CN106423415B - 一种立式辊磨机的风环结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种立式辊磨机的风环结构，包括风环外圈、风环内圈和导风体，所述风环外圈与所述风环内圈之间固定有若干所述导风体，其特征在于：所述导风体由水平盖板、第一导风板和第二导风板构成，所述水平盖板、第一导风板和第二导风板依次首尾连接构成横截面为三角形的所述导风体。本发明所述风环可以对物料进行两次冲击打散，可以提高料层稳定性，提高粉磨效率。降低风环设计风速要求，提高选粉效率，返回磨盘的细粉量减少，料层稳定性提高，粉磨效率提高。

Description

一种立式辊磨机的风环结构
技术领域
本发明属于水泥生产加工设备技术领域，特别是涉及一种立式辊磨机的风环结构。
背景技术
立式辊磨简称立磨，其粉磨原理是料层粉磨，即通过颗粒与颗粒之间相互挤压来实现物料的粉磨，粉磨过程可控性好，粉磨效率高。现有技术中，立式辊磨机的粉磨单元结构原理图见图1，工作原理简述如下：
新喂料及选粉机回料由选粉机回料仓喂入立式辊磨机的磨盘上方，转动的磨盘6带动磨盘6上的物料转动，物料在离心力的作用下由磨盘6中心向磨盘6边缘运动。待物料运动至立式辊磨机的磨辊5下方，磨辊5在加压系统的作用下挤压并研磨位于磨辊5 和磨盘6之间的物料层。破碎研磨后的物料继续在离心力的作用下离开磨盘6边缘落入立式辊磨机的风环，破碎研磨后的物料被通过风环的高速气流及(或)风环导风叶片吹散(或)打散分离，分离出的细颗粒被风环气流向上带入选粉机进行成品分选，粗颗粒由风环下方的集料环收集并经由刮料板8送入排渣口离开磨机，然后由外排皮带及提升机重新喂入选粉机回料仓9同新喂料一起再次喂入磨盘研磨。细颗粒提升至上部选粉机分选后，成品离开磨机，半成品在重力作用下落入选粉机回料仓9同新喂料及外排料一起送入磨盘再次研磨，如此循环，直到粉磨至成品，经由选粉机离开磨机。
立式辊磨机的风环的工作原理见图2，基于有无风环导风叶片7及导风叶片7布置数目的多少，分为无导风叶片方案、导风叶片稀疏布置方案、以及导风叶片浓密布置方案。
导风叶片稀疏布置方案的工作原理参见图3：粉碎后的团状物料流以一定的初速度离开磨盘，在重力的作用下落入风环内，但由于风环相邻导风叶片之间的距离过大，下落的物料流在穿过风环过程中沿磨盘转动方向运动不到下一块导风叶片，物料得不到冲击分散，粗细颗粒分离完全靠风环气流托力进行分选，风环分选风速高，阻力大，同时夹杂于物料团以及粘附于大颗粒表面的细粉因得不到有效撞击而跟随大颗粒向下离开风环分选区成为外排料，分选效率低。外排物料中的成品细粉重回磨盘，料层稳定性差，粉磨效率低。
导风叶片浓密布置方案的工作原理图见图4：粉碎后的团状物料流以一定的初速度离开磨盘，物料在重力的作用下落入风环内，物料在下落过程中以一定的速度沿磨盘转动方向运动至前方风环导风叶片，被导风叶片冲击打散，风环分选风速低，阻力低，同时夹杂于物料团以及粘附于大颗粒表面的细粉因撞击而分离，分选效率高，回盘细粉量减少，料层稳定性变好，粉磨效率提高。
上述现有技术中，立式辊磨机的风环结构主要依靠风环气流的提升力实现来自磨盘料流的粗细分选，风速越高、分选效果越好。对于常见的风环结构，落入风环内团状物料流因得不到风环导风叶片的有效冲击或冲击力不足而无法令团状物料充分分散，为保证分选效率，必须保证具有足够的风环风速，风环风速很难得到降低，因此，通常风环的设计风速≥50m/s，大型立式辊磨机的风环设计风速能达到70m/s，从而导致较大的 6000Pa左右的风环阻力。
CFD流体计算表明，常见风环结构的风速梯度大，这就会造成风环风速的高速区分选效果好，而低速区分选粉效率很低，综合分选效率必然受影响。设计上为控制磨机的外排料、确保分选效率，通常将风环的设计风速定得很高，这实质上就是大型立式辊磨机风环设计风速高达70m/s的主要原因。理论计算表明，30m/s风环风速足以提升直径为 10mm常见物料颗粒。根据立式辊磨机的操作经验，控制10mm以上粒径的外排料就能保证磨机稳定运转，表明50～70m/s风环设计风速严重过剩。但在立式辊磨机的工业应用实践中，风环的设计风速之所以降不下来，主原因有：1)风环的风速梯度大，高速区能很好控制10mm以上粒径的外排，而低速区很难控制；2)团状物料流在风环内粗细分选过程中，没有被有效打散，风速很难得到降低。