利用離心空氣分級理論，依靠大風葉形成的豎向物質(zhì)循環(huán)風自上而下的物料接觸產(chǎn)生顆粒的分級，大顆粒物料的沉降速度大于斷面風速而拋向筒壁滑落至粗料倉（斗），小顆粒物料隨氣流一起進入外部空間被收塵下來作為成品。從而實現(xiàn)顆粒分級的全過程。旋風式選粉機是利用旋風空氣分級理論，豎向循環(huán)由風機產(chǎn)生，相對來說其風量可以大些，成品細度調(diào)節(jié)較方便，氣固分離采用外部采風筒，提高了收集效率。整機選粉效率有所提高。O－sepa選粉機較離心，旋風前兩代選粉機在分級理論上有所突破，它采用的平面渦流分級理論，分級效率較高[4]。
分離是分級的繼續(xù)，只有把細粉完全從氣流中分離出來，才能達到良好的分級效果。
發(fā)展新一代選粉機，就是要從以上三方面考慮，不斷改進和完善。這種選粉機的優(yōu)勢將逐漸體現(xiàn)出來。目前所使用的旋風分離器為傳統(tǒng)的單出風口旋風分離器，據(jù)不完全統(tǒng)計，僅水泥行業(yè)用于收塵、選粉、分級、料氣熱交換的旋風分離器50000多臺總耗電量22億kWh，實際平均分離效率為80%左右，殘余粉塵荷載多數(shù)在400mg/m3以上，不僅污染環(huán)境，降低分級效率，減少產(chǎn)品捕集，增加能耗，而且加劇了風機管道的磨損。與傳統(tǒng)的選粉機相比，高效選粉機具有如下特點：(1)物料在分級室內(nèi)在較強的旋流及徑向剪切力的作用下，物料分散性好且分級強度高，分級效率高；(2)分選物料經(jīng)過分級界面分明的選粉區(qū)，各部分的選粉條件穩(wěn)定不變，故該機的分級精度高；(3)細度調(diào)節(jié)方便可靠，且調(diào)節(jié)范圍較寬，可通過調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速及風量靈活控制。
就是在這種情況下，我們提出了“FXS900組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計”這一研究課題。在次課題中，導流口可調(diào)式雙出風口旋風分離器的設(shè)計有效克服了單出風口旋風分離器三大先天缺陷。壓力損失同比降低3O％以上；收塵效率提高10％以上；殘塵荷載降低達7O％以上；捕集細粉能力的提高為現(xiàn)行組合式選粉機改造拓展了市場。
參考文獻：
[1] 倪文龍.雙出風口旋風分離器測試分析與應(yīng)用[J].礦業(yè)工程,2006， (04）：46-48.
[2] 劉平成.K型內(nèi)循環(huán)選粉機的原理及其應(yīng)用[J].四川水泥，2005，(04):12-14.
[3] 王磊明，陳滔.O_SEPA高效渦流選粉機的應(yīng)用和發(fā)展[J].江西建材，2006,(02):23-24.
[4] 黃有豐，汪瀾，顧正義.水泥工業(yè)新擠壓粉磨技術(shù)[M].中國建材工業(yè)版社,2002.
二、本課題擬解決的問題
1．在FXS900組合式選粉機總體設(shè)計過程中，如何提高系統(tǒng)的效率，降低電耗，提高使用壽命，能更加合理和科學得選擇和設(shè)計其結(jié)構(gòu)，以提高選粉機的性能,是我們要考慮的問題。
2．分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計對選粉機的選粉效率有著重要的影響。國內(nèi)現(xiàn)行技術(shù)的單出風口旋風分離器的工作原理是：含塵氣體從分離器上進風口切向進入筒體，形成由上而下的外旋流并逐漸進入錐體，氣流中的粉塵受旋轉(zhuǎn)離心力作用而與氣體分離，沿筒壁落入鎖風閥排出；分離后的凈化氣流在錐體下部匯集反向，形成較強的中心內(nèi)旋流并反轉(zhuǎn)向上，經(jīng)上出風口排出，從而實現(xiàn)氣固兩相分離。這種旋風分離器存在三項先天性缺陷：
(1)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；
(2)在上進風口與上出風口間存在短路流；
(3)錐部集料口因氣流轉(zhuǎn)向而導致已沉降微細粉塵“二次返混”。
三、解決方案及預(yù)期效果
1.選粉機總體的設(shè)計中考慮選粉機的三個關(guān)鍵要素：“分散，分級，收集”,通過分析計算，以確定系統(tǒng)的主要參數(shù)，并依據(jù)這些參數(shù)進行電機和風機的選型，以及主軸、進風管、回風管、選粉室、分級圈、撒料盤、滴流裝置、細粉收集筒、粗粉收集筒、進料斗等結(jié)構(gòu)的設(shè)計。要充分考慮到企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境要求，保持結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。
在選粉室的設(shè)計過程中充分考慮到設(shè)備的磨損和維護的問題，在此，試提出兩種內(nèi)襯方案：（1）采用鑄石襯板；（2）采用硬度較高的95號氧化鋁陶瓷材料。前者價格便宜但較后者易磨損得多；后者價格貴，但有更長的壽命，減少因更換襯板而耽誤生產(chǎn)情況的發(fā)生。
2．為了克服傳統(tǒng)旋風分離器的上述缺陷，F(xiàn)XS900型組合式選粉機采用導流口可調(diào)式雙出風口旋風分離器技術(shù)取代傳統(tǒng)單出風口分離器。導流口可調(diào)式雙出風口旋風分離器是針對國內(nèi)現(xiàn)行單出風口旋風分離器先天性缺點而研制開發(fā)的氣固兩相分離技術(shù)，與傳統(tǒng)旋風分離器相比：
1) 筒身縱向增設(shè)下出風口，利用背向分流原理消減核心強制渦。
2) 增設(shè)導流筒。讓凈化氣流沿導流筒的周向均布的縫隙式導流口流入。氣流在幾乎整個圓柱面的各個方向進入，導流口把渦旋場流體完全切碎，從根本上消除核心強制渦。即消除了導致旋風分離器壓力損失的主要根源，不僅對節(jié)能有直接的價值，而且風機的風量因風阻(即壓力損失)的減小而加大，有助于分離效率的提高，又減小對選粉機的磨損。
3)導流筒下部設(shè)置反射屏使內(nèi)外旋氣流換向點確定有序，避免了錐體下部先分離粉塵受后下旋氣流帶出的“二次返混” 現(xiàn)象，因而分離效率可進一步提高。
4)上出風管下口與導流管上口聯(lián)接，從根本上避免了含塵氣流從進風口進人簡體時，在進風口與上出風管下口間形成的短路流。
5)在導流筒上設(shè)置導流口調(diào)節(jié)裝置，使旋風筒內(nèi)流體力場有序可調(diào)，能方便地根據(jù)變化的工況調(diào)至最佳的分離效率和最小的壓力損失匹配。
在此課題中，導流口可調(diào)式雙出風口旋風分離器的設(shè)計有效克服了單出風口旋風分離器三大先天缺陷。壓力損失同比降低3O％以上；收塵效率提高10％以上；殘塵荷載降低達7O％以上；捕集細粉能力的提高為現(xiàn)行組合式選粉機改造拓展了市場。