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的现有立式辊磨机风环风速要求高、风阻大以及分选效率低等技术问题而提供一种立式辊磨机的风环结构。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种立式辊磨机的风环结构，包括风环外圈、风环内圈和导风体，所述风环外圈与所述风环内圈之间固定有若干所述导风体，其特征在于：所述导风体由水平盖板、第一导风板和第二导风板构成，所述水平盖板、第一导风板和第二导风板依次首尾连接构成横截面为三角形的所述导风体；所述水平盖板与所述第一导风板之间的夹角为61°～65°，所述水平盖板与所述第二导风板之间的夹角为53°～59°，所述水平盖板的两个侧直边的径向圆心夹角为1 °～3°。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述水平盖板、第一导风板和第二导风板以焊接的方式连接。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明中，破碎研磨后的团状物料流落入风环，物料在下落的过程中首先以一定的速度与风环水平盖板产生第一次冲击打散。被打散后的物料在风环气流的作用下进行一次粗细分选，细颗粒向上离开风环进入磨机上部的选粉机进行成品分选。一次粗细分选后的部分细颗粒及粗颗粒在重力的作用下继续向下运动，待运动至第一导风板，团状物料与第一导风板产生二次冲击打散，团状物料被充分打散的同时，粘附于大颗粒表面的细粉因冲击振动而得以脱离，脱离后的细粉颗粒向上离开风环进入磨机上部的选粉机进行成品分选。
本发明所述风环可以对物料进行两次冲击打散，粗细颗粒得以被高效分离，经风环分离的粗颗粒在重力作用下落入立式辊磨机的底部，被随磨盘转动的刮料板送至排渣口成为外排料离开磨机，然后经提升机重新喂入立式辊磨机的磨盘。因外排料中无细粉，盘上细粉量减少，料层稳定性提高，从而粉磨效率提高。
本发明的风环风速梯度小、均匀性好，再加之可以对团状料流进行两次冲击打散，使降低风环风速成为可能。经CFD理论计算，在相同的工况条件下，本发明与常见结构的风环相比，设计风速可由50m/s降至35m/s，矿渣及水泥研磨的风环设计风速能降至 30m/s。较低的且均匀的风环风速，在降低风环阻力的同时，对大颗粒被向上带入选粉机概率降低，进入成品分选粗颗粒减少，选粉浓度降低，选粉效率提高，返回磨盘的细粉量减少，料层稳定性提高，粉磨效率提高。
附图说明
图1是现有技术中立式辊磨机的结构原理图；
图2是现有技术中风环的工作原理图；
图3是风环中导风叶片稀疏布置方案的工作原理；
图4是风环中导风叶片浓密布置方案的工作原理图；
图5是本发明所述风环的结构以及工作原理图；
图6是本发明所述风环的安装结构图；
图7是本发明的关键结构位置尺寸；
图8是风环俯视图。
图中：1、风环外圈；2、风环内圈；3、导风体；3-1、水平盖板；3-2、第一导风板；3-3、第二导风板；4、支撑环；5、磨辊；6、磨盘；7、导风叶片；8、刮料板；9、选粉机回料仓。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图5-图7。一种立式辊磨机的风环结构，包括风环外圈1、风环内圈2和导风体3。所述风环外圈1与所述风环内圈2之间固定有若干所述导风体3。所述导风体3由水平盖板3-1、第一导风板3-2和第二导风板3-3构成。所述水平盖板3-1、第一导风板 3-2和第二导风板3-3依次首尾连接构成横截面为三角形的所述导风体3。本实施例中，所述水平盖板3-1、第一导风板3-2和第二导风板3-3以焊接的方式连接。本发明中的水平盖板3-1和第一导风板3-2可以先后对物料进行打散，实现两次冲击打散，粗细颗粒得以被高效分离，提高料层稳定性，提高粉磨效率。
本发明可以令立式辊磨机实现较低的且均匀的风环风速，在降低风环阻力的同时，对大颗粒被向上带入选粉机概率降低，进入成品分选粗颗粒减少，选粉浓度降低，选粉效率提高，返回磨盘6的细粉量减少，料层稳定性提高，粉磨效率提高。
本发明所述风环固定在支撑环4上。
本发明的结构尺寸及位置尺寸基于立式辊磨机的磨盘6厚度尺寸H1，磨盘6直径D计算得到：
1)支撑环4的尺寸：
支撑环4的内圈结构尺寸H2＝(1±0.05)H1，直径D3＝D+40mm。