四、課題進度安排
3月19日～4月1日．畢業(yè)實習階段。
畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。
4月2日～4月15日．開題階段。
提出總體設(shè)計方案及草圖，填寫開題報告。
4月16日～5月23日． 設(shè)計初稿階段。
完成總體設(shè)計圖、部件圖、零件圖。
5月24日～6月7日． 中期工作階段。
完善設(shè)計圖紙，編寫畢業(yè)設(shè)計說明書，中期檢查。
6月8日～6月10日．畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯。
6月11日～6月18日．畢業(yè)設(shè)計整改。
圖紙修改、設(shè)計說明書修改、定稿，材料復(fù)查。
6月19日～6月21日．畢業(yè)設(shè)計材料評閱。
6月22日～6月24日．畢業(yè)答辯。
6月25日～6月28日．材料整理裝袋。
五、指導教師意見
簽名
年 月 日
六、專業(yè)系意見
簽名
年 月 日
七、學院意見
簽名
年 月 日
5
文獻資料
[1] 倪文龍.雙出風口分離器的研究與應(yīng)用[J].礦山機械，2006，(04)：46-48.
[2] 王磊明，陳滔.O_SEPA高效渦流選粉機的應(yīng)用和發(fā)展[J].江西建材,2006,（02）：27-28
[3] 劉平成. K型內(nèi)循環(huán)選粉機的原理及應(yīng)用[J].四川水泥，2005,（04）：25-27.
[4] 黃有豐，汪瀾，顧正義.水泥工業(yè)新擠壓粉磨技術(shù)[M].中國建材工業(yè)出版社，1996.
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[15] 徐錦康.機械設(shè)計[M].第2版.機械工業(yè)出版社,2002.
[16] 陳秀寧,施高義.機械設(shè)計課程設(shè)計[M]. 浙江大學出版社，2002.
機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）選題申報表
指導教師
咸斌
職稱
副教授
所在專業(yè)（系）
過程裝備與控制 工程
課 題 名 稱
FXS900組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計
課?? 題?? 來?? 源
課?? 題?? 性 質(zhì)
題目類別
科研
課題
生產(chǎn)
實際
課程或?qū)嶒炇医ㄔO(shè)
其它
技術(shù)
研究
工程
設(shè)計
軟件
開發(fā)
理論
研究
其它
畢業(yè)
設(shè)計
畢業(yè)
論文
√
√
√
適用專業(yè)
過程裝備與控制工程
學生姓名
周智洋
班級
B裝備032
選題理由
本課題是省級科研成果雙出風口旋風分離器的應(yīng)用的延伸，該技術(shù)應(yīng)用到選粉機細粉與氣流的分離上有較高的捕集細粉的能力。蘇亞公司應(yīng)用該技術(shù)已實現(xiàn)銷售20多臺。本設(shè)計意將當前多種先進的分級技術(shù)與雙出風口分離技術(shù)及分離器各種減阻提效設(shè)計優(yōu)化集成，進一步提高選粉機性能。
主要內(nèi)容
設(shè)計條件：圈流粉磨42.5礦渣水泥，能力32/h?，比表面積>330㎡/㎏,設(shè)計循環(huán)負荷L=1.5,料氣比c=1.5。
1. 總體方案設(shè)計，包括粗粉與細粉分級部分設(shè)計，細粉與氣體分離部分設(shè)計，根據(jù)風量及循環(huán)負荷、料氣比等條件設(shè)計分離室直徑，轉(zhuǎn)子直徑分離器直徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)。
2. 編制選粉機結(jié)構(gòu)參數(shù)程序，能形成系列產(chǎn)品設(shè)計能力。
3．結(jié)構(gòu)設(shè)計：雙出風口分離器設(shè)計，確定雙出風口分離器各部分結(jié)構(gòu)尺寸。
4．圖樣設(shè)計：FXS900組合式選粉機總裝圖及總圖部分零件圖; 分離器全套設(shè)計圖樣。
成果要求
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專業(yè)系審查意見：
專業(yè)系主任（簽名）：
學院審批意見：
院 長（簽名）：
鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)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(shè)計方案的選擇 .4 2.3 設(shè)備性能特點 .4 2.4 主要技術(shù)參數(shù)的設(shè)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(zhuǎn)子直徑的確定 .6 2.4.4 主軸轉(zhuǎn)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(shè)計 .9 2.8 轉(zhuǎn)子部件的方案設(shè)計 .9 2.9 殼體部件的方案設(shè)計 .9 3 雙出風口旋風分離器設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計 .12 3.2.1 旋風筒結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計和相關(guān)尺寸設(shè)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(shè)計水泥粉磨工藝圖 .21 5.2 根據(jù)物料平衡對設(shè)備進行選型計算 .21 6 結(jié)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(shè)計說明書 2007 1 摘要：選粉機是圈流粉磨系統(tǒng)的主要設(shè)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(shè)計的是FXS900組合式選粉機，它是在旋 風式選粉機的基礎(chǔ)上進行改進而成的一種高效旋粉機。該設(shè)計吸收了O-SEPA選粉機 的的先進懸浮分散技術(shù)和平面渦流理論，并在選粉機主體四周設(shè)有旋風筒來收集細 粉。設(shè)計內(nèi)容分為選粉機總體設(shè)計和雙出風口分離器的設(shè)計。在進行總體設(shè)計時， 通過風量的計算選擇風機，確定旋粉室直徑與轉(zhuǎn)子直徑，再計算主軸的轉(zhuǎn)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(shè)計是我此次設(shè)計的重點。雙出 風口分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是在單出風口分離器的基礎(chǔ)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(zhuǎn)向而導致已沉降微細粉塵“二次返混”。 通過在筒體內(nèi)增設(shè)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(guān)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)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(zhuǎn)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(zhì)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(yīng)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(shè)計 4 選粉機應(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)計任務(wù)，本人主要承擔 FXS900 組合式選粉機的總體設(shè)計和 雙出風口分離器的設(shè)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(shù)、平面渦流技術(shù)，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(shù)。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(shù)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(zhì)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(shè)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(shè)計其結(jié)構(gòu)，最終提高選粉機的 性能。 分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)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(zhuǎn)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(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)量較大，受撒料盤、籠型轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)引起的旋轉(zhuǎn)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(zhì)量較小，在選粉室中隨氣流進入轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。當轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)，由于離心力的關(guān)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(shè)計 6 B.轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子之間的選粉區(qū)。在選粉氣 流和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子；4雙出風口分離器；5轉(zhuǎn)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(shè)計方案的選擇 方案一：在旋風式選粉機基礎(chǔ)上采用傳統(tǒng)大前年出風口分離器設(shè)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(chǔ)上結(jié)合雙出風口分離器和 O-SEPA 的平面渦流轉(zhuǎn) 子相結(jié)合設(shè)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(shè)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(shù)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(shè)計選用方案二。 2.3 設(shè)備性能特點 設(shè)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(zhuǎn)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(zhì)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(shè)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(jié)構(gòu)合理，是選粉機發(fā)展的大趨勢。 另外在具體技術(shù)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(shù)。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(shè)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(shè)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(zhuǎn)子部分采用先進的籠型轉(zhuǎn)子技術(shù)?；\形轉(zhuǎn)子由分級圈和撐柱構(gòu)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(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子用鍵固定在主軸上從而帶動整個籠形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 c.