支撑环4的内圈的竖直方向位置尺寸H4＝40±5mm。
支撑环4外圈结构尺寸H5＝(1.25±0.5)H1，直径D4＝D1+t2，t2＝(H6-H7)ctg(δ)，其中，δ＝70±5°，H6＝(1～1.1)H1，H7＝(0.5±0.05)H1。
2)风环内圈2的尺寸：
风环内圈2的母线尺寸由H3、角度θ通过三角函数反算来确定，其中H3≥0.3H2， H3的最大值以内圈2的母线同支撑环4的内圈相交来控制，θ＝75±5°。风环内圈2直径D2＝D3+t1，其中t1基准值取80～100mm。
3)风环外圈1的尺寸：
风环外圈1的直径D1由风环风速V(m/s)、风环内圈直径D2(mm)、入磨风量Q(m3/h)计算确定：
其中风速V＝0.75Vs，Vs为风环设计风速，对原料立磨Vs＝38～42m/s,矿渣和水泥立式辊磨Vs＝30～32m/s。风环外圈1的位置尺寸由H7、D1、角度δ共同确定，其在母线方向的结构长度尺寸由H6、角度δ确定。
构成导风体3的水平盖板3-1、第一导风板3-2和第二导风板3-3三者之间的角度关系如下，水平盖板3-1与所述第一导风板3-2之间的夹角为61°～65°，所述水平盖板3-1 与所述第二导风板3-3之间的夹角为53°～59°，所述水平盖板3-1的两个侧直边的径向圆心夹角为1°～3°。另外，导风体3的数目的确定要缩合考虑如下因素：1、相邻导风体3于竖直方向上的投影要保证0.15～0.3的重叠率；2、风环设计风速Vs在3)所列范围； 3、图8中磨辊5下方风环口封堵(磨辊Ⅰ、磨辊Ⅱ、磨辊Ⅲ、磨辊Ⅳ)角度10～20°；4、若在条件1、3的控制下，无法满足风环设计风速Vs的要求，调整风环内圈水平板宽度t1 的值，视情况可取消风环内圈结构。
本发明的技术效果参数如下
表1本发明风环理论降阻效果
风环方案 风环平均风速(m/s) 风环阻力(Pa) 降阻比例(％)
传统风环方案 50 4294
本发明风环 42 3584 16.5
本发明风环 40 3357 21.8
本发明风环 38 3164 26.3
本发明风环 35 2972 30.8
表2本发明风环分级效率理论值
本发明的技术效果见表1、表2。计算模型以TRM53.4为原型，磨盘直径5.3m，入磨风量750000m3/h，颗粒相采用DPM模型，颗粒由尺寸t1对应的磨盘边缘环状平板释放，颗粒组成由0.08mm、0.2mm、2mm、10mm四种级配，每种级配颗粒流量25kg/s，磨盘转速25.4r/min。分级效率通过采集磨机中壳体出口的各级配颗粒的质量流速同对应的喂入颗粒质量流速(25kg/s)比值计算得到。
据表1，本发明风环阻力在不同的风环控制风速下相对于传统高风速风环能实现16.5％～30.8％降阻幅度，对于TRM53.4及以上规格的生料立磨来说，仅风机电耗降1kWh/t左右。表2数据表明，本发明对粒径小于2mm颗粒分级效率明显提高，对于粒径大于10mm 的颗粒分级效率降低，说明本发明在相同风量条件下，虽风环控制风速小，但对细料的提升力增加，分级效率提高，粗细分级更清晰，更利于稳定料层，从而提高粉磨效率。
以上所述仅为本发明的优先实施例，并不限于本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，尚若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内。

Claims (2)

1.一种立式辊磨机的风环结构，包括风环外圈(1)、风环内圈(2)和导风体(3)，所述风环外圈(1)与所述风环内圈(2)之间固定有若干所述导风体(3)，其特征在于：所述导风体(3)由水平盖板(3-1)、第一导风板(3-2)和第二导风板(3-3)构成，所述水平盖板(3-1)、第一导风板(3-2)和第二导风板(3-3)依次首尾连接构成横截面为三角形的所述导风体(3)；所述水平盖板(3-1)与所述第一导风板(3-2)之间的夹角为61°～65°，所述水平盖板(3-1)与所述第二导风板(3-3)之间的夹角为53°～59°，所述水平盖板(3-1)的两个侧直边所在圆心夹角为1°～3°。
2.根据权利要求1所述的立式辊磨机的风环结构，其特征在于：所述水平盖板(3-1)、第一导风板(3-2)和第二导风板(3-3)以焊接的方式连接。
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