內(nèi)循環(huán)收集技術(shù)。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(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)參數(shù)的設(shè)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(shè)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(zhuǎn)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(shè)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(zhuǎn)子直徑 d=0.7D=1540mm，轉(zhuǎn)子高度為 h=0.5d=770mm。 2.4.4 主軸轉(zhuǎn)速的確定 根據(jù)參考資料 3公式（11-13） ，選粉機的主軸轉(zhuǎn)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(shè)計已知條件 B330m 2/kg dz 轉(zhuǎn)子外徑，m； n 轉(zhuǎn)子主軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速，r/min。 27409/ir 綜上: 選粉機主軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)扣除下部氣流帶入） ；65t/h 撒料盤速度，m/s（與轉(zhuǎn)子速度相近） 。aV 12.5/6zndms 其二是抵消轉(zhuǎn)子葉片回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子葉片回轉(zhuǎn)時的總阻力，KN FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計 10 Cr阻力系數(shù)，與 Re有關(guān) A0轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)系：e2413R,;0,;reree 1000Re100000,Cr減降至 0.18。 高效選粉機實際計算求得的 Re一般110 5 。因此其繞流阻力正處于速降至 0.18 的范圍。由此選粉機的運行功率為： （2-8） 2300.18()7Daf aeaQVPCrAV 選粉機在實際運轉(zhuǎn)時還有機械摩擦消耗，如軸承和軸封的摩擦損失、轉(zhuǎn)子和導 向葉之間的圓盤氣阻磨損等。由于轉(zhuǎn)子安裝的工藝限制,實際轉(zhuǎn)子在高速運轉(zhuǎn)時,會 出現(xiàn)振動,損耗相當一部分功率.這些可以用上述運轉(zhuǎn)功率 P 的百分數(shù)來計算。因此 選粉機的實際功率 P0可以按下式計算： ()DfkkW 式中：K選粉機動力系數(shù)，K1，K 值應(yīng)該從實際選粉機運轉(zhuǎn)功率反求得出。根據(jù) 一些高效籠式選粉機的計算統(tǒng)計 K 值波動于 1.31.6，取 1.6。所以需用功率 P0的 計算式為： （2-9） 230 0()Daf aeQVPkCrVAk 代入數(shù)據(jù)：得 2 30651.0.8(31.2).527 kw 2.4.6 電動機功率的確定 由參考資料3公式（7-4）： 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2007 11 (2-10)01Pa 式中: 電動機的儲備系數(shù)，取 =0.2； 傳動裝置的機械效率，由表 7-9 取 =0.95。 10.2531.9aPKW 2.5 選擇電動機 選擇電動機,按已知工作要求和條件選用一般用途的全封閉自冷扇籠型三相異 步電動機，因為此次設(shè)計的籠式選粉機直徑不是很大，采用 4 級電動機，又因為設(shè) 計原始數(shù)據(jù)要求電機功率 P31.5kw，所以選用 YCT315-4A 型號的電動機，其功率 為 37kw，轉(zhuǎn)速為 1320132 r/min。 2.6 選擇減速機 a 傳動裝置總傳動比 (2-11)1320.749mwni b 減速機型號：B CFL 65-12-I i=3.5 因此電動機實際轉(zhuǎn)速為 1320934.5r/min 2.7 雙出風口旋風筒的方案設(shè)計 雙出風口旋風筒的設(shè)計是以本院倪文龍教授的“雙出風口旋風分離器的研究與 應(yīng)用”的理論為依據(jù)而設(shè)計出來的。傳統(tǒng)旋風選粉機因分離效率低而影響粉磨產(chǎn)品 的產(chǎn)量和質(zhì)量，采用導流口可調(diào)式雙出風口旋風分離器技術(shù)取代傳統(tǒng)單出風口分離 器，降阻節(jié)能作用顯著，分離效率明顯提高，其提高部分恰是捕集細粉增加部分， 因而產(chǎn)品細度改觀，比表面積增大。 本部分的設(shè)計是該課題的一大重要的任務(wù)，也是該課題的核心技術(shù)。 2.8 轉(zhuǎn)子部件的方案設(shè)計 轉(zhuǎn)子部件是 FXS900 組合式選粉機的重要組成部分，它的好壞直接影響產(chǎn)品的 質(zhì)量，效率和效益。轉(zhuǎn)子部件主要包括渦流調(diào)整葉片、導向葉片和撒料盤。成品細 度易于調(diào)節(jié)，選粉效率高。但維修困難，易損件多，價格高，油耗大，制造復(fù)雜。 2.9 殼體部件的方案設(shè)計 殼件部件的設(shè)計按照做的出來，裝得上去，拆得下來，用得起來和零件好加工 的原則，以及從資料上得來的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和畢業(yè)設(shè)計時現(xiàn)場測繪的數(shù)據(jù)進得設(shè)計。 FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計 12 3 雙 出 風 口 旋 風 分 離 器 設(shè) 計 3.1 旋風分離器工作原理 如圖示，下面兩圖分別為普通單出風口分離器和雙出風口分離器的結(jié)構(gòu)示意圖 1上出風口；2蝸角區(qū)；3筒體；4下錐；5細粉出口；6-進風口 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2007 13 圖 3-1 單出風口旋風分離器 圖 3-1 所示的傳統(tǒng)單出風口旋風分離器的基本結(jié)構(gòu)是由 4 錐型外筒、6 進氣管、 1 排氣管（內(nèi)圓筒）和 2 圓柱筒組成。排氣管插入外圓管里邊形成了內(nèi)圓筒。內(nèi)圓 筒與排灰口中心在一條直線上。進氣管口與外圓筒相切，外圓筒下部是圓錐筒 含塵氣流以較高速度（一般為 1424 米/秒）從進氣口沿外圓筒的切線方向進入， 由于外圓筒上蓋及內(nèi)外筒壁的作用，逼迫氣流由上向下作螺旋線型的旋轉(zhuǎn)運動，稱 它為外旋流。含塵氣旋轉(zhuǎn)運動過程中，產(chǎn)生很大的離心力。由于塵粒慣性力比氣體 大得多，因而將大部分粒子甩向外筒壁，使外圓筒壁下部形成料粒濃集區(qū)。當料粒 一進入濃集區(qū)后由于塵粒之間與筒壁之間的碰撞，逐漸失去慣性力并受重力影響而 沿壁面旋轉(zhuǎn)下落，與氣流逐漸分離，經(jīng)排灰口流入下部外錐內(nèi)，經(jīng)細粉出口排出。 旋轉(zhuǎn)下降的外旋流沿錐體向下運動時，隨著錐體收縮而向中心部分靠攏，達到錐體 下部時，由于下部成密封狀態(tài)而迫使氣流開始旋轉(zhuǎn)上升，形成一股自下向上的螺旋 線運動，稱作內(nèi)旋流，經(jīng)內(nèi)圓筒向外排出。在內(nèi)旋流開始形成的時候，由于內(nèi)、外 兩旋轉(zhuǎn)氣流相互干擾形成渦流。這股渦流有很大害處，它把沉于底部的塵粒又帶起， 其中細粒子有一部分被攜帶走。這就是旋風筒內(nèi)的二次飛揚現(xiàn)象成因。旋風筒內(nèi)的 氣流的徑向速度方向與塵粒的徑向速度方向相反，粒子是由內(nèi)向外，氣體是由外向 內(nèi)流動。由于氣流旋轉(zhuǎn)原因，使旋風筒內(nèi)壓強越接近軸心越低。即使采用正壓操作， 系統(tǒng)排氣管直通大氣，在軸心處仍常為負壓。當負壓操作時，軸心處的負壓值將更 大。這說明排灰口有點漏風就會明顯地降低選粉效果，這是值得工廠自制旋風筒與 操作時應(yīng)注意的要點之一。嚴格密封對保證一定選粉收集的效率是很主要的。 FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計 14 1上出風管；2筒體 ；3可調(diào)葉片；4導流管；5下錐；6反射屏；7下出風管 ； 8焊接彎管；9葉片開度調(diào)節(jié)裝置； 10 進風口 圖 3-2 雙出風口旋風分離器 基于上述問題，在本課題中我們采用雙出風口分離器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單出風口分 離器。 從兩個圖的對比可以看出，在外觀結(jié)構(gòu)上兩者基本上沒有多大的差別，后者的 核心技術(shù)就在與它在中部開設(shè)了導流口，并設(shè)有反射屏。由流體力學中的知識可知， 當流體的流量一定時流體的流速和流體所流過區(qū)域的接截面積成反比。利用這一原 理在中部開設(shè)導流口，讓旋風筒內(nèi)的空氣由上，下兩個出風管排出，這就相當于增 加了流體通過的截面積，從而降低了風速。筒體內(nèi)的風速降低了，細粉的收集效率 明顯得到提高，而且降低了氣體流經(jīng)旋風筒的壓力損失，這也提高了整個系統(tǒng)的效 率。 實驗研究結(jié)果證明，在旋風筒內(nèi)，外旋流向下旋轉(zhuǎn)，內(nèi)旋流向上旋轉(zhuǎn)。向下與 向上氣流分界面上各點的軸向速度必為零而這個分界面成為倒錐體形狀錐角約為 7。 分界面以外的氣流切線速度，其值隨與軸心的距離的減小而增大，越接近軸心切 線速度越大。氣流切向速度 Wt與旋轉(zhuǎn)半徑 R、外圓筒內(nèi)徑 D1、氣流進口速度 Wi之間 的關(guān)系為： （3-1）1 ntiDK0.560.82n式 中 ； 由此可知氣流切向速度為：W t=28m/s，分界面內(nèi)的氣流切線速度隨著軸心距離的減 小而降低。氣流切線速度與旋轉(zhuǎn)半徑的關(guān)系為：W T/R=常數(shù)。 3.2 雙出風口旋風分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計 固體顆粒運動也是很復(fù)雜的，有圓周、徑向和軸向的運動。粒子在沉降過程中 隨著旋轉(zhuǎn)半徑和相應(yīng)的圓周線速度的變化，它的離心加速度也不斷變化。它說明了 離心沉降速度并不是一個定值。但是流經(jīng)選粉室的風量與進入旋風分離器的風量可 視為相等，根據(jù)這一關(guān)系，可以算出旋風分離器的直徑。 3.2.1 旋風筒結(jié)構(gòu)形式對性能的影響 在水泥生產(chǎn)的預(yù)分解窯系統(tǒng)中,而旋風筒則是它的核心，故其性能直接影響系統(tǒng) 的技術(shù)經(jīng)濟指標。對旋風筒本身的設(shè)計，主要應(yīng)考慮如何獲得較高的分離效率和較 低的壓力損失，為獲得這種效果，就要求旋風筒本身具有合理的結(jié)構(gòu)形式。理論分 析及實驗測試均已表明，在操作參數(shù)一定的情況下，影響旋風筒分離效率及壓力損 失的因素，一是旋風筒的幾何形狀，二是流體本身的物理性能。由于旋風筒所處理 的含塵氣流的物理性能大致確定，所以，旋風筒的結(jié)構(gòu)是否合理，技術(shù)參數(shù)選取是 否適當，直接影響其性能指標 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2007 15 a) 筒體直徑（D） 旋風筒的直徑對分離效率的影響較大。由于顆粒所受的離心慣性與其運動軌跡 的曲率半徑成一定的反比關(guān)系，所以隨著旋風筒直徑的縮小，離心力均可增強， 從而使效率提高。但直徑過小時，較大的顆粒碰撞彈跳易被帶入內(nèi)旋流中而被帶出。 旋風筒的直徑?jīng)Q定于旋風筒的處理能力，其處理能力又決定于通過的風量和截面風 速。風量一定時，截面風速愈大，旋風筒的直徑就愈小。過去的旋風筒平均截面風 速一般在 3m/s5m/s 范圍內(nèi)。近年來普遍有所提高，一般在 5m/s6.5m/s 之間。 研究表明：若保持旋風筒的直徑不變而提高截面風速，只要相應(yīng)擴大進出口面積， 并保持進出口氣體速度不變，旋風筒的阻力并不會顯著增加。即在一定范圍內(nèi)旋風 筒截面風速對壓力損失影響很小，但截面風速也不能太大，否則仍將影響阻力和分 離效率。 b) 旋風筒的相對高度（H/D） 增長旋風筒高度，可增加氣流在筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，使粉料有足夠的沉降時間，有 利于提高分離效率。近年來 H/D 普遍有所增大。但 H 增大，會增加窯尾框架高度和 鋼材耗量。為了確定合理的旋風筒高度，可按照 Alexander 提出的“旋風自然長” 的概念而得到旋風筒的計算高度 Hi=Hc+S 式中： Hi:一旋風筒的計算高度； Hc :一 旋風自然長； S :一 內(nèi)筒插入深度。 旋風筒的分離效率隨 H/D 與 H/Hi 的增大而提高，H/Hi 接近 1 時對分離效率的 提高有利，H/Hi 大于 1 時，由于存在卷吸物料的作用，反而不利。 c) 進口面積系數(shù) 在一定范圍內(nèi)，旋風筒進口風速越高，分離效率越高，但進口風速過大時，分 離效率也會下降，由于壓力損失與進口風速的平方成正比，因而不適當?shù)靥岣哌M口 風速，將使阻力呈平方增加而分離效率并不提高。所以，必須合理確定各級旋風筒 的進口面積系數(shù)。定義進口面積系數(shù)為進口截面積與筒體截面積之比。 d) 進口形狀和氣流進入方式 在進口面積一定時，其高寬比（a/b）對分離效率影響較大。一般的說，高寬 比大，提供了有利于氣流流動的結(jié)構(gòu)形式，使入口含塵氣體行程偏離氣體排出管較 遠，并縮短了被分離料粉到筒壁的徑向距離，對提高分離效率有利。但高寬比過大， 將使柱體高度增加，也不合理，一般在 0.40.6 為宜。氣流入口的方式，一般有 兩類，即進口氣流外緣與圓柱體相切的直入式和進入氣流內(nèi)緣與圓柱體相切的渦殼 式。渦殼式又可分為 900 切和 2700 切。由于渦殼式進口能使進入旋風筒內(nèi)氣流通 道逐漸變窄，有利于減小顆粒向筒壁移動分離的距離，而且增加了氣流通向排氣管 的距離，避免產(chǎn)生短路，因此可提高分離效率，同時處理風量較大。 e) 排氣管的尺寸和內(nèi)筒插入深度 排氣管下端直徑是一個十分重要的尺寸，它決定了內(nèi)外旋流的分界點位置及最 FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計 16 大切向速度值，因而對分離效率和壓力損失的影響很大。排氣管下端直徑越小，即 出口面積越小，外旋流區(qū)越大，離心力場越強，效率可提高，但壓降也隨之增大。 若主要希望高效，壓降沒有太嚴格的限制，則排氣管直徑可取小些。但過小也不好， 對排氣管末端的向心徑向氣流也變大了，對分離反而不利。定義出口面積系數(shù)為出 口截面積與筒體截面積之比。由于旋風氣流在內(nèi)筒內(nèi)器壁之間運動，因而內(nèi)筒插入 深度對旋風筒的性能也有一定的影響。插入太短，易使排氣管末端的短路流加劇， 不利于分離；若過長，反使分離空間長度變小，對分離效率也沒好處，并且使壓降 增加。近年來，一些公司普遍采用短內(nèi)筒，目的是在較小影響分離效率的條件下， 降低阻力損失。 f) 錐體高度與形式 錐體高度（h2）與形式對分離效率和壓力損失都有一定的影響。錐角較大的長 錐體，氣流變向緩慢、壓力較小、分離效率較高；錐角大的短錐體，氣流變向急促、 阻力較大、分離效率也較低。排料口直徑 E 和錐角 a 偏大時，有利于物料向下流動， 減少下料口結(jié)皮堵塞。但排料口物料填充率低，容易漏風、負壓將引起二次飛揚， 把分離下來的物料重新卷入旋流核心之中， 影響分離效率；E 與 a 太小， 容易造 成“自由旋流”與錐壁過早接觸，同時離心力將使物料壓在錐壁上，造成物料向下 流動困難易引起堵塞。 （一般有 tga=h2/(D-E)）因此，正確選擇 E 和 a 值對減小漏 風、提高效率和消除堵塞現(xiàn)象有著重要意義。以上我們討論了旋風筒的主要性能與 結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，將這些參數(shù)總結(jié)歸納于表 4-9 中。由表中可以看出，除總高 H 增 加對分離效率和阻力損失都有利外，其余尺寸的變化對兩者有相反的作用，但 H 增 高，將增加建筑高度、設(shè)備容積和鋼材耗量，因此必須統(tǒng)籌考慮。 表 3-1 旋風筒結(jié)構(gòu)參數(shù)對主要性能的影響趨勢 因素 符號 分離效率 壓力損 筒體內(nèi)徑增大 D 減小 減小 總高增大 H 增大 減小 進口面積增大 ab 減小 減小 內(nèi)筒直徑增大 d1 減小 減小 內(nèi)筒插入深度增大 h2 增大 增大 3.2.2 旋風分離器分離器主要尺寸的計算 由經(jīng)驗公式先計算大致尺寸 已知風量 900m3/min=15 m3 /s , 一般進入旋風筒的風速為 2225 m/s , 取風 速 v=21 m/s,計算如下: 總截面積 S=Q/v1 （3-2） 代入數(shù)據(jù)得，S=15/20.71 m 2 預(yù)安裝六個旋風筒，每個旋風筒的截面積為 S1=S/6=0.71/6=0.12 m2.設(shè)旋風筒 入口寬為 a ，則入口高為 1.2a（由經(jīng)驗得） , 由式 S1=1.2a2=0.077 得 a 316mm 考慮各種原因所以 a 取 300mm,即旋風筒入口寬為 300 mm , 入口高 H 為 400 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2007 17 mm 。 由關(guān)系式 H=(0.40.5)D o （3- 3） 取 0.4 可得旋風筒筒徑 Do =1000 mm 表 3-2 單出風口旋風筒結(jié)構(gòu)尺寸的參考值(單位 mm) 直 筒 高 h1 =2 Do =2000 錐 筒 高 h2 =2 Do =2000 出 口 直 徑 De = Do/2 =500 灰塵出口直徑 L = Do/4 =250 內(nèi) 筒 長 L = Do/3 =267 由于考慮到雙出風口的特殊結(jié)構(gòu)，特此做出調(diào)整上出風口直徑 d1=450mm，上出 風口長為 800mm，下出風口直徑 d11=400mm。 3.2.3 旋風分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和相關(guān)尺寸設(shè)計 本部分是雙出風口分離器的核心設(shè)計部分，它的結(jié)構(gòu)是否合理直接影響到雙出 風口分離器的改良是否有效。 a.本著“裝得上去，拆得下來，用得起來得”設(shè)計標準，在確定各內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸 的同時，更多的要考慮其結(jié)構(gòu)上的合理性。 由于內(nèi)部的部件是在一個密閉的筒體內(nèi)，如果只考慮密封將內(nèi)部的各部件通過 焊接的方式連成一體，毫無疑問，其收集效率最為理想。但是，再用“裝得上去， 拆得下來，用得起來得”設(shè)計標準考查其結(jié)構(gòu)的合理性。結(jié)論是相當肯定的，那就 是無法實現(xiàn)這一裝置的生產(chǎn)。在設(shè)計的初期，我也曾一度苦惱，想找到一個完美的 解決方案，但是最終，我還是舍棄了理想化的內(nèi)部流場，從結(jié)構(gòu)的可行性上著手， 盡量減少對內(nèi)部流場的影響。 在設(shè)計的過程中，我考慮了很多方案，經(jīng)過對比，最終我還是采用了下面的 方案： 圓柱筒體和下圓錐之間采用螺栓連接，反射屏焊接在一段短圓筒上后，在將其 依次與焊接彎頭、下出風管焊接為一體。在下圓錐的相應(yīng)位置開槽，使得上步所得 的整體可以將下出風管伸出下圓錐到設(shè)計的位置，再按下出風管尺寸和下圓錐的錐 度在卷制過的鋼板開孔，最后再將其在孔的直徑方向?qū)ΨQ割開，以便將下出風口和 下圓錐焊接為一體。 為了導流管的安裝，必須在筒體上開一個檢修門，此檢修門采用螺栓鎖緊的方 式，并配有密封墊圈，保證不漏風。具體的鎖緊裝置結(jié)構(gòu)如下圖所示: FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計 18 圖 3-3 檢修門鎖緊裝置 而導流口則采用活動式連接，依靠其自重和底部的擋塊達到固定作用，詳細結(jié) 構(gòu)和尺寸見下圖 圖 3-4 導流口結(jié)構(gòu)及尺寸圖 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2007 19 圖 3-5 導流管的支撐裝置 導流管的安裝主要通過支撐裝置來實現(xiàn)，主要過程為先將導流管由檢修門放入 筒體內(nèi)。再將圖 3-4 中的 1-上部接口部分插入上出風管內(nèi)，然后通過螺栓將導流 管和支撐裝置連接起來，最后將支撐裝置放在帶有反射屏的圓筒內(nèi)。就這樣，通過 支撐裝置四周焊接的 4 個擋塊和導流管上部接口的共同作用來實現(xiàn)導流管的定位安 裝。 為了在生產(chǎn)過成中方便調(diào)節(jié)導流口的開度，在筒體周向，導流葉片相應(yīng)位置設(shè) 有調(diào)節(jié)裝置。 b.確定結(jié)構(gòu)尺寸 FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計 20 圖 3-6 雙出風口分離器結(jié)構(gòu)簡圖 表 3-3 旋風筒具體尺寸 符號 取值(mm) 符號 取值(mm) d 1000 d3 d1+100=550 H 4000 d4 0.45d1=200 ab 400300 d5 d4+50=250 h1 2000 d6 d4+100=300 h2 700 d7 0.7d1=315 h3 200 d8 0.4d=400 h4 670 d9 0.5d+50=450 h5 850 d10 0.8d-100=700 h6 1200 d11 d9+50=500 d1 0.45d=450 d12 d9+100=550 d2 d1+50=500 雙出風口分離器的具體結(jié)構(gòu)尺寸和相對關(guān)系如表 3-3 所示 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2007 21 c.注意問題： A 旋風筒兩端的法蘭采用 10mm 厚的鋼板切割而成，旋風筒的筒體則有 6mm 厚的 鋼板卷制而成； B 旋風筒在焊接時，基本采用融化焊中的手工電弧焊，筒體焊接的接頭采用對 接接頭，焊縫形式則為對接焊縫；法蘭與筒體之間的焊接則采用 T 型接頭，焊縫形 式則為角焊縫；焊接時要先均勻點焊，以防焊接時變形，然后再焊接，焊接時要保 證密封性，不能有漏風的現(xiàn)象，否則會影響選粉機的產(chǎn)量。 4 選粉機的安裝、操作、維護及檢修 FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計 22 4.1 安裝要求 a.選粉機可以安裝在堅固、平整的鋼筋混凝土基礎(chǔ)上，也可以用鋼結(jié)構(gòu)平臺支 持，安裝后的選粉機應(yīng)是無振動的。 b.選粉機在現(xiàn)場安裝時，應(yīng)注意主體的垂直度，尤其保證內(nèi)部轉(zhuǎn)子的垂直度， 安裝時可以在主軸皮帶上用水平儀校正主軸垂直度（2/1000） 。 c. 傳動部件安裝時的注意事項： A. 裝配前，軸承內(nèi)應(yīng)涂適量的 2#二硫化銅復(fù)合鈣基潤滑脂。 B. 密封可靠，不得有漏油現(xiàn)象。 C. 減速器支架的腿不能防礙卡殼聯(lián)軸器的傳動。 D. 裝配時可刮修軸承座，使上下軸承的不同心度不大于 0.005mm. E. 傳動裝置中，各帶輪軸線應(yīng)相互平行，各帶輪相對應(yīng)的 V 型槽的對稱平 面應(yīng)重合，誤差不得超過 20。 F. 帶傳動裝置應(yīng)加防護置，并應(yīng)能保證通風. d.各密封結(jié)合面處不得有漏氣、滲油現(xiàn)象，安裝時各法蘭必須用橡膠密封圈密 封。 e.風機固定位置根據(jù)工作場所進行合理選擇，注意聯(lián)接風管不要太長，以免影 響風壓，其支腳減振器應(yīng)放在平整、堅固的水平面上。為保證使用效果，風機不配 節(jié)能減振支架，一律采用混凝土基礎(chǔ)。 f.現(xiàn)場安裝前，應(yīng)對回轉(zhuǎn)部分進行檢查，主軸在鉛垂狀態(tài)時轉(zhuǎn)動靈活，無卡滯 現(xiàn)象，風葉、撒料盤的組裝件應(yīng)進行靜平衡。 g.回轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)與主機進風口、撒料葉片、旋風筒進風方向相一致， 不得相反。 h.安裝時，粗粉和細粉的雙聯(lián)鎖風閥應(yīng)盡量垂直放置在粗粉、細粉管道的末端， 即盡可能靠近輸送設(shè)備的進料口。 j.整機安裝完畢，應(yīng)在上蓋的加工面上測量水平誤差，其誤差在每 m 長度上不 得大于 2mm。 4.2 操作 a.試運轉(zhuǎn)：選粉機安裝結(jié)束后，應(yīng)將各潤滑點加上適量的潤滑油，隨后應(yīng)進行 試運行 48 小時，檢查各軸承供油情況是否正常，轉(zhuǎn)子部分運動是否平穩(wěn)，有無 振動噪音，試運轉(zhuǎn)認為完全合格后才允許正式投入生產(chǎn)。 b.開機順序：成品輸送 選粉風機 選粉機主軸電機 磨尾混合提升 磨機。關(guān)機順序與此相反。 c.喂料：當選粉機達到正常轉(zhuǎn)速，并且風機風量達到正常時，才允許喂料，停 車時應(yīng)先停止喂料，才能停電動機。 4.3 維護 為保證選粉機長期安全運轉(zhuǎn)，需特別注意對選粉機進行日常維護和定期檢修。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2007 23 使用廠家應(yīng)制定適合本廠實際情況的操作規(guī)程和維護制度。 日常運轉(zhuǎn)過程中，要保證各潤滑點充分潤滑，選粉機內(nèi)部軸承及風機軸承要定 期加入潤滑油（見下表） 。日常維護中應(yīng)注意選粉機轉(zhuǎn)子的平衡性，如果發(fā)現(xiàn)異常 振動現(xiàn)象，必須立即停車檢查原因，清除故障后才能繼續(xù)運轉(zhuǎn)。定期清理匯風管及 管道內(nèi)的積灰。 表 4-1 潤滑項目表 潤滑點 潤滑劑 潤滑方式 允許溫度 潤滑周期 選粉機主軸軸承 2#鋰基脂 油杯 750C 一周 風機主軸承箱 20#機油（夏用）10#機油（冬用） 連續(xù)無壓 600C 視油位情況定期加油 4.4 檢修及注意事項 選粉機必須定期檢修。停機后，轉(zhuǎn)子部分等數(shù)分鐘后才會停止轉(zhuǎn)動，待選粉機 內(nèi)物料沉淀后，才能打開檢修門。一般對下述零件進行檢修。清除軸承中黃油渣， 注意不允許有灰塵進入軸承內(nèi)，更換分級片及襯板等已經(jīng)磨損零件。 注意：對轉(zhuǎn) 子部件的每一個零件都應(yīng)稱重合格后方可對稱裝配，確保更換磨損后能保持平衡。 4.5 產(chǎn)品細度的調(diào)節(jié) 細度調(diào)節(jié)通常采用調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速的方法進行。除特別需要，一般不應(yīng)用調(diào)節(jié)風 量的辦法調(diào)節(jié)細度。一般情況下，在試生產(chǎn)時，通常將主風全部打開，通過改變主 軸轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)細度；轉(zhuǎn)速越高，細度越細，轉(zhuǎn)速越低則細度越粗。如果此時不能將 細度調(diào)節(jié)到規(guī)范要求，則可以調(diào)節(jié)主風閥的位置，改變循環(huán)風量，一旦細度合乎要 求后，即將風閥固定好，在正常生產(chǎn)過程中，不應(yīng)隨意調(diào)整。 4.6 常見故障的處理方法 由于操作維護不當，以及軸承支座螺母松動的磨損、損壞等原因造成各種故障， 應(yīng)及時處理。常見故障處理方法如下表： 表 4-2 故障處理方法 故障現(xiàn)象 產(chǎn)生原因 處理方法 選粉機電流突然增大 1.主軸下端大螺母或軸承支座螺母松動。 2.雜物卡住撒料盤。 3.主軸承壞或被異物卡住。 1. 擰緊螺母 2. 檢查清除 3. 檢查更換或清理、加油 電流擺動幅度大 2.軸承支座螺栓松動 3.零部件之間相互摩擦 4. 喂料不均，波動較大 1. 修換 2. 擰緊螺栓 3. 檢查、調(diào)整 產(chǎn)品細度突然變化 1.風機皮帶打滑或損壞 1.張緊或更換皮帶 FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計 24 5 工藝平衡計算 5.1 設(shè)計水泥粉磨工藝圖 1-喂料倉; 2-輥壓機 ;3-打散機; 4-球磨機 ;5-FXS 組合式選粉機; 6-斗式提升機; 7-粗粉分離器 ;8-除塵器 ;9-排風機 圖 5-1 水泥粉磨流程圖 5.2 根據(jù)物料平衡對設(shè)備進行選型計算 a.球磨機 由選粉機產(chǎn)量喂料量 65t/h，可知磨機產(chǎn)量為 65t/h。所選磨機型號 2.410m 中卸烘干磨。產(chǎn)量 G65.34t/h。 b.提升機 G 提 =K(1+L)G G 提 提升機提升能力，t/h; K提升機提升物料不均衡系數(shù)，K=1.2-1.3; L選粉機循環(huán)負荷率； G磨機產(chǎn)量，t/h G 提 =1.2（1+1.5）65.34=196.02 t/h 提升機設(shè)計計算： 設(shè)計計算：Q 實 =Q/K,選供料不均勻系數(shù) K=1.2 Q=K Q 實= 1.2196.02=235.2 t/h 由于輸送粉磨礦渣，查表得 =0.6 由公式 i0/a0= Q/3.6pv=235.2/（3.60.610 30.6）=1.8110 -4 m3/m 查表：選取 THD500 型斗式提升機，斗寬為 500mm ，斗距為 450mm,料斗容積為 27L。輸送能力 260m3/h，提升高度 100m。 c.選粉機 根據(jù)選粉機喂料量 A=65t/h，令料氣比 I=1.2kg/m3。因此選粉空氣量可按下式 計算： 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2007 25 310656.71.904./min2aAQII 即，選粉機型號為 FXS900，自行設(shè)計。 d.打散機 由于磨機產(chǎn)量 G65.34t/h，球磨機循環(huán)負荷 L1.5。 喂料量 G0（L1）G163.4t/h 可知打散機產(chǎn)量 G 打散機 G 0163.4t/h。打散機選型為 SF500/120 e輥壓機 輥壓機選型為 HPCG120-45，處理能力 100-150t/h，功率 2-220kw，入料粒度 60mm. f.袋收塵 氣箱脈沖袋收塵:SY-MCL1 處理風量 3254465088m 3/h，風機 9-26 4-16 功率 5.5-850kw。 g.磨機的通風作用 A冷卻磨內(nèi)物料，改善物料的易磨性。80%以上的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使磨?nèi) 物料溫度上升，且物料的易磨性隨溫度上升而降低，因物料溫度高會產(chǎn)生靜電效應(yīng)， 使物料拈成團，粘附在研磨體和襯板上，降低粉磨效率。 B及時排除磨內(nèi)水蒸汽，可降低糊球和阻塞蓖孔現(xiàn)象。 C消除磨頭冒灰，改善環(huán)境衛(wèi)生，減少設(shè)備的磨損，同時還可以減少細粉 的緩沖墊層作用。因此合理選擇通風量有很重要意義。 h磨機需要通風量的計算 A.按磨機容積計算 Q= （34）V m 3/min 或 Q=(141188)DL m 3/h 式中 V-磨機有效容積，m 3； L-磨機有效長度 所以 Q= 1502.410=3600 m3/h B.按磨機產(chǎn)量計算： Q=(300 400)G 式中，G-磨機產(chǎn)量，t/h 因為 G=65.34 t/h,所以 Q=19602 26136m 3/h。采用不同的方法計算出的通風量相 差很大。因此，應(yīng)全面衡量各方面的情況，選擇合理的通風量，以求得最佳的經(jīng)濟 效率。 FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器設(shè)計 26 6 結(jié)論 在本次 FXS900 組合式選粉機總體及雙出風口分離器的設(shè)計過程中，我通過前 期對歷代選粉機的工作原理和性能上的優(yōu)缺點的認真研究，加深了對選粉設(shè)備的認 識，為我在后期的設(shè)計計算中能夠優(yōu)化和改進傳統(tǒng)的設(shè)備提供了理論依據(jù)。 關(guān)于本次設(shè)計的 FXS900 組合式旋粉機，我認為有以下幾點特色： a.導流口可調(diào)式雙出風口旋風分離器的設(shè)計，有效克服了單出風口旋風分離器 三大先天缺陷